專利名稱：顯微鏡的聚光鏡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在權利要求1的前序部分所述的顯微鏡中的相襯照明的聚光鏡系統和一種在權利要求2的前序部分所述的顯微鏡中的干涉對比照明的聚光鏡系統。
在已知的顯微鏡相襯照明聚光鏡系統中，采用具有一組與每個聚光鏡調諧的光圈的不同的聚光鏡。這組光圈包括具有不同光圈直徑的單個光圈。一般說來，設有具有不同放大率的不同物鏡的顯微鏡需要為每個聚光鏡配置多個具有不同直徑的不同光圈。迄今為止，把這種聚光鏡和光圈的組合設置在光路中需用很高的機械費用。在一種已知的結構形式中，光圈組和相應聚光鏡組是這樣設置在光路中的光圈組和聚光鏡組一起布置在一個單獨的聚光鏡旋轉臺中。在更換聚光鏡組時必須更換整個旋轉臺。為此，旋轉臺的更換導軌和顯微鏡上的導軌都需要精密加工，并需要聚光鏡定心用的調節元件。在這種已知的結構形式中，除了要為這種可換的旋轉臺付出可觀的加工費用外，還存在這樣的缺點，即必須在一個專用的旋轉臺上為每組聚光鏡配置一組專用的光圈。
德國專利DE 23 37 653提出了一種在顯微鏡中的相襯照明的聚光鏡系統，在這個系統中描繪和描述了多個具有相同焦距和不同自由工作距離的聚光鏡。通過這個特殊的聚光鏡系列而可使唯一的一組光圈用于不同的聚光鏡。
但所述的聚光鏡系列的實用價值是很有限的，因為它在光學上最多只能達到5.5mm的自由工作距離。而在最高達70mm的較大距離時(例如用倒象顯微鏡觀察佩特里培養皿、顯微滴定培養皿和培養瓶及類似器皿中的物體需要以上較大距離)，則由于光學上的原因而不能實現不同聚光鏡組的恒定焦距。
在已知的、在顯微鏡中的干涉對比照明的聚光鏡系統中，同樣存在這樣的問題，即很貴的渥拉斯頓棱鏡必須匹配所用的不同放大率的物鏡和聚光鏡組。因此，每組聚光鏡都需要多個特殊加工的棱鏡，這些棱鏡同樣布置在聚光鏡前面的一個旋轉臺中。同時，棱鏡的應用取決于物鏡具體的放大率或聚光鏡組的具體的焦距。
所以本發明的任務是，從現有技術出發提供一種在聚光鏡組不同焦距情況下可只用一組光圈的顯微鏡相襯照明聚光鏡系統。
按照本發明，這個任務是通過權利要求1的特征部分中所述的特征來實現的。
本發明的另一任務是，從現有技術出發提供一種在聚光鏡組不同焦距的情況下可只采用一組渥拉斯頓棱鏡的顯微鏡干涉對比照明聚光鏡系統。
按照本發明，這一任務是通過權利要求2的特征部分的特征來實現的。
本發明有利的改進結構是從屬權利要求的主題。
根據本發明，聚光鏡系統配有多個具有不同焦距和不同工作距離的聚光鏡。聚光鏡組相互間具有共同的放大系數并只配置唯一的一組光圈，而這一組光圈則具有其平均光圈直徑不同的單個的光圈。
各直徑之間的分級與聚光鏡組焦距的共同放大系數匹配，從而實現了可在不同聚光鏡組情況下可在一組光圈內使用不同的光圈。
在干涉對比照明情況下，采用具有不同焦距和不同工作距離的聚光鏡組。聚光鏡組的共同放大系數在這里是與各個待觀察物體之間的共同放大系數匹配的。
通過這一措施，設在聚光鏡側的渥拉斯頓棱鏡適用于所有聚光鏡-觀察物鏡組合，而不需要昂貴的補裝、改裝或調節。
在適當選用觀察物鏡和聚光鏡的共同放大系數以及光圈直徑的情況下，可獲得一個既適用于相襯照明又適用于干涉對比照明的聚光鏡系統。
下面借助附圖所示的一個實施例來詳細說明具有上述優點的本發明的一種實施形式。附圖所示為
