Mikroskop mit <B>Einrichtung zur Erzielung von Phasenkontrast- und</B> Blendeneffekten. Beim Phasenkontrastverfahren wird eine in der Eintrittspupille des Mikroskopkonden- sors befindliche Liehtdurchtrittsöffnung (im folgenden als ringförmig angenommen, wie dies üblich ist) durch das aus diesem Konden- sor und dem Mikroskopobjektiv bestehende optische System in der Ebene der Austritts pupille des Objektives abgebildet, woselbst sich eine das Bild der Kondensoröffnung genau deckende Phasenplatte befindet.
Deren Aufgabe ist es bekanntlich, dem das Objekt direkt durchsetzenden Licht gegen über dem am Objekt gebeugten Licht eine passend gewählte Phasenverschiebung zu er teilen, was zu einer bemerkenswerten Kon trasterhöhung im mikroskopischen Bild führt. (F. Zernike. Z. f. teehn. Physik, 16, 1935; 454. A.
Köhler und W. Loos, Naturwiss. 29. 1941; 49.) Der Gedanke, durch Einführen einer zwi schen Objektiv und Okular angeordneten Hilfsoptik ein Zwischenbild der Austritts pupille des Objektives zu erzeugen, um dort Phasenplatten einzuführen, ist an sieh nicht neu (F. Zernike, Physica 9,1942; 974. H. Oster berg. .11. Opt. Soe. Amer. 38, 1948; 685) und bringt viele Vorteile mit sich.
Vor allem ' er laubt diese Methode die Verwendung norma ler -1likroskopobjektive an Stelle der soge- nannten Phasenobjektive, teurer Spezialobjek tive, welche eine eingebaute Phasenplatte ent halten. Insbesondere beim Aufliehtmikroskop umgeht dieses Zwischenbildv erfahren auch die aus zahlreichen Arbeiten bekannten Schwie rigkeiten (F. W. Cukow, Jl. Iron and Steel Inst. 161, 1949; l; N. Jupnik, H.
Osterberg and G. E. Pride, J1. Opt. Soe. Amer. 38, 1948; 338; E. MT. Taylor, J1. Roy. Microsc. Soe. 69, 1.949; 49).
Entscheidend für diese Methode ist die Wahl der Hilfsoptik, des sogenannten Zwi schensystems.
So ist eine Aiülieht-Phasenkontrastanord- n iuig bekannt, welche im Prinzip als Zwi- sehensYstem ein Okular verwendet. (J. R. Den ford and R. L. Seidenberg, J1. Opt. Soe. Amer. 40, 1950; 314). Dies ist deshalb möglich, weil bekanntlich im sogenannten Ramsdenschen Kreis eine Abbildung der Austrittspupille des Objektives erfolgt.
Aber abgesehen davon, dass der Korrektionszustand eines handels üblichen Okulars im Ramsdensehen Kreis nicht ausreicht, um dort eine quasiachroma- tische Abbildung der Kondensorringöffnung zu erhalten, so dass für diesen Fall ein Sonder okular durchgerechnet werden muss, ist die Austrittspupille im Ramsdensehen Kreis auch bei schwachen Okularen so stark verkleinert, dass eine Herstellung hinreichend kleiner Pha senringe beträchtliche technische Schwierig keiten mit sich bringt;
und schliesslich benö tigt man dann zur Beobachtung des Bildes noch ein Fernrohr, dessen Objektiv man, genau genommen, noch dem Zwischensystem zuzählen muss. Auch die Verwendung eines der üblichen Zusatzsysteme zum Mikroskop (v g1. z.
B. DRP Nr. 410071), deren Zweck es ist, eine Tubusverlängerung für die Verwen- dung eines binoktilaren Aufsatzes zu erzielen und die gleichzeitig eine Verlagerung der Aus trittspupille bewirken, ist nicht zweckmässig, weil sie nicht in axialer Richtung verschoben werden können, ohne die Vergrösserungsver hältnisse und die Tubuslänge zu verändern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine zu jedem Mikroskop für Auf- oder Durchlichtbeobachtung passende, zwischen Objektiv und Okular verschiebbar angeord nete Zusatzeinrichtung, die mit Hilfe einer Zwischenabbildung der Austrittspupille des Objektives durch ein teleskopisches Linsen system mit der Vergrösserung 1 sowie durch Einführen von Phasenplatten und Blenden am Ort dieses Zwischenbildes Phasen- und Blen- denkontrasteffekte zu erzielen erlaubt. Das teleskopische System besteht. vorteil haft aus zwei Gliedern gleicher Brennweite f (v g1. Fig. 1).
Der hintere Brennpunkt F'1 des ersten Gliedes L1 (vorderer Brennpunkt I'1, Hauptpunktsabstand H,H'1 <I>=</I> hl) fällt mit dem vordern Brennpunkt F2 des zweiten Glie des L2 (hinterer Brennpunkt @f"2, Haupt punktsabsta.nd H2H'2 = h2) zusammen.
