DE102006027961A1 - Verfahren zur Kontraststeigerung bei der Relief-Phasenkontrast-Mikroskopie sowie Blendanordnung dafür - Google Patents

Verfahren zur Kontraststeigerung bei der Relief-Phasenkontrast-Mikroskopie sowie Blendanordnung dafür Download PDF

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    • G02OPTICS
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    • G02B21/00Microscopes
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    • G02B21/08Condensers
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Abstract

Um ein Verfahren zur Kontraststeigerung von Bildern eines Phasenkontrastmikroskops mit dem Strahlengang von der Lichtquelle (1) über einen Kondensor (3) mit dne Strahlengang begrenzender Ringblende (12) zum Objekt (4) sowie von diesem über ein abbildendes Objektiv (5) und eine Phasenringplatte (7) zu einem Zwischenbild (8), das mittels eines Okulars (9) als Lupe betrachtbar ist, so weiterzubilden, dass eine verbesserte Strukturdarstellung unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik konventionellen Phasenkontrastes erreicht wird, wird vorgeschlagen, die Licht-Durchtrittsöffnung (13) auf der Ringblende (12) der Blendenanordnung kreissektorförmig auszubilden, so dass das das Objekt (4) beleuchtende Licht zu einem auf dem Mantel eines Hohlkegels liegenden, sektorförmig begrenzten Lichtbündel ausgeblendet ist, wobei er dem Kreissektor zugeordnete Zentriwinkel höchstens 90° beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung des Kontrastes von mittels eines Phasenkontrastmikroskops erzeugten Bildern, wobei das Phasenkontrastmikroskop einen Strahlengang aufweist, der von der Lichtquelle über einen Kondensor mit den Strahlengang begrenzender Ringblende und beleuchtendem Objektiv/Linsensystem zum Objekt, und von diesem über ein abbildendes Objektiv und eine Phasenringpatte zu einem Zwischenbild geführt ist, das mittels eines Okulars als Lupe betrachtbar ist; sie betrifft weiter eine Blendenanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Phasenkontrast stellt eine lichtmikroskopische Routine-Methode dar, um filigrane, ungefärbte Objekte mit geringem oder fehlendem Eigenkontrast auf optischem Wege zu kontrastieren, so dass deren Struktur sichtbar wird, ohne dass Manipulationen am jeweiligen Beobachtungsobjekt (z.B. Färbungen auf chemischer Basis) vorgenommen werden müssen. Typische Objekte im biologisch-medizinischen Anwendungsbereich sind lebende Zellen jeglicher Art, z.B. in Sekreten, Abstrichmaterialien und Kulturen, Bakterien, Pilzfäden, lebende Mikroorganismen wie Einzeller/Protozoen usw. Ein weiterer Anwendungsbereich erstreckt sich auf die direkte mikroskopische Auswertung ungefärbter Schnellschnitte und anderer ungefärbter mikroskopischer Präparate, z.B. Ausstrich- oder Quetschpräparate. Neben den jeweiligen Zellen selbst können auch die Zellorganellen (Zellkern, Plastiden, u.a.) sowie auch Chromosomen im Phasenkontrast im vitalen Zustand untersucht werden. Außerhalb belebter Objekte kann Phasenkontrast auch zur Darstellung unbelebter Proben verwendet werden, wenn diese Gangunterschiede erzeugen und wenig Eigenkontrast besitzen. So können beispielsweise opake kristalline Strukturen in Phasenkontrast-Beleuchtung gut dargestellt werden.
  • Im konventionellen Phasenkontrast wird die Beleuchtungsanordnung eines herkömmlichen Hellfeldmikroskops in zweierlei Hinsicht verändert: In der vorderen Brennebene des Kondensors wird die im Strahlengang befindliche Aperturblende durch eine Ringblende ergänzt oder ersetzt, so dass die beleuchtenden Strahlenbündel nicht mehr großflächig zum Objekt gelangen, sondern in Form eines hohlkegligen Lichtkonus, der dieses konzentrisch beleuchtet. In der hinteren Objektiv-Brennebene ist in den Strahlengang ein Phasenring integriert, der das direkte Licht in seiner Amplitude schwächt und in seiner Phase ändert, wobei das an den Strukturen des Objekts gebeugte Licht weitgehend unbeeinflusst zur Bildentstehung beiträgt.
  • Dadurch kommt es zu einer kontrastreicheren Abbildung an sich schwer erkennbarer Strukturen. Dabei werden Ringblende und Phasenring so dimensioniert und zentriert, dass sie optisch kongruent sind, so dass bei dieser Anordnung das Hintergrundbild des mikroskopischen Bildes von denjenigen Strahlen erzeugt wird, die durch den Phasenring des Objektivs gelangen. Die bildgebenden Strahlen, welche das Objekt wiedergeben, entstehen durch Beugung und Brechung im Objekt selbst: sie treten außerhalb des Phasenringes durch die Linsen des Objektivs, erfahren daher im Unterschied zu den Strahlenanteilen der Hintergrundbeleuchtung keine Phasenverschiebung durch den Phasenring.
