CH680169A5

CH680169A5 -

Info

Publication number: CH680169A5
Application number: CH1758/90A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Dietrich
Original assignee: Zeiss Carl Fa
Priority date: 1989-06-10
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-06-30
Also published as: US5046834A; AT399232B; ATA119590A; JPH0325409A; DE3918990A1

Description

1

CH 680 169 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer Mehrzahl, an einem Objektivrevolver angebrachter Objektive und einer Einrichtung für einen Bild-helligkeitsabgleich beim Umschalten der Objektive.

Normalerweise ändert sich bei der Objektivschaltung am Objektivrevolver die Helligkeit des mikroskopischen Bildes. Diese Helligkeitsänderung wird durch unterschiedliche Transmissionseigenschaften der Objektive verursacht. Besonders stark ist die Helligkeitsänderung, wenn zwischen unterschiedlichen mikroskopischen Verfahren, z.B. Hellfeld und Dunkelfeld gewechselt wird.

Der Beobachter an den Okularen kann daher während des Umschaltvorganges geblendet werden. Bei einer fotografischen Aufzeichnung des Bildes muss mit deutlich unterschiedlichen Belichtungszeiten gerechnet werden. Wenn das mikroskopische Bild mit TV-Kameras aufgezeichnet werden soll, besteht die Gefahr, dass die Kamera übersteuert wird und irreversible Schäden an der Videoröhre auftreten.

Zur Lösung dieser Probleme ist aus der DE-OS 3 221 804 eine Einrichtung bekannt, die die Lichtintensität des mikroskopischen Zwischenbildes mit einem Detektor misst und die Lampenspannung der Mikroskopbeleuchtung entsprechend nachregelt. Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass sie mit der Intensität des Lichts auch dessen spektrale Zusammensetzung verändert. Dadurch ändert sich die Farbtemperatur des Zwischenbildes. Dieses ist besonders bei mikrofotografischen Aufnahmen störend.

Des weiteren sind sogenannte CTV-Objektive bekannt, die durch einen absorbierenden Belag auf einer Linse bezüglich ihrer Transmissionseigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Dadurch wird eine konstante Bildhelligkeit beim Umschalten der Objektive ohne eine Änderung des Farbeindruckes ermöglicht. Diese Objektive erweisen sich jedoch bei der Mikroskopie sehr lichtschwacher Objekte als nachteilig. Das ohnehin schon schwache Licht wird von der absorbierenden Schicht noch geschwächt. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Objektive sind daher stark eingeschränkt.

Eine technisch sehr aufwendige Einrichtung für einen Bildhelligkeitsabgleich wird in der EP-PS 0 124 241 beschrieben. Diese Einrichtung besitzt einen Speicher, in dem die optischen Daten der Objektive, Kondensoren und Riter abgelegt sind. Beim Umschalten der Objektive werden die Daten des Objektivs, das in den Abbildungsstrahlengang geschaltet werden soll, von einem Rechner ausgelesen. Diesen Daten entsprechend wird ein optimaler Kondensor ausgewählt und in den Strahlengang gebracht. Aus der Kombination der Daten des Objektivs und des Kondensors erfolgt die Berechnung der für eine konstante Bildhelligkeit notwendigen Beleuchtungsstärke. Diese wird dann bestmöglich eingestellt, indem eine Kombination von bis zu vier Absorptionsfiltern, die zueinander jeweils binär abgestuft sind, in den Strahlengang der Mikroskopbeleuchtung eingesetzt wird.

Trotz des für diese Einrichtung notwendigen grossen technischen Aufwandes erfolgt der Bildhelligkeitsausgleich aufgrund der Abstufung der Absorptionsfilter mit einem Fehler, der bis zu 50% betragen kann.

