DE3924702A1 - Optischer strahlenteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element zur Strahlen­ teilung in optischen Geräten, insbesondere in Mikroskopen mit mehreren Abbildungsstrahlengangausgängen.

Zur Teilung eines Strahlenbündels in zwei oder mehr Strahlenbündel oder zur Zusammenfügung von zwei oder mehr Strahlenbündel zu einem Strahlenbündel werden soge­ nannte Strahlenteiler verwendet (H. Naumann/G. Schröder, Bauelement der Optik, Carl Hanser Verlag München, Wien 4. Aufl., 1983, S. 186-188).

In optischen Geräten, insbesondere in Mikroskopen wird zur Aufteilung des Abbildungsstrahlenganges in zwei gleichzeitig genutzte Strahlengänge vorzugsweise ein Tei­ lerwürfel eingesetzt. Aus den verschiedensten Gründen kann es notwendig sein, daß zeitweise nur einer der vorhandenen Strahlengänge genutzt wird. Zu diesem Zweck wird der Teiler­ würfel aus dem Abbildungsstrahlengang herausgenommen.

Bei der Verwendung von Teilerwürfeln in optischen Geräten, insbesondere Mikroskopen mit einem nichtparallelen Strah­ lengang tritt der Nachteil ein, daß aus der aus einem Strah­ lengang herausgenommene Teilerwürfel durh ein Ausgleichs­ prisma oder eine planparallele Glasplatte ersetzt werden muß. Diese Maßnahme ist erforderlich, damit im betreffenden Strahlengang der Ort der hinter dem Teilerwürfel befind­ lichen Bild-(Zwischenbild-)ebene und auch die Bildgröße konstant bleiben.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die am Teilerwürfel, am Ausgleichsprisma und an der planparallelen Glasplatte vorhandenen senkrecht zur optischen Achse stehenden Glas-Luft-Flächen Reflexe mit negativer Wirkung auf die Bildqualität auftreten.

Zur Minderung der Reflexe sind Lösungen wie Entspiegelung von Glasflächen, Schiefstellung und Dezentrierung op­ tischer Bauelemente, Schwärzung und lichtschluckende Ge­ staltung von Hohlräumen bekannt (H. Naumann/G. Schröder, Bauelemente der Optik, Carl Hanser Verlag München, Wien 4. Aufl., 1983, S. 71-78 und Naumann, Optik für Konstrukteure, W. Knapp Verlag Düsseldorf, 3. Aufl., 1970, S. 110-112). Die Anwendung dieser Lösungen bedingt jedoch weitere technisch-ökonomische Aufwendungen bei der Her­ stellung, Montage und Justierung dieser Bauelemente.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines optischen Strahlenteilers mit dem die genannten Nachteile der bekannten technischen Lösungen wesentlich vermindert oder total beseitigt werden. Insbesondere ist der Aufwand zur Reflexminderung zu senken.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optischen Strahlenteilers, der ein äußerst geringes Reflex- und Streulichtverhalten aufweist, gegenüber be­ kannten optischen Strahlenteiler relativ geringere Ab­ messungen aufweist und bei Herausnahme aus einem nicht­ parallelen Strahlengang nicht durch ausgleichende optische Bauelemente ersetzt werden muß.

Die Aufgabe löst ein optischer Strahlenteiler, bestehend aus einem Teilerwürfel erfindungsgemäß dadurch, daß an einem Teilerwürfel eine konvexe Eintrittsfläche und zwei konkave Austrittsflächen vorgesehen sind, wobei die Radien der Eintritts- und Austrittsflächen konzentrisch sind.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen bestehen darin, daß die Eintrittsflächen und die Austrittsflächen durch an die entsprechenden Flächen des Teilerwürfels angeordnete Plankonvexlinse beziehungsweise Plankonkavlinse gebildet werden.

Weiterhin darin, daß mindestens an einer von drei Flächen, des Teilerwürfels, die jedoch nicht die Eintrittsfläche und die zwei Austrittsflächen sind, ein Umlenkelement, vorzugsweise ein 90°-Umlenkelement in Gestalt eines Spiegels vorgesehen ist.

Der erfindungsgemäß gestaltet optische Strahlenteiler wird in optischen Geräten, insbesondere in Mikroskopen mit nichtparallelem Strahlengang so im Abbildungs­ strahlengang angeordnet, daß der gemeinsame Mittelpunkt des Radius der konvexen Eintrittsfläche und des Radius der jeweiligen konkaven Austrittsfläche in der dem Tei­ lungswürfel folgenden ersten Bild-(Zwischenbild-)ebene des betreffenden Strahlenganges liegen.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen optischen Strah­ lenteilers wird das gestellte Ziel und die Aufgabe in vollem Umfang erfüllt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen näher beschrieben. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen optischen Strahlen­ teiler,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des optischen Strahlenteilers und

Fig. 3 die Anordnung des optischen Strahlenteilers in einem Mikroskoptubus.

