МИКРОСКОП Советский патент 1968 года по МПК G02B21/14 

Известны микроскопы, состоящие из штатива и установленных на нем оптических систем освещения объекта и формирования изображения со сканирующим элементом между источником света и объективом.

Предложенный микроскоп в отличие от известных снабжен вторым сканирующим элементом, работающим синхронно с первым. Кроме того, между источником света и первым сканирующим элементом установлен светоделительный элемент, направляющий световой поток, формирующий изображение, через систему линз и зеркал, диафрагму поля, сопряженную с входной полевой диафрагмой, и второй сканирующий элемент в поле зрения окуляра. Это позволяет повысить контрастность изображения и увеличить поле наблюдения.

Оба сканирующих элемента могут быть выполнены в виде единого блока, например в виде плоской пластины с двусторонним зеркальным покрытием, снабженной приводом. Привод обеспечивает движение пластины по заданному закону, например колебания вокруг одной оси при щелевой диафрагме поля или колебания с разными частотами вокруг двух взаимно перпендикулярных осей в случае точечной диафрагмы.

Для исключения рассеянного света и ослабления рефлексов от поверхностей раздела вблизи плоскости фокусировки светоделительный элемент может быть изготовлен в виде отражателя с прозрачной зоной, имеющей центр симметрии второго порядка. В частности, при щелевых диафрагмах поля оптимальной является прозрачная зона в виде одной или двух полос, ориентированных вдоль щели.

На фиг. 1 представлена оптическая схема микроскопа с щелевой диафрагмой поля; на фиг. 2 - вариант оптической схемы микроскопа с точечной диафрагмой поля.

Источник освещения, состоящий из осветителя 1, конденсора 2, апертурной диафрагмы 3 и отражательной призмы 4, установлен на основании, жестко связанном с основанием штатива микроскопа. На кронштейне, укрепленном на тубусодержателе микроскопа, находятся отражательная призма 5, коллективная линза 6 и горизонтальная оптическая щель 7, которая является входной диафрагмой поля.

Конденсор 2 проецирует увеличенное изображение осветителя 1 на щель 7, а коллективная линза 6 - апертурную диафрагму 3 во входной зрачок осветительного микроскопа, состоящего из фотоокуляра 8 и объектива 9, между которыми установлены светоделительный элемент 10 с прозрачной зоной в виде проходящей через центр горизонтальной полосы и сканирующий элемент 11. Этот осветительный микроскоп проецирует в плоскость фокусировки сильно уменьшенное изображение щели 7. Изображение объекта, образуемое объективом 9, проецируется сканирующим элементом 11, отражающим покрытием светоделительного элемента 10 и зеркалом 12 на щелевую диафрагму 13 поля, сопряженную с входной диафрагмой.

При помощи зеркал 14 и 15 световой пучок, прошедший через диафрагму 13, направляется на другой сканирующий элемент, работающий синхронно с первым и выполненный в виде плоского зеркала с двусторонним покрытием, а затем далее в окуляр 16.

При этом линзы 17 и 18 проецируют изображение щелевой диафрагмы в плоскость полевой диафрагмы 19 окуляра 16, образуя промежуточное изображение в плоскости коллективной линзы 20, которая вместе с линзой 21 проецирует без изменения масштаба нижнюю плоскость сканирующего элемента 11 на его верхнюю плоскость, создавая промежуточное изображение вблизи линзы, 17. При люминесцентных исследованиях в осветителе и окуляре могут быть установлены соответствующие светофильтры 22 и 23.

На фиг. 2 представлена оптическая схема микроскопа в случае использования точечных диафрагм поля. В ней вместо линзы 18 применяют сферическое зеркало, а вместо плоского зеркала 15 - двугранное зеркало.

На резкость наводят вертикальным перемещением тубусодержателя, при этом призмы 1 и 5 обеспечивают постоянную освещенность входной диафрагмы. При любом положении зеркала световой пучок, исходящий от участка объекта, на который проецируется щелевая входная диафрагма, фокусируется объективом 9 через прозрачную зону светоделительного элемента вновь на щель 7, а через отражающие части его - в прорезь щелевой диафрагмы 13; поскольку ее промежуточное изображение оптически сопряжено со щелью 7.

При этом участки объекта, расположенные выше или ниже плоскости фокусировки микроскопа, дают в плоскости щелевой диафрагмы 13 сильно размытое изображение в биде широкой полосы и свет от этой полосы в основном задерживается диафрагмой 13. Благодаря тому, что светоделительный элемент выполнен в виде отражателя с прозрачной зоной, пучок света от осветителя и та часть пучка света от объекта, которая фокусируется в прорезь щелевой диафрагмы 13, пересекаются друг с другом только в плоскости фокусировки. Поэтому практически весь мешающий свет, образовавшийся в результате однократного рассеяния или отражения внутри или вне микроскопа, при любом положении зеркала проходит либо через прозрачный участок светоделительного устройства к осветителю, либо задерживается диафрагмой 13 (при этом тем эффективнее, чем уже щель 7 и щель диафрагмы 13). Аналогичное наблюдается и при использовании точечной диафрагмы.

Поскольку прозрачная зона выполнена центральносимметричной, то при некотором положении зеркала ось симметрии падающего на объект излучения оказывается совмещенной с оптической осью объектива 9, и весь свет, отраженный от границ раздела, лежащих вблизи плоскости фокусировки микроскопа и ориентированных параллельно ей, проходит обратно к осветителю. Исключение этого рефлекса при других положениях зеркала тем полнее, чем ближе это зеркало к выходному зрачку объектива 9.

Так как оптическая система, расположенная по ходу лучей между нижней и верхней плоскостями зеркала, проецирует одну из них на другую, то при колебаниях зеркала смещение изображения в поле зрения окуляра 16, обусловленное поворотом нижней плоскости зеркала, компенсируется смещением этого изображения за счет соответствующего поворота верхней плоскости зеркала (другого сканирующего элемента), и изображение объекта в поле зрения окуляра остается неподвижным. При достаточно высокой частоте колебаний зеркала наблюдаемое изображение воспринимается более или менее равномерно освещенным по всему полю.

Предложенный микроскоп может быть использован при люминесцентных и ультрамикроскопических исследованиях в биологии, медицине, сельском хозяйстве и коллоидной химии.

1. Микроскоп, состоящий из штатива и установленных на нем оптических систем освещения объекта и формирования изображения со сканирующим элементом между источником света и объективом, отличающийся тем, что, с целью повышения контрастности изображения и увеличения поля наблюдения, микроскоп снабжен вторым сканирующим элементом, работающим синхронно с первым, а между источником света и первым сканирующим элементом установлен светоделительный элемент, направляющий формирующий изображение световой поток в поле зрения окуляра через полевую диафрагму, сопряженную с входной диафрагмой поля, и второй сканирующий элемент.

2. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что светоделительный элемент выполнен в виде отражателя с центральносимметричной прозрачной зоной.

3. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что синхронизация сканирующих элементов осуществлена путем жесткого соединения их между собой, например путем применения в качестве сканирующих элементов отражательных покрытий на противоположных сторонах одной и той же вибрирующей пластины.