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eine Verminderung seines Betrages von 1 auf 2 sin 9/2 erforderlich ist. Das bedeutet, dass die optimale Regelung des variablen Phasenkontrastes erhalten wird, wenn die beiden folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind :
1. Die Licht-Durchlässigkeit des zur Kondensorblende konjugierten Bereichs der Phasenplatte muss gebracht werden auf den Wert
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4 sin2 p/2 = 2 (l-cos p) und
2. die Phasenverschiebung # des Bereiches muss gleich sein dem Wert -#/2 + ça /2
Diese Bedingungen wurden im einzelnen durch verschiedene Autoren ermittelt, insbesondere einerseits durch BENNETT und andere (Phase Microscopy.
Principles and Applications-John Wiley et Sons éditeurs New-York, 1957) und anderseits "Les contrastes de phase et le contraste par interférence (Kolloqium der Internationalen Optischen Kommission 15. bis 21. März 1951)-Maurice Francon éditeurs-Editions de la Revue d'Optique).
Von verschiedenen Autoren, z. B. H. OSTERBERG mit seinem POLANRET-Verfahren, und in der USA-Patentschrift Nr. 2, 516, 905 wurde vorgeschlagen, das dargelegte Problem dadurch zu lösen, dass die Phasenplatte aus zwei gekreuzten Polarisatoren bestehen müsse, gefolgt von einer doppelbrechenden Viertelwellenplatte, ergänzt durch einen variablen Kompensator, wobei das Ganze zwischen einen Polarisator und einen Analysator gesetzt wird. In diesem Falle stellt die Viertelwellenplatte die Hauptphasenverschiebung von ' ! r/2 her und der Kompensator gestattet, die kleine Phasenverschiebung von '/2 hinzuzufügen. Der Lichtdurchgang durch den konjugierten Bereich wird somit durch Drehung des Analysators geregelt.
Man erkennt sogleich, dass diese Lösung, die bei den vorerwähnten bekannten Geräten benutzt wurde, die beiden ebenfalls schon angeführten Nachteile besitzt, welche durch die Erfindung beseitigt werden sollen, wie weiter unten näher dargelegt werden wird. Diese beiden Nachteile sind folgende :
1. Die optimale Regelung muss herbeigeführt werden, indem man zur Einstellung auf zwei unabhängige Parameter einwirkt ; und
2. Die Hauptphasenverschiebung von'Ir/2 wird erreicht mittels einer Phasenverzögerung von X/4, welche eine wesentliche chromatische Abweichung ist, da sie von der Wellenlänge des Beleuchtungslichtes abhängt.
Wenn man also auf die Schlussfolgerungen zurückkommt, welche aus dem Vektordiagramm der Fig. la zu ziehen sind, so konnte festgestellt werden, dass sich die Lösung des gestellten Problems erreichen lässt, wenn gemäss der Erfindung der Vektor V benutzt wird, ohne ihn der Drehung la und der Grössenverminderung, wie sie an Hand der Fig. la beschrieben wurden, zu unterwerfen. Wenn man, wie es in Fig. 1b darge-
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gegenüberstellt, welcher das Objekt darstellt.
Das Ergebnis, welches den idealen Betrachtungsbedingungen eines Objektes der Phase (p entspricht, kann erzielt werden, indem für den zur Kondensoröffnung konjugierten Bereich (dargestellt durch den Vektor V3 = l-e) der Phasenplatte die Komplexamplitudendurchlässigkeit l-e und für den die kom-
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art die Polarisationsrichtungen der beiden genannten Bereiche der Phasenplatte unter 450 zueinander orientiert sind, dass vor der Phasenplatte ein Polarisator angeordnet ist, dessen Polarisationsrichtung zur Polarisationsrichtung des konjugierten Bereiches parallel liegt, und auf die Phasenplatte ein in bekannter Weise aus einem doppelbrechenden Kompensator und einem Analysator bestehendes Aggregat folgt.
Dabei ist die Komplexamplitudendurchlässigkeit für den konjugierten Bereich gleich l-e und für den die komplementäre Zone bildenden Bereich gleich 1, ohne Einführung eines Lichtwegunterschiedes zwischen den beiden genannten Bereichen der Phasenplatte, wozu der Kompensator auf einen beliebigen, der örtlichen Phasenverzögerung des Objektes entsprechenden Wert zip eingestellt wird. Mit der erfindungsgemässen Anordnung ist eine interferenzielle Kompensation durch einen einzigen Stellvorgang möglich, wogegen die bekannten Einrichtungen eine zweifache Einstellung erfordern.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
Es zeigen : Fig. la und Ib Vektordiagramme der zum Verständnis der Erfindung wichtigen Vorgänge, wie sie oben behandelt worden sind, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung angewandt auf ein mikroskopisches Gerät, Fig. 3 eine entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform, Fig. 4 und 5 diagrammatische Darstellungen der Bedingungen, welche einerseits im konjugierten und anderseits in dem das Umfeld bildenden Bereich herrschen, Fig. 6 und 7 Ansichten im Schnitt bzw. in der Draufsicht des ersten Polarisators der Phasenplatte und Fig. 8 ein Diagramm, nach welchem
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sich die Lichttransmission T und die Phasenverschiebung # der konjugierten Zone der Phasenplatte in Abhängigkeit von der Phase cp bestimmen lässt.
