DE3931919A1 - Auflichtbeleuchtungseinrichtung fuer messmikroskope - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung für Meßmikroskope, insbesondere zur Hellfeldbeleuchtung und für die Anwendung bei fotoelektrisch arbeitenden Meßmikrosko­ pen.

Aus Hauser, F. "Das Arbeiten mit auffallendem Licht in der Mikroskopie", Akadem. Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig 1956, S. 3, ist eine Vielzahl von Auflichtbeleuch­ tungseinrichtungen für Mikroskope bekannt, die man in Hell- und Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtungen unterteilen kann.

Nach Hauser, Seiten 31 bis 35, wird das Auflicht bei Hellfeldbeleuchtung vor oder hinter dem Objektiv, d. h. im Ding- oder Bildraum des Objektives, in den Mikroskopstrahlengang eingeführt. Für die Zuführung des Auflichtes vor dem Objektiv sind meist Strahlenteilerwürfe vorgesehen ("Jenaer Rundschau" (1970), 5, Seite 292 ff.). Nach Hauser, Seite 34 und Naumann, H. "Optik für Konstrukteure", Knapp Verlag Düsseldorf, 3. Auflage 1970, S. 140 ff. sind für diesen Zweck Strahlenteilerplättchen und Prismen vorgesehen. Aus der DE-OS 33 27 672 ist eine koaxiale Auflichthellfeldbeleuchtung für Stereomikroskope mit Strahlenteilerwürfeln bekannt. Es ist von Nachteil, daß die Lichteinspiegelung vor dem Objektiv bei Hellfeldauflichtbeleuchtung nur bei Objektiven mit relativ großem freien Objektabstand bzw. bei schwacher Vergrößerung anwendbar ist. Des weiteren wird der freie Objektabstand stark eingeschränkt.

In den DE-OS 30 33 578, DE-OS 32 23 091 und DE-OS 33 20 820 sind Beleuchtungseinrichtungen für Mikroskope, insbesondere Auf­ lichtbeleuchtungseinrichtungen, beschrieben, bei denen die Lichtzuführung hinter dem Objektiv durch eine Pupillenhälfte erfolgt, während die andere Hälfte der Pupille für die Abbildung verwendet wird. Die Lichtzuführung nach dem Objektiv mittels Strahlenteilerplatte verbietet sich bei Objektiven, die vom Endlichen zum Endlichen abbilden. Wegen dabei entstehender Abbildungsfehler (Astigmatismus) wird eine aufwendige Objektivaufspaltung in eine erste Gruppe, die nach Unendlich abbildet, und in eine zweite Gruppe, die ins Endliche abbildet, vorgenommen. Zwischen diesen beiden Gruppen wird das Strahlenteilerelement angeordnet. Ein we­ sentlicher Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, daß teuere Spezialobjektive vorgesehen werden müssen. Die Licht­ zuführung durch eine Pupillenhälfte des Objektives besitzt den Nachteil einer nicht telezentrischen Abbildung, die bei Meßmikroskopen unbedingt erforderlich ist. Eine Lichtzufüh­ rung über einen Strahlenteilerwürfel im Bildraum des Objek­ tives stört zwar bei einkorrigiertem Glasweg nicht die geome­ trisch optische Bildgüte, wohl aber den Kontrast durch Re­ flexlicht vor allem von der dem Objektiv zugekehrten Durch­ trittsfläche des Strahlenteilerwürfels. Diese Fläche erzeugt ein Reflexbild der Aperturblende des Auflichtbeleuchtungsein­ richtung in der Nähe der Objektivbildebene. Dieses Reflexbild ist bei schwach reflektierenden Objekten als heller Fleck sichtbar und vermindert erheblich den Kontrast. Auch Zentral­ blenden an den Linsen schützen nicht vor dem im Strahlentei­ lerwürfel entstehenden Reflexlicht. Entspiegelungsbeläge an den Lichtdurchtrittsflächen des Strahlenteilerwürfels können das Reflexlicht zwar dämpfen, nicht aber beseitigen.

Aus der DE-OS 30 26 555 ist eine Anordnung zur kontrastreichen Darstellung von mikroskopischen Objekten bekannt, bei der im Durch- und Auflichtstrahlengang Diffraktionsplättchen mit speziellen Eigenschaften in oder in der Nähe der Austrittspupille des Objektives und der Eintrittspupille der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind. Eine Benutzung von Diffraktionsplättchen in den Pupillen von Objektiv und Beleuchtungseinrichtung ist bei technischen Oberflächen zur Kontraststeigerung nicht sinnvoll einsetzbar.

