WO2004019109A1 - Optische anordnung mit telezentrischem strahlenbereich - Google Patents

Optische anordnung mit telezentrischem strahlenbereich Download PDF

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WO2004019109A1
WO2004019109A1 PCT/EP2003/007316 EP0307316W WO2004019109A1 WO 2004019109 A1 WO2004019109 A1 WO 2004019109A1 EP 0307316 W EP0307316 W EP 0307316W WO 2004019109 A1 WO2004019109 A1 WO 2004019109A1
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lens
partial beam
beam path
optical
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PCT/EP2003/007316
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Inventor
Peter Dietrich
Original Assignee
Carl Zeiss Jena Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens

Definitions

  • the invention relates to an optical arrangement with a tele-fresh radiation area with an objective imaging to infinity, in particular a microscope.
  • Optical arrangements in particular microscopes, with a beam path encompassing a telecentric beam region have so-called infinity optics, which consist of an objective that images to infinity, and a tube lens arranged at a fixed distance from the objective.
  • This telecentric radiation area is located between the lens and the tube lens.
  • tube lens instead of a tube lens, several tube lenses of different focal lengths are occasionally accommodated in a revolver for the purpose of changing the magnification.
  • image correction can be carried out solely by the objective. This correction can also be divided between the objective and tube lens. In both cases, it is necessary to arrange and hold the individual optical elements at a defined distance from one another in order to avoid image errors and vignetting.
  • the optical plan elements are usually in the Imaging beam path, in which they are positioned one above the other in different planes perpendicular to the microscope axis, either fixed or can be switched into the beam path. Since the telecentric radiation area delimited by the distance between the lens and the tube lens must not exceed a certain upper limit for known optical reasons, the number of the maximum elements that can be introduced is limited. Furthermore, the telecentric radiation area is also limited to the side and to the rear by predetermined device designs, in particular by the device structure.
  • a modular microscope system which has a composite microscope body, which has a stand base, a stand upper part and an intermediate module with attachable binocular housing.
  • the basic body represents a multi-part frame construction, on which stop surfaces are provided for the positioning of supports, on which optical and / or mechanical and / or electrical or electronic assemblies are combined to form functional units.
  • These carriers can be equipped with optical components such as mirrors, lenses, diaphragms or with a turret unit.
  • an intermediate module having a tube lens can be provided, which can be exchanged for another intermediate module which, for example, also has a switchable and pre-adjusted Bertrand lens in addition to a tube lens.
  • an adjustable structure of a microscope system consisting of self-contained, optical-mechanical modules is known, which, however, does not permit any branching-like expansion of the telecentric radiation area, with the exception of the branching of the illuminating beam path which is always present in incident light microscopes.
  • the object of the invention is therefore to create an optical arrangement with a telecentric beam area which is extended in several coordinate directions.
  • At least one optical element is provided for branching at least one first partial beam path to the side, with a tube lens being located at a suitable distance in each of these first partial beam paths from the lens.
  • At least one second partial beam path is branched off from at least one of these first partial beam paths and if a tube lens is located in each of these second partial beam paths at a suitable distance from the objective.
  • a spatial expansion of the telecentric beam area can advantageously be realized if at least one third partial beam path is branched off from at least one of these second partial beam paths and if a tube lens is located at a suitable distance from the objective in each of these third partial beam paths.
  • the tube lenses arranged in the first, second and third partial beam paths have the same or different focal lengths.
  • the coupling and decoupling of The focal length of the tube lenses provided can be varied. With the same focal length of all tube lenses used, the same image scale is given for all the intermediate images provided.
  • Another advantage is that optical and / or physical beam splitter elements known per se are provided for branching or branching off the first, the second and third partial beam paths, these beam splitter elements in the space between the objective and the respective tube lens of the are arranged to branch partial beam path.
  • diaphragms and / or optical filters in particular interference, color or polarization filters are arranged in the first, second and / or third partial beam paths, which influence the optical properties serve the light of the respective partial beam path.
  • the invention enables the telecentric beam range of optical arrangements, in particular microscopes, to be expanded in a simple manner in several coordinate directions while maintaining a good optical correction of the imaging systems realized.
  • the thus expanded telecentric radiation area can thus be used universally by coupling and decoupling intermediate images or further beam paths. This provides the opportunity to expand the telecentric radiation range for additional application requirements.
  • Another advantage of the arrangement is that the ergonomic viewing height in the microscope tube is retained because the length of the telecentric beam area in the direction of the optical axis of the main beam path of the microscope is not changed by the extension of the telecentric beam area according to the invention.
