Christian Linkenheld
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Betrachten wir nun, wie die Köhlersche Beleuchtung aufgebaut ist um die von uns aufgeführten Forderungen an eine mikroskopische Beleuchtung zu erfüllen.

Die erste Forderung lautete:

  • Die Beleuchtungsapertur muss über einen weiten Bereich flexibel an die jeweilige Objektivapertur anpassbar sein.

Man könnte in oder unmittelbar vor der Brennebene des Kondensors eine Lichtquelle anbringen und direkt hinter diese in Richtung der Kondensorlinsen die Aperturblende. Hierdurch wäre die oben angeführte Forderung theoretisch erfüllbar. Dieser Lösungsansatz ist jedoch nicht wirklich praktikabel. Einerseits ist es sehr schwierig eine Lichtquelle an diesem Ort zu platzieren. Andererseits wäre diese sehr nahe am Präparat und würde dieses schädigen. Zudem müsste die leuchtende Fläche bei ausreichender Helligkeit (Leuchtdichte) die geöffnette Aperturblende vollständig ausfüllen.

Es ist jedoch möglich das Bild einer Lichtquelle direkt in die Ebene der Aperturblende abzubilden und die Forderung doch noch einzuhalten.

 

Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende des Kondensors
   

 

Die Abbildung der Lichtquelle in die Ebene der Aperturblende hat auch noch den Vorteil, dass diese nicht völlig homogen leuchten muss (inhomogene Struktur der Glühwendel!), da sie sich in einer Pupillenebene befindet.

Unsere zweite Forderung lautete:

  • Die Größe des beleuchteten Objektfeldes darf nur den im Mikroskop sichtbaren Präparatausschnitt ausfüllen. Hierdurch wird die Entstehung störenden Streulichts reduziert und das Präparat vor unnötiger Lichteinstrahlung geschützt.

Diese Forderung wäre durch eine Blende direkt in der Präparatebene lösbar. Es ist jedoch kaum durchführbar eine sehr kleine und zudem flexibel an den jeweiligen Abbildungsmaßstab des Objektivs anpassbare Blende hier unterzubringen. Ähnlich wie oben für die Lichtquelle beschrieben bedient man sich hier wiederum des Konzepts der konjugierten Ebenen und bringt nicht eine Blende, sondern das Bild einer verstellbaren Blende in die Präparatebene. Diese Blende wird als "Leuchtfeldblende" bezeichnet und durch den Kondensor in das Präparat abgebildet.

 

Abbildung der Leuchtfeldblende in die Präparatebene
   

 

Mit der jetztigen Anordnung (Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende & Abbildung der Leuchtfeldblende in die Präparatebene) wird auch die dritte Forderung

  • Die Größe des ausgeleuchteten Feldes und die Beleuchtungsapertur müssen unabhängig von einander regelbar sein.

erfüllt.

 

Befindet sich die Aperturblende mit dem Lichtquellenbild in der objektseitigen Brennebene des Kondensors, so wird auch die letzte Forderung:

  • Die Beleuchtungsverhältnisse (Beleuchtungsapertur!) müssen für alle Objektpunkte gleich sein.

eingehalten. Hierbei spricht man auch von "telezentrischer Objektbeleuchtung", bei welcher der Hauptstrahl den jeweiligen Objektpunkt parallel zur optischen Achse durchläuft. Dieser objektseitig telezentrische Strahlengang hat zudem den Vorteil, dass der Abbildungsmaßstab bei einer Defokussierung unverändert bleibt und das Objekt lediglich zunehmend unscharf abgebildet wird.

 

Telezentrische Beleuchtung des Präparates
   

 

Nachdem wir einzelne Aspekte der Köhlerschen Beleuchtung untersucht haben wollen wir diese jetzt in ihrer Gesamtheit betrachten. Wir haben bei den Ausführungen zur Feld- und Aperturblende gesehen, dass in einem komplexen Strahlengang mehrere Bilder dieser Blenden - die Luken und Pupillen - in jeweils zueinander konjugierten Ebenen entstehen. Man kann deshalb den Abbildungsstrahlengang im Mikroskop in Luken- und Pupillenstrahlengang zerlegen und gelangt hierbei zu jeweils 4 Luken und Pupillen.

 

Der Strahlenraum der Köhlerschen Beleuchtung: Luken- & Pupillenstrahlengang
   

 


Am Rande bemerkt:

Bei der vorhergehenden Darstellung wird deutlich, dass das Auge in den Strahlengang des Mikroskops integriert ist. Dies ist nur dann der Fall, wenn sich die Augenpupille am Ort der Austrittspupille des Mikroskops befindet. Hierzu muss zwischen Auge und Okular ein ganz bestimmter Abstand eingehalten werden. Den richtigen Abstand findet praktisch jeder Mikroskopiker intuitiv und er sieht ein scharf begrenztes Bild. Man sollte beim Mikroskopieren einfach einmal das Auge etwas vom Okular wegbewegen. Die scharfe Feldbegrenzung verschwindet dann und man sieht ein mit zunehmender Entfernung kleiner werdendes unscharf begrenztes Feld. Diese Vignettierung erfolgt durch die Iris, welche die Augenpupille bildet. Sie wirkt dann als unscharfe Feldbegrenzung. Okulare mit hoch liegender Austrittspupille sind auch für Brillenträger geeignet.


 

 

Die Köhlersche Beleuchtung - Darstellung von August Köhler aus dem Jahr 1893