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Dokumentenidentifikation DE602005000583T2 21.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001615009
Titel Optische Abbildungsvorrichtung
Anmelder Cairn Research Ltd., Faversham, Kent, GB
Erfinder Thomas, Martin Dr. c/o Cair Research Limited, Faversham, Kent ME13 8UP, GB
Vertreter Loesenbeck und Kollegen, 33602 Bielefeld
DE-Aktenzeichen 602005000583
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.06.2005
EP-Aktenzeichen 052537321
EP-Offenlegungsdatum 11.01.2006
EP date of grant 21.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse G01J 3/28(2006.01)A, F, I, 20060126, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01J 3/453(2006.01)A, L, I, 20060126, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine optische Abbildungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung, die eine einzelne optische Abbildung in weitere Abbildungen teilen kann.

Hintergrund der Erfindung

In komplexen optischen Systemen werden optische Abbildungsvorrichtungen zur Bearbeitung einer optischen Abbildung verwendet. Vorrichtungen, die es ermöglichen, eine Abbildung in eine Vielzahl von Abbildungen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zu teilen, werden oft in Spektroskopen oder Spektralabbildungsvorrichtungen verwendet. Die verschiedenen Abbildungen haben beispielsweise unterschiedliche Wellenlängen oder unterschiedliche Polarisierungen und können simultan betrachtet werden, um Informationen über eine Probe zu liefern, die unter einem Mikroskop untersucht wird.

Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, die verwendet werden, um die Abbildungen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zu erzeugen, sind oft komplex und können optische Abweichungen einführen, die die Bewertung der Vielzahl der Abbildungen erschweren.

Strahlenteilervorrichtungen nach dem Stand der Technik sind in den Dokumenten EP 0411250, GB 2162334, US 4383762 und US 5309217 offenbart.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte optische Abbildungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die optische Abweichungen wesentlich reduziert.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine optische Abbildungsvorrichtung zur Teilung einer Anfangsabbildung in wenigstens zwei Abbildungen mit verschiedenen optischen Eigenschaften zur Verfügung gestellt, bei der die Vorrichtung einen Strahlenteiler umfasst, um einen ersten bzw. einen zweiten Lichtgang zu erzeugen, die auf ein erstes und ein zweites reflektierendes Mittel einfallen, die auf einem zentral schwenkenden drehbaren Arm getragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite reflektierende Mittel entlang dem Arm bewegbar sind, während sie in fester Beziehung zueinander gehalten werden, um so die Trennung des ersten und des zweiten Lichtgangs einzustellen. Indem das erste und das zweite reflektierende Mittel entlang dem Arm bewegbar sind, aber das erste und das zweite reflektierende Mittel bezüglich einander fixiert bleiben, sind die Eigenschaften der Optik, die vor der optischen Abbildungsvorrichtung besteht, z.B. ein Mikroskop, in dem die optische Abbildungsvorrichtung angeordnet ist, um eine spektroskopische Analyse zu ermöglichen, nicht mehr relevant für die Einstellung der Lichtgänge.

Der Strahlenteiler ist typischerweise ein dichroitischer Spiegel, der einen Teil des einfallendes Lichts reflektiert, während er den Rest des einfallenden Lichts durchlässt. Andere Arten von Strahlenteilern, die verwendet werden können, umfassen polarisierende Strahlenteiler. Der dichroitische Spiegel kann beschichtet sein, so dass er die optischen Eigenschaften des reflektierten und des durchgelassenen Lichts oder des reflektierten oder des durchgelassenen Lichts verändert. Zusätzliche optische Elemente wie Filter können in den Lichtgängen angeordnet sein.

Bevorzugt sind das erste und das zweite reflektierende Mittel Spiegel, die wiederum mit Beschichtungen versehen oder auf andere Arten modifiziert sein können, um die optischen Eigenschaften entlang der Lichtgänge zu verändern. Eine Bewegung des ersten und des zweiten reflektierenden Mittels entlang dem Arm ermöglicht es, die Position des ersten Lichtgangs bezüglich des zweiten Lichtgangs vor der Rekombination an einem Austritt einzustellen. Dies ermöglicht eine Einstellung der Lichtgänge, so dass sie zu der bestehenden Optik passen, und ermöglicht es, den ersten und den zweiten Lichtgang so nah beieinander wie möglich anzuordnen, während eine Überlagerung vermieden wird.