  • FIG. 1 greatly simplified an optical arrangement with two partial beam paths branched off in the telecentric beam area
  • FIG. 2 a perspective representation of an arrangement with branched partial beam paths
  • Fig. 3 greatly simplified an arrangement with spatially branched partial beam paths.
  • the objective 3 which images to infinity, produces a parallel beam path
  • the image formation in the intermediate eyepiece plane 6 takes place through the tube lens 4, which has a suitable focal length.
  • the telecentric radiation area of the main beam path is located between the objective 3 and the tube lens 4, ie there is a parallel beam path in this area.
  • This telecentric radiation area or also telecentric space is usually used in the direction of the optical axis 2 in order to arrange optical plane elements, such as prisms, divider mirrors, plane parallel plates as filters and / or polarization elements, without a negative influence on the intermediate image in the intermediate eyepiece plane 6 in the beam path.
  • optical elements designed as beam splitters 1 and 8 are provided in the telecentric beam region for branching off laterally (in the X-Y plane) of two first partial beam paths, in which tube lenses are arranged.
  • a tube lens 9 in the partial beam path branched off by the beam splitter 7.
  • a turret 11 rotatable on a shaft 10 with a plurality of tube lenses 12; 13 different focal lengths arranged.
  • These different tube lenses 9; 12; Depending on the intended use, 13 can be introduced into the corresponding partial beam paths branched off from the main beam path.
  • Such a tube lens can, for example, also be followed by a camera.
  • the beam splitters 7 and 8 can be combined to form a beam splitter module (shown in dashed lines in FIG. 1), which is arranged, for example, as a unit in the corresponding beam path.
  • the beam splitter module can be used with different Most deflection elements, such as color dividers, neutral dividers or full mirrors, can be fitted.
  • optical plan elements such as filters of various types, can also be arranged in the beam splitter module. Switchability of the beam splitter module into and out of the corresponding main or partial beam path can also be provided. So these switchable beam splitter modules can also be provided with controllable drives (not shown).
  • the tube lenses 4; 9; 12; 13 limit the respective telecentric beam area of the main and partial beam path in which they are arranged and thus form an optical interface.
  • These tube lenses 4; 9; 12; 13 can also be arranged in a mechanical adapter piece (not shown) which has corresponding connection surfaces and can thus form suitable mechanical interfaces.
  • These adapter pieces can thus be arranged at suitable positions in the individual beam paths. Multiple use of one and the same tube lens and the associated mechanical adapter piece, including its interfaces, is thus also possible.
  • the arrangement shown in perspective in FIG. 2 for the enlarged image of small objects 1, for example a microscope, likewise has a main beam path into which the objective 3, the beam splitters 7; 8, the tube lens 4, and the eyepiece 5 with the intermediate eyepiece plane 6 are arranged. Since these operating tables components in the main optical path have the same functions as the components used in the arrangement of Fig. 1, the same speedsszei ⁇ chen be used here. The same should also apply to the arrangement according to FIG. 3, which is described further below.
  • a further beam splitter 14 is arranged, the first partial beam path branching off the beam splitter 7, which in the sequence in a further partial beam path a further tube lens 15 with a suitable focal length and other optical elements, such as diaphragms 16; 17, filter 18 and possibly a light source 19 or a display device.
  • a further tube lens 15 with a suitable focal length and other optical elements, such as diaphragms 16; 17, filter 18 and possibly a light source 19 or a display device.
  • the light source 19 z.
  • another illumination beam path can be reflected in the main beam path.
  • second beam path branched off by the beam splitter 14 from the first beam path there is also a tube lens 20 and a further eyepiece 21 for observing the object 1, for. B. provided by a second person.
  • first partial beam path is also branched off from the main beam path by the beam splitter 8 located in the main beam path and is branched further by a further beam splitter 22.
  • suitable tube lenses 23; 24 are arranged, which can be followed by further optical imaging, radiation guiding and / or observation devices, not shown here.
  • a partial beam path named with “first” is a partial beam path that branches off directly from the main beam path, and one with “Second” partial beam path is a partial beam path branched off from a “first” partial beam path.
  • a partial beam path branched off from a “second” partial beam path is referred to in more detail with “third”.
  • FIG. 3 shows an optical arrangement in which a telecentric beam region extended in the X-Y plane is also expanded in the z direction for additional coupling and / or coupling out of beam paths, for lighting or for microtools.
  • this arrangement e.g. B. a microscope, for enlarged imaging or observation of the object 1, the lens 3, the tube lens 4 and the eyepiece 5 are arranged along the optical axis 2 with the intermediate eyepiece plane 6.
  • Beam splitter modules 25 and 26 in the main beam path are shown as beam splitters, simplified as reflectors. Generation of first partial beam paths is provided which, as indicated by double arrows in FIG. 3, can be switched on and off in this beam path.