Bei dem Gerät nach Fig. 2 fällt von einer als punktförmig angesehenen Lichtquelle-l-ein paralleles Strahlenbündel durch einen Kondensator --2-- auf das Phasenobjekt H. Am Austrittsende des Objektes S ist das Strahlenbündel zerlegt in ein direktes Bündel, welches nach Durchgang durch ein Objektiv --3-- durch einen Polarisator --4-- tritt und auf den Mittelteil der Phasenplatte --5--, d. i. der zur Kondensoröffnung konjugierte Bereich, fokussiert ist, und ein gebeugtes Bündel, welches durch die gesamte Fläche der Phasenplatte --5-- hindurchgeht und hauptsächlich beeinflusst wird beim Durchgang durch den Teil, welcher den konjugierten Bereich umgibt und als das Umfeld bildender Bereich bezeichnet wird. Der Polarisator --4-ist nicht aufgeteilt.
Die eigentliche Phasenplatte -5-- besteht aus einem Polarisator--6--, welcher die selbe Ausrichtung hat wie der Polarisator --4-- und im im konjugierten Bereich liegt, und aus einem gegenüber dem Polarisator - um 450 verdrehten Polarisator --7--, welcher den das Umfeld bildenden Bereich einnimmt (vgl. die Fig. 6 und 7). Die Phasenplatte --5--, die im Ausführungsbeispiel in der Brennebene F'des Objektives-3-liegt, ist konjugiert der Lichtquelle-l-in bezug auf die Gesamtanordnung: Kondensor --2-- plus Objektiv--3--.
Die Vorrichtung enthält hinter der Phasenplatte --5-- einen doppelbrechenden Kompensator --8-- bekannter Art, beispielsweise in Form einer doppelbrechenden Platte variabler Dicke zum Einführen einer Phasendifferenz cp zwischen den beiden gegeneinander um 900 polarisierten Wellen. Die neutralen Linien dieses Kompensators liegen um : 45 versetzt gegenüber dem Polarisator --4--. Den Abschluss bildet ein Analysator --9--, der mit dem Polarisator gekreuzt ist. Das reelle Bild des Objektes wird über den Zeichnungsbildrand hinausgeworfen und ist deshalb nicht dargestellt.
In den Fig. 4 und 5 ist die Entwicklung dargestellt, welcher die komplexen Amplituden der direkten bzw. gebeugten Wellen, die durch die verschiedenen Elemente durchgegangen sind, unterworfen sind.
Das durch den Polarisator --4-- polarisierte direkte Licht erfährt beim Durchgang durch den Polarisator --6-- keine Veränderung, aber es wird durch den Kompensator --8-- in zwei zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen (+45 , -45 ) mit der Amplitude 1/- {2 zerlegt. Der Analysator --9-- lässt nur zwei antiparallele Komponenten (+90 ,-90 ) mit der Amplitude 1/2 durch (Fig. 4).
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mit der Amplitude 1/2 durch.
Es ist der Objekt-Vektor V = Vo + V, worin V die direkte Welle und V2 die gebeugte Welle bedeutet.
Um den Kontrastwert 1 zu erhalten, muss man V durch - V2 ersetzen ; dann muss gelten
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=2 sinsame'Achse parallel zum Polarisator liegt, und einem drehbaren Analysator --9--. Man erhält eine Phasenverschiebung cb, wenn man den Analysator um den Winkel #/2 dreht.
In den Fig. 6 und 7 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Phasenplatte "auseinandergenommen" dargestellt, welche aus drei Polarisatoren -4, 6 und 7--besteht, die in Form von drei polarisierenden Plättchen zwischen zwei Glasplättchen geklebt sind. Das erste Plättchen --4-- ist ungeteilt, während die Plättchen --6 und 7--nicht polarisierende Zonen -61 und 7'-- aufweisen, die sich gegenseitig ergänzen.
Die Form des konjugierten Bereiches ebenso wie die der Lichtquelle kann zweckmässig ringförmig sein, wie es an sich bekannt ist.
Es ist nun tatsächlich nicht immer möglich, die Einheit, welche die Phasenplatte --4, 6, 7-- darstellt, in der Brennebene F' des Objektivs --3-- unterzubringen. In diesem Falle kann man sich eines optischen Trägersjedes beliebigen Typs bedienen, welcher das reelle Bild dieser Brennebene in grössere Entfernung reproduziert, die im allgemeinen in einem üblichen Mikroskop-Objektiv nicht zugänglich ist.
Fig. 8 zeigt einDiagramm zur Bestimmung der Lichttransmission T als Funktion der Phase so (Kosinuskurve) und der Phasenverschiebung 0 als Funktion der gleichen Phase (gestrichelte Sägezahnkurve) :
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= t =tg # = -sin #/ (1-cos #) .