圖1帶有一個旋轉臺和一組聚光鏡的倒象顯微鏡光路，圖2一個光圈的俯視圖，圖3相襯照明光路的原理圖，圖4干涉對比照明光路的原理圖，圖5在不同的聚光鏡中，光圈的不同匹配可能性，圖6在不同聚光鏡-物鏡組合中，渥拉斯頓棱鏡的不同匹配可能性。
圖1表示帶有一個光源1和一個支架3的倒象顯微鏡(圖中未示出)的光路2。在支架3上可旋轉地設有一個旋轉臺4，用來分別安裝由單個光圈5組成的一組光圈和一組渥拉斯頓棱鏡16(圖中未示出)。此外，支架3還是固定其上的可換聚光鏡組6的支架。在圖示的延續光路2中有其上有物7的物面8和位于其后的物鏡9。
通過旋轉支承的旋轉臺4可將各個光圈5或各個渥拉斯頓棱鏡16先后移入光路2。聚光鏡組6可通過支架3上未示出的螺絲與另一個聚光鏡組6更換。
圖2表示一個光圈5的俯視圖。光圈5的標志通常在于，它具有陰影線表示的不透明面和它的環形透明面10，光圈5的平均直徑用標號11表示。
圖3表示一種可能的相襯照明裝置12的原理圖。來自光源1的光通過光圈5的環形孔并由聚光鏡組6平行定位。該平行光束通過物面8并經物鏡9聚焦到一個相板13上。相板13例如可以是帶有環形蝕刻，即相環的平面平行的玻璃板。光圈5在此相板上成象。通過相板13使該光的相位相對于來自物體的光移動。從相板13出發，光束發散到成象平面14(中間象平面)上。由物體7折射的光(用陰影線表示)經物鏡9和相板13而在平面14上聚焦成象。這樣就實現了由物體7引起的光的相位變化在成象平面14上轉換成光的強度變化。
圖4表示帶有一個光源1、一個設在聚光鏡側的渥拉斯頓棱鏡16、一個聚光鏡組6、一個帶相鄰物點7a、7b的物面8和物鏡9的干涉對比照明裝置15的原理圖。物鏡側的渥拉斯頓棱鏡17布置在物鏡9后面。在該圖示出的照明系統中，來自光源1的光線在渥拉斯頓棱鏡16上分成兩條單獨的光線，其中每條光線都照亮相鄰的物點7a和7b。這兩條單獨光線經渥拉斯頓棱鏡17重新會聚和干涉。通過由此產生的光路差別可追溯斷定出物體的折射率和厚度。
在本發明相襯照明聚光鏡系統中，各個光圈5的平均直徑11需要與所用的聚光鏡焦距相匹配。在聚光鏡組6的起始焦距Fo為12mm和到物體7的自由工作距離為1mm以及在放大系數X＝2和n＝0，1，2……時，按公式Fn＝Fo※Xn算出其他聚光鏡的焦距F1和F2分別在23mm自由工作距離時為24mm和在70mm自由工作距離時為48mm。從這種焦距比中可按公式Dn＝Do※Xn算出光圈5的平均直徑11。如所周知，光圈5的起始直徑Do實際上應接近于物鏡孔徑的一半直徑。據此可得Do為1.35mm。根據公式和聚光鏡組6的選定焦距比得出光圈的平均直徑D0＝1.35mm、D1＝2.7mm、D2＝5.4mm和D3＝10.8mm。
在這種聚光鏡組6的焦距和各個光圈5的直徑的實施形式中，可將直徑D0～D3的全部光圈用于焦距為F1的聚光鏡。直徑D1～D3的光圈用于焦距為F2的聚光鏡，而直徑D0～D2的光圈則可用于焦距為F0的聚光鏡。
圖5表示各種匹配可能性的原理圖，其中F0～F2表示聚光鏡組的焦距，D0～D3表示各個光圈的直徑。
用聚光鏡組6和光圈5的這種分級就可按理想的方式省去了多組光圈的使用，從而達到了這樣的優點不再需要更換光圈組的各個光圈和省去再調節的附加費用。帶旋轉臺的支架3只需在加工時定位并與顯微鏡牢固連接即可。
在干涉對比照明裝置中，各個聚光鏡6之間的上述焦距比特別有利，因為在這種照明方式中，在聚光鏡6的放大率和物鏡9的不同放大率之間存在著固定的關系。