Aus dem DE-GM 8 530 473 ist ein Mikroskop mit einem Refiektorschieber bekannt, der unterschiedliche Auflichtreflektoren trägt. Parallel zu dem Reflektorschieber ist ein anderer, unter anderem Graufilter tragender Schieber im Strahlengang angeordnet, der mit dem Reflektorschieber gekoppelt werden kann. Diese Einrichtung ermöglicht auf einfache Weise einen auch abschaltbaren Bildhelligkeitsabgleich bei einem Wechsel des Auflichtreflektors, d.h., wenn zwischen unterschiedlichen Kontra-stierungsverfahren wie z.B. Hellfeld und Dunkelfeld umgeschaltet wird. Ein Bildhelligkeitsabgleich im Zuge der Objektivschaltung am Revolver erfolgt durch diese Einrichtung jedoch nicht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Mikroskop der eingangs genannten Art eine technisch einfache und preiswerte Einrichtung für einen Bildhelligkeitsabgleich zu schaffen, die die spektrale Zusammensetzung des Lichts beim Umschalten der Objektive nicht verändert und die leicht abschaltbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass den Objektiven Schieber zugeordnet sind, die ein absorbierendes optisches Element tragen und die über entsprechende Schieberöffnungen in das jeweilige Objektiv oder hinter dem Objektiv in dessen Strahlengang in den Objektivrevolver einfügbar sind.

Die absorbierenden optischen Elemente können sehr genau an das zugehörige Objektiv angepasst werden. Dadurch ist ein sehr genauer Bildhelligkeitsabgleich möglich.

Die in die zugeordneten Objektive oder in deren Strahlengang in den Obdjektivrevolver eingefügten Schieber werden bei einem Umschalten der Objektive automatisch mitgeschaltet. Dazu ist weder eine elektronische Steuereinheit noch ein motorischer Antrieb oder ein aufwendiger Zusatzmechanismus erforderlich. Insbesondere ist der Bildhelligkeitsabgleich auch unmittelbar nach einem Umschalten zwischen Objektiven mit sehr unterschiedlichen Lichtstärken gewährleistet, wodurch am Mikroskop angebrachte lichtempfindliche Geräte geschützt werden und die Blendung eines visuellen Beobachters vermieden wird.

Da der Bildhelligkeitgsabgleich ohne eine Änderung der elektrischen Spannung an der Beleuchtungseinrichtung erfolgt, wird die spektrale Zusammensetzung des Lichts nicht verändert, so dass bei mikrofotografischen Aufnahmen die Farbtemperatur durch einen Objektivwechsel nur unwesentlich beeinflusst wird.

Wenn sehr lichtschwache Objekte mikroskopiert werden sollen oder im Dunkelfeld gearbeitet wird, können die absorbierenden optischen Elemente einfach aus dem Abbildungsstrahlengang entfernt werden. Dazu wird der Schieber aus dem jeweiligen Objektiv oder aus dem Objektivrevolver herausgezogen. Dem Benutzer steht dann die volle Lichtstärke der Objektive zur Verfügung.

Die Schieber, die die absorbierenden optischen

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 680 169 A5

4

Elemente tragen, sind vorteilhafterweise so gestaltet, dass sie gegen andere Schieber austauschbar sind. Diese anderen Schieber können beispielsweise Differentialinterferenzkontrastprismen tragen. Dadurch können einerseits die bereits vorhande-* nen Mikroskope, die für dieses Kontrastverfahren geeignet sind, ohne grossen Aufwand mit dem erfin-dungsgemässen Bildhelligkeitsabgleich nachgerü-( stet werden. Andererseits ist der Bildhelligkeitsab gleich auch beim Wechsel des mikroskopischen Verfahrens, beispielsweise beim Übergang von der Hellfeld- zur Differentialinterferenzkontrastmikroskopie möglich, wenn sich in den Strahlengängen der Differentialinterferenzkontrastobjektive die zugehörigen Differentialinterferenzkontrastprismen tragenden Schieber befinden und gleichzeitig in die Strahlengänge der Hellfeldobjektive Schieber mit geeigneten absorbierenden optischen Elementen eingeschoben sind.

Ein Bildhelligkeitsabgleich kann sowohl bei der Durchlicht- als auch bei der Auflichtmikroskopie erfolgen. Um störende Restreflexe aus der Auflichtbeleuchtung an den Oberflächen der absorbierenden optischen Elemente aus dem Abbildungsstrahlengang hinauszuspiegeln, sind die absorbierenden optischen Elemente zum Abbildungsstrahlengang geneigt im Mikroskop angeordnet.

