DE8222572U1

DE8222572U1 - Epidarke beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE8222572U1
Application number: DE19828222572
Authority: DE
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1984-05-30
Also published as: JPS5828712A; DE3229768A1

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER--'*D*i3bO £SSEN*t · AM RUHRSTEIN 1 ■ TEL.: (02 01) 412687 ^Selte -. 1 _ 0

OLYMPUS OPTICAL CO. , LTD. Katagaya 2-43-2, Shibuya-ku, Tokyo-to, Japan

Epidarke Beleuchtungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine, apidarke Beleuchtungsvorrichtung, Insbesondere eine solche sur Verwendung mit einem Mikroskop, bei der von einer Lichtquelle ausgehendes Licht zur Beleuchtung eines Objekts zwischen einer Hülse und einer Objektivlinse durchgeleitet wird.

Generell hat ein epidarkes Beleuchtungssystem die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung. Von einer Lichtquelle 1 ausgehendes Licht wird durch eine vor der Lichtquelle 1 angeordnete Blende 2 mit einer ringförmigen Öffnung geleitet, von einer kollimierenden Linse 3 parallel gerichtet und danach von einem Ringspiegel 4, der zur optischen Achse eines Beobachtungssystems koaxial und geneigt angeordnet Ist, reflektiert. Das Licht wird danach durch einen Zylinderraum geleitet, der zwischen einer Objektivlinse 5 und einer letztere umgebenden Hülse 6 angeordnet ist, und von einem ringförmigen konischen Spiegel 7 ο. dgl., der an der Spitze der Objektivlinse koaxial zu dieser angeordnet ist, zur Beleuchtung eines Objekts 8 reflektiert. Bei einem solchen epidarken optischen Beleuchtungssystem hat es sich als schwierig erwiesen, eine solche flache Beleuchtung wie die bei einem Übertragungsbeleuchtungssystem verwendete Koehler-Beleuchtung zu erreichen. Diese Schwierigkeit geht

Z/bu.

auf die ringförmige öffnung, die unterbrechung des Lichtstrahlengangs durch die Halterung 9 der Objektivlinse 5 (gezeigt in Fig. 2 durch die Eklipsenteile 11, die von
der Halterung 9 in einem ringförmigen Beleuchtungslichtfeld 10 auf der Pupillenfläche des optischen Beleuchtungssystems gebildet werden) und die wenig perfekte Beseitigung von an dem Objekt 8 direkt reflektierten Lichtstrahlen zurück. Daher wurden verschiedene Versuche gemacht, um eine flache Beleuchtung zu gewinnen. Eine Methode bestand darin, ein Mattglas in die Beleuchtungsöffnung innerhalb der Hülse derart einzusetzen, daß das Beleuchtungslichtbündel von f dem Mattglas gestreut und das gestreute Licht von einem Biidformungsbauteii, das nahe der Spitze der Objektivlinse in koaxialer Anordnung mit letzterer vorgesehen ist, zur Gewinnung einer flachen Beleuchtung bei der Entwicklung eines Bildes verwendet wird. Selbst bei einer Objektivlinse einer starken Vergrößerung ist eine kollimierende Linse nahe der Spitze der Objektivlinse oder ein reflektierender Spiegel mit einer Krümmung vorgesehen, um das von einem Zerstreuungsglied gestreute Licht auf das Objekt derart zu richten, daß das Licht von der Objektoberfläche nicht direkt in die Objektivlinse zurückgeworfen wird. Bei derartigen Methoden nimmt die Zahl der Systemkomponenten, wie das optische Diffusionsbauteil, die nahe des Endes der
( Objektivlinse angeordnete kollimierende Linse und das

Haltebauteil, zu. Außerdem sind diese Bauteile aufgrund von Fabrikationsabweichungen häufig exzentrisch zum
Objektivlinsensystem, und zur Gewinnung einer flachen Beleuchtung ist es notwendig, die Teile genau einzusetzen und beim Zusammenbau in aufwendiger Weise einzustellen. Die Herstellung ist daher schwieriger und kostspieliger als erwünscht. Im Falle der Verwendung eines Reflektors nahe des Endes der Objektivlinse besteht die Gefahr, daß Staub und Schmutz in das optische Beleuchtungssystem eindringt und sich Rost ansetzt. Außerdem besteht die hohe

