DE102006017327A1

DE102006017327A1 - Polarisations-Interferenzmikroskop

Info

Publication number: DE102006017327A1
Application number: DE102006017327A
Authority: DE
Inventors: Ralf KRÜGER; Christian Schulz
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-18
Also published as: US20070247635A1; US7626706B2; JP2007279747A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polarisations-Interferenzmikroskop (1) zum Abbilden von Objekten (5). Das Polarisations-Interferenzmikroskop (1) umfasst eine Lichtquelle (2), einen Beleuchtungsstrahlengang (6), einen Abbildungsstrahlengang (7) und ein Objektiv (4). Der Beleuchtungsstrahlengang (6) erstreckt sich von der Lichtquelle (6) zum Objekt (5). Der Abbildungsstrahlengang (7) erstreckt sich vom Objekt (5) zu einem Detektor oder einem Tubus (3). Im Beleuchtungsstrahlengang (6) und/oder im Abbildungsstrahlengang (7) ist mindestens ein Polarisationsmittel (9) vorgesehen, mit welchem das Licht des jeweiligen Strahlengangs (6, 7) in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführbar ist. Im Abbildungsstrahlengang (7) ist ein Analysatormittel (10) vorgesehen. Zwischen dem Polarisationsmittel (9) und dem Analysatormittel (10) ist ein doppelbrechendes Bauteil vorgesehen, mit welchem das vom Polarisationsmittel (9) polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen (13, 14) unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufteilbar ist. Mit dem Bauteil ist eine Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen (13, 14) erzeugbar. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Nachrüstsatz für ein herkömmliches Mikroskop bzw. für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskop und ein Verfahren zum Abbilden von Objekten. Damit eine variable Kontrastierung des Interferenzkontrasts möglich ist, ist das erfindungsgemäße Polarisations-Interferenzmikroskop (1) dadurch ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polarisations-Interferenzmikroskop zum Abbilden von Objekten. Das Polarisations-Interferenzmikroskop umfasst eine Lichtquelle, einen Beleuchtungsstrahlengang, einen Abbildungsstrahlengang und ein Objektiv. Das Objektiv ist Bestandteil des Abbildungsstrahlengangs und kann Bestandteil des Beleuchtungsstrahlengangs sein. Der Beleuchtungsstrahlengang erstreckt sich von der Lichtquelle zum Objekt. Der Abbildungsstrahlengang erstreckt sich vom Objekt zu einem Detektor oder einem Tubus. Im Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Abbildungsstrahlengang ist mindestens ein Polarisationsmittel vorgesehen, mit welchem das Licht des jeweiligen Strahlgangs in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführbar ist. Im Abbildungsstrahlengang ist ein Analysatormittel vorgesehen. Zwischen dem Polarisationsmittel und dem Analysatormittel ist ein doppelbrechendes Bauteil vorgesehen, mit welchem das vom Polarisationsmittel polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufteilbar ist. Mit dem Bauteil ist eine Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen erzeugbar. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Nachrüstsatz für ein herkömmliches Mikroskop bzw. für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskop sowie ein Verfahren zum Abbilden von Objekten.
Bei der mikroskopischen Untersuchung von Objekten werden Mikroskope unterschiedlicher Art eingesetzt, die für den jeweiligen Anwendungszweck geeignet sind. Zur Untersuchung ungefärbter, transparenter und üblicherweise sehr dünne Objekte im Durchlicht können Mikroskope eingesetzt werden, die nach der Methode des Interferenzkontrastes arbeiten. Grundsätzlich werden bei derartigen Mikroskopen Dicke- bzw. Höhenunterschiede im Objekt dadurch dargestellt, dass eine ebene Welle von der Objektstruktur in ihrer Phase moduliert wird. Diese modulierte Welle wird dann mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht. Das dabei entstehende Muster erlaubt die quantitative Bestimmung von Phasen- bzw. Gangunterschieden im Objekt. Die Gangunterschiede können bei diesem Verfahren auch in ein plastisches oder farbkontrastiertes Bild umgewandelt werden.
Neben der Möglichkeit, ein Bild aus der Interferenz der modulierten Welle mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl zu bilden, besteht auch die Möglichkeit, ein Bild mit dem sogenannten differenziellen Interferenzkontrast (DIC) zu erzeugen. Höhenunterschiede und materialabhängige Phasenveränderungen an der Oberfläche des Objektes können mit dieser Methode kontrastreich dargestellt werden. Im Gegensatz zur Interferenzkontrastmethode wird beim Verfahren nach dem differenziellen Interferenzkontrast die modulierte Welle nicht mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht, sondern mit einer lateral versetzten phasenmodulierten Objektwelle selbst. Damit gehen bei der Methode nach dem differenziellen Interferenzkontrast die Differenzwerte an benachbarten Objektpunkten in die Bilderzeugung ein. Somit werden nur solche Objektdetails sichtbar gemacht, in deren unmittelbarer Umgebung ein Brechzahl- oder Dickengradient vorhanden ist, der sich ausreichend durch eine Interferenz benachbarter Wellen darstellen lässt. Mikroskope mit einem differenziellen Interfenzkontrast weisen neben einem linearen Polarisator und einem Analysator üblicherweise mindestens ein Wollaston-Prisma auf, mit welchem eine Aufspaltung und gegebenenfalls eine Wiedervereinigung der Wellen bzw. Teilstrahlen realisiert wird.
Ein Mikroskop, das den oben genannten differenziellen Interferenzkontrast nutzt, ist beispielsweise aus der DE 2 401 973 und der US 2,601,175 bekannt. Dabei wird linear polarisiertes Licht durch ein Kondensorprisma in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen aufgespaltet, die parallel zueinander versetzt sind. Die beiden Teilstrahlen passieren das Objekt entsprechend an unterschiedlichen Stellen und werden mit Hilfe eines nach dem Objekt angeordneten Objektivprismas wieder zusammengeführt. Ein anschließend im Strahlengang angeordneter Analysator bringt die beiden Teilstrahlen zur Interferenz. Auf diese Weise lassen sich Unterschiede in der optischen Weglänge, die auf Höhenunterschiede oder materialabhängige Phasenveränderungen zurückzuführen sind, in Intensitätsunterschiede überführen. Mit Hilfe dieser Intensitätsunterschiede lässt sich dann ein scharfes Bild des Objektes erzeugen.
Grundsätzlich kann dieses Verfahren auch ohne das Kondensorprisma durchgeführt werden. Allerdings ist das Kondensorprisma erforderlich, um ein brillantes Bild erzeugen zu können, wobei das Kondensorprisma als sogenanntes Kompensationsprisma wirkt, mit dessen Hilfe Gangunterschieddifferenzen des Objektivprismas aufgrund der beiden Prismenteile kompensiert werden können.
Mit den oben genannten mikroskopischen Abbildungsverfahren ist allerdings keine variabel einstellbare Kontrastierung möglich. Diese könnte allenfalls dadurch erzielt werden, dass die im Mikroskop vorgesehenen Prismen ausgetauscht werden. Solche Prismen sind jedoch als kristalloptische Komponenten sehr teuer.
So ist beispielsweise aus der JP 10161031 A ein variabler Differenz-Interferenzkontrast bekannt, bei welchem zu einer Kontrastvariation jeweils auf der Beleuchtungs- und der Abbildungsseite zwei keilförmige Doppelplatten gegeneinander verschoben werden können. Diese Anordnung ist einerseits in konstruktiver Hinsicht äußerst aufwendig. Andererseits befinden sich die dort vorgesehenen Aufspaltungselemente in einer dem Objekt konjugierten Ebene, so dass sich gegenüber den üblicherweise verwendeten Konfigurationen, bei welchen die Aufspaltungselemente beispielsweise in einer Pupillenebene vorgesehen sind, zusätzliche optische Elemente zwischen gekreuzten Polarisatoren befinden, welche durch Verspannungen, Verschmutzungen und Brechungen an gekrümmten Flächen kontrastmindernd wirken können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Polarisations-Interferenzmikroskop der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, bei welchem eine variable Kontrastierung möglich ist, wobei die oben genannten Nachteile weitgehend vermieden werden sollen. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Nachrüstsatz für ein herkömmliches Mikroskop bzw. für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskop sowie ein Verfahren zum Abbilden von Objekten zu Verfügung zu stellen, mit welchem ebenfalls eine variable Kontaktierung ermöglicht ist.
Das erfindungsgemäße Polarisations-Interferenzmikroskop der eingangs genannten Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein solches Polarisations-Interferenzmikroskop dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Flüssigkristallelement aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass damit die Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen variabel einstellbar ist.
Bei dem herkömmlichen differenziellen Interferenzkontrast, bei welchem in der Mikroskopie üblicherweise mindestens ein Bauteil in Form einer Savartschen Doppelplatte eingesetzt wird, wird durch diese Savartsche Doppelplatte auf Grund ihrer doppelbrechenden Eigenschaften das linear polarisierte Licht in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen aufgespaltet, die parallel zueinander versetzt sind, falls die Savartsche Doppelplatte in einer Zwischenbildebene des Mikroskops angeordnet ist.