Die erfindungsgemässe Lösung für einen Bildhelligkeitsabgleich eignet sich besonders gut für Mikroskope, in denen der Strahlengang hinter dem Objektiv telezentrisch verläuft. Wenn die absorbierenden optischen Elemente in diesen telezentri-schen Strahlengang beispielsweise durch Einschieben in den Objektivrevolver gebracht werden, haben sie keinerlei Einfluss auf die Abbildungsquali-tät des mikroskopischen Zwischenbildes. Ein Nach-fokussieren aufgrund einer geänderten optischen Tubuslänge ist nicht nötig.

Als absorbierende optische Elemente können Neutralgläser dienen. Die Absorption solcher Filter ist über den gesamten sichtbaren Spektralbereich nahezu konstant, so dass sie keinen Einfluss auf den Farbeindruck mikrofotografischer Aufnahmen haben. Ausserdem lässt sich die Absorption dieser Filter über die Glasdicke sehr genau einstellen.

Im folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäs-ses Mikroskop mit Schieberöffnungen im Objektivrevolver;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Objektivrevolvers in Fig. 1 ;

Fig. 3a eine Aufsicht auf einen Schieber, der ein Neutralglas trägt;

Fig. 3b einen Schnitt durch den Schieber entlang der Linie Illb-Illb in Fig. 3a.

In Fig. 1 ist mit (1) ein Mikroskopstativ bezeichnet. Das Mikroskop trägt einen Objektivrevolver (2) mit mehreren Objektiven (3, 4), von denen hier lediglich zwei dargestellt sind. Es ist eine Durch-lichtbeleuchtung vorgesehen, deren Strahlengang mit (5) bezeichnet ist. Der Durchiichtkondensor (6) befindet sich unterhalb des Objekttisches (7). Das Objektiv (3) ist auf Schnittweite unendlich korrigiert, so dass der Strahlengang zwischen dem Ob-5 jektiv (3) und der Tubuslinse (8) telezentrisch verläuft. Ein Umlenkprisma (9) mit Strahlteiler teilt den Beobachtungsstrahlengang (19) in die Okulare (10) und den Fotoausgang (11) auf.

Das Licht von einer Auflichtbeleuchtung, deren 10 Strahlengang mit (18) bezeichnet ist, kann über die Spiegeltreppe (12) und die Spiegel (13,14) in das Objektiv (9) eingespiegelt werden.

Im Objektivrevolver (2) sind jedem Objektiv (3, 4) Neutralgläser (15, 16) zugeordnet, die in den Abbil-15 dungsstrahlengang des zugehörigen Objektivs einsetzbar sind. Die Transmission der Neutralgläser (15, 16) ist so bestimmt, dass die Transmission der Kombination aus Objektiv (3) und Filter (15) gleich der Transmission der Kombination aus Objektiv (4) 20 und Filter (16) ist. Die Transmission der Neutralgiä-ser (15, 16) ist durch die Glasdicke sehr genau einstellbar. Daher ist es auch problemlos möglich, die Transmission der Kombinationen aus Objektiven und zugeordneten Neutralglasfiltem sehr genau 25 aufeinander abzustimmen.

Zum Umschalten der Objektive wird der Objektivrevolver um seine Achse (17) gedreht, bis sich anstelle des Objektivs (3) das Objektiv (4) im Beobachtungsstrahlengang befindet. Bei dieser Dre-30 hung wird das Neutralglas (16) automatisch mitgedreht und ebenfalls in den Abbildungsstrahlengang gebracht, so dass der Bildhelligkeitsabgleich synchron zur Objektivschaltung erfolgt.

Die Neutralgläser (15, 16) sind im Objektivrevol-35 ver und damit im telezentrischen Bereich des Abbildungsstrahlenganges angeordnet. Eine Änderung der optischen Tubuslänge beim Entfernen eines Neutralglases oder beim Umschalten auf ein Objektiv, dessen zugeordnetes Neutralglas eine andere 40 Dicke hat, hat daher keinen Einfluss auf die Abbildungsqualität. Es ist daher auch keine Nachfokus-sierung notwendig.

