DE1928432B2 - Anordnung zum stabilisieren der scharfeinstellung des objektivs eines optischen instrumentes - Google Patents

Description

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Rfcht

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung sondern auch den Richtungssinn der Abweichung der

zum Stabilisieren der Scharfeinstellung des Objektivs Defokussierung von der Scharfeinstellebene bestim-

eines optischen Instruments mit einem dam Objektiv men kann.

nachgeordneten lichtempfindlichen Detektor, der die Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer er-

Differenz zwischen den ihm bei scharf eingestellum 5 findungsgemäß ausgebildeten Anordnung ist in den

Objektiv und bei Abweichungen von der Scharfein- Weg des vom Objektiv kommenden LicLtbündels ein

stellung zugeführten Lichtmengen in ein elektrisches Binokular eingefügt, das dieses Lichtbündel in zwei

Steuersignal für einen Antrieb zum Verschieben des Teilbündel zerlegt, von denen jedes eine Linse

Objektivs oder eines Teils davon längs seiner op- durchquert, und enthält der Detektor eine Photozelle

tischen Achse umsetzt. io und einen Photowiderstand, die jeweils im Wege eines

Stabilisierungsanordnungen dieser Art sind in den der beiden Teillichtbündel liegen und elektrisch mit-USA.-Patentschriften 2 968 194 und 3 274 213 und einander in Reihe geschaltet sind. Ein solcher Aufbau den österreichischen Patentschriften 256 614 und des Detektors bewirkt eine automatische Kompensa-258 111 beschrieben. Bei diesen bekannten Stabili- tion von parasitären Änderungen in der Grundhellig- «ierungsanordnungen wird im Detektor ein Vergleich 15 keil der Bildstrählen durch das Zusammenwirken der zwischen einem bei Scharfeinstellung des zu über- Photozelle und des Photowiderstandes,
wachenden Objektivs entstehenden scharfen Bild Für den Antrieb des Objektivs entsprechend dem einerseits und einem bei Abweichungen von dieser vom Detektor abgegebenen Steuersignal ist in Wei-Scharfeinstellung des Objektivs enxtehenden unschar- terbildung der Erfindung eine Bauweise bevorzugt, fen Bild andererseits vorgenommen, und je nach dem 20 bei der das Objektiv im Zentrum einer dünnen Me-Ergebnis dieses Veigleichs wird dann ein Steuer- tallplatte angeordnet ist, die einem Elektromagneten signal erzeugt, das eine Rückführung des Objektivs gegenübersteht, der bei seiner Erregung durch das in seine der Scharfeinstellung entsprechende Lage vom Detektor abgegebene elektrische Steuersignal bewirkt. Eine derartige Anordnung vermag zwar eine die Metallplatte deformiert und damit das Objektiv mehr oder weniger ständige Scharfeinstellung des 25 entlang seiner optischen Achse verschiebt,
damit ausgerüsteten optischen Instruments zu ge- In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines währleisten, sie bietet jedoch keine Möglichkeit, an Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäß ausHand der Richtung einer im ^l.aufe der Beobachtung gebildete Stabilisierungsanordnung veranschaulicht, auftretenden Abweichung von der Scharfeinstellung die in dem dargestellten Falle zur Überwachung der auf die Ursache für diese Abv -ichung zu schließen. 30 Scharfeinstellung eines Mikroskops verwendet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. wobei die Zeichnung teils als perspektivische Darstel-

e'mt Stabilisierungsanordnung der eingangs erwähnten lung und teils als Schnittbild bzw. Schaltbild ausge-

Art in der Weise weiterzubilden, daß sie nicht nur führt ist.

eine Rückführung einer Abweichung von dsr Scharf- Die einzige Figur der Zeichnung veranschaulicht einstellung des Objektivs des jeweiligen optischen 35 die Scharfeinstellung eines '.Mikroskops, dessen Ob-Instruments gestattet, sondern gleichzeitig auch die jektiv und dessen Grundplatte in der Zeichnung Richtung dieser Abweichung von der Scharfeinstel- ^hematisch angedeutet und mit den Bezugszahlen 1 lung zu erkennen gibt, aus dsr sich, insbesondere und 2 bezeichnet sind. Das Objektiv 1 ist in eine dann, wenn die Abweichung von der Scharfeinstel- dünne Platte 3 eingeschraubt, die den Boden eines lung des Objektivs wie meist auf Änderungen an dem 40 Behälters 4 bildet. Die Platte 3 ist in der Mitte von durch das Objektiv erfaßten Objekt zurückgeht, eine einer ringförmigen Öffnung durchbrochen, in die eine weitere und zusätzliche Bsobachtungsgröße für die deformierbare Membran 5 aus Weicheisen eingesetzt Beurteilung und Untersuchung des betrachteten Ob- ist. Ein ringförmiger Elektromagnet 6, welcher der jekts ergibt. Membran 5 gegenüber angeordnet ist, dient dazu, je

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da- 45 nach der Intensität seines Erregerstromes die Mem-

durch gelöst, daß zwischen dem Objektiv und dem bran 5 mehr oder weniger stark anzuziehen und da-