Fig. 1 zeigt einen optischen Strahlenteiler bestehend aus einem Teilerwürfel T, der erfindungsgemäß eine konvexe Eintrittsfläche E und zwei konkave Austrittsflächen A 1, A 2 aufweist, wobei die Radien der Flächen E, A 1, A 2 konzen­ trisch sind. Die Eintrittsfläche E und die Austritts­ flächen A 1, A 2 werden vorzugsweise durch an die ent­ sprechenden Flächen des Teilerwürfels T angeordnete Plan­ konvexlinse LE beziehungsweise Plankonkavlinsen L ge­ bildet. Sie können aber auch Bestandteil der prismatischen Grundkörper des Teilerwürfels T sein.

Ein einem Abbildungsstrahlengang AS durchlaufendes Strahlenbündel wird durch den Teilerwürfel T ent­ sprechend geteilt und durch seine erfindungsgemäße Gestal­ tung wird jedes Strahlenbündel in dem betreffenden Strahlengang in die dem Teilerwürfel T folgende Bild- (Zwischenbild-)ebene O 1, O 2 abgebildet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des optischen Strahlenteilers. Mindestens an einer von drei Flächen des Teilerwürfels T, die jedoch nicht die Eintritts­ fläche und die zwei Austrittsflächen sind, vorzugsweise an der Fläche T 1 ist ein Umlenkelement, zum Beispiel ein 90°-Umlenkelement in Gestalt eines Spiegels S angeordnet.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des optischen Strahlen­ teilers in einem an sich bekannten Mikroskoptubus. Zur Aufteilung des Abbildungsstrahlenganges AS in einen Beobachtungstrahlengang BS und einen Fotostrahlen­ gang PS ist ein erfindungsgemäß gestalteter Teilungs­ würfel T hinter einer Tubuslinse 1 im Abbildungs­ strahlengang AS angeordnet, wobei der gemeinsame Mittel­ punkt des Radius der konvexen Eintrittsfläche E und der Radius der jeweiligen konkaven Austrittsfläche A 1, A 2 in der Bild-(Zwischen-)ebene O 1 beziehungsweise O 2 liegt. Vorteilhafterweise ist der Teilerwürfel T verschiebbar gehaltert. Im Beobachtungsstrahlengang BS und im Foto­ strahlengang PS ist vor den Bild-(Zwischenbild-)ebenen O 1 und O 2 jeweils eine Feldlinse 2 zwecks der Pupillen­ anpassung angeordnet.

Mit O 11 und O 21 ist eine Bild-(Zwischenbild-)ebene in einem nicht dargestellten Okular beziehungsweise in einer nicht dargestellten Fotokamera bezeichnet.

Ist der Teilerwürfel T in dem Abbildunsstrahlengang AS eingeschaltet, ist das durch ein nicht dargestelltes Mikroskop erzeugte Bild eines Opjektives gleichzeitig an den Bild-(Zwischenbild-)ebenen O 11 und O 21 vorhanden. Zur Abbildung eines Bildes in nur einem der beiden Strahlengänge BS, FS wird der Teilerwürfel T aus dem Abbildungsstrahlengang AS ausgestaltet. Durch die erfin­ dungsgemäße Gestaltung des Teilerwürfels T braucht anstelle diesem kein Ausgleichselement eingeschaltet werden, damit das Bild in der Bild-(Zwischenbild-)ebene O 1 beziehungsweise O 2 liegt.

Für die Abbildung des Bildes nur im Fotostrahlengang FS wird ein Spiegel 3 in den Abbildungsstrahlengang AS eingeschaltet. Es kann, wie hier dargestellt, ein separat bewegbarer Spiegel, oder eine in Fig. 2 be­ schriebene Ausführungsform oder eine andere bekannte Lösung sein.

Claims (3)

1. Optischer Strahlenteiler, bestehend aus einem Teiler­ würfel, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Teiler­ würfel (T) eine konvexe Eintrittsfläche (E) und zwei konkave Austrittsflächen (A 1, A 2) vorgesehen sind, wobei die Radien der Flächen (E, A 1, A 2) konzentrisch sind.

2. Optischer Strahlenteiler nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die Eintrittsfläche (E) und die Austrittsflächen (A 1, A 2) durch an die entsprechenden Flächen des Teilerwürfels (T) angeordnete Plankonvex­ linse (LE) beziehungsweise Plankonkavlinse (L) ge­ bildet werden.

3. Optischer Strahlenteiler nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet dadurch, daß mindestens an einer Fläche (T 1) des Teilerwürfels (T) ein Umlenkelement, vorzugs­ weise ein 90°-Umlenkelement in Gestalt eines Spiegels (S) vorgesehen ist.