Bekannt sind auch Pellicle-Strahlenteiler (DD-PS 2 31 030), die für die Auflichtbeleuchtung anstelle von Strahlenteilerplättchen benutzt werden. Diese Pellicle- Strahlenteiler sind reflexfrei. Nachteilig ist jedoch, daß sie relativ teuere und empfindliche Bauelemente sind. Sie sind empfindlich gegen mechanische Beanspruchungen, insbesondere Schwingungen, gegen Feuchtigkeit und gegen Temperaturschwankungen.

Aus Naumann, Seite 110, ist auch die Verwendung von Zentral­ blenden bekannt, um an Linsenflächen störende Reflexbilder zu vermeiden.

Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Qualität der Meßmikroskope mit einfachen Mitteln zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung, für Hellfeldbeleuchtung, für Meßmikroskope mit einem Strahlenteilerwürfel hinter dem Objektiv zu schaffen, wobei mit einfachen Mitteln insbeson­ dere das an der dem Objektiv zugekehrten Fläche des Strahlen­ teilerwürfels entstehende Reflexbild der Aperturblende der Beleuchtungseinrichtung in einem zentralen Bereich der Objek­ tivbildebene beseitigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Auflichtbeleuch­ tungseinrichtung für Meßmikroskope, zur Hellfeldbeleuchtung, mit einem im Strahlengang hinter dem Objektiv angeordneten Strahlenteilerwürfel und diesem nachgeordneten visuellen Visiermarken oder fotoelektrischen Sensoren, wobei diese Visiermarken oder fotoelektrischen Sensoren in der Bildebene des Objektivs oder in einer dazu konjugierten Bildebene vor­ gesehen sind, dadurch gelöst, daß in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsaper­ tur begrenzenden Öffnung der Auflichtbeleuchtungseinrichtung ein zentraler Bereich lichtundurchlässig abgedeckt oder aus­ geblendet ist.

In vorteilhafter Weise wird dieses dadurch erreicht, daß in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Ebene eine Glasplatte mit einem zentralen lichtundurchlässigen Bereich angeordnet ist.

Bei einer Einrichtung zur Hellfeldauflichtbeleuchtung durch das Objektiv des Meßmikroskopes mit Lichtzuführung über einen Strahlenteiler im Bildraum des Objektives und mit einem Lichtleiter oder Lichtleitstab, dessen Lichtaustrittsfläche in oder in der Nähe der Ebene einer die Beleuchtungsapertur begrenzenden Öffnung vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn ein zentraler Bereich der Lichtaustrittsfläche lichtundurch­ lässig abgedeckt ist.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Lichtleiter an seiner Lichtaustrittsfläche eine ringförmige Lichtleitfaseranordnung besitzt.

Durch die Ausblendung des zentralen Bereiches der aperturbegrenzenden Öffnung wird erreicht, daß im Reflexbild der aperturbegrenzenden Öffnung, welches in der Nähe der Bildebene des Objektives liegt, daß ein zentraler Bereich dunkel ist und es in diesem Bereich zu keiner Kontrastminde­ rung durch den verwendeten Strahlenteilerwürfel kommt. Für optoelektronische Sensoren oder visuelle Visiermarken in der Nähe der Sehfeldmitte dieser Bildebene tritt keine Funktions­ beeinträchtigung durch Reflexlicht des Strahlenteilerwür­ fels auf. Die Qualität der Abbildung bei Meßmikroskopen und auch bei Meßprojektoren und die Zuverlässigkeit bei fotoelek­ trischer Meßobjektantastung werden mit geringem Aufwand verbessert.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Strahlengang einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Glasplatte in der Ebene der aperturbegrenzenden Öffnung der Beleuchtungsapertur und

Fig. 2 den Strahlengang einer Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter.