Ein solches System hat die Eigenschaft, den Ding raum verkehrt, aber massstabrichtig 1 :1, und um die Distanz<I>4 f</I> -f- hl -f- h2 in der Licht durchgangsrichtung verschoben, in den Bild raum überzuführen.
Sein Vorteil liegt auf der Hand: Baut man es, in der Richtung seiner Achse (die sich mit der Mikroskopachse deckt) verschiebbar, in einem um 4 f -i- hl -1-h2 ver längerten Mikroskoptubus ein, so entsteht un abhängig von der Lage dieses Hilfssystems ein Bild des Objektes ohne Übervergrösserung in genau demselben unveränderlichen Abstand vom Ende des verlängerten Tubus, in dem es ohne Zwischensystem vom Ende des normalen Tubus entstehen würde. Es kann daher wie üblich mit dem Okular beobachtet und zum Beispiel mittels Aufsatzkamera photogra phiert werden.
Führt man ausserdem dort, wo das Hilfssystem (oder ein Teil des Hilfs systems) ein reelles Bild der Austrittspupille des Objektives erzeugt, eine Phasenplatte mit Hilfe einer geeigneten Aufnahmevorrichtung ein, die auch eine Weehselvorriehtung nach Art eines Revolvers oder dergleichen sein kann, so zeigt das Bild des Objektes im Oku lar oder in der Kamera auch den als Phasen kontrast bekannten Effekt (vorausgesetzt, dass die auch sonst für das Phasenkontrastver- fabren üblichen Zusatzeinrichtungen, wie Ringöffnung,
unterhalb des hondensors und Hilfsmikroskops für die Einstellung und Ju stierung, vorgesehen sind). Ein weiterer Vor teil dieses Zwisehensy stems ist es, dass sie h sein Korrektionszustand ohne besondere Schwierigkeiten auf eine alle Ansprüche be friedigende Höhe bringen lässt. Häufig wird auch die bildaufrichtende Wirkung des Zwi schensystems als Vorteil empfunden werden. Der entscheidende Vorteil des beschriebe nen teleskopischen Systems liegt, wie schon bemerkt, darin, dass man es in der Richtung seiner Achse verschieben kann, ohne dabei die Lage oder die Grösse des Objektbildes zu be einflussen.
Diese Versehiebungsmögliehkeit des teleskopischen Systems sowie die Möglich- keit, die Phasenplatten (bzw. ihre Aufnahme vorrichtung) zu verschieben oder aaeh tele skopisches System und Phasenplatten gleich zeitig (gekoppelt oder voneinander unabhän- gig) zu verschieben, ist aus folgenden Grün den zweel@nässig: 1.
Soll die Einrichtung für verschiedene Mikroskopobjektive anwendbar sein, so muss die Tatsache beriieksichtigt werden, da.ss die Austrittspupillen der Objektive nicht alle im gleichen Abstand von der Ansitzfläche der Objektive und daher ihre Zwischenbilder ini Tubus keineswegs an ein und demselben Ort liegen.
Aus konstruktiven Gründen ist. es aber weitaus am einfachsten, die Aufnahmevorrich- tung für die Phasenplatten ortsfest. anzuord nen und das teleskopische System zwecks Fokussierung des Bildes der Ringöffnung auf die Phasenplatte verschiebbar zu machen. (Zu diesem Zwecke mass, vgl. das folgende Aus führungsbeispiel 11, das teleskopische System in einem Abstand von der Austrittspupille der Objektive angeordnet sein, der grösser ist als<B>2f.)</B> 2.
Anstatt zu jedem Mikroskopobjektiv eine eigene Phasenplatte mit den für die Phasen ringe üblichen Aperturverhältnissen vorzu sehen, kann man mit einer einzigen Phasen platte das Auslangen finden, indem man nur die Austrittspupille des stärksten verwendeten Objektives etwa in wahrer Grösse abbildet, die Austrittspupillen aller schwächeren Objektive bildet nian hingegen durch entsprechendes Einstellen des teleskopisehen Systems (und zwar durch Entfernen von der Austritts pupille)
nur durch dessen erstes (Tlied reell und so weit verkleinert. ab, dass die Zwischen bilder der < @@ebi'äueliliehen KondensorringÖff- nungen auf der zu diesem Zwecke ebenfalls verschiebbaren Phasenplatte gleich gross sind.
(Nimmt man es in Kauf, dass die Phasenringe bei starken Objektiven relativ oli-osse, bei schwachen relativ kleine Aperturanteile ein nehmen, während es üblicherweise umgekehrt ist, bedarf es dieser verkleinernden Abbildung natürlich nicht.) Im folgenden sind an Hand der Fig. 2 bis -1 der 7e iehnung einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:
_t) Für das normale, aufrechte Mikroskop üblicher Bauart (beispielsweise Reichert Type RC oder 3IeN). Fig.2 skizziert ein Schema. für Durehliellt, Fig. 3 eines für Auflicht. Das teleskopisehe System.