Eine weitere übliche Bauform für ein Mikroskop mit herkömmlichem differenziellem Interferenzkontrast verwendet ein Wollaston-Prisma in der Nähe einer Pupillenebene des Mikroskops, das aufgrund seiner doppelbrechenden Eigenschaften das linear polarisierte Licht in zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen aufspaltet, die eine Winkeldivergenz aufweisen. Die Kontrastierung bei der Abbildung von Objekten steht unmittelbar im Zusammenhang mit der Aufspaltung der zwei Teilstrahlen. Diese Aufspaltung ist unmittelbar abhängig von den Eigenschaften der Savartschen Doppelplatte bzw. des Wollaston-Prismas, welche nicht variabel bzw. veränderbar sind. Daher ist hiermit keine variable Kontrastierung bei dem differenziellen Interferenzkontrast möglich. Unter einem Teilstrahl im Sinn der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Gesamtheit aller Lichtstrahlen zu verstehen, die von dem Flüssigkristallelement in einen linear polarisierten Anteil aufgespalten wird. Somit liegen solche Lichtstrahlen über die gesamte im Strahlengang wirksame Querschnittsfläche des Flüssigkristallelements vor.
In erfindungsgemäßer Weise ist daher vorgesehen, ein doppelbrechendes Bauteil mit variablen Eigenschaften bei der Aufspaltung des polarisierten Lichts in zwei Teilstrahlen unterschiedlicher linearer Polarisationsrichtungen einzusetzen. Hierzu weist das Bauteil ein Flüssigkristallelement auf, mit welchem die Aufspaltung zwischen den zwei Teilstrahlen variabel einstellbar ist, wobei das Flüssigkristallelement selbst die doppelbrechende Eigenschaft aufweist. Grundsätzlich kann mit dem Flüssigkristallelement die Aufspaltung entweder durch eine variable Winkelaufspaltung oder durch einen variabel einstellbaren Parallelversatz der beiden Teilstrahlen erzeugt werden. Hierzu wird im Folgenden genauer eingegangen.
Das Flüssigkristallelement ist variabel einstellbar. So könnte das Flüssigkristallelement beispielsweise aufgrund von magnetooptischer oder elektrooptischer Eigenschaften variabel einstellbar sein. Bevorzugt wird ein elektrooptisch einstellbares Flüssigkristallelement verwendet. Durch das Beaufschlagen des Flüssigkristallelements mit einer geeigneten elektrischen Spannung können die Flüssigkristalle des Flüssigkristallelements aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden, wobei die Auslenkung der Flüssigkristalle in Abhängigkeit von der angelegten Spannung erfolgt. In Abhängigkeit des jeweiligen Wertes der Auslenkung der Flüssigkristalle kann somit die Aufspaltung der Teilstrahlen beeinflusst bzw. variiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallelement derart im Strahlengang angeordnet und/oder derart ausgebildet, dass die von dem Flüssigkristallelement aufgeteilten Teilstrahlen einen Winkel einschließen. Mit anderen Worten kann durch das Flüssigkristallelement eine Aufspaltung in zwei voneinander divergierenden Teilstrahlen erfolgen. In einem Mikroskop würde ein derart ausgebildetes Flüssigkristallelement zweckmäßigerweise in einer Pupillenebene im Strahlengang angeordnet sein. Diese Winkelaufspaltung wird von einem im Strahlengang nachgeordneten Kondensor oder Objektiv in eine laterale Aufspaltung bzw. in einen Parallelversatz umgewandelt.
In einer alternativen Ausführungsform könnte das Flüssigkristallelement derart im Strahlengang angeordnet und/oder derart ausgebildet sein, dass die von dem Flüssigkristallelement aufgeteilten Teilstrahlen einen Parallelversatz aufweisen. Ein solch ausgebildetes Flüssigkristallelement wäre im Strahlengang eines Mikroskops in einer Zwischenbildebene anzuordnen.
Vorzugsweise sind die Polarisationsrichtungen der vom Flüssigkristallelement aufgeteilten Teilstrahlen im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert. Dementsprechend ist das Flüssigkristallelement geeignet auszubilden und an einer entsprechenden Stelle im Strahlengang anzuordnen und mit polarisiertem Licht mit einem geeigneten Polarisationszustand zu beleuchten.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind das Polarisationsmittel und das Flüssigkristallelement derart relativ zueinander im Strahlengang angeordnet, dass die Schwingungsrichtung des von dem Polarisationsmittel linear oder zirkular polarisierten Lichts im Wesentlichen parallel zur Winkelhalbierenden der Polarisationsrichtungen der vom Flüssigkristallelement erzeugbaren Teilstrahlen ausgerichtet ist. Falls also die von dem Flüssigkristallelement aufgeteilten Teilstrahlen Polarisationsrichtungen aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind, ist die Schwingungsrichtung des von dem Polarisationsmittel linear polarisierten Licht jeweils 45 Grad zu der Polarisationsrichtung eines Teilstrahls ausgerichtet. Hierdurch wird das das Flüssigkristallelement durchlaufende Licht zu gleichen Intensitätsteilen in die beiden Teilstrahlen aufgeteilt.
Im Folgenden wird auf einen möglichen Aufbau bzw. auf eine mögliche Ausführung des Flüssigkristallelements und dessen Wirkungsweise eingegangen. Das Flüssigkristallelement weist ein zwischen zwei Glasplatten angeordnetes im Wesentlichen quader- oder zylinderförmiges Volumen auf, in welchem Flüssigkristalle vorgesehen sind. Zwischen der einen Glasplatte und dem Flüssigkristallvolumen ist eine Elektrode vorgesehen, welche eine optisch transparente, elektrisch leitende Schicht aufweisen könnte. Zwischen der anderen Glasplatte und dem Flüssigkristallvolumen ist eine weitere Elektrode vorgesehen. Die Elektrode weist vorzugsweise eine ITO-Schicht aufweist, wobei die Abkürzung ITO für Indium-Tin-Oxid bzw. Idium-Zinn-Oxid steht. Mindestens eine ITO-Schicht ist elektrisch kontaktierbar. Eine ITO-Schicht könnte einen hohen, die andere ITO-Schicht könnte einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Es ist auch denkbar, dass beide ITO-Schichten einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Zwischen einer ITO-Schicht und dem Flüssigkristallvolumen ist eine Schicht vorgesehen, mit welcher eine Vororientierung der Flüssigkristalle erzeugbar ist. Die Schicht weist vorzugsweise Polymid auf. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten eines so ausgebildeten Flüssigkristallelements wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen, wo auch auf die elektrische Kontaktierung und die Funktionsweise weiter eingegangen wird.
Weiterhin ist es denkbar, mehrere nebeneinander oder hintereinander angeordnete, jeweils unabhängig voneinander und/oder einzeln ansteuerbare Flüssigkristallelemente vorzusehen. So könnte beispielsweise eine Reihe oder eine Matrix von einzelnen Flüssigkristallelementen als Bauteil im Sinn des Anspruchs 1 vorgesehen sein. Die einzelnen Flüssigkristallelemente werden bevorzugt quer zur optischen Achse angeordnet sein, so dass jedes einzelne Flüssigkristallelement auf einen anderen Teil des Querschnitts des Strahlengangs wirkt. Es wäre auch denkbar, zwei oder mehrere Flüssigkristallelemente entlang der optischen Achse hintereinander anzuordnen. Jedes der einzelnen Flüssigkristallelemente könnte elektrisch ansteuerbar ausgestaltet sein, so dass mit der Reihe oder der Matrix der Flüssigkristallelemente über den wirksamen Strahlquerschnitt des Strahlengangs eine nahezu beliebige Verteilung der Phasenunterschiede bzw. der hierdurch erzeugbaren Aufspaltung der jeweiligen resultierenden aufgespaltenen Teilstrahlen erzeugt werden kann.
Es könnte vorgesehen sein, dass die mit dem Flüssigkristallelement erzeugbare Aufspaltung über seine gesamte im Strahlengang wirksame Querschnittsfläche bzw. dem Durchmesser des Strahlengangs im Wesentlichen konstant ist. Falls das Flüssigkristallelement mittels elektrooptischer Ansteuerung betrieben wird, wäre hierzu die gesamte im Strahlengang wirksame Querschnittsfläche des Flüssigkristallelements mit einer konstanten Spannung zu beaufschlagen.
Bevorzugt wird das Flüssigkristallelement derart angesteuert, dass der mit dem Flüssigkristallelement erzeugbare Phasenunterschied Werte aufweist, welche in Abhängigkeit der Ortskoordinate der im Strahlengang wirksamen Querschnittsfläche vorgebbar unterschiedlich sind. Mit dieser Maßnahme können beispielsweise die Werte des mit dem Flüssigkristallelement erzeugbaren Phasenunterschieds zumindest entlang einer Richtung proportional, also linear, von der Ortskoordinate der im Strahlengang wirksamen Querschnittsfläche abhängen und daraus eine Winkelaufspaltung der beiden Teilstrahlen resultieren. Anstelle einer linearen Abhängigkeit könnte auch eine potenzielle, exponentielle, trigonometrische, logarithmische oder eine sonstige Abhängigkeit von der Ortskoordinate im Strahlengang realisiert werden. Voraussetzung hierfür wäre, dass das Flüssigkristallelement mit entsprechend ausgestatteten Elektroden mit einem entsprechenden Spannungsverlauf beaufschlagbar ist, falls das Flüssigkristallelement aufgrund elektrooptischer Eigenschaften angesteuert wird.
