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Phasenkontrasteinrichtung für Auflicht-Mikroskope
Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasenkontrasteinrichtung für Auflicht-Mikroskope mit einem in oder in der Nähe der hinteren Brennebene des Objektives angeordneten Phasenplättchen, auf dem vor und nach der Reflexion an der Objektoberfläche ein Bild der Aperturblende erzeugt wird.
Die bekannten Phasenkontrastverfahren haben für Auflichtuntersuchungen den Nachteil, dass das
Objektiv gleichzeitig auch als Kondensor wirkt und somit die Beleuchtungsstrahlen durch das Objektiv hindurchgehen.
Da die Beleuchtungsringblende nicht körperlich in der Objektivbrennebene angeordnet sein kann, müsste diese mit Hilfe einer oder mehrerer Beleuchtungslinsen dorthin abgebildet werden. In derselben
Ebene entsteht dann ein zweites Bild der Ringblende nach Reflexion der abbildenden Strahlen an der
Objektoberfläche. Hier müsste also auch der Phasenbelag angebracht werden, und es müsste das gesamte zur Beleuchtung der Objektoberfläche dienende Licht durch den Phasenbelag hindurchgehen. Da aber letzterer wegen der beabsichtigten Verstärkung der Phasenkontrastwirkung nur etwa 25 bis 30% des
Lichtes hindurchlässt und, ohne Anwendung besonderer Hilfsmittel, den Rest überwiegend reflektiert, würde das verhältnismässig lichtschwache Phasenkontrastbild durch das am Phasenbelag beleuchtungsseitig reflektierte Licht vollkommen verschleiert werden.
Um das zu vermeiden, ist es bekannt, entweder mit polarisationsoptischen Hilfsmitteln oder durch Spezialschichten hoher Absorption bei geringer Reflexion das Reflexlicht herabzudrücken oder das Phasenplättchen aus dem
Beleuchtungsstrahlengang zu entfernen, bzw. bei geeigneten Objektivtypen dieses Phasenplättchen auf einer zur Zwischenbildebene hin genügend gewölbten Fläche einer in der Brennebene oder deren Nähe gelegenen Fläche einer Linse oder zusätzlichen Platte anzuordnen. Die praktische Durchführung der erstgenannten Möglichkeiten ist mit Lichtverlusten verbunden. Die zweite Möglichkeit lässt sich auf zweierlei Weise realisieren.
Entweder mit Hilfe eines Zwischenabbildungssystems, das ein Bild der Austrittspupille erzeugt, wo das Phasenplättchen angeordnet werden kann, oder dadurch, dass in dem Beleuchtungsstrahlengang das erste Bild der Ringblende von der Austritsspupille aus so weit in Richtung zum Objekt verschoben wird, dass ihr zweites Bild ausserhalb des Beleuchtungsstrahlenganges zu liegen kommt und dort das Phasenplättchen angeordnet wird, wobei der Abbildungsstrahlengang unverändert bleibt.
Die Möglichkeit mit der Zwischenabbildung ist zwar theoretisch einwandfrei, aber sehr aufwendig, da diese ein gut korrigiertes Zwischenabbildungssystem erfordert. Die Verschiebung des ersten Bildes der Ringblenden in Richtung zum Objekt bedeutet ein Abweichen vom Köhlerschen Beleuchtungsprinzip mit der Gefahr der nicht korrekten Ausleuchtung des Sehfeldes, insbesondere bei stärkeren Objektiven, was zu einer ernsten Minderung der Bildqualität führt. Bei Anordnung des Phasenplättchens auf einer stark gewölbten Fläche wird das Licht so am Phasenbelag reflektiert, dass kein Reflexlicht in die Zwischenbildebene gelangen kann. Im letzteren Fall sind aber hinsichtlich ihres optischen Aubaues Spezialobjektive erforderlich.
Der Zweck der Erfindung ist es, diese den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Phasenkontrasteinrichtung für AuflichtMikroskope der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die unter Wahrung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips es mit einfachen Mitteln ermöglicht, Phasenkontrastbilder von guter Bildqualität und ausreichender Helligkeit ohne Reflexerscheinungen zu liefern.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Form der Aperturblende und des Phasenringes derart aufeinander abgestimmt sind, dass die vor der Reflexion an der Objektoberfläche auf dem Phasenplättchen entstehenden ersten Bilder in einem vom Phasenbelag freien Bereich des Phasenplättchens liegen und die nach der Reflexion entstehenden zweiten Bilder diese ersten Bilder nicht überdecken.
Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die Aperturblende und der Phasenbelag aus einem oder mehreren unterbrochenen Kreisringen mit ungeradzahliger Symmetrie bestehen.
Wenn die Aperturblende und der Phasenbelag aus an sich bekannten Sektoren, jedoch mit ungeradzahliger Symmetrie, bestehen, kann zur Veränderung der Beleuchtungsapertur eine in ihrer Grösse veränderbare Kreisflächenblende vorgesehen werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen, sich auf die Beleuchtungseinrichtung und die Abbildung der Aperturblende beschränkenden Strahlengang eines Auflicht-Mikroskopes, Fig. 2 bis 4 Formen für die Phasenbeläge bzw. für die Aperturblende und Fig. 5 die sich zu einem Ring ergänzenden zwei Bilder der Aperturblende gemäss Fig. 2 in der Objektivpupille.
Unter Beibehaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips wird die bisher übliche in Fig. 1 dargestellte Aperturblende-l--durch Blenden ersetzt, deren Gestalt den Phasenbelägen nach Fig. 2 ; 3 oder 4 entsprechen. Wie diese letztgenannten drei Figuren erkennen lassen, besitzen diese Blenden mehrere öffnungen in ungerader Zahl, was auch für die in Fig. 3 dargestellte aus zwei konzentrischen Ringen bestehende Blende zutrifft, wo jeder Ring eine ungerade Zahl von Öffnungen enthält.
Gemäss Fig. 1 wird die im Beleuchtungsstrahlengang befindliche Aperturblende die einer der Fig. 2 bis 4 entsprechen kann, durch eine Linse-2--in die Brennebene --3-- eines Objektives - abgebildet. Ein zweites Bild der Aperturblende-l-wird vom Objektiv --4-- nach Reflexion an der Objektoberfläche-5-gleichfalls in die Ebene --3-- abgebildet. Dieses Bild ist aber infolge der ungeradzahligen Blendenöffnungen nicht mit der erstgenannten Abbildung deckungsgleich, sondern in seiner Symmetrie um 1800 gedreht.
In der Ebene --3-- befindet sich ein Phasenplättchen, dessen Phasenbelag --3'-- dem
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hindurch, so dass dadurch störendes Streulicht weitgehend vermieden wird. Dies ist in der Fig. 5 dargestellt, in der die in der ersten Abbildung erscheindenden öffnungen der Aperturblende-l- (entsprechend Fig. 2) als Pupillenbild des Beleuchtungsstrahlenganges mit-a ; b ; c ; d ; e-und diejenigen des zweiten Bildes nach der Reflexion am Objekt mit-a' ; b' ; c' ; d' ; e'--bezeichnet sind.
In der Fig. 2 ist eine Blendenform dargestellt, die aus einer Ringblende entstanden und bei der der Ring fünmal, also ungeradzahlig durch Stege mit einer Breite im Winkelmass von je 360 unterbrochen ist. Bei einer solchen Blende wird die Intensität des Lichtes gegenüber einer Ringblende auf die Hälfte herabgesetzt. Eine Ausführung der Blende nach Fig. 3 liefert hingegen die gleiche Lichtintensität wie eine Ringblende.
Die in Fig. 4 dargestellte Blendenform besteht aus einer ebenfalls ungeraden Zahl von Sektoren, deren Anordnung den Vorteil bietet, dass zur Regulierung der Beleuchtungsapertur eine Irisblende oder eine andere auswechselbare Kreisflächenblende benutzt werden kann, ohne dadurch die Phasenkontrastwirkung wesentlich zu beeinflussen.
Mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes erreicht man in sehr einfacher Weise unter Einhaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips ein kontrastreiches, reflexfreies und gleichmässig ausgeleuchtetes Bildfeld.
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