Detektor ein Organ in den Strahlengang des Lichts mit den Abstand zu variieren, der das Objektiv 1 von

eingefügt ist, das den aus dem Objektiv austretenden der Grundplatte 2 trennt.

den Bildstrahlen eine Aberration aufzwingt, die bei Die Erregerwicklung des Elektromagneten 6 wird Änderung der Scharfeinstellung je nach deren Sinn 50 von einem Generator 7 aus mit stabilisiertem Gleicheine Vergrößerung oder eine Verkleinerung dsr Bild- strom versorgt, und in den Erregerstromkreis sind Strahlhelligkeit zur Folge hat. zwei Potentiometer 8 und 9 in Reihe mit einer

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Stabili- Schmelzsicherung 10 eingefügt. Das Potentiometer 9 sierungsanordnung erfolgt also die Erzeugung des dient der Regelung der Empfindlichkeit für die Bewe- elektrischen Steuersignals für die Rückführung des 55 pung der Membran 5, indem es die zulässige Erreger-Objektivs in seine Scharfeinstellung ausgehend von Stromstärke für die Erregerwicklung des Elektroeinem Vergleich zwischen zwei Bildern für den Detek- magneten 6 begrenzt. Das Potentiometer 8 steuert intor. die beide durch eine bewußte Zwischenschaltung direkt die Bewegung der Membran 5, indem es den eines eine sphärische Aberration bewirkenden Bau- Strom durch das Potentiometer 9 bestimmt,
elements unscharf sind, sich jedoch in ihrer Helligkeit 60 Die Verformung der Membran 5 stellt keine lineare voneinandci unterscheiden, wobei dieser Helligkeits- Funktion dsr Erregung des Elektromagneten 6 dar unterschied je nach dem Sinne der Abweichung der und daher ist das Steuerpotentiometer 8 so gewickelt, jeweiligen Defokussierung des Objektivs gegenüber daß es seinerseits für die gewünschte Linearität sorgt, seiner Scharfeinstellebene eine Helligkeitszunahme Das von dem Objektiv 1 entworfene Bild wird oder eine Helligkeitsabnahme für das zweite Bild im 65 durch ein bei 11 angeordnetes Binokular in zwei Teil* Vergleich zu dem einer Scharfeinstellung entsprechen- bilder aufgespalten. Das eine dieser Teilbilder dient den Bilde darstellt, so daß man aus diesem Heilig- entweder, wie in der Zeichnung dargestellt, einer unkeitsunterschied ohne weiteres nicht nur die Größe, mittelbaren Beobachtung oder der Aufnahme von

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photographischen oder kinematographischen Bildern, während das zweite Teilbild für die Erkennuns von Änderungen in der Scharfeinstellung und deren "automatische Kompensation durch Verschieben des Objektivs 1 gedacht ist, weshalb es auf den Erregerstrom für din Elektromagneten 6 einwirken kann.

Zu diesem Zwecke ist bei 12 in den Strahlengang des nicht für die Beobachtung gedachten Bildes" ein Variator für sphärische Aberration eingefügt, der dem Bild eine starke sphärische Aberration aufprägt. Unter diesen Bedingungen führt, nachdem durch Betätigen des Potentiometers 8 die Scharfeinstellung vorgenommen ist, bei einer mittleren von dem Beobachter gewählten Lage des in der Zeichnung schematisch bei 13 auf der Grundplatte 2 angedeuteten Objektes eine Änderung dieser Scharfeinstellung zu einer Änderung des Kontrastes in den Einzelheiten des Bildes, die sich ihrerseits je nach dem Sinne der Abweichung von der Scharfeinstellung durch eine Erlieüung oder c'-"-ch eine Verdunklung der beobachteten Zone bemerkbar macht. Daher genügt es dann, diese Änderung im Lichtstrom zu ermitteln, sie in elektrische Signale zu wandeln und diese Signale in den Speisekreis für den Elektromagneten einzuführen, lim die Scharfeinstellung zu korrigieren.

Für diesen Zweck iui?i sich jeder photoempfindliche Detektor, also beispielsweise eine Photozdle oder ein Photowideistand. der in diesen Speisekreis eingefügt ist und das von der sphärischen Aberration betroffene Bildlich! zugeführt erhält, verwenden. Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung gewährleistet jedoch nicht nur eine Erkennung der Scharleinstellung, sondern bewirkt außerdem eine automatische Kompensation parasitärer Änderungen in der Helligkeit des Bildfeldes in der Weise, daß sie Dur auf die Änderungen in dem Bildkontrast anspricht, die auf Änderungen in der Scharfeinstellung lurückgehen. Diese Schaltung besteht im wesentlichen •us einer Photozelle 14 und einem Photowiderstand 15. von denen jeder von einem bei 16 angeordneten Binokular über Linsen J 7 bzw. 18 ein deformiertes Bild des Objektes 13 zugeführt erhält. Die Lage der Linse 18 ist so gewählt, daß der Photowiderstand 15 den geeinten durch das Gesichtsfeld hindurchtretenden Lichtstro.r in der von dem Beobachter gewählten tbene für die Scharfeinstellung zugeführt erhält. Die lage der Linse 17 ist dagegen so gewählt, daß die fhotozelle 14 den entsprechenden Lichtstrom a"-. dem gleichen Gesichtsfeld, jedoch außerhalb der Scharfeinstellcbene integriert.