Das Polarisationsmittel könnte im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Objektiv angeordnet sein. Bevorzugt weist das Polarisationsmittel einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter auf. Eine solche Anordnung des Polarisationsmittels ist mit der Anordnung bei einem herkömmlichen differenziellen Interferenzkontrast-Mikroskop vergleichbar. Es ist auch denkbar, dass das Polarisationsmittel im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektiv und dem Flüssigkristallelement angeordnet ist. Eine solche Anordnung des Polarisationsmittels könnte beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn ein mikroskopischer Strahlengang vorgesehen ist, wie er beispielsweise in der EP 1 359 453 A2 vorgeschlagen ist. Dort ist das Polarisationsmittel erst im Abbildungsstrahlengang vorgesehen, so dass optisch anisotrope Trägermaterialien und/oder ein restspannungsbehaftetes Objektiv bzw. Kondensor das polarisationsoptische Kontrastverfahren nicht negativ beeinflusst. Mit anderen Worten wird dort das Objekt mit nicht polarisiertem Licht beleuchtet bzw. vom Objektiv abgebildet. Ein zirkularer Polarisationsfilter umfasst einen linearen Polarisator, welchem eine λ/4-Platte nachgeordnet ist. Durch den linearen Polarisator wird das den linearen Polarisator durchtretende Licht linear polarisiert und durch die λ/4-Platte wird das linear polarisierte Licht zu zirkular polarisiertem Licht umgewandelt.
Das Analysatormittel könnte im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektiv und einem Detektor und/oder einem Tubus angeordnet sein und könnte ebenfalls einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter aufweisen. Dort können dann die Teilstrahlen zur Interferenz kommen und das kontrastierte Bild des Objekts erzeugen. Der zirkulare Polarisationsfilter beim Analysatormittel umfasst eine λ/4-Platte, welcher ein linearer Polarisator nachgeordnet ist. Durch die λ/4-Platte wird das zirkular polarisierte Licht zu linear polarisiertem Licht umgewandelt. Durch den linearen Polarisator kann nur Licht durchtreten, welches einen Schwingungsanteil aufweiset, der parallel zur linearen Polarisationsrichtung des linearen Polarisators ausgerichtet ist.
Im Fall einer Auflichtbeleuchtung wird das Flüssigkristallelement bevorzugt im Beleuchtungsstrahlengang zwischen dem Polarisationsmittel und dem Objektiv angeordnet. Im Fall einer Durchlichtbeleuchtung wird das Flüssigkristallelement im Beleuchtungsstrahlengang zwischen dem Polarisationsmittel und einem Kondensor angeordnet. Dementsprechend könnte das Flüssigkristallelement bei diesen mikroskopischen Beleuchtungsarten dort angeordnet sein, wo bei einem herkömmlichen differenziellen Interferenzkontrast-Mikroskop üblicherweise das erste, der Lichtquelle nachgeordnete Wollaston-Prisma angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallelement lediglich im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektiv und dem Analysatormittel angeordnet. Dies könnte beispielsweise bei einer Auflichtbeleuchtung oder bei einer Durchlichtbeleuchtung vorgesehen sein, wo auch das Polarisationsmittel im Abbildungsstrahlengang vergleichbar zur EP 19 453 A2 angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Flüssigkristallelement im Beleuchtungsstrahlengang und ein weiteres Flüssigkristallelement ist im Abbildungsstrahlengang angeordnet. Eine solche Anordnung von zwei Flüssigkristallelementen ist insbesondere bei einer Durchlichtbeleuchtung zweckmäßig, bei der das im Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Flüssigkristallelement vergleichbar zu einem Kondensorprisma bei der differenziellen Interferenzkontrast-Mikroskopie wirkt. Das im Abbildungsstrahlengang angeordnete Flüssigkristallelement wirkt demgemäß vergleichbar zu dem Objektivprisma.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Kompensationselement mit einer doppelbrechenden Eigenschaft vorgesehen, welches Flüssigkristalle aufweisen kann. Grundsätzlich wird das Kompensationselement optional eingesetzt. Mit einem solchen Kompensationselement können im Wesentlichen zwei Effekte kompensiert werden. So kann einerseits die mit dem Flüssigkristallelement erzeugte Dispersion der Doppelbrechung kompensiert werden. Flüssigkristalle zeigen nämlich üblicherweise eine starke Dispersion der Doppelbrechung. So variiert der Brechungsindexunterschied zwischen der ordentlich und der außerordentlich polarisierten Komponente mit der Wellenlänge des Lichts. Dementsprechend würde der Gangunterschied der zwei vom Flüssigkristallelement erzeugbaren Teilstrahlen ebenfalls mit der Wellenlänge variieren. Falls daher ein Kompensationselement verwendet wird, können – eine geeignete Anordnung/Ausbildung des Flüssigkristallelements und des Kompensationselements vorausgesetzt – beide Teilstrahlen die gleiche optische Wegstrecke als ordentlicher und als außerordentlicher Strahl zurücklegen. Damit verschwindet der Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen für alle Wellenlängen. Andererseits kann mit dem Kompensationselement ein eventuell vorgesehener zusätzlicher Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen derart eingestellt werden, dass beispielsweise nach Durchgang durch das Flüssigkristallelement und durch das Kompensationselement die wieder vereinigten Teilstrahlen auf der optischen Achse bzw. in der Mitte des wirksamen Strahlquerschnitts keinen Gangunterschied mehr aufweisen. Somit ist das Kompensationselement derart im Strahlengang des Polarisations-Interferenzmikroskops angeordnet und derart betreibbar, dass mit dem Kompensationselement ein durch das Flüssigkristallelement hervorgerufener Dispersionsunterschied zwischen den Teilstahlen weitgehend kompensierbar ist und/oder dass mit dem Kompensationselement bezüglich des Phasenunterschieds der Teilstrahlen ein vorgebbarer Offset erzeugbar ist.
Das Kompensationselement könnte derart ausgebildet bzw. betreibbar sein, dass der vom Kompensationselement erzeugte Phasenunterschied zwischen zwei Teilstrahlen auf der optischen Achse minimierbar ist oder einen Wert von Null aufweist. Hierdurch sind diese beiden Strahlen maximal interferenzfähg.
Wie auch das Flüssigkristallelement könnte das Kompensationselement aufgrund von magnetooptischer oder elektrooptischer Eigenschaften variabel einstellbar sein. Dementsprechend könnte sowohl das Flüssigkristallelement als auch das Kompensationselement elektrisch variabel einstellbar sein. Hierzu könnte eine entsprechende Steuervorrichtung bzw. Ansteuerelektronik mit zwei Ausgangsstufen für jeweils ein Element vorgesehen sein.
Der mit dem Kompensationselement erzeugbare Phasenunterschied könnte über seine gesamte im Strahlengang wirksame Querschnittsfläche im Wesentlichen konstant sein. Es könnte auch zweckmäßig sein, dass der mit dem Kompensationselement erzeugbare Phasenunterschied Werte aufweist, welche in Abhängigkeit der Ortskoordinate der im Strahlengang wirksamen Querschnittsfläche vorgebbar unterschiedlich sind. Insoweit könnten sowohl das Kompensationselement als auch das Flüssigkristallelement vergleichbare Wirkungen aufweisen, wobei beide Elemente vorzugsweise derart relativ zueinander angeordnet und betrieben werden, dass damit eine optimale Variabilität in der Kontrastierung bei einer optimalen Qualität der Objektabbildung erzielbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kompensationselement zwischen dem Flüssigkristallelement und dem Analysatormittel angeordnet. Hierdurch werden von dem Flüssigkristallelement hervorgerufene Dispersionseffekte an einer Stelle im Strahlengang kompensiert, die vor dem Analysatormittel liegt, so dass die diesbezüglich kompensierten Teilstrahlen an dem Analysatormittel miteinander interferieren können. Grundsätzlich könnte das Kompensationselement auch an einer beliebiger Stelle zwischen dem Polarisationsmittel und dem Analysatormittel angeordnet sein. Dies wird von der jeweiligen Applikation abhängen, welche mit dem erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskop durchzuführen ist.
Vorzugsweise ist das Kompensationselement relativ zum Flüssigkristallelement derart im Strahlengang angeordnet, dass die ordentliche Achse des Kompensationselements gegenüber der ordentlichen Achse des Flüssigkristallelements einen vorgebbaren Winkel aufweist. Dieser Winkel könnte im Wesentlichen 90 Grad aufweisen. Mit anderen Worten ist dann das Flüssigkristallelement hinsichtlich seiner doppelbrechenden Eigenschaften um 90 Grad gegenüber dem Kompensationselement und dessen doppelbrechenden Eigenschaften im Strahlengang verdreht.
Ganz besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Polarisations-Interferenzmikroskop einen Auflicht-Beleuchtungsstrahlengang und/oder eine Hellfeldbeleuchtung des Objekts auf. Mit anderen Worten erfolgt die Objektbeleuchtung von einer Richtung und die Objektabbildung erfolgt in der entgegengesetzten Richtung. Dementsprechend erfolgt sowohl die Objektbeleuchtung als auch die Objektabbildung durch das Objektiv.