Bevorzugt ist ein drittes reflektierendes Mittel wie ein weiterer Spiegel in fester Beziehung zu dem Strahlenteiler benachbart zu der Stelle positioniert, wo sich der erste und der zweite Lichtgang schneiden, um einen oder den ersten Lichtgang zu einem ersten Fokussierelement wie einer Linse abzulenken, für eine Rekombination mit dem anderen oder zweiten Lichtgang.

Das dritte reflektierende Mittel kann direkt vor dem Schnittpunkt des ersten und des zweiten Lichtgangs positioniert sein, wie in 3 und 7 gezeigt, was den unabgelenkten Gang teilweise blockiert. Dies ermöglicht es jedoch, das Fokussierelement näher an dem ersten und dem zweiten reflektierenden Mittel zu positionieren. Bei einer solchen Ausführungsform kann ein Rand des dritten reflektierenden Mittels in einem Winkel abgeschnitten sein, um eine Blockierung des unabgelenkten Lichtgangs zu vermeiden.

Alternativ kann das dritte reflektierende Mittel direkt nach dem Schnittpunkt positioniert sein, s. 5 und 6, um eine Blockierung des unabgelenkten Gangs zu vermeiden.

Die Ausrichtung des dritten reflektierenden Mittels kann in Abhängigkeit davon, ob ein Eingangsstrahl in die Vorrichtung parallel oder im rechten Winkel zu einem Ausgangsstrahl sein soll, eingestellt werden.

Wenn gewünscht, kann das dritte reflektierende Mittel weggelassen werden, und erste und zweite Fokussierelemente können verwendet werden, um den ersten bzw. den zweiten Lichtgang zu fokussieren, wobei sich die Gänge schneiden, aber keine Rekombination stattfindet, bevor sie ihre jeweiligen Fokussierelemente erreichen.

Die Erfindung wird nun beispielartig unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein schematisches Diagramm eines optischen Abbildungsgeräts zeigt, das eine erfindungsgemäße optische Abbildungsvorrichtung umfasst;

2 eine optische Abbildungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt;

3 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Abbildungsvorrichtung zeigt;

4 einen Mechanismus zur Verwendung bei der optischen Abbildungsvorrichtung zeigt; und

5 bis 7 weitere Ausführungsformen der optischen Abbildungsvorrichtung zeigen.

Beschreibung

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines optischen Systems 10, das verwendet wird, um eine Abbildung von einer Probe 12 zu erzielen, z.B. wie bei der Fluoreszenz- und Spektroskopieanalyse, der radiometrischen Ionenabbildung, der Doppelsondenabbildung, der Fluoreszenz-Resonanz-Energieübertragung oder der totalen inneren Reflektionsfluoreszenz.

Das optische System umfasst ein Mikroskop 14, das eine Objektivlinse 16 umfasst, um Licht von der Probe 12 zu empfangen, um eine Abbildung zu erzeugen, eine optische Abbildungsvorrichtung 18, die auf einem Mikroskopeingang angebracht ist und dazu dient, die Abbildung in zwei oder mehr weitere Abbildungen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zu teilen, sowie eine Abbildungslinse 20 zum Fokussieren dieser Abbildungen beim Austritt auf eine Abbildungs-Empfangsfläche 22 wie eine Halbleiterbildvorrichtung oder eine Detektoranordnung.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist der Durchlass von Licht durch ein beliebiges optisches System durch die Größe der verschiedenen Öffnungen darin begrenzt. Einige dieser Öffnungen sind physisch bedingt, z.B. die endlichen Durchmesser verschiedener Linsen und anderer optischer Bauteile, und andere werden gewählt, um dem System spezielle Eigenschaften zu verleihen. Eine Öffnung kann verwendet werden, um ein Sichtfeld zu begrenzen, z.B. einer Probe, die abgebildet wird. Um dies zu tun, muss die Öffnung im Fokus liegen, wenn die Abbildung des Objekts im Fokus liegt: Dies ist als Feldiris bekannt. Eine Öffnung kann ebenfalls verwendet werden, um die Menge an Licht zu regeln, die durch das System durchgelassen wird, und in der Mikroskopie ist dies als Kondensoriris auf der Beleuchtungsseite und als Austrittspupille auf der Lichtsammelseite bekannt. Die Kondensoriris darf nicht im Fokus mit dem Objekt oder nahe daran liegen. Während eine Feldiris die seitliche Verschiebung von der optischen Achse (d.h. vom Feldmittelpunkt) setzt, über der das Objekt zu sehen ist, setzt eine Kondensoriris oder Austrittspupille den Bereich der Winkel, in denen Licht von dem Objekt gesammelt und wieder abgebildet werden kann.

