DD233670A1 - Anordnung zur kompensation von gangunterschiedsdifferenzen - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemaesse Anordnung zur Kompensation von Gangunterschiedsdifferenzen in der Bildebene polarisationsoptischer Interferenzeinrichtungen dient der Erhoehung der Gleichmaessigkeit des Bildfeldes und des Bildkontrastes solcher Einrichtungen vorzugsweise fuer Durch- und Auflichtmikroskope. Die Erfindung hat das Ziel, durch Baueinheiten des Geraetes hervorgerufene Ungleichmaessigkeiten des Kontrastes im Bildfeld weitestgehend zu verhindern. Die zu loesende Aufgabe besteht darin, durch im Strahlengang angeordnete doppelbrechende Bauelemente kristalloptisch verursachte Gangunterschiedsdifferenzen in der Bildebene weitestgehend zu kompensieren. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass im Strahlengang mindestens ein zweiteiliges Kompensationselement angeordnet ist, dessen Doppelbrechung ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Doppelbrechung des Materials aufweist, das die Gangunterschiedsdifferenzen hervorruft. Die Dicke des Kompensationselementes ist abhaengig von der Dicke der Bauelemente, deren Wirkung zu kompensieren ist. Fig. 2

Description

D₁ die Summe der Dicken der zu kompensierenden Bauelemente,

D₂ die Gesamtdicke des Kompensationselementes,

N_E1 die Brechzahl des außerordentlichen Strahles der zu kompensierenden Bauelemente Ne2 die Brechzahl des außerordentlichen Strahles des Kompensationselementes, N_Oi die Brechzahl des ordentlichen Strahles der zu kompensierenden Bauelemente, No2 die Brechzahl des ordentlichen Strahles des Kompensationselementes, ii der Feldwinkel im Raum der zu kompensierenden Bauelemente und Ϊ2 der Feldwinkel, der im Raum des Kompensationselementes zum Feldwinkel ii gehört,

2. Anordnung nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß eines der im Strahlengang angeordneten Interferenzprismen gleichzeitig als zweiteiliges Kompensationselement gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zweiteilige Kompensationselement aus zwei gleichdicken planparalielen Platten besteht, deren optische Kristallachsen unter 90° zueinander und zur optischen Geräteachse angeordnet sind.

4. Anordnung nach Pkt. 3, gekennzeichnet dadurch, daß das zweiteilige Kompensationselement beleuchtungsseitig und/oder bildseitig im Strahlengang angeordnet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Kompensation von Gangunterschiedsdifferenzen in der Bildebene polarisationsoptischer Interferenzeinrichtungen vorzugsweise für Durch- und Auflichtmikroskope dient der Erhöhung des Bildkontrastes solcher Einrichtungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei allen polarisationsoptischen Interferenzeinrichtungen (z. B. nach Nomarski, Smith, Jamin-Lebedew, Francon, Savarc) treten auf grund der unterschiedlichen Neigungen und Wegstrecken, die das Licht in den doppelbrechenden Elementen zu den einzelnen Feldpunkten erfährt bzw. zurücklegt, auch ohne Versuchsobjekt, Gangunterschiedsdifferenzen im Sehfeld der Einrichtung auf. Diese führen zu Ungleichmäßigkeiten, die als zwei Hyperbeläste im beobachteten Bild Sichtbarwerden. Diese Erscheinung beeinträchtigt die Beurteilung der Gleichförmigkeit der Objekte und reduziert die Empfindlichkeit des Verfahrens. Bei dem am weitesten verbreiteten und entwickelten Verfahren, dem Interferenzkontrast nach Nomarski, wird diese störende Erscheinung bisher durch Reduzierung der Dicke der doppelbrechenden Elemente verkleinert. Die Dicke läßt sich aber sowohl aus funktionellen, als auch aus technologischen Gründen nicht beliebig reduzieren, so daß bei derartigen Einrichtungen hoher Kontrastgüte der ungleichmäßige Untergrund störend sichtbar bleibt.

