DE2449290B2 - Mikroskop - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop, das für verschiedene Vergrößerungen umschaltbar ist, wobei das Objekt mit Licht verschiedener Farben beleuchtet werden kann.

Als Stand der Technik ist bereits ein Mikroskop bekannt, welches so aufgebaut ist, daß ein Bild des Objekts dem Beobachter mit einer ersten Vergrößerung auf einem ersten optischen Weg durch das System und mit einer zweiten Vergrößerung auf einem zweiten optischen Weg durch das System in Abhängigkeit von der Ausrichtung oder der Stellung des Beobachterauges zum System zugeführt wird, wobei beide optischen Wege durch dasselbe Okular hindurchlaufen (DT-OS 21 48 105). Es liegt damit eine Strahlaufspaltungsvorrichtung vor.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Mikroskop, an welchem außer einem Okular zur subjektiven Betrachtung des vom Mikroskopobjektiv erzeugten Objektivbildes ein zweites Okular neben einer Auffangvorrichtung für das von ihm erzeugte Objektbild angeordnet ist. (DT-PS 7 21 942).

Beide vorgenannten, bekannten Mikroskope weisen den Nachteil auf, daB der Beobachter den Platz wechseln muß.

Dem Anmeldungsgegenstand am nächsten kommen Mikroskope mit Objektiv- oder Okularwechslern, wobei sich hier jedoch der Nachteil ergibt, daß die Wechselvorrichtungen mit dem Strahlengang ausgerichtet sein müssen, und damit einen erheblichen mechanischen Aufwand erfordern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Mikroskop der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unterschiedliche vergrößerte Bilder bei kleinerem mechanischem Aufwand an derselben Stelle beobachtbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vom Objekt kommende Licht je nach Farbe in Strahlengängen unterschiedlicher Vergrößerungen geführt wird und daß die einzelnen Strahlengänge zu einem gemeinsamen Endstrahlengang zusammengefaßt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, eines gleichbleibenden Beobachtungsstandpunktes bei unterschiedlicher Vergrößerung und geringerem mechanischem Aufwand.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur ausführlichen Erläuterung der Erfindung wird auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel Bezug genommen. Es zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Anwendung bei der Untersuchung eines Objektes oder einer Probe auf einem Objektträger 10 eines Mikroskops. Der Objektträger ist so angebracht, daß sich unter ihm eine Kondensorlinse 12 und über ihm ein Objektiv 14 befindet. Der Objektträger 12 kann auf einem nicht gezeigten Mikroskopiertisch gehalten werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Objekt auf dem Objektträger 10 über eine Lampe 16 und einen Untertischspiegel 18 beleuchtet, der das von der Lampe kommende Licht rechtwinklig zur Einfallsrichtung in die Richtung der Achse 20 der Kondensorlinse 12 und des Objektivs 14 ablenkt. Die Lichtquelle kann auch unter Weglassung des Spiegels 18 auf der Achse 20 oder auf andere Weise angeordnet werden.

Die üblichen Mikroskope zeigen einen insoweit ähnlichen Aufbau, einschließlich einem oder mehreren Objektiven und einem oder mehreren Okularen. Zur Änderung der Vergrößerung des Objektes auf dem

Objektträger 10 können die Objektive und/oder Okulare verändert bzw. eingestellt werden.

Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen Mikroskop ein System mit festen Linsen vorgesehen, wobei zu einem Wechsel der Vergrößerung keine Linse verä.ndert oder eingestellt werden muß. Dadurch fällt auch der für die Linseneinstellung erforderliche Aufwand weg, wie es auch zu keinem Verschleiß in den hierfür bisher erforderlichen Einrichtungen kommen kann, der bisher die Genauigkeit herabsetzte. Je nach Wunsch können jedoch auch verschiedene Linsen für verschiedene Vergrößerungen bewegbar oder austauschbar angeordnet werden.

