DE56682C - Mikroskop-Beleuchtungsspiegel für auffallendes Licht - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. KLASSE 42: Instrumente.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1890 ab.

Die mikroskopische Untersuchung der Objectoberflächen und überhaupt aller undurchsichtigen Körper geschieht bekanntlich in der Weise, dafs man durch geeignet seitlich über dem Objecttisch aufgestellte Sammellinsen ein starkes Licht auf das Object wirft. Da hierbei die Lichtstrahlen schräg auffallen, so müssen bei Höhenverschiedenheiten der Objectoberfläche starke Schatten erzeugt werden; aufserdem ist diese Beleuchtungsart auch nur für schwache Vergröfserungen, wo genug Raum zwischen Object und Objectiv für das einfallende Licht vorhanden ist, verwendbar. Für senkrecht auffallendes Licht und zugleich für starke Vergröfserungen bleibt für die Beleuchtungsstrahlen nur ein Weg, d. i. von oben durch das Objectiv selbst.

Am einfachsten ist diese Beleuchtung in der Weise zu erreichen, dafs in einem unmittelbar über dem Objectiv befindlichen kleinen Gehäuse ein Concavspiegel derart angebracht wird, dafs er das durch eine seitliche Oeffnung des Gehäuses einfallende Licht nach unten ablenkt und auf das zu betrachtende Object wirft.

Wesentlich ist hierbei der Umstand, dafs der Concavspiegel eine solche Stellung gegenüber dem Objectivsystem erhält, dafs:

1. sämmtliche von dem Spiegel reflectirten Strahlen auf die Oberfläche des Objects fallen und somit eine maximale Helligkeit des Gesichtsfeldes erreicht wird, dafs

2. diejenigen Lichtstrahlen, welche an der Oberfläche der Objectivlinsen reflectirt werden, nicht in den Tubus des Mikroskops eindringen, sondern mittelst des Concavspiegels durch die seitliche Oeffnung im Gehäuse wieder nach aufsen abgelenkt oder auf Blenden geworfen werden, und dafs

3. die Gröfse und Helligkeit des Gesichtsfeldes durch den Spiegel nicht beeinträchtigt wird, sondern nur ein Theil derjenigen Strahlen aufgefangen wird, welche infolge ihrer starken sphärischen Aberration kein klares Objectivbild liefern.

In den Fig. 1 bis 5 der beiliegenden Zeichnung ist ein nach den vorstehenden Grundsätzen construirtes Objectiv für auffallendes Licht als Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Fig. ι zeigt einen verticalen Querschnitt durch das Objectiv. Die Fig. 2 ist ein horizontaler Schnitt nach der Linie o-p der Fig. 1 und die Fig. 3 zeigt im Einzelnen die Einrichtung der zur Regelung der Lichtstärke dienenden Blende. In den Fig. 4 und 5 ist der Gang der Lichtstrahlen schematisch dargestellt.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet α das zur Aufnahme des Spiegels 5 dienende Gehäuse, welches mit einer seitlichen, von einem rohrförmigen Ansatz b umgebenen Oeffnung versehen ist. Die in der Fig. 3 besonders dargestellte, mit einer Anzahl verschieden grofser Oeffnungen versehene drehbare Blende c ist, wie die Fig. 1 erkennen läfst,' an einem vom Gehäuse α getragenen Stift e mittelst der Schraube d und der Führung g vertical verstellbar, so dafs die gegenseitige Lage der Blendenöffnungen und der Oeffnung des Objectivgehäuses a beliebig regulirt werden kann.

Um eine Verstellung des Spiegels s in verticaler und in horizontaler Richtung zu ermöglichen, ist die diesen Spiegel tragende Welle w in einer L-förmigen Oeffnung ff¹

gelagert, in welcher sie mittelst Stellschrauben in beliebiger Lage festgestellt werden kann.

