DE3821648A1 - Lichtaufteilungssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtaufteilungs­ system in einem optischen Gerät für mikroskopische Unter­ suchungen, insbesondere lebender Gewebe, bei dem der Beleuchtungsstrahl und der Bildstrahl auf gemeinsamem Weg durch das Mikroskopobjektiv hindurchtreten.

Zum Lichtaufteilen wird in einer Reihe von optischen Geräten ein Prisma mit einem halbdurchlässigen spiegelnden Belag, in anderen ein halbdurchlässiger Spiegel verwen­ det. Bei der Anwendung von Prismen entsteht eine wesent­ liche Herabsetzung der Kontraste durch störende Reflexe. Dieser Nachteil wurde durch die Anwendung eines halb­ durchlässigen Spiegels, insbesondere eines möglichst dünnen Spiegels herabgesetzt. Die Technologie und Ungleich­ förmigkeit der für die Spiegelherstellung verwendeten Ma­ terialien verringern jedoch die nützlichen Eigenschaften der mit diesen Spiegeln ausgestatteten Systeme.

Außer dem Prisma mit einem spiegelnden halbdurchlässigen Belag oder dem halbdurchlässigen Spiegel sind weitere Teile für die Lichtaufteilung notwendig, nämlich weitere Prismen und/oder Spiegel. Die einwandfreie gegenseitige Anordnung und Befestigung dieser einzelnen optischen Elemente ist Voraussetzung für die guten Eigenschaften eines mit diesem System versehenen optischen Gerätes. Eine wachsende Zahl der für ein System für die Lichtaufteilung benötigten optischen Elemente verringert jedoch den Kon­ trast des resultierenden Bildes und erhöht die Gefahr von Störungen wegen der großen Zahl von Bestandteilen.

Für die stereoskopische Mikroskopie wird für das Licht­ aufteilen ein System angewendet, in welchem ein Prisma das Licht des beobachteten Gegenstandes in zwei Bündeln durch zwei Tubuslinsen hinter dem Objektiv zuführt. Die aus dem Prisma austretenden Strahlen werden durch ein Paar von Spiegeln in eine Bildebene gleichgerichtet, welche mit einer Fresnel-Sammellinse und einer Streuplatte be­ stückt sind. Ein derart augeführtes System für eine Licht­ aufteilung ist Grundlage für ein stereoskopisches Dar­ stellen mittels eines Mikroskopes.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln Kontrast und Auflösung zu erhöhen und mit weniger Bauteilen erhöhte Leistungen zu erzielen.

Die Erfindung besteht darin, daß im voneinander getrenn­ ten Wegteil von Beleuchtungs- und Bildstrahl eine einer Nipkow-Scheibe ähnliche Rasterscheibe mit spiralförmig angeordneten Elementaröffnungen angeordnet ist, bei der jeweils einer Elementaröffnung im Beleuchtungsfeld der Rasterscheibe (von der Drehachse der Rasterscheibe aus gesehen) eine diametral gegenüberliegende Elementar­ öffnung dieser Rasterscheibe angeordnet ist, durch die der Bildstrahl hindurchtritt, daß für die Vereinigung und Trennung von Beleuchtungs- und Bildstrahl ein Re­ flexionsprisma verwendet wird, bei dem ein halbdurch­ lässiger spiegelnder Belag zwischen zwei Teilen dieses Prismas angeordnet ist, daß das Reflexionsprisma derart angeordnet ist, daß dieser halbdurchlässige spiegelnde Belag parallel mit den in das Reflexionsprisma eintre­ tenden Beleuchtungsstrahlenbündeln und den aus diesem austretenden Bildstrahlenbündeln verläuft, und daß das Objektiv, durch welches die Beleuchtungsstrahlenbündel und die Bildstrahlenbündel auf gemeinsamem Weg laufen, gegen eine reflektierende Wand des Reflexionsprismas ge­ richtet ist.

Dieses System zeichnet sich durch hohe Auflösung und hervorragenden Kontrast aus. Die Anzahl der verwendeten Bauteile ist gegenüber bekannten Systemen erheblich herab­ gesetzt.