  • the beam splitter module 25 forms a first partial beam path with a further beam splitter module 27, through which second partial beam paths in the XY plane are branched off with tube lenses 28 and 29 in the XY plane.
  • a light source 30 for additional illumination of the object 1 is arranged in one of these second partial beam paths, for example.
  • the other second partial beam path is further split by a further beam splitter 31 into a third partial beam path with a tube lens 29 and into another third partial beam path with a tube lens 32, the latter partial beam path running in an optical axis parallel to the z-axis and thus a spatial one Extension of the telecentric radiation area of the arrangement given is
  • an illuminated for example, by an illumination device 37 reference block 38 as and others are used in the metallography comparing Anschliffgarparaten to be associated with an image of the object 1 in an intermediate image plane to coincide, • so that a comparison of the object 1, for example with a pattern or normal.
  • Another third partial beam path branched off by the beam splitter 34, in which a tube lens 39 is arranged runs in a direction parallel to the z-axis, which also gives a spatial expansion of the telecentric beam area.
  • the individual beam splitter modules and beam splitters can also be arranged such that they can be switched on and off in the respective partial beam path (indicated by a double arrow in FIG. 3), so that additional imaging and observation - And also illumination beam paths can be realized simultaneously and alternatively.
  • the optical arrangement according to the invention allows the telecentric beam region of a microscope beam path, which is spatially limited, to be expanded both in the plane and in the room. In this way, a number of further beam paths from a microscope beam path can be faded in and out, thus expanding the scope of the microscope.

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Abstract

Eine optische Anordnung mit telezentrischem Strahlenbereich zur Abbildung von Objekten, vorzugsweise ein Mikroskop, umfasst in einem Hauptstrahlengang mindestens ein nach Unendlich abbildendes Objektiv 3 und mindestens ein Okular 5 mit einer Okularzwischenbildebene 6 und eine zwischen beiden in einem festen Abstand vom Objektiv 3 angeordnete Tubuslinse 4 geeigneter Brennweite. Im Raum zwischen dem Objektiv 3 und der Tubuslinse 4, in welchem telezentrischer Strahlengang vorliegt, ist mindestens ein optisches Element im Form eines Strahlenteilermoduls 25; 26 oder Strahlenteilers 7; 8 zur seitlichen Abzweigung mindestens eines ersten Teil strahlenganges vorgesehen. In jedem dieser ersten Teilstrahlengänge befindet eine Tubuslinse 9; 12; 13 in einem geeigneten Abstand vom objektiv 3. Aus mindestens einem dieser ersten Teilstrahlengänge wird mindestens ein zweiter Teilstrahlengang abgezweigt, wobei sich in jedem dieser zweiten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse 15; 20; 23; 24; 28; 29 in einem geeigneten Abstand vom Objektiv 3 befindet. Die in den einzelnen Teilstrahlengängen angeordneten Tubuslinsen besitzen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten.

Description

Optische Anordnung mit telezentrischem Strahlenbereich
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung mit telezen- frischem Strahlenbereich mit einem nach Unendlich abbildenden Objektiv, insbesondere ein Mikroskop.
Optische Anordnungen, insbesondere Mikroskope, mit einem, einen telezentrischen Strahlenbereich umfassenden Strahlen- gang besitzen eine sog. Unendlichoptik, die aus einen nach Unendlich abbildenden Objektiv besteht, und eine im einem festen Abstand zum Objektiv angeordnete Tubuslinse. Dieser telezentrische Strahlenbereich befindet sich zwischen dem Objektiv und der Tubuslinse. An Stelle einer Tubuslinse werden gelegentlich auch mehrere Tubuslinsen unterschiedlicher Brennweite zum Zwecke der Vergrößerungsänderung in einem Revolver untergebracht. Für die Erzeugung eines auskorrigierten Zwischenbildes im Abstand der Schnittweite der Tubuslinsen kann eine Bildfehlerkorrektion allein durch das Objektiv erfolgen. Diese Korrektion kann aber auch auf Objektiv und Tubuslinse aufgeteilt werden. In beiden Fällen ist es erforderlich, die einzelnen optischen Elemente in einem definierten Abstand voneinander anzuordnen und zu halten, um Bildfehler und Vignettierungen zu vermeiden.
Der zwischen Objektiv und Tubuslinse gelegene telezentrische Strahlenbereich wird gewöhnlich bei Mikroskopen in Richtung der Mikroskopachse dazu genutzt, optische Planelemente, wie z. B. Prismen, Teilerspiegel, Planplatten, Fil- ter, polarisierende Elemente, ohne negative Beeinflussung des Zwischenbildes in den Abbildungsstrahlengang des Gerätes einzubringen. Optiken, die eine Bildversetzung zur Kom¬ pensation der größeren optischen Wege erzeugen, sind nicht erforderlich .