Wahrscheinlichkeit, daß Öl, o. dcjl. eindringt, so daß eine Immersionslinse nicht als Objektivlinse starker Vergrößerung verwendet werden kann, also auch keine Mikroskopie mit starker Auflösung durchgeführt werden kann. Selbst bei Verwendung einer kollinierenden Linse nahe des Endes der Objektivlinse derart, daß eine Immersionslinse als Objektivlinse verwendet werden kann, ist das System durch Eindringen von Staub und Schmutz gefährdet. Außerdem kann das Beleuchtungslichtbündel, das innerhalb des optischen Beleuchtungssystem gestreut wird, an der Innenwand der Hülse erneut gestreut und als Streulicht gemischt mit dem Beleuchtungslicht in das Objektiv als direkt von der Objektoberfläche reflektiertes Licht eindringen. Daher wird ein Antireflexionsbelag an der Innenwand der Hülse angeordnet, um ein einblenden von Streulicht zu verhindern, wodurch die gesamte Lichtmenge des Beleuchtungslichts nicht zum Objekt überführt und ein starker Lichtverlust auftreten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein epidarkes Beleuchtungssystem zu schaffen, das eine einheit— liehe und gleichmäßige Beleuchtung gewährleistet, dessen Herstellung und Zusammenbau einfach sind und das eine Beobachtung bei starker Vergrößerung und hoher Auflösung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein dickes optisches Bauteil mit einer Diffusionsfläche an der Beleuchtungslicht-Eintrittsseite und einer reflektierenden Oberfläche nahe einer Beleuchtungslicht-Austrittsstelle konzentrisch mit einer Objektivlinse zwischen einer Hülse und der Objektivlinse angeordnet ist«

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das optische Bauteil eine solche Form hat, daß es den Raum zwischen der Hülse und der Objektivlinse ausfüllt

und das Beleuchtungslicht-Eintrittsende nahe einem Gewinde— abschnitt angeordnet ist, der an der Hülse zum Einschrauben der Hülse in einen Revolver vorgesehen ist.

Die Austrittsfläche des optischen Bauteils kann so ausgebildet sein, daß es Bestandteil einer gekrümmten Fläche ist, die symmetrisch zur optischen Achse der Objektivlinse angeordnet ist, z. B. ein Teil einer konischen Oberfläche, ein Teil einer sphärischen Oberfläche oder ein Teil einer torischen Oberfläche. Außerdem kann die austrittsseitige Endfläche so ausgebildet sein, daß sie Teil einer Zylinderflache ist.

Die Außenseite nahe des Austrittsendes des optischen Bauteils kann so ausgebildet sein, daß sie Teil einer zur optischen Achse der Objektivlinse symmetrisch angeordneten gekrümmten Fläche ist, so beispielsweise Teil einer konischen Fläche oder Teil einer sphärischen Fläche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines konventionellen epidarken Beleuchtungssystems;

Fig. 2 eine Ansicht eines Musters des Beleuchtungslichts auf einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems gemäß Fig. 1;

Fig. 3 scheraatisch ein erstes Ausführungsbeispiel des epidarken Beleuchtungssystems nach der Erfindung; und

Fig. 4 bis 7 Ansichten von weiteren Ausführungs—

beispielen des epidarken Beleuchtungssystem^ nach der Erfindung.

Bai dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, auf das im folgenden eingegangen wird, werden die gleichen Bezugszeichen

wie be* den entsprechenden Bauteilen des oben erwähnten konventionellen .-vjsführungsbeispiels benutzt. Das Bezugs— zeichen 12 bezeichnet ein dickes, im wesentlichen zylindrisches optisches Bauteil, das konzentrisch um die Objektivlinse 5 angeordnet ist und einen Ringraum zwischen der Hülse 6 und der Objektivlinse 5 ausfüllt. Das optische Bauteil 12 hat eine streuende Fläche 13, die an der Sinti ifctssei te 12a des Beleuchtungslichts angeordnet ist, und eine reflektierende Fläche 14, die Bestandteil einer sich zum Austrittsende nahe eines Seleuchtungslichtausgan 12b verjüngenden konischen Fläche ist· Vorzugsweise hat s diesep optische Bauteil 12 eine solche Dicke (Länge in der optischen Axialrichtung)» daß das Beleuchtungslicht-Eintrittsende 12a nahe eines Gewindeabschnitts 6a liegt, der auf der Hülse 6 zum Befestigen an einem nicht dargestellten Revolver vorgesehen ist.