Die in Fig. 1 dargestellte Auflichtbeleuchtungseinrichtung für Hellfeldbeleuchtung bei Meßmikroskopen umfaßt eine Lichtquelle1 und einen Kollektor 2, welcher die Lichtquelle 1 in die Ebene 3 abbildet, in der eine Glasplatte 4 mit einem zentralen lichtundurchlässigen Bereich 5 angeordnet ist. Diese Ebene 3 wird durch einen nachgeordneten Kollektor 6 durch die Bildfeldblende 7 und durch einen Strahlenteilerwür­ fel 8 hindurch in die Austrittspupille 9 des Objektivs 10 abgebildet. Durch das Objektiv 10 wird diese Austrittspupille 9 auf das Meßobjekt 11, welches sich in der Objektebene 12 befindet, abgebildet und dieses damit beleuchtet. Das somit im Auflicht durch das Objektiv 10 beleuchtete, in der Objek­ tivebene 12 befindliche Meßobjekt 11 wird durch das Objektiv 10 über den Strahlenteilerwürfel 8 in eine Ebene 13 abgebildet, in welcher sich in der Nähe der Bildfeldmitte optoelektroni­ sche Sensoren, wie z. B. Tastauge oder Kreis-Kreisring-Detek­ tor, befinden. Bei visueller Beobachtung befinden sich in dieser Ebene, die mit der Dingebene des Okulars 14 zusammen­ fällt, visuelle Visiermarken.

Naturgemäß entsteht an der Würfelfläche 15 des Strahlenteilerwürfels 8 ein Reflexbild 16 bzw. 17 der Lichtaustrittsfläche in der Ebene 3, wobei das Reflexbild 17 in der Nähe der Ebene 13 liegt und dort eine unerwünschte Kontrastminderung verursacht. Dadurch verschlechtern sich die Erkennbarkeit von Objektstrukturen, vorallem bei schwach und diffus reflektierenden Auflichtobjekten, und die Einstellungs­ sicherheit. Bei visueller Beobachtung tritt schneller Ermü­ dung des Beobachters ein. Durch das Vorsehen des lichtun­ durchlässigen Bereiches 5 auf der Glasplatte 4 in der Ebene 3, mit welchem der zentrale Teil der Ebene 3 ausgeblendet wird, wird erreicht, daß das Reflexbild 17 in der Ebene 13 in oder in der Nähe der optischen Achse 18 eine zentralen dunk­ len Bereich enthält und damit die geschilderten Nachteile entfallen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Auflichtbeleuchtungseinrich­ tung befindet sich zwischen dem Kondensor 2 und dem Kollektor 6 ein Lichtleitstab oder ein Lichtleitbündel 19 mit einer zentralen Abdeckung 20 (lichtundurchlässiger Bereich) in der Ebene 3. Diese zentrale Abdeckung 20 kann bei einem Lichtleiter durch eine aufgebrachte lichtundurchlässige Schicht realisiert werden. Bei einem aus mehreren Lichtleitfasern bestehenden Lichtleitbündel 19 kann z. B. eine zentrale Lichtaustrahlung dadurch verhindert werden, daß die Lichtleitfasern lediglich kreisringförmig angeordnet sind und das Lichtleitbündel eine kreisringförmige Lichtaustrittsfläche aufweist. Der dieser Lichtaustrittsflä­ che nachfolgende Strahlengang entspricht bei dieser Einrich­ tung dem der Einrichtung nach Fig. 1.

Claims (4)

1. Auflichtbeleuchtungseinrichtung für Meßmikroskope zur Hellfeldbeleuchtung, mit einem im Strahlengang hinter dem Objektiv angeordneten Strahlenteilerwürfel und diesem nachgeordneten visuellen Visiermarken oder fotoelek­ trischen Sensoren, wobei diese Visiermarken oder fotoelektri­ schen Sensoren in der Bildebene des Objektivs oder in einer dazu konjugierten Bildebene vorgesehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in oder in der Nähe der Ebene (3) einer die Beleuch­ tungsapertur begrenzenden Öffnung der Auflichtbeleuchtungs­ einrichtung ein zentraler Bereich (5) lichtundurchlässig abgedeckt oder ausgeblendet ist.

2. Auflichtbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in oder in der Nähe der Ebene (3) einer die Beleuch­ tungsapertur begrenzenden Öffnung eine Glasplatte (4) mit einem zentralen lichtundurchlässigen Bereich (5) angeordnet ist.

3. Auflichtbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß ein zentraler Bereich (5) der Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters (19) lichtundurchlässig abgedeckt ist.

4. Auflichtbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (19) an seiner Lichtaustrittsfläche eine ringförmige Lichtleitfaseranordnung besitzt.