根據聚光鏡6的上述焦距可算出物鏡9的焦距。按公式Fn(物鏡)＝F0(物鏡)※Xn分別得出物鏡系列和聚焦系列的焦距為起始焦距F0(物鏡)＝5mm、F1(物鏡)＝10mm、F2(物鏡)＝20mm和F3(物鏡)＝40mm。這些焦距相當于一個具有物鏡40X、20X、10X和5X的常用物鏡組。
根據不同放大率的現有物鏡系列，當然亦可按上述公式確定聚光鏡的各個焦距。
在物鏡40X＝5mm焦距時設計出的渥拉斯頓棱鏡由于在聚光鏡和物鏡之間的相同放大比而既可用于物鏡F0/聚光鏡F＝12mm，又可用于物鏡F1/聚光鏡F＝24mm和物鏡F2/聚光鏡F＝48mm。在其他的物鏡/聚光鏡組合中，可類似采用其他的經過調諧的渥拉斯頓棱鏡。所以，只用三個不同的渥拉斯頓棱鏡就可實現上述全部物鏡/聚光鏡組合。
圖6表示不同匹配可能性的示意圖，圖中F0-F2表示各個聚光鏡的焦距、F0(物鏡)-F2(物鏡)表示物鏡的各個焦距，P0-P2表示不同的渥拉斯頓棱鏡。所以，棱鏡P0可用在F0/F0(物鏡)、F1/F1(物鏡)和F2/F2(物鏡)的組合中。
這里所述的聚光鏡系統除了實現了只有唯一的一組光圈的最佳使用外，還實現了渥拉斯頓棱鏡的最佳使用。
當然，本發明不限于上述優選的實施例。根據給出的公式，無疑可應用到其他的放大比。
權利要求
1.在帶有一個聚光鏡組(6)和配屬于聚光鏡組(6)的、設在一個旋轉臺(4)上的不同光圈(5)的顯微鏡中的相襯照明(12)的可換聚光鏡系統，其特征是，聚光鏡組(6)可與光圈(5)無關地更換，聚光鏡(6)的焦距Fn按比例Fn＝Fo※Xn被相互比照選用，光圈(5)的平均直徑Dn按比例Dn＝Do※Xn被相互比照選用，其中X＞0，n＝0、1、2、3……。
2.在帶有一個聚光鏡組(6)和配屬于聚光鏡組(6)的設在一個旋轉臺(4)上的不同渥拉斯頓棱鏡(16)以及多個具有不同放大率和焦距的物鏡(9)的顯微鏡中的干涉對比照明(15)的可換聚光鏡系統，其特征是，聚光鏡組(6)和物鏡(9)可與渥拉斯頓棱鏡(16)無關地更換，而且聚光鏡組(6)的焦距Fn按比例Fn＝Fo※Xn被相互比照選用，物鏡(9)的焦距按相同焦距比被相互比照選用，其中X＞0，n＝0、1、2、3……。
3.按權利要求1或2所述的可換聚光鏡系統，其特征是，X＝2，F0＝12mm和D0＝2.7mm。
4.按權利要求1～3所述的可換聚光鏡系統，其特征是，光圈(5)和渥拉斯頓棱鏡(16)設在同一個旋轉臺(4)的不同支架上，以便將相襯照明(12)轉換到干涉對比照明(15)。
5.按權利要求1～4所述的可換聚光鏡系統，其特征是，設置了三個聚光鏡(6)和四個光圈(5)和/或三個渥拉斯頓棱鏡(16)。
全文摘要
本發明提供了一種在顯微鏡中的相襯照明(12)的可換聚光鏡系統。在一個旋轉臺(4)上為聚光鏡組(6)配置了多個不同的光圈(5)。聚光鏡組(6)是可在與光圈(5)無關的情況下更換，而且可換聚光鏡組(6)的焦距F此外，可應用在顯微鏡中的干涉對比照明的可換聚光鏡系統，在這個系統中，在一個旋轉臺(4)上布置的不同渥拉斯頓棱鏡配屬于聚光鏡組(6)，并設置了多個具有不同放大率和焦距的物鏡(9)。聚光鏡組(6)和物鏡(9)可在與渥拉斯頓棱鏡無關的情況下更換，而且聚光鏡組(6)的焦距F
文檔編號G02B21/14GK1123058SQ95190083
公開日1996年5月22日 申請日期1995年2月8日 優先權日1994年2月11日
發明者R·克呂格, H·-W·施坦基韋茲, U·吉爾曼, P·厄滕努爾 申請人:萊卡顯微及系統有限公司