Das erfindungsgemäße Polarisations-Interferenzmikroskop könnte auch einen Durchlicht-Beleuchtungsstrahlengang aufweisen. Falls ein Polarisations-Interferenzmikroskop einen Strahlengang aufweist, welcher vergleichbar zu dem in der EP 1 359 453 A2 offenbarten Strahlengang ist, könnte im Beleuchtungsstrahlengang eine Schlitzblende angeordnet sein.
Bei der Polarisations-Interferenzmikroskopie wird üblicherweise eine Weitfeldabbildung der Objekte realisiert, es handelt sich also um ein flächenhaft bildgebendes Abbildungsverfahren.
Hinsichtlich eines Nachrüstsatzes für ein Mikroskop wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 31 gelöst. Demgemäß umfasst ein Nachrüstsatz ein Polarisationsmittel, ein Analysatorsmittel, ein Flüssigkristallelement und gegebenenfalls ein Kompensationselement. Das Polarisationsmittel, das Analysatorsmittel, das Flüssigkristallelement und gegebenenfalls das Kompensationselement werden derart in den Strahlengang des Mikroskops eingebracht, dass hierdurch ein Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausbildbar ist. Mit einem solchen Nachrüstsatz kann in ganz besonders vorteilhafter Weise ein herkömmliches Mikroskop zu einem erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskop umgerüstet werden, und zwar auch dann, wenn das jeweilige herkömmliche Mikroskop bzw. Gerät schon seit langem bei einem Endanwender installiert ist. Die einzige Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass das jeweilige Gerät entsprechende Einbau- bzw. Einschubmöglichkeiten aufweist, in welche die jeweiligen optischen Komponenten in den Strahlengang eingebracht werden können, wobei die jeweiligen Komponenten (Polarisationsmittel, Analysatorsmittel, Flüssigkristallelement und gegebenenfalls das Kompensationselement) in entsprechenden kompatiblen Halterungen oder in zu den Einbau- bzw. Einschubmöglichkeiten komplementär ausgebildeten Bauteilen angeordnet sind.
In vergleichbarer Weise kann die eingangs genannte Aufgabe hinsichtlich eines Nachrüstsatzes für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskop durch die Merkmale des Anspruchs 32 gelöst werden. Demgemäß weist ein Nachrüstsatz für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskops ein Flüssigkristallelement und gegebenenfalls ein Kompensationselement auf. Das Flüssigkristallelement und gegebenenfalls das Kompensationselement sind anstelle mindestens eines Wollatston-Prismas des herkömmlichen Polarisations-Interferenzmikroskops derart in den Strahlengang des Mikroskops einbringbar, dass hierdurch ein Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausbildbar ist.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbilden von Objekten mit einem Polarisations-Interferenzmikroskop gemäß Patentanspruch 33 gelöst. Das Polarisations-Interferenzmikroskop umfasst eine Lichtquelle, einen Beleuchtungsstrahlengang, einen Abbildungsstrahlengang und ein Objektiv. Der Beleuchtungsstrahlengang erstreckt sich von der Lichtquelle zum Objekt. Der Abbildungsstrahlengang erstreckt sich vom Objekt zu einem Detektor oder einem Tubus. Mit mindestens einem im Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Abbildungsstrahlengang angeordneten Polarisationsmittel wird das Licht des jeweiligen Strahlengangs in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführt. Im Abbildungsstrahlengang ist ein Analysatormittel vorgesehen. Zwischen dem Polarisationsmittel und dem Analysatormittel ist ein doppelbrechendes Bauteil vorgesehen, mit welchem das vom Polarisationsmittel linear polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufgeteilt wird und mit welchem eine Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen erzeugt wird. Das Bauteil weist ein Flüssigkristallelement auf, welches derart ausgebildet ist, dass damit die Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen variabel eingestellt werden kann.
Mit der räumlichen Aufspaltung in zwei Teilstrahlen legen die beiden Teilstrahlen einen unterschiedlichen optischen Weg zurück. Daher wird hierdurch insbesondere ein Phasenunterschied zwischen den zwei Teilstrahlen erzeugt. Aufgrund der variabel einstellbaren Aufspaltung der zwei Teilstrahlen kann somit der Wert des Phasenunterschieds zwischen den zwei Teilstrahlen verändert werden.
Das erfindungsgemäße Abbildungsverfahren wird ganz besonders bevorzugt mit einem Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 30 und/oder an einem gemäß den Patentansprüchen 31 oder 32 aufgerüsteten bzw. umgerüsteten Polarisationsmikroskop durchgeführt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der diesbezüglichen Vorrichtungsmerkmale auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen wird, wobei sich die hierzu erforderlichen Verfahrensschritte einem auf dem vorliegenden Gebiet tätigen Fachmann in Kenntnis des Offenbarungsgehalt des vorangegangenen Teils der Beschreibung erschließen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops,
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops,
4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops,
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Flüssigkristallelements,
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kompensationselements und
7a–7c jeweils in einem schematischen Diagramm der mit einem variabel einstellbaren doppelbrechenden optischen Bauteil erzielbare Phasenunterschied bzw. Phasenhub ϕ in Abhängigkeit von der X-Koordinate für zwei unterschiedliche Spannungen.
In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1. Das Polarisations-Interferenzmikroskop 1 umfasst eine Lichtquelle 2 (z.B. eine herkömmliche Weißlichtquelle) und einen schematisch angedeuteten Detektor (z.B. eine CCD-Kamera) bzw. eine Tubuslinse 3. Die Beobachtung des abgebildeten Objekts kann auch durch die schematisch angedeutete Tubuslinse 3 erfolgen, so dass in strenge genommen der Abbildungsstrahlengang sich bis in das Auge des Bedieners erstreckt.
Das Polarisations-Interferenzmikroskop 1 umfasst weiterhin ein Objektiv 4. Mit dem Bezugszeichen 5 ist die Objektebene des Polarisations-Interferenzmikroskops 1 angedeutet, an welcher das Objekt (üblicherweise auf einem Objektträger) positioniert wird. Der Einfachheit halber wird mit dem Bezugszeichen 5 im Folgenden auch das abzubildende Objekt gekennzeichnet. Somit erstreckt sich der Beleuchtungsstrahlengang 6 von der Lichtquelle 2 bis zum Objekt 5. Der Abbildungsstrahlengang 7 erstreckt sich vom Objekt 5 bis zur Tubuslinse 3 bzw. bis zum – in 1 nicht gezeigten – Auge eines Bedieners. Das Licht bzw. Beleuchtungslicht der Lichtquelle 2 wird an dem Strahlteiler 8 in Richtung des Objektivs 4 und des Objekts 5 reflektiert. Das am Objekt 5 reflektierte Beleuchtungslicht wird zumindest teilweise vom Objektiv 4 in Richtung der Tubuslinse 3 abgebildet und passiert hierbei zumindest größtenteils den Strahlteiler 8, welcher ein geeignetes Transmissions- bzw. Reflexionsverhältnis aufweist. Beispielsweise könnte die der Lichtquelle 2 zugewandte Oberfläche des Strahlteilers 8 einen Reflexionskoeffizienten von 0,4 aufweisen, so dass lediglich 40 Prozent des Lichts der Lichtquelle 2 von dem Strahlteiler 8 in Richtung des Objekts 5 reflektiert wird. Das am Objekt 5 reflektierte Licht wird dann ebenfalls zu 40 Prozent in Richtung der Lichtquelle 2 reflektiert, der verbleibende Anteil von ca. 60 Prozent des vom Objekt 5 reflektierten Lichts kann dann allerdings den Strahlteiler 8 in Richtung Detektor bzw. Tubuslinse 3 passieren. Dementsprechend handelt es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 um einen Auflicht-Beleuchtungsstrahlengang, wobei zwischen dem Objekt 5 und dem Strahlteiler 8 sich sowohl ein Teil des Beleuchtungs- als auch ein Teil des Abbildungsstrahlengangs 6 bzw. 7 erstreckt.
Im Beleuchtungsstrahlengang 6 und zwischen der Lichtquelle 2 und dem Strahlteiler 8 ist das Polarisationsmittel 9 angeordnet, mit welchem das Licht der Lichtquelle 2 in einer vorgebbaren Polarisationsrichtung linear polarisiert wird. Im Abbildungsstrahlengang 7 und zwischen dem Strahlteiler 8 und der Tubuslinse 3 ist das Analysatormittel 10 angeordnet. Bei dem Analysatormittel 10 handelt es sich wie bei dem Polarisationsmittel 9 ebenfalls um einen linearen Polarisationsfilter, wobei das Polarisationsmittel 9 relativ zu dem Analysatormittel 10 derart angeordnet ist, dass deren Polarisationsrichtungen im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind (gekreuzte Ausrichtung).
Zwischen dem Polarisationsmittel 9 und dem Analysatormittel 10 ist ein doppelbrechendes Bauteil 11 vorgesehen, mit welchem das vom Polarisationsmittel 9 linear polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen 13, 14 unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufteilbar ist. Mit dem Bauteil 11 kann eine Aufspaltung zwischen den zwei aufgeteilten Teilstrahlen 13, 14 erzeugt werden.