In dem DD-AP 113271 ist eine Lösung beschrieben, bei der die Kompensation der genannten Gangunterschiedsdifferenzen durch eine einachsige doppelbrechende Platte, deren Dicke entsprechend dimensioniert werden kann, erfolgt.. Die Wirkung dieser Platte ist an die Voraussetzung gebunden, daß die optische Kristallachse in Richtung der optischen Geräteachse und die Außenflächen senkrecht dazu orientiert sind. Die zur optischen Achse senkrechten Außenflächen der Platte rufen jedoch störende Lichtreflexe hervor, die zu einer Verschleierung der Bilderführen. Wird die Platte zur Vermeidung dieser Reflexe leicht geneigt, treten im Bildfeld bereits wieder Asymmetrien auf. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Platte zur Kompensation im Durchlichtstrahlengang als zusätzliches Bauelement eingefügt werden muß, da sich bekanntlich jede zusätzliche optische Fläche negativ auf die Bildgüte auswirkt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere soll eine Anordnung geschaffen werden, die auch für größere Bildfelder durch Baueinheiten des Gerätes hervorgerufene Ungleichmäßigkeiten des Kontrastes im Bildfeld weitestgehend verhindert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von Gangunterschiedsdifferenzen in einer Bildebene polarisationsoptischer Interferenzeinrichtungen insbesondere für Durch- und Auflichtmikroskope mit doppelbrechenden Bauelementen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die durch die doppelbrechenden Bauelemente kristalloptisch verursachten Gangunterschiedsdifferenzen in der Bildebene weitestgehend zu kompensieren, wobei die Anordnung auch für bereits bestehende Interferenzeinrichtungen nachrüstbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Strahlengang mindestens ein zweiteiliges Kompensationselement angeordnet ist. Dieses besteht aus einem Material, dessen Doppelbrechung ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Doppelbrechung des Materials aufweist, das die Gangunterschiedsdifferenzen hervorruft. Die Gesamtdicke des Kompensationselementes ist nach folgender Beziehung bestimmt:

wobei bedeuten: .- —-

D₁ die Summe der Dicken, derzu kompensierenden Bauelemente,

D2 die Gesamtdicke des Kompensationselementes,

N_E1 die Brechzahl des außerordentlichen Strahles derzu kompensierenden Bauelemente N_E2 die Brechzahl des außerordentlichen Strahles des Kompensationselementes, N01 die Brechzahl des ordentlichen Strahles der zu kompensierenden Bauelemente, N02 die Brechzahl des ordentlichen Strahles des Kompensationselementes,

1₁ der Feldwinkel im Raum der zu kompensierenden Bauelemente

1₂ der Feldwinkel, der im Raum des Kompensationselementes zum Feldwinkel I₁ gehört

Vorteilhaft ist gemäß der Erfindung eines der beiden im Strahlengang der Interferenzeinrichtung angeordneten Interferenzprismen gleichzeitig als Kompensationselement mit vorgenanntem Aufbau und Dimensionierung ausgebildet. Durch die Wahl des Materials und der Dicke wirkt dieses Prisma gleichzeitig als Kompensationselement. Weiterhin ist es vorteilhaft ein erfindungsgemäßes Kompensationselement, z.B. zur Ergänzung bereits bestehender Interferenzeinrichtungen, als separates Bauelement bestehend aus zwei gleichdicken planparallelen Platten im Strahlengang anzuordnen. Die optischen Kristallachsen der Platten verlaufen unter 90° zueinander und zur optischen Geräteachse. Das Kompensationseiement kann dabei wahlweise sowohl beleuchtungsseitig als auch bildseitig im Strahlengang angeordnet werden. Weiterhin ist es möglich, je ein entsprechend geringer dimensioniertes Kompensationselement beleuchtungsseitig und bildseitig im Strahlengang anzuordnen.

Ausführungsbeispiel

Die Anordnung zur Kompensation von Gangunterschiedsdifferenzen soll an Hand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert werden,

Fig. 1: eine Anordnung im Durchlicht mit einem Kompensationsprisma,

Fig. 2: eine Anordnung im Durchlicht mit einer Kompensationsplatte,

Fig.3: eine Anordnung im Durchlicht mit mehr als einer Kompensationsplatte

Fig.4: eine Anordnung im Auflicht mit doppeltem Lichtdurchgang durch die Kompensationsplatte und ^₁

Fig. 5: eine Anordnung im Auflicht mit einmaligem Lichtdurchgang durch die Kompensationsplatte zeigt.