Die optischen Planelemente befinden sich üblicher Weise im Abbildungsstrahlengang, in welchem sie in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Mikroskopachse, entweder fest oder in den Strahlengang einschaltbar, übereinander positioniert sind. Da der durch den Abstand zwischen Objektiv und Tubus- linse begrenzte telezentrische Strahlenbereich aus bekannten optischen Gründen eine bestimmte Obergrenze nicht überschreiten darf, ist die Anzahl der maximal einbringbaren Elemente limitiert. Weiterhin wird der telezentrische Strahlenbereich auch zur Seite hin und nach hinten durch vorgegebene Gerätekonstruktionen, insbesondere durch den Geräteaufbau, begrenzt.
Aus der DE 42 31 470 AI ist ein modulares Mikroskopsystem bekannt, welches einen zusammengesetzten Mikroskopgrundkör- per besitzt, der einen Stativfuß, ein Stativoberteil und einen Zwischenmodul mit ansetzbarem Binokulargehäuse aufweist. Der Grundkörper stellt eine mehrteilige Rahmenkonstruktion dar, an welcher Anschlagflächen für das Positionieren von Trägern vorgesehen sind, auf denen optische und/oder mechanische und/oder elektrische oder elektronische, zu funktionellen Einheiten vereinigte Baugruppen angeordnet sind. Diese Träger können mit optischen Bauelementen, wie Spiegeln, Linsen, Blenden oder mit einer Revolvereinheit bestückt sein. Ferner kann ein eine Tubuslinse auf- weisender Zwischenmodul vorgesehen sein, welcher gegen einen anderen Zwischenmodul ausgetauscht werden kann, der beispielsweise neben einer Tubuslinse auch eine schaltbare und vorjustierte Bertrandlinse besitzt.
Aus dieser Druckschrift ist ein justierbarer Aufbau eines Mikroskopsystems aus in sich abgeschlossenen, optischmechanischen Modulen bekannt, der jedoch keine verzweigungsartige Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches erlaubt, mit Ausnahme der bei Auflichtmikroskopen im- mer vorhandenen Abzweigung des Beleuchtungsstrahlenganges . Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung mit einem in mehreren Koordinatenrichtungen ausgedehnten, telezentrischen Strahlenbereich zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des kennzeichnenden Teils des ersten Patentanspruches gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind Einzelheiten und weitere 'Ausführungen der Erfindung dargelegt.
So ist im Raum zwischen dem Objektiv und der Tubuslinse, also im telezentrischen Strahlenbereich, in welchem tele- zentrischer Strahlengang vorliegt, mindestens ein optisches Element zur seitlichen Abzweigung mindestens eines ersten Teilstrahlenganges vorgesehen, wobei sich in jedem dieser ersten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse in einem geeigneten Abstand vom Objektiv befindet.
Um auch den telezentrischen Strahlenbereich auf zwei Koor- dinaten ausdehnen zu können, ist es vorteilhaft, wenn aus mindestens einem dieser ersten Teilstrahlengänge mindestens ein zweiter Teilstrahlengang abgezweigt ist und wenn sich in jedem dieser zweiten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse in einem geeigneten Abstand vom Objektiv befindet.
Eine räumliche Ausweitung des telezentrischen Strahlenbereiches kann vorteilhaft realisiert werden, wenn aus mindestens einem dieser zweiten Teilstrahlengänge mindestens ein dritter Teilstrahlengang abgezweigt ist und wenn sich in jedem dieser dritten Teilstrahlengange eine Tubuslinse in einem geeigneten Abstand vom Objektiv befindet.
So ist es auch vorteilhaft, daß die in den ersten, zweiten und dritten Teilstrahlengangen angeordneten Tubuslinsen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten besitzen. Somit kann auch je nach Anforderung der Ein- und Auskopplung von Strahlengängen die Brennweite der vorgesehenen Tubuslinsen variiert werden. Bei gleicher Brennweite aller eingesetzten Tubuslinsen ist ein gleicher Abbildungsmaßstab für alle vorgesehenen Zwischenbilder gegeben.
Ein Vorteil besteht ferner darin, daß zur Ab- bzw. Verzweigung der ersten, der zweiten und dritten Teilstrahlengänge an sich bekannte optische und/oder physikalische Strahlen- teilerelemente vorgesehen sind, wobei diese Strahlentei- lerelemente im Raum zwischen dem Objektiv und der jeweiligen Tubuslinse des zu verzweigenden Teilstrahlenganges angeordnet sind.