Um nun bei einem derartigen Objectiv die oben angegebenen und für ein gutes Mikroskop unerläfslichen drei Bedingungen zu erfüllen, ist bei der Anbringung des Spiegels eine ganz besondere Sorgfalt zu verwenden.

In den Fig. 4 und 5 der beiliegenden Zeichnung ist diese besondere Art und Weise der Anbringung des Mikroskopspiegels zur näheren Erläuterung schematisch dargestellt und gleichzeitig der Weg angegeben, welchen die Lichtstrahlen im Innern des Objectivs nehmen.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist der Concavspiegel s so angebracht, dafs der obere der durch die Blende einfallenden Strahlen I, II, HI nach dem Brennpunkt B₁ zum rechten Objectrand, der untere (III) dagegen in c¹ parallel mit der Achse und dann nach dem linken Objectrand gebrochen wird, als ob er vom oberen Brennpunkt B ausginge. Man sieht dann sofort, dafs beim Auftreffen des vom Spiegel reflectirten Strahlenkegels a¹ B₂ c¹ auf die Linsenoberfläche sämmtliche Linsenreflexe 3¹, 2¹J ι' nach links und aufsen direct oder indirect (durch den Spiegel), geworfen werden; in den Tubus kann somit keiner gelangen. Bei der weiteren Brechung an der unteren Fläche von L und ebenso auch beim Passiren der übrigen (hier nicht angegebenen) Linsen des Objectivs bilden die Reflexstrahlen (s. 2, 2") schon so grofse Winkel, dafs, zumal diese durch den Rückaustritt aus Glas in Luft (2", 2'") noch vermehrt werden, keiner mehr in das Gesichtsfeld gelangen kann. Vergegenwärtigt man sich ferner, dafs nur solche Reflexstrahlen sich dem Objectbild beimischen können, welche rückwärts verlängert, als von Punkten des Objects ausgehend, anzunehmen sind (unter Berücksichtigung der durch das Linsensystem zu denkenden Brechung), so folgt daraus leicht, dafs bei diesem Strahleneinfall selbst die medialen, spitzwinklig einfallenden Strahlen (1) — da ihre Reflexe nicht als von Objectpunkten ausgehend zu construiren sind — eine störende Reflexbeimischung nicht bewirken können.

Was endlich die weitere Forderung betrifft, das vom reflectirenden Körper einfallende Licht auf das Object zu concentriren, so bleibt zu beweisen, dafs für den wie beschrieben angeordneten Hohlspiegel die Beleuchtung des Objects eine maximale ist.