In Fig. 1 sind entlang einer optischen Geräteachse eines nicht dargestellten Durchlichtinterferenzkontrastmikroskopes in Lichtausbreitungsrichtung nacheinander ein Polarisator 1, ein Interferenzelement 2, als Prisma ausgeführt (z. B.

Wollastonprisma), ein Kondensator 3, ein Objekt 4, ein Objektiv 5, ein Kompensationsprisma 6 in erfindungsgemäßer Dimensionierung und ein Analysator 7 angeordnet. In dieser Anordnung werden die vom Interferenzelement 2 verursachten feldtortabhängigen Gangunterschiedsdifferenzen durch das Kompensationsprisma 6, das gemäß der Erfindung dimensioniert ist und welches gleichzeitig die Wirkung eines bildseitigen Interferenzelementes hat, kompensiert. Es ist auch möglich, bei entsprechender Dimensionierung das Interferenzelement 2 und das Kompensationsprisma 6 auszutauschen.

In der Fig. 2 und den folgenden Figuren sind jeweils gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. In einer an sich bekannten Interferenzanordnung für Durchlichtinterferenzkontrastmikroskope, mit Interferenzelementen 8 und 9, die z. B. in Form von Wollastonprismen ausgebildet sind, ist zwischen einem bildseitigen Interferenzelement 9 und einem Analysator 7 eine erfindungsgemäß dimensionierte Kompensationsplatte 10 angeordnet. Die Kompensationsplatte 10 kompensiert die Summe der in den Interferenzelementen 8 und 9 verursachten feldortabhängigen Gangunterschiedsdifferenzen. Es ist auch möglich, die Kompensationsplatte 10 zwischen dem Polarisator 1 und dem Interferenzelement 8 anzuordnen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die feldortabhängigen Gangunterschiedsdifferenzen des beleuchtungsseitigen Interferenzelementes 8 und des bildseitigen Interferenzelementes 9 jeweils einzeln, durch Zuordnung von je einer Kompensationsplatte 11 zu den Interferenzelementen 8 und 9, zu kompensieren. Diese Anordnung wird in Fig. 3 gezeigt. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die Summe der Dicken der Kompensationsplatten 11 gleich der für die Kompensation notwendigen Gesamtdicke D₂ ist.

In Fig.4 und 5 werden bekannte Interferenzanordnungen für Auflichtmikroskope, die um eine Kompensationsplatte 14 (Fig.4) oder 10 (Fig. 5) ergänzt sind, dargestellt. Durch diese Kompensationsplatten 10 oder 14 wird die durch ein Interferenzelement 12 hervorgerufene Gangunterschieds-^fferenz kompensiert.

Ist das Kompensationselement im Strahlengang zwischen einem Teilerspiegel 13 und einem Objekt 4, -.vie ζ. B. die Kompensationsplatte 14 in Fig.4, angeordnet, so ergibt sich für die Dicke der Kompensationsplatte 14 der halbe Betrag der errechneten Dicke D₂, da in diesem Fall die Kompensationsplatte zweimal vom Licht durchlaufen wird. Dagegen ist bei Anordnung des Kompensationselementes zwischen dem Polarisator 1 und dem Teilerspiegel 13 oder zwischen dem Teilerspiegel 13 und dem Analysator 7, wiez. B. die Kompensationsplatte 10 in Fig. 5, die Dicke der Kompensationsplatte 10 gleich der errechneten Dicke D₂.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Anordnung zur Kompensation von Gangunterschiedsdifferenzen in der Bildebene polarisationsoptischer Interferenzeinrichtungen mit Interferenzanordnungen für Durchlicht- oder Auflichtverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß im Strahlengang mindestens ein zweiteiliges Kompensationselement angeordnet und derart ausgebildet ist, daß es aus einem Material besteht, dessen Doppelbrechung ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Doppelbrechung des Materials der Gangunterschiedsdifferenzen erzeugenden Bauelemente hat, und daß das Kompensationselement eine Gesamtdicke hat, die nach folgender Beziehung bestimmt ist:

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