Bei der Arbeit und im Sinne einer multivalenten Anwendung der Geräte ist es vorteilhaft, wenn mit Strahlenteilerele- menten bestückte Wechseleinrichtungen oder Module vorgesehen sind, welche zwecks Einbringung in den jeweiligen Teilstrahlengang mit ansteuerbaren Antrieben gekoppelt sind. Damit ist ein rascher, mechanisierter und steuerbarer Wech- sei der Strahlenteilerelemente und deren schnelle Einbringung in den jeweiligen Strahlengang gewährleistet. So ist es auch vorteilhaft, wenn die Strahlenteilerelemente in den Wechseleinrichtungen austauschbar angeordnet sind.
Es ist weiterhin im Sinne eines vielseitigen Einsatzes der nach der Erfindung ausgestalteten Geräte, wenn in den ersten, zweiten und/oder dritten Teilstrahlengängen Blenden und/oder optische Filter, insbesondere Interferenz-, Farboder Polarisationsfilter angeordnet sind, die der Beein- flussung der optischen Eigenschaften des Lichtes des jeweiligen Teilstrahlenganges dienen.
Mit der Erfindung ist eine Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches optischer Anordnungen, insbesondere Mi- kroskope, in einfacher Weise in mehreren Koordinatenrichtungen bei Beibehaltung einer guten optischen Korrektur der abbildenden Systeme realisiert. Der so erweiterte telezentrische Strahlenbereich ist somit durch Ein- und Auskopplungen von Zwischenbildern oder weiteren Strahlengängen universell nutzbar gemacht. Damit ist die Möglichkeit zur Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches bei zusätzlichen applikativen Erfordernissen gegeben. Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß die ergonomi- sche Einblickhöhe in den Mikroskoptubus erhalten bleibt, weil die Länge des telezentrischen Strahlenbereiches in Richtung der optischen Achse des Hauptstrahlenganges des Mikroskopes nicht durch die erfindungsgemäße Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches verändert wird.
Die Erfindung soll nachstehend am einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1 stark vereinfacht eine optische Anordnung mit zwei im telezentrischen Strahlenbereich abgezweigten Teilstrahlengängen, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung mit verzweigten Teilstrahlengängen und
Fig. 3 stark vereinfacht eine Anordnung mit räumlich abgezweigten Teilstrahlengängen.
Fig. 1 zeigt stark vereinfacht eine erfindungsgemäße optische Anordnung, beispielsweise einen Mikroskopstrahlengang, welcher zur vergrößerten Abbildung eines Objektes 1 dient. Die optische Anordnung umfaßt entlang einer optischen Achse 2 ein nach Unendlich abbildendes Objektiv 3, eine Tubuslin- se 4 und ein Okular 5 mit einer Okularzwischenbildebene 6, in welcher das Objekt 1 durch das Objektiv 3 und die Tubuslinse 4 abgebildet wird. Das in der Okularzwischenbildebene 6 erzeugt Bild des Objektivs 3 kann durch das Okular 5 ver¬ größert betrachtet werden. Objektiv 3, Tubuslinse 4 und Okular 5 bilden den typischen Mikroskopstrahlengang, welcher bei der optischen Anordnung den Hauptstrahlengang bil- det. Im Strahlengang der Anordnung erzeugt das nach Unendlich abbildende Objektiv 3 einen parallelen Strahlengang, die Bilderzeugung in der Okularzwischenbildebene 6 erfolgt durch die Tubuslinse 4, welche eine geeignete Brennweite besitzt. Zwischen dem Objektiv 3 und der Tubuslinse 4 befindet sich der telezentrische Strahlenbereich des Hauptstrahlenganges, d. h. in diesem Bereich herrscht ein paralleler Strahlenverlauf. Dieser telezentrische Strahlenbereich oder auch telezentrische Raum wird üblicher Weise in Richtung der optischen Achse 2 genutzt, um optische Planelemente, wie Prismen, Teilerspiegel, Planparallelplatten als Filter und /oder Polarisationselemente, ohne eine negative Beeinflussung des Zwischenbildes in der Okularzwischenbildebene 6 in den Strahlengang anzuordnen.