In dem in 1 gezeigten System ist typischerweise vor dem Eintritt zu dem Teiler 18 eine einstellbare rechtwinklige Öffnung in einer Bildebene angeordnet, um eine Feldiris zu liefern, um die Abmessung der Abbildung zu begrenzen, die von der Kamera 22 gesehen wird. Dies ermöglicht es, durch den Teiler 18 mehrere Abbildungen auf die Kamera zu fokussieren, ohne dass sich die Abbildungen überlagern.

Die durch das Mikroskop 14 erzielten Abbildungen werden üblicherweise in starker Vergrößerung betrachtet, wobei die Wirkung der Vergrößerung einer Abbildung darin besteht, dass der Bereich der Winkel, die dem Abbildungslicht gegenüberliegen, entsprechend auf die optische Achse begrenzt wird. Je stärker also die Vergrößerung, desto stärker nähert sich das abbildende Licht einem parallelen Strahl an, und daher nimmt die Strahldivergenz mit der Vergrößerung ab. Indem die Gesamt-Ganglänge durch den Teiler 18 so kurz wie möglich gehalten wird, und indem optische Bauteile mit einem Durchmesser von sinnvoller Größe bezüglich des Strahls verwendet werden, bleibt die Strahldivergenz unterhalb eines Durchmessers, bei dem eine wesentliche optische Abweichung auftritt.

Ein Strahlenteiler nach dem Stand der Technik ist in 2 dargestellt. Der Strahlenteiler umfasst eine Linse 30, die als Kollimator für Licht dient, das von einer Eintritts-Bildebene 31 kommt, und einen dichroitischen Spiegel oder Polarisator 32, der einen Teil des Lichts durchlässt, der auf ihn einfällt, und den Rest reflektiert, so dass die Originalabbildung in zwei aufeinander folgende Abbildungen geteilt wird, die verschiedenen Lichtgängen 33, 34 folgen, die durch die Spiegel 35, 35' und 35'' gebildet werden. Die beiden Abbildungen, die den beiden Lichtgängen folgen, die in dem Strahlenteiler ausgebildet sind, werden von der Linse 36 fokussiert, vor einem gleichzeitigen Austritt zu einer Austritts-Bildebene 37, wie die, die an einem Detektor gebildet wird, der eine Aufzeichnung und Analyse der beiden Abbildungen ermöglicht, die von der Originalabbildung abgeleitet wurden. Die optische Weglänge zwischen den Linsen 30 und 36 ist annähernd die Summe ihrer Brennweiten.

Somit wird Licht von der Bildebene durch die Linse 30 kollimiert und anschließend durch den dichroitischen Spiegel 32, der bezüglich eines genauen 45°-Winkels leicht im Uhrzeigersinn ausgerichtet ist, in zwei im Wesentlichen gleiche Gänge geteilt. Der Strahl, der von dem dichroitischen Spiegel 32 durchgelassen wird, wird durch den 45°-Spiegel 35 umgelenkt und durch den Spiegel 35'' zu der Austritts-Fokussierlinse 36 reflektiert. Der Strahl, der von dem Spiegel 32 reflektiert wird, wird von dem 45°-Spiegel 35' reflektiert und geht an der Seite des Spiegels 35'' vorbei, um durch die Linse 36 fokussiert zu werden. Eine Trennung der beiden Abbildungen am Austritt wird durch eine Drehung der Spiegel 35 und 35' gegen den Uhrzeigersinn bewirkt. Um eine gleiche Drehung zu erreichen, werden die Spiegel 35 und 35' an einem gemeinsamen Träger angebracht, der um ein Drehgelenk 38 dreht. Die Drehung trennt die beiden Strahlen an dem Spiegel 35'' auch physisch, so dass der Strahl, der von dem Spiegel 35 reflektiert wird, vollständig auf den Spiegel 35'' einfällt, während der von dem Spiegel 35' reflektierte Strahl vollständig rechts an 35'' vorbeigeht.

Das von dem dichroitischen Spiegel 32 reflektierte Licht erreicht den Spiegel 35' etwas tiefer und weiter rechts als das durchgelassene Licht, das den Spiegel 35'' erreicht, und die Spiegel 35 und 35' sind zum Ausgleich leicht im Uhrzeigersinn geneigt. Der Spiegel 35'' ist ebenfalls leicht im Uhrzeigersinn geneigt, um sich der Drehung des Spiegels 35 anzupassen. Dies führt dazu, dass selbst bei einer Null-Abbildungstrennung die beiden Strahlen sich an der Position des Spiegels 35'' nicht überlagern können. Die beiden Strahlen sollten an dem Spiegel 35' jedoch nicht mehr als nötig getrennt werden, sonst sind ihre Mittelpunkte weiter von der optischen Achse der Linse 36 entfernt als nötig, was es erforderlich macht, dass die Linse 36 mit schnellerem Fokalverhältnis arbeitet, was wiederum die Abweichungen von den Linse 36 vergrößert. Abbildungsteiler werden üblicherweise als Zusatzvorrichtungen verkauft, und die Eigenschaften des optischen Systems, mit dem der Teiler verbunden werden wird, sind unbekannt, obgleich die Eigenschaften des optischen Systems die Strahlendurchmesser an der Stelle des Spiegels 35'' und somit die erforderliche Beabstandung der Mittelpunkte beeinflussen. Z.B. lässt sich nicht vorhersagen, wo die Austrittspupille einer unbekannten optischen Vorrichtung sein wird.

Wenn ein Mikroskop mit hohen Vergrößerungen arbeitet, sind die Fokalverhältnisse sehr lang, und die kollimierten Strahlen zwischen den Linsen 30 und 36 divergieren allgemein nicht sehr stark, was die möglichen Probleme mit der Strahlentrennung an dem Spiegel 35'' reduziert.

Wenn jedoch die Vergrößerung nicht sehr stark ist, erfordert die größere Strahlendivergenz zwischen den Linsen 30 und 36 eine stärkere Strahlentrennung in dem Teiler, so dass der Lichtgang 33 immer noch völlig unblockiert durch den Spiegel 35'' ist und der Lichtgang 34 immer noch vollständig von ihm reflektiert wird. Um mit schlechtestmöglichen Bedingungen fertig zu werden, kann daher die Strahlentrennung an der Linse 36 groß genug sein, dass diese Linse eine wesentliche Abweichung verursacht, da die Lichtgänge weiter weg von der Achse sind. Ein erfindungsgemäßer Abbildungsteiler, s. 3, ermöglicht es, die Strahlentrennung einzustellen, ohne die Trennung der fokussierten Abbildungen zu beeinflussen, so dass sie nicht größer ist als notwendig, um in dem speziellen Fall das oben erwähnte Kriterium zu erfüllen. Die von der Linse 36 verursachten Abweichungen werden daher entsprechend reduziert, und die Vorrichtung kann sowohl bei starken als auch bei schwachen Vergrößerungen verwendet werden.

Bei dem Abbildungsteiler 40 von 3 werden Spiegel 41 und 41' an einem Arm oder einer Nabe 42 getragen, die um einen Drehpunkt oder eine Mittelachse 44 drehbar ist. Der Arm 42 weist eine zentrale Schiene oder einen zentralen Schlitz 43 auf, der seiner Länge nach verläuft und in dem ein Wagen 45, der beide 45°-Spiegel 41 und 41' trägt, bewegbar ist. Die Spiegel 41 und 41' werden auf demselben rechteckigen Wagen getragen, so dass sie in fester Beziehung zueinander gehalten werden. Eine Gleitbewegung des Wagens 45 entlang dem Arm 42 um einen Abstand x bewegt den Spiegel 41 um x näher an den Achsenpunkt 44 und bewegt den Spiegel 41' um x von dem Achsenpunkt 44 weg. So behalten die Spiegel 41 und 41' immer den gleichen Abstand voneinander, aber ihr Abstand von dem Punkt 44 ist einstellbar. Typischerweise wird der Wagen 45 manuell bewegt und anschließend durch eine Verriegelungsschraube in seiner Position verriegelt.