Vorteilhaft ist es, wenn der halbdurchlässige, spiegelnde Belag des Reflexionsprismas parallel zu der Drehachse der Rasterscheibe angeordnet ist. Das erbringt eine einfache, leicht einzustellende Bauform.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine der reflektierenden Wände des Reflexionsprismas durch zwei, unter 90° zuein­ ander stehende Planspiegelflächen, die eine Dachkante bil­ den, gebildet wird oder wenn in der Bahn des Beleuch­ tungsstrahlenbündels ein Umkehrsystem angeordnet ist oder wenn in der Bahn des Bildstrahlenbündels ein Umkehrsystem angeordnet ist.

Durch Einstellen des Reflexionsprismas mit dessen halb­ durchlässigem spiegelndem Belag parallel mit Teilen der Bahnen der Beleuchtungsstrahlenbündel und der Bildstrah­ lenbündel wurde die Zahl der Elemente der bisher ange­ wendeten Lichtaufteilungssysteme herabgesetzt. Das der­ art ausgeführte System ist kompakt mit unveränderlichen optischen Eigenschaften.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführung mit einem Reflexionsprisma, dessen halbdurchlässiger Belag parallel zur Drehachse der Rasterscheibe angeordnet ist,

Fig. 2 eine Ausführung mit einem Reflexionsprisma, dessen spiegelnder halbdurchlässiger Belag gegenüber der Drehachse der Rasterscheibe ge­ neigt ist.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform mit einem Reflexions­ prisma 1, dessen halbdurchlässiger spiegelnder Belag 11 parallel mit den Bahnen der in das Reflexionsprisma 1 eintretenden Beleuchtungsstrahlenbündeln 2 und aus diesem austretenden Bildstrahlenbündeln 3, welche vom beobachteten Gegenstand 14 reflektiert werden, angeordnet ist. Das Re­ flexionsprisma 1 besteht aus zwei Prismenteilen, zwischen welchen ein halbdurchlässiger, spiegelnder Belag 11 ange­ ordnet ist. Gleichzeitig wird die totale Reflexionsfähig­ keit der oberen und unteren Reflexionsflächen 12 der Pris­ menaußenflächen ausgenützt, da die Lichtstrahlen unter einem spitzen Winkel einfallen. Das Objektiv 5 ist auf den unter­ suchten Gegenstand 14 eingestellt und ist senkrecht gegen die untere Reflexionswand 12 des Prismas 1 gerichtet.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der halbdurch­ lässige spiegelnde Belag 11 des Prismas 1 parallel zu der Drehachse 41 der Rasterscheibe 4 angeordnet. In Fig. 2 ist die obere Reflexionswand 12 des Prismas 1 durch zwei gegeneinander unter 90° stehende Re­ flexionswände L 3 ersetzt - durch eine sogenannte Dach­ kante - welche eine korrekte Lage des Bildes sichern soll. Diese Dachkante könnte auch teilweise die untere Reflexionswand 12 ersetzen, es müßte jedoch ein Teil dieser Reflexionswand 12 in der ursprünglichen Form verbleiben, um das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 und das Bildstrahlenbündel 3 frei durchzulassen.

Bei der Ausführung der Fig. 2 ist die Drehachse 41 der Rasterscheibe 4 relativ zu dem halbdurchlässigen spie­ gelnden Belag 11 des Prismas 1 geneigt angeordnet. Das Prisma 1 besitzt keine Dachkante 13 und in der Bahn des Beleuchtungsstrahlenbündels 2 ist ein Umkehrsystem 6 vorgesehen, welches die Wirkungsweise der Dachkante 13 ersetzen soll. Dieses Umkehrsystem 6 könnte auch in der Bahn des Bildstrahlenbündels 3 angeordnet sein, an der Stelle, wo der Spiegel 8 gezeichnet ist.

Die Anordnung der Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:

Das Beleuchtungstrahlenbündel 2 führt von der Lichtquelle 9 über eine Elementaröffnung der Rasterscheibe 4, wird von den dachförmigen Flächen 13 des Prismas 1 reflektiert, durchdringt den halbdurchlässigen Belag 11 des Prismas 1 und die untere Wand 12 des Prismas 1 und beleuchtet über das Objektiv 5 den untersuchten Gegenstand 14. Das vom Gegenstand 14 reflektierte Licht kehrt in das Objektiv 5 zurück, durchdringt die untere Wand 12 des Prismas 1 und wird durch den halbdurchlässigen spiegelnden Belag 11 des Prismas 1 gegen dessen untere Wand 12 reflektiert, wo es wiederum parallel zum halbdurchsichtigen spie­ gelnden Belag 11 reflektiert wird und über eine Elementar­ öffnung der Rasterscheibe 4, welche von der Drehachse 41 der Rasterscheibe 4 aus gesehen, diametral der Elementar­ öffnung gegenüberliegt, über welche das ursprüngliche Beleuchtungsstrahlenbündel 2 geführt ist, zum Okular 7 zur Beobachtung gelangt.