Wie aus Fig. 1 ferner zu entnehmen, sind im telezentrischen Strahlenbereich als Strahlenteiler 1 und 8 ausgebildete optische Elemente zur seitlichen Abzweigung (in der X-Y- Ebene) von zwei ersten Teilstrahlengängen vorgesehen, in welchen Tubuslinsen angeordnet sind. So befindet sich in dem durch den Strahlenteiler 7 abgezweigten Teilstrahlengang eine Tubuslinse 9. In dem durch den Strahlenteiler 8 abgezweigten Teilstrahlengang ist beispielsweise ein auf einer Welle 10 drehbarer Revolver 11 mit mehreren Tubuslin- sen 12; 13 unterschiedlicher Brennweite angeordnet. Diese unterschiedlichen Tubuslinsen 9; 12; 13 können je nach Verwendungszweck in den entsprechenden, vom Hauptstrahlengang abgezweigten Teilstrahlengängen eingebracht werden. Einer solchen Tubuslinse kann beispielsweise auch eine Kamera nachgeordnet sein.
Die Strahlenteiler 7 und 8 können zu einem Strahlenteiler- modul (gestrichelt in der Fig. 1 dargestellt) vereinigt sein, weicher beispielsweise als eine Einheit in dem ent- sprechenden Strahlengang angeordnet wird. Der Strahlentei- lermodul kann je nach Anwendungszweck mit den verschieden- sten Umlenkelementen, wie Farbteiler, Neutralteiler oder Vollspiegel, bestückt sein. Zusätzlich können auch optische Planelemente, wie Filter verschiedenster Art, im Strahlen- teilermodul angeordnet sein. Eine Schaltbarkeit der Strahlenteilermoduls in den und aus dem entsprechenden Haupt- oder Teilstrahlengang kann ebenfalls vorgesehen werden. So können diese schaltbaren Strahlenteilermodule auch mit ansteuerbaren Antrieben (nicht dargestellt) versehen sein.
Die Tubuslinsen 4; 9; 12; 13 begrenzen den jeweiligen telezentrischen Strahlenbereich des Haupt- und Teilstrahlenganges, in welchem sie angeordnet sind und bilden so eine optische Schnittstelle. Diese Tubuslinsen 4; 9; 12; 13 können auch in einem mechanischen Adapterstück (nicht dargestellt) angeordnet sein, welches entsprechende Anschlußflächen besitzt und somit geeignete mechanische Schnittstellen bilden kann. Damit können diese Adapterstücke an geeigneten Positionen in den einzelnen Strahlengängen angeordnet werden. Somit wird auch eine Mehrfachverwendung ein und derselben Tubuslinse und des zugeordneten mechanischen Adapterstük- kes, inklusive seiner Schnittstellen möglich.
Die in Fig. 2 in perspektivisch dargestellte Anordnung zur vergrößerten Abbildung kleiner Objekte 1, beispielsweise ein Mikroskop, besitzt ebenfalls einen Hauptstrahlengang, in den entlang der optischen Achse 2 das Objektiv 3, die Strahlenteiler 7; 8, die Tubuslinse 4, und das Okular 5 mit der Okularzwischenbildebene 6 angeordnet sind. Da diese op- tischen Bauelemente im Hauptstrahlengang die gleichen Funktionen besitzen wie die bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Bauelemente, werden hier die gleichen Bezugszei¬ chen verwendet. Das gleiche soll auch für die Anordnung nach Fig. 3 gelten, die weiter unten beschrieben wird.
Bei der optischen Anordnung nach Fig. 2 ist in einem durch den Strahlenteiler 7 abgezweigten, ersten Teilstrahlengang ein weiterer Strahlenteiler 14 angeordnet, welchem in der Reihenfolge in einem weiteren Teilstrahlengang eine weitere Tubuslinse 15 mit einer geeigneten Brennweite und andere optischen Elemente, wie beispielsweise Blenden 16; 17, Filter 18 und evtl. eine Lichtquelle 19 oder ein Bildschirmgerät nachgeordnet sind. Mit der Lichtquelle 19 kann z. B. ein weiterer Beleuchtungsstrahlengang in den Hauptstrahlengang eingespiegelt werden.
In einem weiteren, durch den Strahlenteiler 14 aus dem ersten Teilstrahlengang abgezweigten, zweiten Teilstrahlengang ist ebenfalls eine Tubuslinse 20 und ein weiteres Okular 21 zur Beobachtung des Objektes 1, z. B. durch eine zweite Person, vorgesehen.