Die Photo/eile 14 und der Photowiderstand 15 •■iid in Serie zueinander in den Speisekreis für den Elektromagneten 6 zwischen dem Generator 7 und der Schmelzsicherung 10 eingefügt. Auf diese Weise tverden mittels überlegter Wahl der Kspngrößen für den Photowiderstand 15 und die Pbotozelle 14 und nach einer korrekten Einstellung des Stromes in dem Erregerkreis mit Hilfe des Steuerpotentiometers 8 die Änderungen des Erregerstromes für den Elektromagneten 6 lediglich durch Änderungen in dem Kontrast hervorgr rufen, die ihrerseits auf Änderungen in der Scharfeinstellung des Objektivs 1 zurückgehen.

Tritt nämlich beispielsweise im Laufe der Beobachtung eine Vergrößerung entweder der Helligkeit des Gesichtsfeldes oder der Opazität des im Auflicht beobachteten Präparates auf, so kommt es an der Stelle des Photowiderstandes 15 zu einer Verringerung Jr des Widerstandes in dem Erregerstromkreis für den Elektromagneten 6, die ihrerseits zu einer Vergrößerung I/ des Erregerstromes durch den Elektromagneten 6 führt, während der von der Photozelle1l4 in den Erregerstromkreis eingespeiste Strom eine Vergrößerung M in entgegengesetzter Richtung erfährt, welche die durch die parasitäre Änderung.Ir des Widerstandes bewirkte StromändennuT in dem Erregerstromkreis gerade kompensiert.

ίο Tritt dasesen eine Verringerung in der Beleuchtung des Gesichtsfeldes oder der Opazität des in Auflicht beobachteten Präparates auf, die zu einer Verrinaerun» des Stromes durch den Photowiderstand 15 führt, so~wird diese Verringerung des Errügerstromes

automatisch durch eine Verringerung des von der Photozelle 14 in den Erregerstromkreis für den Elektromagneten 6 eingeh visten Stromes in entgegengesetzter Richtung kompensiert.

Da auf diese Weise jede parasitäre Änderung des

Stromes in dem Erregerstromkreis für den Elektromagneten 6 durch die Wirkung der Photozelle 14 automatisch ausgeschaltet wird, führt eine Änderung der Scharfeinstellung des Objektivs 1 im Sinne einer Verringerung des Abstandes zwischen dem Objektiv 1

und dem beobachteten Gegenstand 13 infolge der Defokussierung oder der Anwesenheit einer sphärischen Aberration zu einer Verminderung dss von dem Photowiderstand 15 aufgefangenen Lichtstromes. Der Erregerstrom für den Elektromagneten 6 erfährt

damit eine Vergrößerung, was wiederum zur Folge hat. daß das Objektiv 1 von der Grundplatte 2 wegbewegt und so die Scharfeinstellung wiederhergestellt wird. In gleicher Weise führt eine Änderung der Scharfeinstellung des Objektivs 1 in Richtung einer

Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Objektiv 1 und dem Gegenstand 13 zu einer Vergrößerung des von dem Photowiderstand 15 aufgefangenen Lichtstromes, der Erregerstrom für den Elektromagneten 6 erfährt dementsprechend eine Verrin-

gerung, und diese hat ihrerseits eine Annäherung des Objektivs 1 an die Grundplatte 2 zur Folge, wodurch ebenfalls die Scharfeinstellung wiederhergestellt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Stabilisieren der Scharfeinstellung des Objektivs eines optischen Instruments mit einem dem Objektiv nachgeordneten lichtempfindlichen Detektor, der die Differenz zwischen den ihm bei scnprf eingestelltem Objektiv und bei Abweichungen von der Scharfeinstellung zugeführten Lichtmengen in ein elektrisches Steuersignal für einen Antrieb zum Verschieben des Objektivs oder eines Teils davon längs seiner optischen Achse umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Objektiv (1) und dem Detektor (14, 15) ein Organ (12) in den Strahlengang des Lichts eingefügt ist, das den aus den, Objektiv (1) austretenden Büdstrahlen eine Aberration aufzwingt, die bei Änderung der Scharfeinstellung je nach deren Sinn eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung der Bildstrahlhelligkeit zur Folge hat.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg des vom Objektiv (1) kommenden Lichtbündels ein Binokular (16) eingefügt ist, das dieses Lichtbündel in zwei Teilbündel zerlegt, von denen jedes eine Linse (17

bzw. 18) durchquert, und der Detektor eine Photozelle (14) und einen Photowiderstand (15) enthalt, die jeweils im Wege eines der beiden Teillichtbünde} liegen und elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (1) im Zentrum einer dünnen Metallplatte (3) angeordnet ist, die einem Elektromagneten (6) gegenübersteht, der bei seiner Erregung durch das vom Detektor (14, 15) abgegebene elektrische Steuersignal die Metallplatte (3) deformiert und damit das Objektiv (1) entlang seiner optischen Achse verschiebt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen