Entwurf einer Auflicht-Beleuchtung für Selbstbau-Mikroskop

[ChristianH]

@ liftboy
Hallo Wolfgang, interessantes Teil. Ich werde aber erstmal mit meiner Auflichtachse weitermachen und versuchen damit das Konzept von Lupus umzusetzen. Möglicherweise kommt aber doch noch mehr Lomo-Technik zu Einsatz. Um Platz zu sparen, kommt vor die LED eventuell ein Lomo 10x Okular mit f=25 zum Fokussieren auf die Blende.

@Michael L.
Hallo Michael, ich glaube es waren keine Filter im Stahlengang, bin aber nicht sicher. Das Mikroskop wird auch von anderen benutzt und ich habe "schnell" die Probe eingesetzt, fokussiert, die Blenden justiert und Bilder gemacht. Auf die Filter habe ich dabei nicht wirklich geschaut. Allerdings ist ein Polarisationsfilter ein interessanter Vorschlag. Wenn die Beleuchtung fertig ist, probiere ich das mal aus.

[liftboy]

Hallo Christian,

gerade mal nachgesehen; von ROW hab ich noch eine da, könntest Du kriegen.
Hat Aperturblende, sowie verstellbare Linse zum focussieren.

Grüße
Wolfgang

[Lupus]

Hallo Christian,

Um Platz zu sparen, kommt vor die LED eventuell ein Lomo 10x Okular mit f=25 zum Fokussieren auf die Blende.   

Okulare sind in der Regel weniger für solche Aufbauten geeignet, höchstens kompakte Plössl-Okulare. Die Taschenlampenlinse hat doch f=25 mm? Ich würde mir zum Experimentieren ein paar Einzellinsen für wenige € kaufen. Die anderen Linsen könnten auch viel kurzbrennweitiger sein um Platz zu sparen.

Hubert

[Lupus]

Hallo Christian,

für eine brauchbare Köhler-Beleuchtung sollten die Abbildungsverhältnisse und Linsenmindestdurchmesser vernünftig geplant sein. Ich habe in meiner Skizze nur Deine verwendeten Linsen zur Demonstration des Prinzips angeordnet, optimal sind die Brennweiten nicht.

Die Kondensensor-Aperturblende sollte mindestens voll ausgeleuchtet werden (=Objektivaustrittspupille AB') und natürlich das Objektfeld L''.

Die Lichtquelle L wird durch das Abbildungsverhältnis b/g der Linse 1 auf das Bild L' vergrößert. Das wird durch f2/f3 verändert. Die Leuchtfeldblende LB wird durch fo/f3 an das Bildfeld LB' angepasst. Dieses ist durch das Okular-Sehfeld und die Objektivvergrößerung V vorgegeben. Aus z.B. LB'=20 mm/V und näherungsweise fo=180/V folgt für alle Objektive LB=0.11*f3.

Der notwendige Durchmesser AB' kann aus fo und zugehöriger NA näherungsweise bestimmt werden und liegt bei Standardobjektiven typisch zwischen 6 und 9 mm.

Wenn man einheitlich alle Optiken aus einer Plankonvexlinse mit z.B. f=43-45 mm bildet     http://www.ebaystores.de/PRAZISIONSOPTIKEN/Plankonvexlinsen-20-0-29-9-MM-/_i.html?_fsub=20919930016&_sid=114454696&_trksid=p4634.c0.m322
ergibt sich ein kompakter Aufbau. Linse 1 müsste aus zwei dieser mit der konvexen Seite aneinander gestellten Linsen zur Minimierung der spär. Aberration mit dann f1=23 mm gebildet werden. f2=f3=f, die konvexe Linsenseite immer Richtung paralleles Strahlenbündel.

Wenn die LED ca. 4 mm hätte würde man den Durchmesser mittels L1 etwa mit b/g=2 verdoppeln usw. .......

Vergiss nicht eine Lichtfalle am teildurchlässigen Spiegel gegenüber dem Beleuchtungsstrahlengang.

Hubert

[ChristianH]

Hallo, ich möchte mich noch einmal für die Unterstützung im Forum und speziell von Lupus bedanken. Die modifizierte Auflichtachse funktioniert nun für mich zufriedenstellend. Es gibt sicherlich noch Raum für Optimierungen, aber jetzt sind die Laseranregung und die Einkopplung in den Monochromator dran. 

Ich habe den Vorschlag von Lupus umgesetzt und finde die Homogenität der Beleuchtung und die Kontrolle durch die Blenden sehr schön. Um Baulänge zu sparen, habe ich dann die f50-Linse durch ein Lomo 10x Okular ausgetauscht und die f80 durch die freigewordene f50-Linse ersetzt. Die Beleuchtung ist deutlich kürzer und in meinen Augen vergleichbar zu dem originalen Vorschlag. Als Aperturblende dient eine aus einem Foto-Objektiv ausgebaute Iris, die ist aber nur grob einzustellen, eine bessere ist bestellt. Dann habe ich noch den (dichroitischen) Strahlteiler gegen einen klaren ausgetauscht und die entsprechende Halterung gebaut. Die Lichtquelle ist aus einer Aldi-LED-Taschenlampe (6 V, 10 W), aber nur der Leuchtkörper, die Elektronik habe ich überbrückt, da die Pulsweiten-Helligkeitsregelung für Flackern im Kamerabild sorgt. Die Helligkeit wird über ein stromstabilisiertes Netzteil geregelt.

Insgesamt finde ich den Selbstbau durchaus brauchbar, allerdings ist die Optik noch ziemlich staubig. Anbei zum Beispiel eine Halbleiteroberfläche (GaAs) als ca. 20x20µm großes Fenster in einem dünnen Gold-Rahmen, einmal mit einem ordentlichen Leica-Mikroskop und dann mit dem Selbstbau. Beim Selbstbau macht der Staub in der Kamera scharfe Flecke und auf der restlichen Optik unscharfe. Das Fokussieren ist aktuell etwas schwierig, da die Optik und die Probenbühne separate Einheiten sind und bis zur Festlegung der endgültigen Positionen nur provisorisch verschraubt.

[Lupus]

Hallo Christian,

mir erscheint der Strahlteiler zu massiv. Zwar verläuft das Strahlenbündel nach dem Objektiv wesentlich paralleler als mit der hohen NA vor dem Objektiv. Trotzdem dürfte die schräg gestellte dicke Platte sichtbare sphärische Aberration, Astigmatismus und Farbfehler verursachen. Kann man aber leicht durch temporäres Entfernen feststellen.

Hubert