Jedem Mikroskopobjektiv ist ein Schieber (20) gemäss den Fig. 3a und 3b zugeordnet. Der Schie-45 ber (20) dient zur Aufnahme des Neutralglases (15). Das Neutralglas (15) liegt auf zwei Nuten (22) auf, die in die beiden seitlichen Schieberrahmen (21) eingelassen sind. Diese Nuten (22) haben entlang der Schieberrahmen (21) eine unterschiedliche Tiefe, so 50 dass das Neutralglas geneigt im Schieber angebracht ist. Die Neigung dient dazu, dass die Restreflexe des Auflichts von den Neutralgläsern (15, 16) aus dem Abbildungsstrahlengang (19) hinausgespiegelt werden. Die Zuordnung von Neutralgläsern zu 55 Auflichtobjektiven berücksichtigt, dass das Objektiv sein eigener Kondensor ist und demzufolge nur der Bereich des Objektes ausgeleuchtet wird, der im Gesichtsfeld liegt. Daher sind den Auflichtobjektiven andere Neutralgläser zugeordnet als trans-60 missionsgleichen Durchlichtobjektiven. Die Schieber (20) können einfache Spritzteile aus Kunststoff sein.

Der Objektivrevolver (2) in Fig. 2 ist mit fünf Objektivanlagen (24a-e) ausgestattet, in die die Objek-65 tive (in Fig. 2 nicht dargestellt) einschraubbar sind.

3

5

CH 680169 A5

6

Jeder Objektivanlage (24a-e) ist eine Schieberöffnung (23a-e) zugeordnet, durch die ein von einem Schieber (20) getragenes Neutralglas (15) in den Abbildungsstrahlengang des jeweils eingeschraubten Objektivs gebracht werden kann.

Zur Mikroskopie besonders lichtschwacher Objekte können die Schieber (20) wieder leicht aus dem Objektivrevolver herausgezogen werden. Dem Beobachter stehen dann wieder die ursprünglichen Lichtstärken der Objektive zur Verfügung. Die Massnahme für den Bildhelligkeitsausgleich schränkt daher die Verwendbarkeit der Objektive nicht ein.

Die Transmissionen aller in einen solchen Objektivrevolver (2) eingeschraubten Objektive lassen sich leicht mittels der den Objektiven zugeordneten Schieber (20) abgleichen, auch wenn diese Objektive unterschiedliche mikroskopische Verfahren wie z.B. Hellfeld- und Phasenkontrastmikroskopie vorsehen. Insbesondere lassen sich die Schieber (20), die die Neutralgläser tragen, leicht gegen entsprechende mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber austauschen, so dass ein Bildhelligkeitsabgleich auch beim Umschalten von der Hellfeld zur Differentialinterferenzkontrastmikroskopie möglich ist. Für dieses Kontrastverfahren sind in der Fig. 1 die Polarisatoren (25a und 25b) und der Analysator (26) vorgesehen.

Claims

Patentansprüche

1. Mikroskop mit einer Mehrzahl an einem Objektivrevolver angebrachter Objektive und einer Einrichtung für einen Bildhelligkeitsabgleich beim Umschalten der Objektive, dadurch gekennzeichnet, dass den Objektiven (3) Schieber (20) zugeordnet sind, die ein absorbierendes optisches Element (15) tragen und die über entsprechende Schieberöffnungen in das jeweilige Objektiv (3) oder hinter dem Objektiv (3) in dessen Strahlengang in den Objektiv-revoler (2) einfügbar sind.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (20), die das absorbierende optische Element (15) tragen, so gestaltet sind, dass sie gegen mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber austauschbar sind.

3. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einigen Objektiven (3) mit absorbierenden optischen Elementen (15) versehene Schieber (20) und anderen Objektiven mit Differentialinterferenzkontrastprismen versehene Schieber zugeordnet sind.

4. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierenden optischen Elemente (15) zum Abbildungsstrahlengang geneigt im Mikroskop angeordnet sind.

5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang hinter dem Objektiv (3) telezentrisch verläuft und dass die absorbierenden optischen Elemente (15) in diesen teiezentrischen Strahlengang einfügbar sind.

6. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Schiebern (20) getragenen absorbierenden optischen Elemente Neutralgläser sind.

*

H

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4