Erfindungsgemäß weist das Bauteil 11 ein Flüssigkristallelement auf, welches der Einfachheit halber im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet wird. Das Flüssigkristallelement 11 ist in 1 zwischen dem Polarisationsmittel 9 und dem Objektiv 4 im Beleuchtungsstrahlengang 6 angeordnet. Das Flüssigkristallelement 11 ist als ein elektrooptisches Bauteil elektrisch durch die lediglich schematisch eingezeichnete Steuereinrichtung 12 ansteuerbar. Die Steuereinrichtung 12 ist mit einem Bedienelement 18 verbunden. Mit dem Bedienelement 18 kann der Bediener die Kontrastrierung des Polarisations-Interferenzmikroskops 1 variieren, indem nämlich z.B. durch Drehen des Drehschalters 19 ein vom Drehschalter 19 erzeugtes Bediensignal der Steuereinheit 12 übermittelt wird, wodurch die Steuereinheit 12 die Spannung variiert, mit welcher das Flüssigkristallelement 11 beaufschlagt wird. Insoweit verändert der Bediener durch Drehen des Drehschalters 19 mittelbar die optische Eigenschaft des Flüssigkristallelements 11.
Das Flüssigkristallelement 11 aus 1 ist derart im Strahlengang des erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 angeordnet, dass die damit aufgeteilten Teilstrahlen 13, 14 einen Winkel α einschließen. Die Teilstrahlen 13, 14 sind jeweils linear polarisiert, wobei das Flüssigkristallelement 11 derart ausgebildet und angeordnet ist, dass deren Polarisationsrichtung senkrecht zueinander stehen. Das Flüssigkristallelement 11 befindet sich in einer Pupillenebene im Beleuchtungsstrahlengang 6. Das Objektiv 4 wandelt die winkelaufgespaltenen Teilstrahlen 13, 14 in parallel verlaufende Teilstrahlen 15, 16 um. Es ist ausdrücklich darauf hingewiesen, dass lediglich ein Teilstrahl des gesamten wirksamen Strahlquerschnitts gezeigt ist, nämlich der von dem Strahlteiler 8 kommende und auf der optischen Achse verlaufende Beleuchtungslichtstrahl. Es gibt jedoch weitere vom Polarisationsmittel 9 in Richtung des Flüssigkristallelements 11 sich ausbreitende Lichtstrahlen im Feld (also in einem Bereich quer zur optischen Achse), die ebenfalls entsprechend aufgespalten werden und lediglich der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind.
Es ist ein – in 1 gestrichelt eingezeichnetes – Kompensationselement 17 vorgesehen, welches optional bei dem Polarisations-Interferenzmikroskop 1 verwendet werden kann. Das Kompensationselement 17 ist ähnlich wie das Flüssigkristallelement 11 ausgebildet, es weist Flüssigkristalle auf und hat somit ebenfalls eine doppelbrechende Eigenschaft. Das Kompensationselement 17 ist zwischen dem Flüssigkristallelement 11 und der Tubuslinse 3 angeordnet, bevorzugt in der Nähe des Flüssigkristallelements 11. Das Kompensationselement 17 ist ebenfalls von der Steuereinrichtung 12 ansteuerbar. Diese Ansteuerung könnte unabhängig von der Ansteuerung des Flüssigkristallelements 11 oder in Abhängigkeit der Ansteuerung des Flüssigkristallelements 11 erfolgen. Mit dem Kompensationselement 17 ist insbesondere der bereits oben genannte, vom Flüssigkristallelement 11 erzeugte laterale bzw. räumliche Offset und/oder ein vom Flüssigkristallelement 11 hervorgerufener Dispersionsunterschied zwischen den zwei Teilstrahlen in der Anordnung gemäß 1 variierbar bzw. kompensierbar.
Die 2 bis 4 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 in einer Durchlicht-Anordnung.
Im Ausführungsbeispiel aus 2 wird das von der Lichtquelle 2 emmitierte Licht von dem Polarisationsmittel 9 linear polarisiert. Das linear polarisierte Licht durchläuft das im Beleuchtungsstrahlengang 6 angeordnete Flüssigkristallelement 11, wo es ebenfalls in zwei Teilstrahlen 13, 14 aufgespalten wird. Über den Kondensor 20 wird das Objekt 5 mit dem Licht der Lichtquelle 2 beleuchtet. Das durch das Objekt 5 hindurchtretende und vom Objektiv 4 aufgesammelte Licht durchläuft ein weiteres, im Abbildungsstrahlengang 7 angeordnetes Flüssigkristallelement 21. Das Flüssigkristallelement 11 vereinigt wieder die von dem ersten Flüssigkristallelement 11 aufgespalten beiden Teilstrahlen 13, 14 bzw. 15, 16 zu einem Lichtstrahl. Auch in dem Polarisations-Interferenzmikroskops 1 gemäß Ausführungsbeispiel aus 2 kann optional ein Kompensationselement 17 angeordnet sein, mit welchem eine vergleichbare Wirkung wie mit dem Kompensationselement 17 gemäß Ausführungsbeispiel aus 1 erzielbar ist. Die vom Flüssigkristallelement 21 wiedervereinigten Teilstrahlen und vom gegebenenfalls vorgesehenen Kompensationselement 17 kompensierten Lichtstrahlen treffen auf das Analysatormittel 10, welches (wie auch das Polarisationsmittel 9 bzw. Analysatormittel 10 aus 2) einen linearen Polarisationsfilter aufweist. Die wiedervereinigten Teilstrahlen interferieren an dem Analysatormittel 10 und die Schwingungsanteile dieser Lichtstrahlen, welche eine Schwingungsrichtung aufweisen, die parallel zu der Ausrichtung des linearen Polarisationsfilters sind, können das Analysatormittel 10 zur Tubuslinse 3 und letztendlich zum Auge des in 2 nicht gezeigten Bedieners passieren.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 gezeigt, welches eine zu der in 2 gezeigte vergleichbare Anordnung der einzelnen Bauteile aufweist. Dies betrifft insbesondere die Lichtquelle 2, das Polarisationsmittel 9, den Kondensor 20, die Lage der Objektebene 5, das Objektiv 4, das Flüssigkristallelement 21, das optional vorgesehene Kompensationselement 17, das Analysatormittel 10 sowie die Tubuslinse 3. Das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 zwischen Polarisationsmittel 9 und Kondensor 20 angeordnete Flüssigkristallelement 11 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 allerdings nicht vorgesehen. Zwischen dem Polarisationsmittel 9 und dem Kondensor 20 ist eine Schlitzblende 22 angeordnet, mit welcher ein Teil des von der Lichtquelle 2 emittierten und durch das Polarisationsmittel 9 durchlaufenden Lichts in Richtung Objekt 5 ausblendbar ist. Hiermit werden eine geringere Bildhelligkeit und eine gegebenenfalls verringerte Abbildungsqualität erzielt, feine Bilddetails sind unter Umständen nicht mehr darstellbar. Es können jedoch die Kosten für das im Beleuchtungsstrahlengang 6 nicht vorgesehene Flüssigkristallelement nebst Ansteuerung hierfür eingespart werden.
In 3 ist ein doppelbrechendes optisches Bauteil 23 gezeigt, welches anstelle des Flüssigkristallelements 21 aus 3 in den Abbildungsstrahlengang 7 eingebracht werden kann. Das Bauteil 23 weist mehrere, einzeln nebeneinander angeordnete Flüssigkristallelemente 24 auf, welche unabhängig voneinander einzeln ansteuerbar sind. Ansonsten ist die Wirkung des Bauteiles 23 im Wesentlichen vergleichbar zu der des Flüssigkristallelements 21 aus 3. Mit anderen Worten können auch mit dem Bauteil 23 Lichtstrahlen in jeweils zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander linear polarisierte Teilstrahlen aufgespalten werden.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 weist einen vergleichbaren Aufbau zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 auf. Lediglich das Polarisationsmittel 9 ist nicht im Beleuchtungsstrahlengang 6, sondern im Abbildungsstrahlengang 7, nämlich zwischen dem Objektiv 4 und dem Flüssigkristallelement 21 angeordnet. Eine solche Anordnung entspricht im Wesentlichen grundsätzlich der aus dem Polarisations-Interferenzmikroskops, welches aus der EP 1 359 453 A2 bekannt ist. Mit einem Polarisations-Interferenzmikroskops 1 gemäß 4 wird somit das Objekt 5 mit nicht polarisiertem Licht der Lichtquelle 2 beleuchtet. Häufig wird ein Objekt 5 in einer Kunststoff-Petrischale untersucht. Ein solcher Objektträger aus Kunststoff weist doppelbrechende Eigenschaften auf. Hierdurch kann der doppelbrechende Objektträger oder alle weiteren optischen Elemente im Beleuchtungsstrahlengang, die ebenfalls einen doppelbrechenden und/oder anisotropen Charakter aufweisen, einen störenden Einfluss auf das zu erzeugende Bild des Objekts haben. Daher wird das Polarisationsmittel 9 im Abbildungsstrahlengangs 7 dem Objektiv 4 nachgeordnet, so dass das vom Objekt 5 kommende Licht erst ab dieser Stelle linear polarisiert wird. Die Wirkung des Flüssigkristallelements 21, des optionalen Kompensationselements 17, des Analysatormittels 10 des Ausführungsbeispiels gemäß 4 ist zu den entsprechenden Komponenten des Ausführungsbeispiels aus 3 vergleichbar.