Alternativ kann eine Anordnung verwendet werden, wie sie in 4 gezeigt ist. Der Spiegeleinstellungsmechanismus von 4 betätigt eine vertikal bewegbare Stößelstange 50, die durch den Mittelpunkt der Achse 44 nach oben geht und an eine 90-Grad-Kurbel stößt, die mit der Spiegelstange oder dem Spiegelwagen 45 fluchtet. Sowohl das obere Ende der Stößelstange 50 als auch das Drehgelenk 52 für die Kurbel sind etwas oberhalb der Spiegelstange 45 angeordnet, wobei das Drehgelenk horizontal und im rechten Winkel zu der Achse der Stange angeordnet ist und an der Nabe befestigt ist, so dass es mit ihr dreht. Das andere Ende der Kurbel 51 geht nach unten in die Stange 45, so dass, wenn die Stößelstange auf und ab geht, die Kurbel 51 dies in die geeignete Gleitbewegung der Stange 45 umwandelt. Der Betrieb erfolgt gegen eine Rückstellfeder, um ein Rückschlagen zu verhindern. Es gibt keine Wechselwirkung mit der Drehung der Stange, da dies nur bewirken würde, dass der Kontaktpunkt der Stößelstange mit der Kurbel drehen würde.

Zwei Positionen der Spiegel 41 und 41' sind in 3 gezeigt. An der Position, die in durchgehenden Linien gezeigt ist, haben die Spiegel 41 und 41' den gleichen Abstand von dem Punkt 44. An der Position, die in gestrichelten Linien gezeigt ist, wurden die Spiegel 41 und 41' auf ihrem gemeinsamen Wagen 45 entlang der Nut 43 verschoben, so dass der Spiegel 41 sich um den gleichen Betrag zu dem Punkt 44 hin bewegt, um den sich der Spiegel 41' von dem Punkt 44 weg bewegt. Dies verstärkt die Trennung der beiden Strahlen an dem Spiegel 46, wobei die Einstellung so vorgenommen wird, dass, entsprechend ihren tatsächlichen Durchmessern an diesem Punkt, der dem Lichtgang 33 folgende Strahl überhaupt nicht durch den Spiegel 46 blockiert wird, während der dem Lichtgang 34 folgende Strahl vollständig von ihm reflektiert wird. Diese Einstellung, die für das Abbildungslicht in einem Unendlichkeitsraum vorgenommen wird, hat keinen Einfluss auf die Trennung der Abbildungen, die von der Linse 36 erzeugt werden, sie beeinflusst jedoch den kombinierten Durchmesser der beiden Strahlen an der Linse 36, und damit auch die von dieser Linse verursachten Abweichungen. Die Bewegung der Spiegel, die entlang dem Arm an dem Wagen befestigt sind, ermöglicht es dem Benutzer, die Geometrie des reflektierenden Raums neu zu definieren, um sie der bestehenden Optik anzupassen. Während also der Teiler typischerweise in einer quadratischen Geometrie angeordnet wird, wie von den durchgehenden Linien dargestellt, ändert sich die Bewegung des Wagens, wenn die Lichtgänge auf die Spiegel 41, 41' und 46 treffen, um eine rechteckige Geometrie zu definieren, wobei sich insbesondere der Punkt ändert, an dem der Lichtgang 34 auf den Spiegel 46 trifft.

Da die Position des Wagens einstellbar ist, so dass die Lichtgänge des Teilers verändert werden können, um sie der bestehenden Optik anzupassen, deren Eigenschaften zum Zeitpunkt des Verkaufs immer unbekannt sind, wird der dichroitische Spiegel 32 genau bei 45° positioniert.

Idealerweise sind die beiden Strahlen nur durch den Mindestabstand getrennt, der notwendig ist, um eine Überlagerung zu verhindern, was angesichts der Leichtigkeit, mit der der Wagen bezüglich der Achse 44 verschoben werden kann, einfach vorzunehmen ist. Außerdem kann die reflektierende Oberfläche des Spiegels 46 an dem Rand, der der dem Strahl 33 am nächsten liegt, in einem Winkel von 45° geneigt sein, um eine Blockierung des Strahls 33 zu verhindern. Eine zu große Trennung macht es erforderlich, dass die Linse 36 mit schnellerem Fokalverhältnis arbeitet und so Abweichungen von der Linse verstärkt, was nicht wünschenswert ist.

Der Teiler von 3 bietet damit eine Art der Einstellung der Strahlentrennung an dem Spiegel 46 unabhängig von der Trennung der beiden Abbildungen, d.h. unabhängig von der ursprünglichen Abbildungsöffnung.

5, 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen des in 3 gezeigten Basis-Teilers.

In 5 ist der Spiegel 46' genau nach dem Schnittpunkt der beiden Strahlen positioniert, in festem Verhältnis zu dem Teiler 32. Die begrenzte Dicke des Halbbrennweitenspiegels 46' blockiert den Strahl 33 nicht.

Die Richtung der Drehung wird so gewählt, dass die Trennung der beiden Strahlen an dem Halbbrennweitenspiegel 46, 46' verstärkt wird, so dass weniger lineare Verschiebung der Spiegel 41, 41' erforderlich ist. Während die bevorzugte Drehrichtung für die in 3 gezeigte Ausführungsform gegen den Uhrzeigersinn ist, ist für die in 5 gezeigte Ausführungsform die bevorzugte Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Somit ist für die in 3 und 6 gezeigten Konfigurationen eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn und für 5 und 7 eine Drehung im Uhrzeigersinn ideal. Die gezeigten Anwendungen würden aber immer noch funktionieren, wenn die Drehung in der umgekehrten Richtung als der bevorzugten erfolgte.

Bei den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen ist der Ausgangsstrahl im rechten Winkel zu dem Eingangsstrahl, anstatt parallel zu ihm zu sein, wie bei den in 3 und 5 gezeigten Ausführungsformen. Dies wird erreicht, indem die Ausrichtung des Halbbrennweitenspiegels 46, 46' umgekehrt wird. Die in 6 gezeigte Ausführungsform hat, wie die in 5 gezeigte Ausführungsform, den Vorteil, dass die Dicke des Substrats des Spiegels 46' das Funktionieren des Teilers nicht beeinflusst. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform kann die Refokussierlinse 36 näher an dem drehenden Spiegelpaar 41, 41' positioniert sein, wie auch bei der in 3 gezeigten Ausführungsform, wodurch die Länge des Unendlichkeitsraums zwischen den Linsen 30 und 36 leicht reduziert wird.

Falls erforderlich werden einstellbare Irisblenden 48 in den Gängen von dem Strahlenteiler 32 angeordnet, um die Strahlen zu blockieren und es so zu ermöglichen, dass die Intensität der Strahlen 33 und 34 unabhängig voneinander eingestellt wird. Dies ist nützlich, wenn ein Strahl wesentlich heller als der andere ist, und ermöglicht es, die Intensität der Strahlen so einzustellen, dass sie annähernd gleich sind. Dies ist besonders nützlich, wenn beide Strahlen an demselben Projektor abgebildet werden. Die Blenden 48 werden idealerweise um eine Brennweite vor der Refokussierlinse 36 angeordnet, so dass sie in der Endabbildung vollständig unfokussiert sind.

Zwei oder mehr der gezeigten Ausführungsformen können kombiniert werden, z.B. die in 5 und 6 gezeigten oder die in 3 und 7 gezeigten, so dass sie zwei Refokussierlinsen in 90° zueinander bilden. Dies ermöglicht es, entweder eine oder zwei Kameras am Austritt zu verwenden. Wenn kein Halbspiegel 46, 46' angeordnet wird, schneiden sich die Lichtgänge 33 und 34, so dass sie sich kreuzen, und werden unabhängig voneinander auf zwei Detektoren fokussiert. In einem solchen Fall bleibt das drehende Spiegelpaar 41, 41' in einer neutralen Position und liefert gleiche Ganglängen in dem Abbildungsteiler für die Strahlen 33 und 34.