Der Objektträger 10 wird mit Licht verschiedener Farbe beleuchtet. Die Farbe dieses Lichtes bestimmt die resultierende Vergrößerung. Hierzu ist eine Lichtquelle vorgesehen, die die Wahl verschiedener Lichtfarben gestattet, und die im Ausführungsbeispiel ein Farbfilterrad 22 zwischen der Lampe 16 und dem Untertischspiiegel 18 enthält. Das Filterrad ist entsprecnend den verschiedenen Farbfiltern in Abschnitte unterteilt, die Licht verschiedener Farbe oder Wellenlänge von den verschiedenen Abschnitten zum Spiegel 18 durchlassen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält das Filterrad beispielsweise einen Abschnitt, der sowohl grünes als auch orangefarbenes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 500 bzw. 600 nm (Nanometer) durchläßt und einen Abschnitt, der gelbgrünes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 565 nm durchläßt. Die Farbe des durchtretenden Lichtes läßt sich sehr schnell ändern, indem man das Filterrad auf übliche Weis·? betätigt, insbesondere durch schrittweise Drehung des Rades, wodurch die Farbe geändert wird. Ebenso kommen geeignete andere Anordnungen in Betracht, die eine schnelle Änderung der Lichtfarbe gestatten.

Das Licht mit der gewünschten Farbe geht vom Filterrad 22 zum Untertischspiegel 18, von wo es zum Kondensor 12 und zum Objektträger 10 reflektiert wird. Das vom Objekt kommende Licht tritt durch das Objektiv 14, so daß man ein vergrößertes Bild des Objekts je nach dem gewählten Objektiv erhält. Die Vergrößerung des Objektivs 14 kann beispielsweise 40-fach sein.

Das Licht vom Objektiv 14 geht in Richtung der Linsenachse 20 in einen gemeinsamen Anfangsstrahlengang 24 des Gerätes. Der Anfangsstrahlengang 24 endet an einem ersten Strahlenteiler 26. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt der Strahlenteiler 26 als Interferenzfarbfilter, das Licht einer bestimmten Farbe durchläßt, und außerdem als Umlenkspiegel, der Licht von einer oder mehreren Farben reflektiert. Die Ebene der Reflektionsfläche 26a des Strahlenteilers 26 ist vorzugsweise in einem Winkel von 45° zur Linsenachse 20 und zum Anfangsstrahlengang 24 angeordnet. Der 1. Strahlenteiler läßt orangefarbenes Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm durch und reflektiert grünes und gelbgrünes Licht von 500 und 565 nm. Die gewünschten Filtereigenschaften lassen sich durch Aufbringen eines geeigneten Überzuges auf ein lichtdurchlässiges Substrat erzielen, so daß z. B. weniger als 100% des Lichtes von 600 nm durch das Differenzierelement 26 treten. Je nach der Qualität des Strahlenteilers 26 wird auch eine geringere Lichtmenge an der Oberfläche 26a des Elementes reflektiert.

Das durch den ersten Strahlenteiler 26 tretende Licht wird dann in Richtung der Linsenachse 20 geschickt und folgt einem abgewinkelten und getrennten, ersten Strahlengang 28 mit einem ersten Abschnitt 28a in Richtung der Achse 20 und einem zweiten Abschnitt 286 hierzu im rechten Winkel. Im Ausführungsbeispiel folgt das orangefarbene Licht dem Strahlengang 28 und wird durch ein Okular vergrößert, das eine Feldlinse 32 im ersten Abschnitt 28a und eine Okularlinse 34 im zweiten Abschnitt 28Z? des Strahlenganges aufweist. Bei einer beispielsweise 5fachen Vergrößerung des Okulares erhält man im Ausführungsbeispiel eine Gesamtvergrößerung von 200. Ein Zwischenbild ist bei 36 gestrichelt angedeutet. Die Umlenkung des ersten Strahlenganges 28 erreicht man durch einen Ablenkspiegel 38 im Strahlengang hinter der Feldlinse 32, wobei die Reflektionsebene der Fläche 38a des Spiegels in einem Winkel von 45° zur Linsenachse 20 und im ersten Abschnitt 28a angeordnet ist.

Das von der Fläche 26a reflektierte Licht geht auf einem ersten bzw. einem zweiten Abschnitt 30a bzw. 306 eines abgewinkelten zweiten Strahlenganges 30, wobei die Strahlengangabschnitte zueinander rechtwinklig sind. Das reflektierte Licht enthält entweder grünes Licht von einer Wellenlänge von 500 nm oder gelbgrünes Licht von 565 nm. Ein reflektierter, kleinerer Anteil des orangefarbenen Lichtes von 600 nm geht zu einem Farbsperrfilter 40, das im ersten Strahlengangabschnitt 30a rechtwinklig angeordnet ist. Das Sperrfilter 40 sperrt orangefarbenes Licht und läßt einen überwiegenden Anteil der übrigen Lichtfarben durch. Bei einem sehr vollkommenen ersten Strahlenteiler 26, der eine unbedeutende Lichtmenge von 600 nm Wellenlänge reflektiert, kann das Sperrfilter 40 entfallen.