Bei der Anordnung der Fig. 2 besitzt das Reflexionspris­ ma 1 keine Dachkante 13. Die Drehachse 41 der Raster­ scheibe 4 ist gegenüber dem halbdurchlässigen Belag 11 des Prismas 1 geneigt angeordnet. Die Beleuchtungs­ strahlenbündel 2, welche in einen Teil des Prismas 1 eintreten und die Bildstrahlenbündel 3, die aus dem un­ teren Teil des Prismas 1 austreten, sind gleichfalls parallel mit dem halbdurchlässigen Belag 11 zwischen bei­ den Prismenteilen angeordnet. Die Wirkungsweise der Dach­ kante 13 übernimmt das Umkehrsystem 6.

• Liste der Bezugszeichen  1 Kösters Reflexionsprisma
   2 Beleuchtungsstrahlenbündel
   3 Bildstrahlenbündel
   4 Rasterscheibe
   5 Objektiv des Mikroskopes
   6 optisches Umkehrsystem
   7 Okular des Mikroskopes
   8 Spiegel
   9 Lichtquelle
  11 halbdurchlässiger spiegelnder Belag des Prismas 1
  12 reflektierende Wand des Prismas 1
  13 Dachkante des Prismas 1
  41 Drehachse der Rasterscheibe 4

Claims (5)

1. Lichtaufteilungssystem in einem optischen Gerät für mikroskopische Untersuchungen, insbesondere lebender Gewebe, bei dem der Beleuchtungs­ strahl und der Bildstrahl auf gemeinsamem Weg durch das Mikroskopobjektiv hindurchtreten, dadurch gekennzeichnet,
daß im voneinander getrennten Wegteil von Beleuch­ tungs- (2) und Bildstrahl (3) eine einer Nipkow- Scheibe ähnliche Rasterscheibe (4) mit spiralförmig angeordneten Elementaröffnungen angeordnet ist, bei der jeweils einer Elementaröffnung im Beleuchtungsfeld der Rasterscheibe (4) (von der Drehachse der Rasterscheibe (4) aus gesehen) eine diametral gegenüberliegende Elemen­ taröffnung dieser Rasterscheibe (4) angeordnet ist, durch die der Bildstrahl (3) hindurchtritt,
daß für die Vereinigung und Trennung von Beleuchtungs- (2) und Bildstrahl (3) ein Reflexionsprisma (1) verwendet wird, bei dem ein halbdurchlässiger spiegelnder Belag (11) zwischen zwei Teilen dieses Prismas (1) angeordnet ist, daß das Reflexionsprisma derart angeordnet ist, daß dieser halbdurchlässige spiegelnde Belag (11) parallel mit den in das Reflexionsprisma (1) eintretenden Be­ leuchtungsstrahlenbündeln (2) und den aus diesem aus­ tretenden Bildstrahlenbündeln (3) verläuft,
und daß das Objektiv (5), durch welches die Beleuchtungs­ strahlenbündel (2) und die Bildstrahlenbündel (3) auf ge­ meinsamem Weg laufen, gegen eine relektierende Wand (12) des Reflexionsprismas (1) gerichtet ist.

2. Lichtaufteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbdurchlässige spiegelnde Belag (11) des Reflexionsprismas (1) parallel zu der Drehachse (41) der Rasterscheibe (4) angeordnet ist.

3. Lichtaufteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der reflektierenden Wände (12) des Reflexions­ prismas (1) durch zwei, unter 90° zueinanderstehende Planspiegelflächen, die eine Dachkante (13) bilden, ge­ bildet wird.

4. Lichtaufteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des Beleuchtungsstrahlenbündels (2) ein Umkehrsystem (6) angeordnet ist.

5. Lichtaufteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des Bildstrahlenbündels (3) ein Umkehrsystem (6) angeordnet ist.