5 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung ein Flüssigkristallelement 11, welches in dem erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 gemäß den 1 bis 4 als Flüssigkristallelement 11 bzw. 21 verwendet werden kann. Das Flüssigkristallelement 11 umfasst zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Glasplatten 25, zwischen welchen die Flüssigkristalle angeordnet sind, wobei die Flüssigkristalle mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet sind. Zwischen einer Glasplatte 25 und den Flüssigkristallen 26 ist jeweils eine in Form einer ITO-Schicht 27 ausgebildete Elektrode vorgesehen, welche elektrisch leitfähig und optisch transparent ausgebildet ist. Zwischen einer ITO-Schicht 27 und den Flüssigkristallen 26 ist eine Polymid-Schicht 28 vorgesehen, welche eine Vororientierung der Flüssigkristalle 26 bewirkt. Im Konkreten weist die Polymid-Schicht 28 feine – nicht gezeigte – linienförmige Vertiefungen auf, welche durch eine einfache mechanische Bearbeitung bei der Herstellung des Flüssigkristallelements 11 erzeugt werden können, beispielsweise durch Überstreichen der Polymid-Schicht 28 mit einem geeigneten Tuch. An vier Kanten des im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Volumens, in welchem die Flüssigkristalle 26 angeordnet sind, sind Abstandshalter 29 vorgesehen, von denen jedoch auf Grund der perspektivischen Darstellung aus 5 lediglich drei sichtbar sind.
Das Flüssigkristallelement 11 ist derart in einem Strahlengang angeordnet, dass die optische Achse 30 des jeweiligen Strahlengangs (Beleuchtungsstrahlengang und/oder Abbildungsstrahlengang) senkrecht zur Oberfläche der Glasplatte 25 ausgerichtet ist. Insoweit weist die optische Achse 30 eine Richtung auf, die parallel zur Z-Koordinate des schematisch angedeuteten Koordinatensystems 31 ausgerichtet ist. Mit den zwei Doppelpfeilen 32, 33 sind die optischen Achsen des Flüssigkristallelements 11 bzw. die damit erzeugbaren Polarisationskomponenten der vom Flüssigkristallelement 11 aufgespalten Teilstrahlen angedeutet. Doppelpfeil 32 kennzeichnet hierbei die ordentliche Polarisation, welche parallel zur Y-Richtung des Koordinatensystems 31 ausgerichtet ist. Doppelpfeil 33 kennzeichnet hierbei die außerordentliche Polarisation, welche parallel zur X-Richtung des Koordinatensystems 31 ausgerichtet ist. Dementsprechend stehen die zwei Polarisationsrichtungen 32, 33 senkrecht aufeinander. Das Flüssigkristallelement 11 wird nun mit linear polarisiertem Licht von oben beleuchtet (wie mit der Pfeilspitze der optischen Achse 30 angedeutet), wobei die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts einen Winkel von 45 Grad bezogen zur X-Richtung des Koordinatensystem 31 aufweist. Die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts ist parallel zur Winkelhalbierenden der optischen Achsen 32, 33 des Flüssigkristallelements 11 ausgerichtet. Das auf das Flüssigkristallelement 11 auftreffende Licht wird beim Durchlaufen des Flüssigkristallelements 11 daher in zwei Teilstrahlen im Wesentlichen gleicher Intensitätsanteile aufgespalten.
Sowohl die obere als auch die untere ITO-Schicht 27 ist elektrisch kontaktierbar. So ist die obere ITO-Schicht 27 an der Kontaktstelle 34 mit einer elektrischen Leitung 35 kontaktiert. Die untere ITO-Schicht 27 ist sowohl an einer ersten Kontaktstelle 36 als auch an einer zweiten Kontaktstelle 37 ebenfalls mittels einer elektrischen Leitung 35 elektrisch kontaktierbar. Die zwei Kontaktstellen 36 und 37 sind an gegenüberliegenden Seiten des Flüssigkristallelements 11 angeordnet. Die obere ITO-Schicht 27 weist einen niedrigen ohmschen Widerstand auf. Die untere ITO-Schicht 27 hingegen weist einen hohen ohmschen Widerstand auf. Dementsprechend bildet sich bei Anlegen einer vorgebbaren Gleichspannung mit der Spannungsquelle 38 an der oberen ITO-Schicht 27 ein konstantes Potenzial aus. Über die untere ITO-Schicht 27 bildet sich auf Grund ihres hohen ohmschen Widerstands ein Potenzialabfall längs der Verbindungsrichtung zwischen den zwei Kontaktstellen 36, 37 bzw. in X-Richtung aus. Die untere ITO-Schicht 27 bzw. die Kontaktstellen 36, 37 sind hierbei derart ausgebildet, dass längs der X-Richtung ein Potenzialabfall mit einer direkt proportionalen bzw. linearen Abhängigkeit von der Ortskoordinate in X-Richtung vorliegt und dass längs der Y-Richtung ein im Wesentlichen konstanter Potenzialverlauf vorliegt. Dementsprechend ergibt sich zwischen der oberen und der unteren ITO-Schicht 27 ein elektrisches Feld, bei welchem in X-Richtung sich die elektrische Feldstärke ändert, während die elektrische Feldstärke in Y-Richtung im Wesentlichen konstant ist. Dementsprechend wirkt bei einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke bzw. bei einer an den ITO-Schichten 27 angelegten Spannung auf die Flüssigkristalle 26 eine Auslenkungskraft, die von der Ortskoordinate in X-Richtung abhängt. Hierbei werden die Flüssigkristalle 26 auf Grund der Potenzialdifferenz aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und zwar umso stärker, je größer die Potenzialdifferenz zwischen der oberen und der unteren ITO-Schicht 27 ist. Somit ändert sich der Brechungsindex für die X-Polarisationskomponente entlang der X-Richtung und ein Lichtstrahl mit dieser Polarisationsrichtung erfährt eine Winkelablenkung in X-Richtung und in Abhängigkeit der Ortskoordinate, an welchem der Lichtstrahl das Flüssigkristallelement 11 durchläuft. Grundsätzlich gilt, dass je weiter die Flüssigkristalle 26 aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden, desto stärker ändert sich der Brechungsindex für die entsprechende Polarisationskomponente, hier für die außerordentliche Polarisation in X-Richtung.
Der Brechungsindex für die ordentliche Polarisation in Y-Richtung ist über das gesamte Flüssigkristallelement 11 konstant. Dementsprechend erfährt diese Komponente eine vorgebbare, jedoch konstante Phasenverzögerung. Hierdurch werden also die linear polarisierten Lichtstrahlen, die eine Polarisationsrichtung mit einem Winkel von 45 Grad zur X-Richtung aufweisen, in jeweils zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen aufgespalten, wobei die jeweiligen Teilstrahlen unter einem Winkel divergieren, welcher von dem zwischen den beiden Enden der unteren ITO-Schicht 27 vorliegenden Spannungsverlauf und dem hieraus zwischen den beiden ITO-Schichten 27 sich einstellenden elektrischen Feld abhängt. Bei vorgegebenen ohmschen Widerständen der beiden ITO-Schichten 27 kann mit der steuerbaren Spannungsquelle 28 eine vorgebbare Potenzialdifferenz mit jeweils unterschiedlichen Offset-Werten eingestellt werden.
Ganz allgemein kann eine ITO-Schicht 27 entlang einer ersten und/oder einer zweiten Raumrichtung einen linearen oder einen sonstigen analytischen ohmschen Widerstandsverlauf aufweisen, beispielsweise durch jeweils eine punkt- linien- oder ringförmig ausgebildete Kontaktierung in Verbindung mit einer entsprechenden Widerstandseigenschaft der jeweiligen Elektrode.
6 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung ein Kompensationselement 17, welches in dem erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 gemäß den 1 bis 4 optional verwendet werden kann. Das Kompensationselement 17 ist im Wesentlichen vergleichbar zu dem Flüssigkristallelement 11 aus 5 aufgebaut. Dementsprechend sind die einzelnen Teile des Kompensationselements 17 mit den selben Bezugszeichen wie die einzelnen Teile des Flüssigkristallelements 11 aus 5 gekennzeichnet. Es unterscheidet sich in dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 von dem Flüssigkristallelement 11 aus 5 einerseits dadurch, dass beide ITO-Schichten 27 jeweils einen relativ geringen ohmschen Widerstand aufweisen. Andererseits unterscheiden sie sich durch die elektrische Kontaktierung, an der oberen ITO-Schicht 27 ist eine Kontaktstelle 39 und an der unteren ITO-Schicht 27 ist lediglich eine Kontaktstelle 40 vorgesehen. Dementsprechend bildet sich bei einer durch die Spannungsquelle 38 einstellbaren elektrischen Spannung in beide Raumrichtungen X und Y ein im Wesentlichen konstanter Spannungsverlauf bzw. ein im Wesentlichen konstantes elektrisches Feld aus. Dementsprechend werden die Phasenunterschiede der jeweiligen Teilstrahlen, also der ordentlichen und der außerordentlichen Teilstrahlen, in gleicher Weise mit dem Kompensationselement 17 beeinflusst. Die Anordnung der ITO-Schichten 27 wirken also wie ein Kondensator.