Der Abschnitt 30a des Strahlenganges 30 endet an einem zweiten Strahlenteiler 42, dessen Reflexionsebene 42a in einem Winkel von 45° zur Richtung des ersten Strahlengangabschnittes 30a angeordnet ist. Der zweite Strahlenteiler 42 läßt grünes Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm durch und reflektiert gelbgrünes Licht mit einer Wellenlänge von 565 nm. Das vom zweiten Strahlenteiler 42 durchgelassene Licht folgt einem dritten Strahlengang 44, der mit der gleichen Richtung über den ersten Abschnitt 30a des zweiten Strahlenganges 30 hinausgeht. Das reflektierte Licht folgt dem zweiten Abschnitt 306 des zweiten Strahlenganges 30.

Im zweiten Abschnitt 306 des zweiten Strahlenganges 30 ist rechtwinklig ein zweites Farbsperrfilter 46 angebracht. Das Sperrfilter 46 sperrt den Durchgang von grünem Licht mit 500 nm Wellenlänge und läßt einen überwiegenden Anteil des reflektierten gelbgrünen Lichtes mit einer Wellenlänge von 565 nm hindurch. So wie beim ersten Strahlenteiler 26 kann auch beim zweiten Strahlenteiler 42 ein zweites Sperrfilter 46 entfallen, wenn eine ausreichend hohe Farbtrennung erreicht wird.

Im zweiten Abschnitt 306 des zweiten Strahlenganges 30 ist ein zweites Okular 48 angeordnet, so daß dieser Strahlengangabschnitt der Achse des zweiten Okulares folgt. Das zweite Okular kann beispielsweise eine 25-fache Vergrößerung besitzen, so daß sich zusammen mit der 40-fachen Vergrößerung das Objektivs 14 eine Gesamtvergrößerung von 1000 ergibt. Ein Zwischenbild erhält man an der gestrichelten Linie 50.

Die Abschnitte 28a, 286,30a und 3G6 der Strahlengänge 28 und 30 bilden die Seiten eines Rechtecks. Die getrennten Strahlengänge 28 und 30 sind somit gleich lang und konvergieren in einem Strahlenteiler 52 mit einer Reflexionsschicht 52a. Die Reflexionsschicht 52a reflektiert den größten Teil des auf seine Vorder- oder Rückseite auffallenden Lichtes und läßt nur einen

kleinen Teil des Lichtes durch. Die Schicht 52a reflektiert somit den größten Teil des gelbgrünen Lichtes mit einer Wellenlänge von 565 nm vom zweiten Abschnitt 30b des zweiten Strahlenganges 30 und läßt den Rest durch. Die Schicht 52a liegt in einem Winkel von 45° zum zweiten Strahlengangabschnitt 30Z>, so daß das Licht in einem Winkel von 90° zum zweiten Strahlengangabschnitt 306 reflektiert und auf einem Endstrahlengang 54 zu einem ersten Sensor 56 geführt wird. Das durchtretende Licht wird über einen Strahlengang 58 abgeleitet.

Außerdem läßt die Schicht 52a des Strahlenteilers 52 einen kleinen Anteil durchtreten und reflektiert den Rest der Lichtstrahlen vom zweiten Abschnitt 28b zum Endstrahlengang 54 bzw. zum Streustrahlengang 58. Dadurch gleicht der Strahlenteiler 52 die Intensität des den Endstrahlengang 54 aus den getrennten Strahlengängen 28 und 30 erreichenden Lichtes aus und führt den Sensor 56 Licht von größenordnungsmäßig gleicher Intensität zu.

Im Ausführungsbeispiel treten etwa 8% des Lichtes vom zweiten Strahlengangabschnitt 28£> des ersten Strahlenganges 28 durch den Endstrahlengang 54 und ca. 92% werden auf den Streustrahlengang 58 reflektiert. Auf ähnliche Weise werden 92% des Lichtes vom zweiten Strahlengangabschnitt 30b des zweiten Strahlenganges 30 auf den Endstrahlengang 54 reflektiert und ca. 8% passieren den Strahlengang 58, so daß sich bei unterschiedlichen Eingangsintensitäten in den verschiedenen Farben am Sensor 56 gleiche Helligkeiten ergeben. Die gezeigte Ausführungsform, bei der getrennte Strahlengänge 28 und 30 vom Objektträger 10 zum Sensor 56 führen, erlaubt eine Untersuchung mi einer Vergrößerung unter Verwendung der entspre chenden Einstellung des Farbfilterrades 22, ζ. B. mit de: Einstellung 500 und 600 nm oder 565 nm. In jedem FaI erfolgt eine Untersuchung mit dem gleichen Hilfsmitte oder am gleichen Punkt, d. h. durch den Sensor 56, dei beispielsweise eine Fernsehkamera sein kann. Vorzugsweise können auch weitere Strahlengänge vorgesehen werden, die nicht in einem gemeinsamen Strahlengang