Aufgrund der zuvor beschriebenen Ausbildung des erfindung gemäßen epidarken Beleuchtungssystems wird von der Lichtquelle ausgehendes und in die Eintrittsseite 12a einfalle des Licht von der streuenden Fläche 13 gestreut, durchläuft das optische Bauteil 12, wird von der reflektierenden Oberfläche 14 reflektiert und danach durch das Austrittsende 12b auf das Objekt 8 gelenkt. Dies ergibt eine ( epidarke Beleuchtung. Da das optische Bauteil 12 bei dem beschriebenen Beleuchtungssystem auch die Funktion einer Linsenhalterung zur Festlegung der Objektivlinse 5 an der Hülse übernimmt, ergibt sich keine Abschattung des Beleuchtungslichts, sondern es wird ein vollständig ringförmiger Beleuchtungslichtquerschnitt gewonnen. Da außerdem nur das optische Bauteil 12 zwischen der optischen Linse S und der Hülse 6 angeordnet ist und die Streufläche 13 und die Reflexionsfläche 14 mit dem optischen Bauteil 12 integral ausgebildet sind, sind Fehler wie Exzentrizitäten zwischen Objektivlinse S, Beleuchtungslichtbündel und Hülse 6 minimiert. Daher kann mit dem

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beschriebenen Beleuchtungssystem eine im wesentlichen einheitliche oder flache Beleuchtung erzielt werden. Da das optische Bauteil!. 12 einteilig ausgebildet sein kann, läßt sich eine Verbesserung der Gleichförmigkeit der epidarken Beleuchtung leicht dadurch erreichen, daß der Streueungs— grad der StreuflLäche 13, der Reflexionsgrad der Seitenfläche 12c des optischen Bauteils 12 und die Dicke des optischen Bauteils 12, d. h. die Länge vom Eintrittsend^ 12a (Streufläche 13) zum Austrittsende 12b geeignet gewählt werden. Außerdem reicht bei dem beschriebenen Beleuchtungssystem ein optisches Bauteil 12 zusätzlich zur ObjeJctivlinse 5 und zur Hülse 6 aus, so daß relativ wenige Komponenteriteile erforderlich sind. Das optische Bauteil 12 als Kunstharz-Gießbauteil o. dgl* kann billig, leicht und genau hergestellt werden. Selbst bei Verwendung eines Immersionsobjektivs tritt keine Immersion des Beleuchtung saystems auf, so daß ein Objektiv mit einer großen numerischen Apertur (NA) und einer hohen Auflösung verwendet werden kann· Auch kann Staub und Schmutz nicht von der Außenseite eindringen, so daß die Arbeitsweise des optischen Beleuchtungssystems nicht von äußeren Gegebenheiten beeinträchtigt wird. Die von der streuenden Fläche 13 gestreuten Lichtstrahlbündel werden von der Außenfläche 12c des optischen Bauteils 12 reflektiert und übertragen, jedoch nicht von der Innenfläche der Hülse 6 gestreut, so daß der Lichtverlust sehr gering ist.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das Austrittsende 12b des optischen Bauteils 12 Teil einer Torusfläche bildet. Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die reflektierende Fläche 14 des optischen Bauteils 12 als Teil einer sphärischen Fläche und das Austrittsende 12b als Teil einer zylindrischen Fläche ausgebildet sind. Fig. 6 zeigt ein viertes AusfUhrungsbeispiel, bei dem sowohl das Austrittsende 12b als auch die reflek-

tierende Fläche 14 des optischen Bauteils 12 jeweils als Teile von Torusflächen ausgebildet sind. Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele hat also ein Teil des optischen Bau— β teils 12 eine Linsenfunktion mit der Wirkung einer ver— B stärkten Erzielung einer einheitlichen Beleuchtung, und der Abstand zwischen der Objektoberfläche S und der untersten Fläche 15 des Objektivs ist so gering, daß das jeweilige System in Verbindung mit einem Objektiv starker Vergrößerung zur Beleucht'jng verwendet werden kann«

Fig. 7 zeigt ein fünftes Ausfuhrungsbeispiel, bei dem das Austrittsende 12b des optischen Bauteils 12 als Teil einer auf der Objektseite konvexgekrümmten oberfläche« die symmetrisch zur optischen Achse der objektivlinse 5 verläuft, ausgebildet ist, wobei keine reflektierende Oberfläche vorgesehen ist. Aus der Lichtquelle- kommendes Licht wird also von d#r streuenden Fläche 13 gestreut, durch das optische Bauteil 12 und das als Linsenoberfläche wirkende Austrittsende 12b zur Entwicklung eines Bildes nach außen geworfen, wird danach erneut gestreut und auf die Objektoberfläche 8 gerichtet. Daher ist bei diesem System eine gleichmäßige Beleuchtung bei relativ großem Abstand zwischen der Objektoberfläche 8 und der untersten Fläche 15 des Objektivs und geringer Vergrößerung erreicht.

Aus der obigen Erläuterung wird klar, daß bei Änderung der Länge zwischen dem Eintrittsende 12a und dem Austrittsende 12b des optischen Bauteils 12 und der Form der reflektierenden Oberfläche 14 und des Austrittsendes 12b selbst dann eine geeignete Beleuchtung ohne weiteres erzielbar ist, wenn die geeigneten Beleuchtungsbedingungen je nach Art des Objektivs unterschiedlich sind. Daher kann der Streuungsgrad der Streuungsfläche 13 ebenso minimiert werden wie der im System auftretende Lichtverlust.

Zusammenfassung

Epidarkes Beleuchtungssystem

Das epidarke Beleuchtungssystem, bei dem von einer Lichtquelle ausgehendes Licht zur Beleuchtung eines Objekts (8) zwischen einer Hülse (6) und einer Objektiviere (5) hindurchgeworfen wird', hat ein dickes optisches 3auteil ν C12) mit einer Streutlache (13) an einem Beleuchtungslicht-Eintrittsende (12a) und mit einer reflektierenden Fläche (14) nahe eines Beleuchtungslicht-Austrittsendes (12b)« Das dicke optische Bauteil (12) ist konzentrisch zur Objektivlinse (5) zwischen letzterer und der Hülse (6) angeordnet und trägt wesentlich zur flachen Beleuchtung bei sehr geringem Lichtverlust bei.

(Figur 3)

Claims

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OLYMPUS OPTICAL CO., LTD. ^{G 82} 22 572.9

Ansprüche

1* Bpidarke Beleuchtungsvorrichtung, bei.der von einer Lichtquelle Ausgehendes Licht zur Beleuchtung eines Objekts zwischen einer Hülse und einer Objektivlinse hindurchgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, d*0 ein dickes optisches Bauteil (12) mit einer Streufläche C13) an einem Beleuchtungslicht-Eintrittsende (12a) und einer ftefle<iony,flache (14) nahe eines Beleuchtungslicht- Aus tritt sende«; (12b) konzentrisch zu der Objektivlinse (5) zwischen letzterer und der Hülse (6) angeordnet ist.

2· Beleuchtungsvorrichtung Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil (12) eine solche Form hat, daß es einen Ringraum zwischen der Hülse (6) und der Objektivlinse (5) füllt, und daß das Beleuchtungslicht-Eintrittsende (12a) nahe eines zum Verschrauben der Hülse mit einem Revolver dienenden Gewindeabschnitts (6a) angeordnet ist.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungslicht-Austrittsende (12b) und die Reflexionsfläche (14) jeweils als Teil einer zur optischen Achse der Objektivlinse (5) symmetrisch angeordneten gekrümmten Fläche ausgebildet sind.

4. Beleuchtungsvorrichtung, bei der von einer Licht-? quelle ausgehendes Licht zur Beleuchtung eines Objekts

Z/bu

'JL'2 -'

zwischen einer Hülse und einer Objektivlinse hindurchgeworfen wird, dadurch gekennzeichne t_s daß ein dickes optisches Bauteil (12), das ein als Streufläche (13) ausgebildetes Beleuchtungslicht-Eintrittsende (12a) und ein als Teil einer zur Objektseite hin konvex gekrümmten und zur optischen Achse der Objektivlinse (5) symmetrischen Fläche ausgebildetes Beleuchtungslicht— Austrittsende (12b) hat, konzentrisch zur Objekti/linse (5) zwischen letzterer und der Hülse (6) angeordnet ist.