Das Kompensationselement 17 wird nun zweckmäßigerweise – jedoch nicht notwendigerweise – relativ zum Flüssigkristallelement 11 derart angeordnet, dass dessen außerordentliche Polarisationsrichtung in Y-Richtung orientiert ist und dass die ordentliche Polarisationsrichtung in X-Richtung orientiert ist. Mit anderen Worten ist das Kompensationselement 17 gegenüber dem Flüssigkristallelement 11 hinsichtlich seiner doppelbrechenden Eigenschaften um 90 Grad um die optische Achse 30 gedreht im Strahlengang eines erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops 1 angeordnet.
Nun wird bevorzugt das Kompensationselement 17 mit einer vorgebbaren Spannung derart beaufschlagt, dass hierdurch der Phasenunterschied der Polarisationskomponenten in X- und Y-Richtung von (nach dem Flüssigkristallelement 11 wieder vereinigten) Teilstrahlen für die Lichtstrahlen minimiert wird bzw. verschwindet, welche auf oder nahe der optischen Achse 30 bzw. durch die Mitte der beiden Elemente, also dem Flüssigkristallelement 11 und dem Kompensationselement 17, verlaufen.
Mit dem Kompensationselement 17 kann also, falls es entsprechend im optischen Strahlengang angeordnet ist, einerseits der Phasenunterschied zwischen den Teilstrahlen der beiden senkrecht aufeinander stehenden Polarisationskomponenten für einen Strahl entlang der optischen Achse nach Durchgang durch das Flüssigkristallelement 11 und das Kompensationselement 17 zum Verschwinden gebracht werden. Hierdurch können diese beiden Teilstrahlen in der Bildmitte optimal miteinander interferieren. Andererseits können von den Flüssigkristallen 26 des Flüssigkristallelements 11 hervorgerufene Dispersionseffekte bei der Doppelbrechung nahezu vollständig ausgeglichen werden. Die Dispersionseffekte werden dadurch hervorgerufen, dass der Brechungsindexunterschied zwischen der ordentlich und der außerordentlich Polarisationskomponente des doppelbrechenden Bauteils mit der Wellenlänge des Lichts variiert. Der Phasenunterschied zwischen der einen Polarisationskomponente und der hierzu senkrecht angeordneten Polarisationskomponente hinter dem Flüssigkristallelement 11 würde daher mit der Wellenlänge variieren. In Verbindung mit einem dem Flüssigkristallelement 11 nachgeordneten Kompensationselement 17 ergibt sich aber, dass beide Strahlen die gleiche optische Wegstrecke als ordentlicher und als außerordentlicher Strahl zurücklegen, wodurch der Phasenunterschied zwischen der einen und der anderen Polarisationskomponente für alle Wellenlängen verschwindet.
In den in den 7a bis 7c gezeigten Diagramme ist der mit einem variabel einstellbaren doppelbrechenden optischen Bauteil erzielbare Phasenunterschied bzw. Phasenhub ϕ in Abhängigkeit von der X-Koordinate aufgetragen. U1 ist hierbei größer als U2 gewählt worden. In dem Diagramm gemäß 7a ist der mit dem Flüssigkristallelement 11 gemäß 5 erzielbare Phasenunterschied in Abhängigkeit der X-Koordinate bei zwei verschiedenen Spannungen U1 und U2 aufgetragen. Entsprechend der sich in X-Richtung verändernden Spannung des Flüssigkristallelements 11 aus 5 (siehe entsprechender Beschreibungsteil weiter oben) weisen die zwei vom Flüssigkristallelement 11 aufgespalten Teilstrahlen bei der X-Koordinate Null keinen Phasenunterschied auf. Mit größer werdender X-Koordinate wächst der Phasenunterschied zwischen den zwei Teilstrahlen linear an.
In dem Diagramm gemäß 7b ist der mit dem Kompensationselement 17 gemäß 6 erzielbare Phasenunterschied in Abhängigkeit der X-Koordinate bei zwei verschiedenen Spannungen U1 und U2 aufgetragen. Demgemäß wird mit dem Kompensationselement 17 unabhängig von der X-Koordinate sämtlichen Teilstrahlen ein im Wesentlichen konstanter Phasenunterschied aufgeprägt. Mit anderen Worten wird hinsichtlich des Phasenunterschieds der das Kompensationselement 17 durchlaufenden Lichtstrahlen ein konstanter Offset aufgeprägt.
In dem Diagramm gemäß 7c ist der Phasenunterschied der Teilstrahlen in Abhängigkeit der X-Koordinate aufgetragen, welche sowohl das Flüssigkristallelement 11 als auch das Kompensationselement 17 bei den jeweiligen Spannungseinstellungen gemäß den Diagrammen der 7a und 7b durchlaufen haben. Die Phasenunterschiede zwischen den jeweiligen Teilstrahlen weisen in dem mit dem Pfeil 41 gekennzeichneten mittleren Bereich des jeweiligen Bauteils 11, 17 einen Wert von Null auf. Dementsprechend verschwindet der Phasenunterschied für Lichtstrahlen, die in dem mittleren Bereich 41 bzw. nahe der optischen Achse 30 verlaufen, so dass insbesondere diese Lichtstrahlen und somit die Objektfeldmitte optimal miteinander interferieren können und somit einen optimalen Kontrast ergeben können. In den Diagrammen gemäß den 7a und 7b sind die jeweils zu zwei unterschiedlichen Spannungen gehörenden Phasenunterschiede eingezeichnet, um deutlich zu machen, dass mit einem erfindungsgemäßen Polarisations-Interferenzmikroskops ein variabler Phasenunterschied erzeugbar ist und somit ein variabler Interferenzkontrast realisierbar ist. Dieser kann selbstverständlich viele weitere Werte annehmen, die in den 7a bis 7c nicht dargestellt sind.
Die Flüssigkristallelemente 11, 21, 23 und/oder die Kompensationselemente 17, welche in den 2 bis 4 gezeigt sind, sind ebenfalls in vergleichbarer Weise zu der Anordnung gemäß 1 mit einer in diesen Figuren nicht gezeigten Steuereinrichtung variierbar bzw. ansteuerbar.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

1: Polarisations-Interferenzmikroskop
2: Lichtquelle
3: Tubuslinse
4: Objektiv
5: Objektebene bzw. Objekt
6: Beleuchtungsstrahlengang
7: Abbildungsstrahlengang
8: Strahlteiler
9: Polarisationsmittel
10: Analysatormittel
11: Flüssigkristallelement, doppelbrechendes optisches Bauteil
12: Steuereinrichtung für (12)
13–16: Teilstrahl
17: Kompensationselement
18: Bedienelement
19: Drehschalter von (18)
20: Kondensor
21: Flüssigkristallelement
22: Schlitzblende
23: doppelbrechendes optisches Bauteil
24: Flüssigkristallelemente von (23)
25: Glasplatte von (11), (21) bzw. (17)
26: Flüssigkristalle
27: ITO-Schicht von (11), (21) bzw. (17)
28: Polymid-Schicht von (11), (21) bzw. (17)
29: Abstandshalter von (11), (21) bzw. (17)
30: optische Achse, einfallender Lichtstrahl
31: Koordinatensystem
32: ordentliche Polarisationsrichtung
33: außerordentlich Polarisationsrichtung
34: Kontaktstelle der oberen ITO-Schicht (27) von (11)
35: elektrische Leitung
36: erste Kontaktstelle der unteren ITO-Schicht (27) von (11)
37: zweite Kontaktstelle der unteren ITO-Schicht (27) von (11)
38: Spannungsquelle
39: Kontaktstelle der oberen ITO-Schicht von (17)
40: Kontaktstelle der unteren ITO-Schicht von (17)
41: mittleren Bereich
ϕ: der mit (11, 21, 23, 17) erzeugbare Phasenunterschied
α: Winkel zwischen (13) und (14)

Claims

Polarisations-Interferenzmikroskop zum Abbilden von Objekten (5), mit einer Lichtquelle (2), einem Beleuchtungsstrahlengang (6), einem Abbildungsstrahlengang (7) und einem Objektiv (4), wobei der Beleuchtungsstrahlengang (6) sich von der Lichtquelle (2) zum Objekt (5) erstreckt, wobei der Abbildungsstrahlengang (7) sich vom Objekt (5) zu einem Detektor oder einem Tubus (3) erstreckt, wobei im Beleuchtungsstrahlengang (6) und/oder im Abbildungsstrahlengang (7) mindestens ein Polarisationsmittel (9) vorgesehen ist, mit welchem das Licht des jeweiligen Strahlengangs (6, 7) in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführbar ist, wobei im Abbildungsstrahlengang (7) ein Analysatormittel (10) vorgesehen ist und wobei zwischen dem Polarisationsmittel (9) und dem Analysatormittel (10) ein doppelbrechendes Bauteil vorgesehen ist, mit welchem das vom Polarisationsmittel (9) polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen (13, 14) unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufteilbar ist und mit welchem eine Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen (13, 14) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass damit die Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen (13, 14) variabel einstellbar ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufgrund von magnetooptischer oder elektrooptischer Eigenschaften variabel einstellbar ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) derart im Strahlengang (6, 7) angeordnet und/oder derart ausgebildet ist, dass die von dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufgeteilten Teilstrahlen (13, 14) einen Winkel einschließen, und dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) vorzugsweise in einer Pupillenebene im Strahlengang (6, 7) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) derart im Strahlengang (6, 7) angeordnet und/oder derart ausgebildet ist, dass die von dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufgeteilten Teilstrahlen einen Parallelversatz aufweisen und dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) vorzugsweise in einer Zwischenbildebene im Strahlengang (6, 7) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsrichtungen der vom Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufgeteilte Teilstrahlen (13, 14) im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsmittel (9) und das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) derart relativ zueinander im Strahlengang (6, 7) angeordnet sind, dass die Schwingungsrichtung des von dem Polarisationsmittel (9) polarisierten Lichts im Wesentlichen parallel zur Winkelhalbierenden der Polarisationsrichtungen der vom Flüssigkristallelement (11, 21, 23) erzeugbaren Teilstrahlen (13, 14) ausgerichtet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) ein zwischen zwei Glasplatten (25) angeordnetes im Wesentlichen quader- oder zylinderförmiges Volumen aufweist, in welchem Flüssigkristalle (26) vorgesehen sind.