Durch den im Hauptstrahlengang gelegenen Strahlenteiler 8 wird ebenfalls ein weiterer, erster Teilstrahlengang aus dem Hauptstrahlengang abgezweigt, welcher durch einen wei- teren Strahlenteiler 22 weiter verzweigt wird. In jedem dieser abgezweigten, zweiten Teilstrahlengänge sind wiederum geeignete Tubuslinsen 23; 24 angeordnet, denen weitere, hier nicht dargestellte optischen Abbildungs-, Strahlenfüh- rungs- und/oder Beobachtungseinrichtungen nachgeordnet wer- den können. Diese Tubuslinsen 15; 20; 23; 24 begrenzen ebenso wie die Tubuslinse 4 im Hauptstrahlengang den telezentrischen Strahlenbereich des Teilstrahlenganges, in dem sie angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung der optischen Elemente wird mit einfachen Mitteln eine Erweiterung des telezentrischen. Raumes in der X-Y-Ebene realisiert, wo- bäi beispielsweise die Einblickhöhe in das Okular 5 des Hauptstrahlenganges erhalten bleibt.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen ist ein mit „er- ster" benannter Teilstrahlengang ein aus dem Hauptstrahlen- gang direkt abgezweigter Teilstrahlengang, und ein mit „zweiter" benannter Teilstrahlengang ist ein aus einem „ersten" Teilstrahlengang abgezweigter Teilstrahlengang. Ein aus einem „zweiten" Teilstrahlengang abgezweigter Teilstrahlengang wird mit „dritter" näher bezeichnet.
Fig. 3 zeigt eine optische Anordnung, bei welcher ein in der X-Y-Ebene ausgedehnter telezentrischer Strahlenbereich auch in z-Richtung für zusätzliche Ein- und/oder Auskopplungen von Strahlengängen, für Beleuchtungen oder für Microtools erweitert ist. Auch bei dieser Anordnung, z. B. einem Mikroskop, zur vergrößerten Abbildung oder Beobachtung des Objektes 1 sind entlang der optischen Achse 2 das Objektiv 3, die Tubuslinse 4 und das Okular 5 mit der Okularzwischenbildebene 6 angeordnet. Diese optischen Ele- mente bilden, wie auch bei den Anordnungen nach Fig. 1 und 2, den Hauptstrahlengang. Als Strahlenteiler sind, als Reflektoren vereinfacht dargestellt, Strahlenteilermodule 25 und 26 im Hauptstrahlengang zur. Erzeugung von ersten Teilstrahlengängen vorgesehen, welche, wie durch Doppelpfeile in Fig. 3 gekennzeichnet, in diesen Strahlengang ein- und ausgeschaltet werden können.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, wird durch den Strahlenteiler- modul 25 ein erster Teilstrahlengang mit einem weiteren Strahlenteilermodul 27 gebildet, durch den zweite Teilstrahlengänge in der X-Y Ebene mit Tubuslinsen 28 und 29 in der X-Y-Ebene abgezweigt werden. In einem dieser zweiten Teilstrahlengänge ist beispielsweise eine Lichtquelle 30 zur Zusatzbeleuchtung des Objektes 1 angeordnet. Der andere zweite Teilstrahlengang wird durch einen weiteren Strahlenteiler 31 weiter aufgespalten in einen dritten Teilstrahlengang mit einer Tubuslinse 29 und in einen anderen dritten Teilstrahlengang mit einer Tubuslinse 32, wobei letzterer Teiistrahlengang in einer zur z-Achse parallelen opti- sehen Achse verläuft und damit eine räumliche Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches der Anordnung gegeben ist
Der durch den Strahlenteilermodul 26 erzeugte andere erste Teilstrahlengang ist ähnlich wie der durch den Strahlentei- lermodul 25 erzeugte erste Teilstrahlengang aufgebaut. Dieser Strahlenteilermodul 26 kann auch schwenkbar angeordnet sein, was in der Fig. 3 durch die gestrichelte Darstellung angezeigt werden soll. Ein dem Strahlenteilermodul 26 nach- geordneter Strahlenteilermodul 33 verzweigt den durch den Strahlenteilermodul 26 erzeugten ersten Teilstrahlengang weiter. In dem einen abgezweigten zweiten Teilstrahlengang ist direkt nachfolgend ein weiterer Strahlenteiler 34 vorgesehen, welcher dritte Teilstrahlengänge erzeugt, in denen geeignete Tubuslinsen 35 und 36 angeordnet sind, denen wei- tere optische Bauelemente nachgeordnet werden können. So kann eine beispielsweise durch eine Beleuchtungseinrichtung 37 beleuchtete Vergleichsplatte 38, wie sie in der Metallographie zum Vergleich von Anschliffpräparaten und anderem verwendet werden, mit einem Bild des Objektes 1 in einer Zwischenbildebene zur Koinzidenz gebracht werden, • so daß ein Vergleich des Objektes 1 beispielsweise mit einem Muster oder Normal erfolgen kann.
Ein weiterer, durch den Strahlenteiler 34 abgezweigter dritter Teilstrahlengang, in welchem eine Tubuslinse 39 angeordnet ist verläuft in einer zur z-Achse parallelen Richtung, womit auch hier eine räumliche Erweiterung des telezentrischen Strahlenbereiches gegeben ist.