ίο wie etwa dem Endstrahlengang 54 enden, sondern die zu getrennten Sensoren führen. Man kann in diesem Fall gleichzeitig Untersuchungen mit zwei Vergrößerungen durchführen, indem man den Objektträger 10 gleichzeitig mit Licht von zwei oder mehr Farben beleuchtet.

Das Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm, das durch den zweiten Strahlenteiler 42 tritt, folgt einem dritten Strahlengang 44 und endet in einem zweiten Sensor 60, der für andere Zwecke dienen kann. Wenn somit das Farbfilterrad 22 so eingestellt wird, daß es Licht mit einer Wellenlänge von 600 und 500 nm durchläßt, so ist auch Licht dieser Wellenlänge gleichzeitig auf den getrennten Strahlengängen und bei den verschiedenen Vergrößerungen der Sensoren 56 bzw. 60 vorhanden. Ebenso kann man zur gleichzeitigen Untersuchung durch die Sensoren 56 und 60 Licht von 500 nm und 565 nm Wellenlänge gleichzeitig durchtreten lassen. Bei jeder der vorhergehenden Möglichkeiten ist das zum zweiten Sensor 60 gelangende Bild nur einmal vergrößert, nämlich durch das Objektiv 14, so daß die Vergrößerung am zweiten Sensor also 40-fach ist. Das dargestellte System liefert somit drei unterschiedliche Vergrößerungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Mikroskop, das für verschiedene Vergrößerungen umschaltbar ist, wobei das Objekt mit Licht verschiedener Farben beleuchtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Objekt kommende Licht je nach Farbe in Strahlengängen unterschiedlicher Vergrößerungen geführt wird und daß die einzelnen Strahlengänge zu einem gemeinsamen Endstrahlengang zusammengefaßt ίο werden.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche die Intensität des Lichtes in den verschiedenen Farben am Sensor (56) annähernd auf die gleiche Intentsität is einstellen.

3. Mikroskop nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Strahlenteiler (42) vorgesehen ist, welcher Licht in einer dritten Farbe zu einem weiteren Endstrahlengang (44) führt.

4. Mikroskop nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Farbwählanordnung (22), die eine gleichzeitige Beleuchtung des Objekts (10) in zwei verschiedenen Farben bewirkt.

5. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Strahlenteiler (26) das Licht auf zwei einen 90° -Winkel einschließende Strahlengänge (28a, 30a) aufteilt, welche unter 45° auf zwei Spiegel (38, 42) auftreffen.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Spiegel (42) farbselektiv ist.

7. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Strahlengänge vereinigenden Mittel (52) das Licht in den verschiedenen Farben auf annähernd die gleiche Intensität bringen.

8. Mikroskop nach Anspruch 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Strahlengänge (28,30) optisch gleiche Wege haben.

9. Mikroskop nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch eine Farbwählanordnung (22), die eine Beleuchtung des Objekts (10) in mehr als drei Farben gestattet.

10. Mikroskop nach Anspruch 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endstrahlengängen (44, 54) Foto- oder Fernsehkameras (56, 60) angeordnet sind.

11. Mikroskop nach Anspruch 1 — 10, gekennzeichnet durch ein Objektiv (14), das im Strahlengang (24) zwischen dem beleuchteten Objekt (10) und dem ersten Strahlenteiler (2β) angeordnet ist.

12. Mikroskop nach Anspruch 1 — 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahlenteiler ein dichroitisches Filter (26) ist.

13. Mikroskop nach Anspruch 1 — 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Strahlengänge ein Farbfilter (40) vorgesehen ist, das nur eine bestimmte Farbe durchläßt.

14. Mikroskop nach Anspruch 1 — 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Änderung der Vergrößerungen in den einzelnen Strahlengängen vorgesehen sind.