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der einen Glasplatte (25) und dem Flüssigkristallvolumen eine Elektrode (27) vorgesehen ist und dass zwischen der anderen Glasplatte (25) und dem Flüssigkristallvolumen eine weitere Elektrode (27) vorgesehen ist, wobei die Elektrode (25) eine optisch transparente, elektrisch leitende Schicht, vorzugsweise eine ITO-Schicht (Indium-Tin-Oxid bzw. Idium-Zinn-Oxid), aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine ITO-Schicht (27) elektrisch kontaktierbar ist und/oder dass eine ITO-Schicht (27) einen elektrischen Widerstand aufweist, der gering oder sehr hoch sein kann.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ITO-Schicht (27) und dem Flüssigkristallvolumen eine Schicht (28) vorgesehen ist, mit welcher eine Vororientierung der Flüssigkristalle erzeugbar ist und dass die Schicht (28) vorzugsweise Polymid aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander oder hintereinander angeordnete, jeweils unabhängig voneinander ansteuerbare Flüssigkristallelemente (24) vorgesehen sind.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) erzeugbare Phasenunterschied über seine gesamte im Strahlengang (6, 7) wirksame Querschnittsfläche im Wesentlichen konstant ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) erzeugbare Phasenunterschied Werte aufweist, welche in Abhängigkeit der Ortskoordinate (X, Y) der im Strahlengang (6, 7) wirksamen Querschnittsfläche vorgebbar unterschiedlich sind.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des mit dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) erzeugbaren Phasenunterschieds zumindest entlang einer Richtung proportional von der Ortskoordinate (X) der im Strahlengang (6, 7) wirksamen Querschnittsfläche abhängen.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsmittel (9) im Beleuchtungsstrahlengang (6) zwischen der Lichtquelle (2) und dem Objektiv (4) angeordnet ist und vorzugsweise einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsmittel (9) im Abbildungsstrahlengang (7) zwischen dem Objektiv (4) und dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) angeordnet ist und vorzugsweise einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysatormittel (10) im Abbildungsstrahlengang (7) zwischen dem Objektiv (4) und einem Detektor und/oder einem Tubus (3) angeordnet ist und vorzugsweise einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) im Beleuchtungsstrahlengang (6) zwischen dem Polarisationsmittel (9) und dem Objektiv (4) oder dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) im Beleuchtungsstrahlengang (6) zwischen dem Polarisationsmittel (9) und einem Kondensor (20) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) im Abbildungsstrahlengang (7) zwischen dem Objektiv (4) und dem Analysatormittel (10) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkristallelement (11) im Beleuchtungsstrahlengang (6) und dass ein weiteres Flüssigkristallelement (21) im Abbildungsstrahlengang (7) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompensationselement (17) mit einer doppelbrechenden Eigenschaft vorgesehen ist, welches Flüssigkristalle (26) aufweisen kann und welches derart im Strahlengang (6, 7) des Polarisations-Interferenzmikroskops (1) angeordnet und betreibbar ist, dass mit dem Kompensationselement (17) bezüglich des Phasenunterschieds der Teilstrahlen (13, 14) ein Offset erzeugbar ist und/oder dass mit dem Kompensationselement (17) ein durch das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) hervorgerufener Dispersionsunterschied zwischen den Teilstahlen (13, 14) weitgehend kompensierbar ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (17) derart ausgebildet ist, dass der vom Kompensationselement (17) erzeugte Phasenunterschied zwischen zwei Teilstrahlen (13, 14) auf der optischen Achse (30) minimierbar ist oder einen Wert von Null aufweist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (17) aufgrund von magnetooptischer oder elektrooptischer Eigenschaften variabel einstellbar ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Kompensationselement (17) erzeugbare Phasenunterschied über seine gesamte im Strahlengang (6, 7) wirksame Querschnittsfläche im Wesentlichen konstant ist oder dass der mit dem Kompensationselement (17) erzeugbare Phasenunterschied Werte aufweist, welche in Abhängigkeit der Ortskoordinate der im Strahlengang (6, 7) wirksamen Querschnittsfläche vorgebbar unterschiedlich sind.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (17) zwischen dem Flüssigkristallelement (11, 21, 23) und dem Analysatormittel (10) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (17) an einer beliebiger Stelle zwischen dem Polarisationsmittel (9) und dem Analysatormittel (10) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (17) relativ zum Flüssigkristallelement (11, 21, 23) derart im Strahlengang (6, 7) angeordnet ist, dass die ordentliche Achse des Kompensationselements (17) gegenüber der ordentlichen Achse des Flüssigkristallelements (11, 21, 23) einen vorgebbaren Winkel aufweist, welcher vorzugsweise 90 Grad ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch einen Auflicht-Beleuchtungsstrahlengang und/oder durch eine Hellfeldbeleuchtung des Objekts (5).
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch einen Durchlicht-Beleuchtungsstrahlengang, und dass vorzugsweise im Beleuchtungsstrahlengang (6) eine Schlitzblende (22) angeordnet ist.
Polarisations-Interferenzmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch eine Weitfeldabbildung.
Nachrüstsatz für ein Mikroskop, welcher ein Polarisationsmittel (9), ein Analysatorsmittel (10), ein Flüssigkristallelement (11, 21, 23) und gegebenenfalls ein Kompensationselement (17) aufweist, wobei das Polarisationsmittel (9), das Analysatorsmittel (10), das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) und gegebenenfalls das Kompensationselement (17) derart in den Strahlengang (6, 7) des Mikroskops einbringbar sind, dass hierdurch ein Polarisations-Interferenzmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausbildbar ist.
Nachrüstsatz für ein herkömmliches Polarisations-Interferenzmikroskop, welcher ein Flüssigkristallelement (11, 21, 23) und gegebenenfalls ein Kompensationselement (17) aufweist, wobei das Flüssigkristallelement (11, 21, 23) und gegebenenfalls das Kompensationselement (17) anstelle mindestens eines Wollaston-Prismas des herkömmlichen Polarisations-Interferenzmikroskops derart in den Strahlengang (6, 7) des Mikroskops einbringbar sind, dass hierdurch ein Polarisations-Interferenzmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 ausbildbar ist.
Verfahren zum Abbilden von Objekten (5) mit einem Polarisations-Interferenzmikroskop (1), insbesondere mit einem Polarisations-Interferenzmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Polarisations- Interferenzmikroskop (1) eine Lichtquelle (2), einen Beleuchtungsstrahlengang (6), einen Abbildungsstrahlengang (7) und ein Objektiv (4) aufweist, wobei der Beleuchtungsstrahlengang (6) sich von der Lichtquelle (2) zum Objekt (5) erstreckt, wobei der Abbildungsstrahlengang (7) sich vom Objekt (5) zu einem Detektor oder einem Tubus (3) erstreckt, wobei mit mindestens einem im Beleuchtungsstrahlengang (6) und/oder im Abbildungsstrahlengang (7) angeordneten Polarisationsmittel (9) das Licht des jeweiligen Strahlengangs (6, 7) in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführt wird, wobei im Abbildungsstrahlengang (7) ein Analysatormittel (10) vorgesehen ist und wobei zwischen dem Polarisationsmittel (9) und dem Analysatormittel (10) ein doppelbrechendes Bauteil vorgesehen ist, mit welchem das vom Polarisationsmittel (9) polarisierte Licht in zwei Teilstrahlen (13, 14) unterschiedlicher Polarisationsrichtungen aufgeteilt wird und mit welchem eine Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen (13, 14) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Flüssigkristallelement (11, 21, 23) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass damit die Aufspaltung zwischen den beiden Teilstrahlen (13, 14) variabel eingestellt werden kann.