In sinnvoller Weise können auch bei der erfindungsgemäßen optischen Anordnung nach Fig. 3 die einzelnen Strahlentei- lermodule und Strahlenteiler in den jeweiligen Teilstrahlengang ein- und ausschaltbar angeordnet sein (durch Doppelpfeil in Fig. 3 gekennzeichnet), so daß zusätzliche Ab- bildungs-, Beobachtungs- und auch Beleuchtungsstrahlengänge simultan und auch alternativ realisiert werden können. Die erfindungsgemäße optische Anordnung gestattet den an sich räumlich begrenzten telezentrischen Strahlenbereich eines Mikroskopstrahlenganges sowohl in der Ebene als auch im Räume auszudehnen. Auf diese Weise können eine Anzahl weiterer Strahlengänge aus einem Mikroskopstrahlengang aus- und eingeblendet werden und damit der Anwendungsbereich des Mikroskopes erweitert werden.
Bezugszeichenliste
1 Objekt
2 optische Achse
3 Objektiv
4 Tubuslinse
5 Okular
6 Okularzwischenbildebene
10 7; 8 Strahlenteiler
9 Tubuslinse
10 Welle
11 Revolver
12; 13 Tubuslinse
15 14 Strahlenteiler
15 Tubuslinse
16; 17 Blenden
18 Filter
19 Lichtquelle
20 20 Tubuslinse
21 Okular
22 Strahlenteiler
23; 24 Tubuslinse
25; 26 Strahlenteilermodul
25 27 Strahlenteilermodul
28; 29 Tubuslinse
30 Lichtquelle
31 Strahlenteiler
32 Tubuslinse
30 33 Strahlenteilermodul
34 Strahlenteiler
35; 36 Tubuslinse
37 Beleuchtungseinrichtung
38 Vergleichsplatte
35 31 Tubuslinse

Claims

Patentansprüche
1. Optische Anordnung mit telezentrischem Strahlenbereich zur Abbildung von Objekten, umfassend mindestens ein nach Unendlich abbildendes Objektiv und mindestens ein Okular und eine zwischen beiden in einem festen Abstand vom Objektiv angeordnete Tubuslinse geeigneter Brennweite, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen dem Objektiv (3) und der Tubuslinse (4), in welchem telezentrischer Strahlengang vorliegt, mindestens ein optisches Element (7; 8) zur seitlichen Abzweigung mindestens eines ersten Teilstrahlenganges vorgesehen ist, und daß sich in jedem dieser ersten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse (9; 12; 13) in einem geeigneten Abstand vom Objektiv (3) befindet.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß aus mindestens einem dieser ersten Teilstrahlengänge mindestens ein zweiter Teilstrahlengang abgezweigt ist und daß sich in jedem dieser zweiten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse (15; 20; 23; 24; 28; 29; 35; 36) in einem geeigneten Abstand vom Objektiv (3) befindet.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus mindestens einem dieser zweiten Teilstrahlengänge mindestens ein dritter Teilstrahlengang abgezweigt ist, und daß sich in jedem dieser dritten Teilstrahlengänge eine Tubuslinse (32; 39) in einem geeigneten Abstand vom Objektiv (3) befindet.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den ersten, zweiten und drit- ten Teilstrahlengangen angeordneten Tubuslinsen (9; 12; 13; 15; 20; 23; 24; 28; 29; 32; 35; 36; 39) gleiche oder unterschiedliche Brennweiten besitzen.
5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ab- bzw. Verzweigung der ersten, der zweiten und der dritten Teilstrahlengange an sich bekannte optische und/oder physikalische Strahlenteilerelemente vorgesehen sind, wobei diese Strahlenteilerelemente im Raum zwischen dem Objektiv (3) und der jeweiligen Tubuslinse (9; 12; 13; 15; 20; 23; 24; 28; 29; 32; 35; 36; 39) des zu verzweigenden Teilstrahlenganges angeordnet sind.
6. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Strahlenteilerelementen bestückte Wechseleinrichtungen oder Module vorgesehen sind, welche zwecks Einbringung in den jeweiligen Teilstrahlengang mit ansteuerbaren Antrieben gekoppelt sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenteilerelemente in den Wechseleinrichtungen austauschbar angeordnet sind.
8. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß in den ersten Teilstrahlengängen, zweiten und/oder dritten Teilstrahlengängen Blenden (16; 17) und/oder optische Filter (18), insbesondere Interferenz-, Färb- oder Polarisationsfilter angeordnet sind, die der Beeinflussung der optischen Eigenschaften des Lichtes des jeweiligen Teilstrahlenganges dienen.
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