L1L. ist innerhalb des (nicht gezeichneten) Tubus so nahe an das Objektiv O herangebracht, dass von der Aus trittspupille A einreelles, urvergrössertes Bild bei @l.' entsteht, woselbst die Phasenplatte in ihrer Halte- oder Weeliselvorriclitting ange ordnet:
wird, während in B' das Bild des Ob jektes P ohne Übervergrösserung, und zwar im Abstand 41 )i.1 <I>+</I> 7t", von jenem Ort B ent steht, an dem es ohne Zwisehensvstem lie-en würde. -Man erkennt leicht, dass, sofern der Abstand s des Vordergliedes L1 von der Aus trittspupille A des Mikroskopobjektives klei ner ist als '-)f, (las Bild der Austrittspupille ebenfalls wahre Grösse hat.
Um diesen Betrag 4 f + 1z1 + ja-, ist also die Baulänge des Mikro skoptubus zu vergrössern, um dieselben Abbil- clungsv erhältnisse wie beim normalen Mikro skop zu erhalten.
Falls diese Tubusverlänge- rung als störend empfunden wird, kann durch entsprechende Umlenkung des Strahlenganges mit bekannten Mitteln leicht. erreicht werden, dass das Auge des Beobachters trotzdem in bequemer Arbeitsstellung ist. Übrigens lässt sich auch zeigen (und das gilt auch für den folgenden Absatz B), dass die von jedem Zwi- schensystem erzeugte Bildverschiebung von B nach B' gerade beim teleskopischen System mit der Vergrösserung 1 :1 ein Minimum ist.
Bei a11 dem macht es hinsichtlich der Anw en dung der Einrichtung mit. der Zwischenoptik keinen Unterschied aus, ob es sich um Durch licht- oder Aufliehtbeobaehtung handelt. Im ersten Falle befindet sieh die mit dem Phasen ring korrespondierende Ringöffnung D unter halb des Durehlichtkondensors K (Fig. 2), während im zweiten Fall ein Vertikalillumina tor I unter Verwendung verkürzter Objektive am Mikroskop befestigt ist und die Ring öffnung D am Eingang des summarisch mit 1i bezeichneten Beleuchtungsansatzes liegt (Fig. 3).
Die Doppelpfeile I und a deuten in den Fig. 2 und 3 die oben beschriebene Mög- liehkeit an, Zwisehensy stem und Aufnahme vorriehtung für die Phasenplatte allein oder gemeinsam verschiebbar anzuordnen.
B) Gestürztes Mikroskop vom Le Chate- lier-Typ (vgl. z. B. W. Wien und F. Harms, Handb. d. EYper. Phys. Bd. XX/2, S.402), beispielsweise Reichert Type Me A. Aus kon struktiven Gründen ist es hier nicht möglich, mit dem Zwisehensystem so nahe an das Mi kroskopobjektiv heranzukommen, dass die Aus trittspupille durch das System hindurch reell und in wahrer Grösse abgebildet wird.
Es ist vielmehr stets ihr Abstand vom Vorderglied der Zwischenoptik grösser als<B>2f,</B> und die Austrittspupille A des Mikroskopobjektives (Fig. 4, welche die Verhältnisse für Auflicht- beobaehtung wiedergibt.) wird jetzt reell und etwas verkleinert im Raum zwischen den bei den Gliedern L1 und L. des teleskopischen Sy stems abgebildet, woselbst die Phasenplatte versehiebbar angeordnet ist.
Das Bild des Objektes P hingegen entsteht wieder bei B' in einer Entfernung von 4 f -I- hl + <B><U>lt.</U></B> von je nem Ort B, an dem es ohne Anwendung des Zwischensystems entworfen würde. Dabei ist es gleichgültig, ob das teleskopische System im normalen Einbliektubus (Beobachtung bei eingerücktem Prisma Ui) oder in einem zwei ten, am gestürzten Mikroskop meist v orgese- henenseitlichen Beobachtungs-und Phototubus (Beobachtung bei ausgerücktem Prisma iTT1 über das Prisma U2) eingeführt wird.
Die im Ausführungsbeispiel B beschrie bene Anordnung des Zwischensystems ist übrigens mit Vorteil auch beim aufrechten 1Tikroskoptypiis verwendbar.
Es sei hervorgehoben, dass die vorstehend beschriebene Einrichtung nicht nur als Plia- senkontrasteinrichtung, sondern auch zur Realisierung verschiedener Blendeneffekte, wie zum Beispiel des Effektes von schiefer Beleuchtung und von Dunkelfeld -Beleueh- tiuig (vgl. F. Zernike, Physica, 9, 1942; 686 und 974), sowie des Blendenkontrastes (vgl. A. F.
Halbmond, Nature,<B>159,1947;</B> 851), Ver wendung finden kann, indem am Ort des Bil des der Austrittspupille anstatt der Phasen platten passend geformte Blenden und in der Eintrittspupille des gondensors die korre spondierenden öffnungen eingeführt werden.