Wie dem Fachmann klar sein wird, können andere optische Elemente an Stelle von Spiegeln verwendet werden, z.B. Gitter, Prismen oder Polarisatoren. Optische Elemente wie Filter, Polarisatoren usw. können auch in Kombination mit den Spiegeln verwendet werden. Bei der in 3 gezeigten Anordnung ist typischerweise ein Filter zwischen dem Teiler 32 und dem Spiegel 41 angeordnet. Ein zweiter Filter kann zwischen dem Teiler 32 und dem Spiegel 41' angeordnet sein, wobei in diesem Fall der dichroitische Spiegel und die Filter zusammen in leicht austauschbarer Anordnung angebracht sein können. Alternativ kann der zweite Filter zwischen dem Spiegel 41' und dem Spiegel 46 angeordnet sein, was es ermöglicht, die Filter in einem gemeinsamen Träger anzubringen, der unabhängig von dem dichroitischen Spiegel ausgetauscht werden kann.

Die bestehende Optik kann, besonders wenn mit starker Vergrößerung wie in einem Mikroskop gearbeitet wird, eine wesentliche chromatische Abweichung herbeiführen. Wenn eine Abbildungstrennung auf der Grundlage der Wellenlänge durchgeführt wird, ist es eventuell nicht mehr möglich, dass beide Bilder scharf fokussiert sind. Diese Situation kann jedoch behoben werden, indem die geteilten Gänge eine Korrekturoptik umfassen. Bei der in 3 gezeigten Konfiguration sollte sie idealerweise so nah wie möglich an dem Spiegel 46 angeordnet sein. Typischerweise kann entweder eine einzelne Linse mit der für die Durchführung der Korrektur erforderlichen Mindeststärke in geeigneter Weise in Gang 33 oder 34 angeordnet sein, oder stärkere Linsen können in beiden Gängen angeordnet sein, wobei die chromatische Korrektur erfolgt, indem der relative Abstand dieser beiden Linsen von dem Spiegel 46 variiert wird. Wenn die Linsen eine geeignete höhere Stärke haben, kann die Linse 36 weggelassen werden. Obwohl der Spiegel 46 bezüglich des Abbildungslichts nicht mehr im Unendlichkeitsraum ist, bleibt die Betätigung des Teilers im Wesentlichen unverändert, so lange diese Linsen relativ nah an dem Spiegel 46 angeordnet sind. Diese Alternative kann sogar dann nützlich sein, wenn keine chromatische Korrektur erforderlich ist, da sie kompakter als diejenigen ist, die eine einzelne Refokussierlinse 36 aufweisen.


Anspruch[de]
Optische Abbildungsvorrichtung (40) zur Teilung einer Anfangsabbildung in wenigstens zwei Abbildungen mit verschiedenen optischen Eigenschaften, bei der die Vorrichtung einen Strahlenteiler (32) umfasst, um einen ersten bzw. einen zweiten Lichtgang zu erzeugen, die auf ein erstes und ein zweites reflektierendes Mittel (41, 41') einfallen, das auf einem zentral schwenkenden drehbaren Arm (42) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite reflektierende Mittel (41, 41') entlang dem Arm bewegbar sind, während sie in fester Beziehung zueinander gehalten werden, um so die Trennung des ersten und des zweiten Lichtgangs einzustellen. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein drittes reflektierendes Mittel (46) in fester Beziehung zu dem Strahlenteiler dort, wo sich der erste und der zweite Lichtgang schneiden, angrenzend angeordnet ist, um einen Lichtgang zu einem ersten Fokussierelement (36) für eine Rekombination mit dem anderen Lichtgang abzulenken. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein drittes reflektierendes Mittel direkt vor dem Schnittpunkt des ersten und des zweiten Lichtgangs angeordnet ist. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Rand des dritten reflektierenden Mittels in einem Winkel abgeschnitten ist, um ein Hindernis in dem unabgelenkten Lichtgang zu vermeiden. Optische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das dritte reflektierende Mittel direkt nach dem Schnittpunkt des ersten und des zweiten Lichtgangs angeordnet ist. Optische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Ausrichtung des dritten reflektierenden Mittels einstellbar ist, abhängig davon, ob ein Eingangsstrahl zu der Vorrichtung parallel oder im rechten Winkel zu einem Ausgangsstrahl sein soll. Optische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der zusätzliche optische Elemente in den Lichtgängen angeordnet sind. Optische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die reflektierenden Mittel Spiegel sind.






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