Zu dem Zwecke sei angenommen, dafs die zur Achse parallelen Lichstrahlen 1,2, 3, 4, 5, 6, Fig. 5, durch das Linsensystem L auf das Object ο¹ b¹ fallen. Dieselben müfsten sich nach dem Durchgang durch L nahe dem unteren Brennpunkt .B₁ kreuzen. Es ist nun klar, dafs, wenn durch einen oberhalb von L angebrachten Spiegel die parallelen Tagesstrahlen in die Bahnen von 1, 2, 3,4, 5, 6 reflectirt würden, das Object am intensivsten erhellt würde, da alle Strahlen dasselbe treffen. Dann aber würden keine Strahlen mehr vom Object in den Tubus gelangen und das Objectbild bliebe unsichtbar. Schiebt man den Spiegel aber nur bis nahe an die Achse, bis gegen c¹, so gelangt jetzt nur das Strahlenbündel 1, 2, 3 durch L auf das Object und dies wird also nur theilweise zwischen b^l d^l erhellt, ist aber jetzt natürlich mikroskopisch sichtbar. Um nun auch den anderen Theil o¹ d^l zu erhellen, denken wir uns den Spiegel so gestaltet, dafs er den in c^l auftreffenden Strahl nach B₂ reflectirt, als ob er vom oberen Brennpunkt B käme; er "wird dann nach der Brechung parallel zur Achse und fällt auf den Endpunkt des Objects in o¹. Durch diesen wird also jetzt auch der bis dahin dunkle Objecttheil getroffen, und es werden mithin alle die Strahlen, welche zwischen diesem, den linken Objectrand treffenden B c¹ und dem den rechten noch treffenden 1 liegen, das Object durch den Strahlenkegel 0 kb erhellen. Beide Strahlen begrenzen aber einen Strahlenkegel 1 a¹ B₂ c¹, welchen man sich durch Reflection paralleler Tagesstrahlen r₀ r₀ ^x an einem durch c¹ gehenden Hohlspiegel 5 entstanden denken kann. Um den letzteren mathematisch zu construiren, mufs die Richtnng der einfallenden parallelen Strahlen gegeben sein. Diese ist praktisch durch folgenden Umstand bestimmt: die Fassung der Linse überragt die Oberfläche immer etwas und sei bis F zu denken. Nun soll aber der Punkt c¹ des Spiegels der. Linsenfläche möglichst nahe sein, um, wie aus der dritten Forderung folgte, die axialen Strahlen nicht zu decken; folglich mufs der auf c¹ treffende Strahl über F liegen, also ungefähr die Richtung r₀ c¹ haben. Die Spiegelfläche nun, welche die parallel r₀ c¹ auffallenden Strahlen im Strahlenkegel 1 B₂ c¹ sammelt, läfst sich folgendermafsen construiren: Es schneide der Strahl r₀ c^l den Strahl 1 unter dem stumpfen Winkel 2 α und er werde reflectirt in c¹ unter 2^ = T₀C¹JB₂; der zu suchende Mittelpunkt des Spiegels sei o² und der zu suchende Punkt, aus welchem Strahl 1 reflectirt wird, sei α¹, so wissen wir zunächst, dafs o² auf der Halbirungslinie des Winkels r₀ c¹ B₂, welche als Radius das Einfallloth vorstellt, liegen mufs. Da die Halbirungslinie O²-^¹ vom Winkel r_o ^l a¹ B₂ auch Radius sein müfste, also Winkel o² c¹ a¹ = o² a¹ c¹, so ergiebt sich für O²C¹U¹ folgender Werth:

ο² a¹ c¹ = a

2 ο² c¹ a¹ = a + β + /λ

X-I-^ = TT 2ft +

π —(a. —

2α

0* C¹Ct^ =

Damit wäre der Punkt a¹ und durch die Halbirungslinie von Winkel r^ a¹ B₂ auch der Mittelpunkt o² des Hohlspiegels s gefunden.

Dieser Hohlspiegel würde also alles zwischen r₀ und T₀ ¹ einfallende parallele Licht auf das Object vereinigen, also den von ihm verdeckten Raum über dem Objectiv völlig zur Beleuchtung des Objects ausnutzen. Man kann somit folgendes Resultat ziehen:

Um ein volles, klares und helles Objectbild bei auffallendem Licht zu erhalten, mufs ein dicht über dem Objectiv befindlicher Hohlspiegel die auf ihn treffenden Beleuchtungsstrahlen in einem solchen Lichtkegel dem Objectiv zuwerfen, dafs die äufseren Mantelstrahlen desselben durch den Brennpunkt nach dem jenseitigen Objectrand, die inneren parallel zur Achse nach dem diesseitigen gebrochen werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein unmittelbar über dem Objectivsystem eines Mikroskops derart angebrachter Concavspiegel, dafs die durch eine seitliche Oeffnung im Objectivgehäuse auf den Spiegel "auffallenden Strahlen dem Objectiv in einem solchen Lichtkegel zugeworfen werden, dafs die äufseren Mantelstrahlen durch den Brennpunkt hindurch nach dem jenseitigen Objectrande, die inneren dagegen parallel zur Mikroskopachse nach dem diesseitigen Rande gebrochen werden, zum Zwecke, ohne Einengung des Gesichtsfeldes und ohne Erzeugung von Nebenlicht eine möglichst starke Belichtung des Objectes zu erzielen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.