  • Die Kontrastierung des Phasenkontrastes kommt nun dadurch zustande, dass die phasenverschobenen Strahlen der Hintergrundbeleuchtung und die nicht in gleicher Weise phasenverschobenen bildgebenden Strahlen des Objektes miteinander interferieren. Auf diese Weise werden Phasendifferenzen in sichtbare Amplitudendifferenzen, d.h. Hell-Dunkel-Kontraste transformiert. Je nach Ausmaß der durch den Phasenring bewirkten Phasenverschiebung wird zwischen positivem und negativem Phasenkontrast unterschieden. Im positiven Phasenkontrast er scheint das Objekt dunkel auf hellerem Untergrund, im Negativ-Phasenkontrast umgekehrt heller auf dunklem Untergrund.
  • Der konventionelle Phasenkontrast weist aus technisch-physikalischen Gründen verschiedene Limitierungen auf:
    • – Halo-Phänomene: Artefakte in Form heller oder dunkler, an Randkonturen von Zellen oder Organellen angrenzender Säume, die die Qualität der Beobachtung einschränken können.
    • – Geringe Tiefenschärfe, ggf. auch geringe Konturschärfe: Im konventionellen Phasenkontrast kann keine Erhöhung der Tiefenschärfe oder der Konturbetonung durch Verengung der Aperturblende im Kondensor erreicht werden, da sich deren Schließen nicht auf das erhältliche Phasenkontrastbild auswirkt, bis die Blendenlamellen der Aperturblende den beleuchtenden Strahlengang tangieren, was zu einer Störung des Phasenkontrastbildes führt.
    • – Fehlende Dreidimensionalität der Darstellung: Im konvenventionellen Phasenkontrast erscheinen die Objekte weitgehend zweidimensional. Ein Betonen der Dreidimensionalität (3-D-Effekte), wie beispielsweise beim Interferenzkontrast, wird nicht realisiert.
    • – Begrenzter Kontrast bei sehr dünnen Objektanteilen mit minimalen Gangunterschieden: Im Falle sehr dünner Objektanteile mit minimalen Gangunterschieden zum umgebenden Medium ist der konventionelle Phasenkontrast hinsichtlich der Kontrastierung des Objektes begrenzt, so dass sich solche Strukturen bei ungenügender Phasenkontrast-Darstellbarkeit ggf. nicht mit befriedigendem Kontrast von der Umgebung abgrenzen.
    • – Ausgeprägte Abhängigkeit der Bildqualität vom Korrektionsaufwand der verwendeten Objektive: Unterschiede im Korrektionsaufwand der zur Verfügung stehenden Phasenkontrast-Objektive wirken sich nachhaltiger auf die Bildqualität aus als im Falle von Hellfeld- oder Dunkelfeld-Beleuchtung. Dies gilt sowohl für das Ausmaß der chromatischen Korrektur (Achromate versus Apochromate), als auch hinsichtlich des Ausgleichs sphärischer Abbildungsfehler (nicht plankorrigierte Objektive versus Planobjektive).
    • – Die Beleuchtungskomponenten des konventionellen Phasenkontrastes sind subtil aufeinander abzustimmen, daher sind in der Regel nur systemkonforme Objektive ein und desselben Herstellers an einem bestimmten Mikroskop verwendbar.
  • Somit stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik konventionellen Phasenkontrasts eine verbesserte Strukturdarstellung erreicht wird, sowie eine Blendenanordnung für ein gattungsgemäßes Phasenkontrastmikroskop zur Benutzung des Verfahrens vorzuschlagen, die wirtschaftlich herstellbar und einfach einsetzbar und – in Weiterführung der Aufgabenstellung – auch nachrüstbar sein soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist für ein gattungsgemäßes Phasenkontrastmikroskop in den kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Hauptanspruchs angegeben; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die abhängigen Unteransprüche.
  • Zur näheren Beschreibung der Erfindung dienen die in den 1 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele; dabei zeigen:
  • 1: Strahlengang eines Lichtmikroskops mit konventionellem Phasenkontrast mit Kondensor-Ringblende (schematisch);
  • 2: Korrekte Justierung von Ringblende und Phasenring bei konventionellem Phasenkontrast;
  • 3: Schieber mit Abdeckung der Aperturblende mit Lichtdurchlassöffnung für Hohlkonus-förmigen Strahlengang bei konventionellem Phasenkontrast;
  • 4: Strahlengang eines Lichtmikroskops mit Lichtblende für Relief-Phasen-Kontrast (schematisch);
  • 5: Korrekte Justierung von Lichtblende (5) und Phasenring bei Relief-Phasen-Kontrast;
  • 6: Lichtblende zum Abdecken der Aperturblende mit sektorförmiger Lichtdurchlassöffnung für Relief-Phasen-Kontrast;
  • 7: Lichtblende zum Abdecken der Aperturblende mit gerader Abdeckkante für Relief-Phasen-Kontrast;
  • 8: Lichtblende zum Abdecken der Aperturblende mit kreisförmiger Abdeckkante für Relief-Phasen-Kontrast;
  • 9: Lichtblende zum Abdecken der Aperturblende mit kreisringförmiger Abdeckkante für Relief-Phasen-Kontrast;
  • 10: Lichtblende mit Irisblenden-Paar, beide voneinander unabhängig positionier- und öffenbar.
  • 11: Abbild mit Lichtblende mit geradkantigem Schieber (7) und Phasenring für Relief-Phasenkontrast, a: unjustiert, b: korrekt justiert;
  • 12: Abbild mit Lichtblende mit Kreisloch-Schieber (8) und Phasenring für Relief-Phasenkontrast, a: unjustiert, b: korrekt justiert;
  • 13: Abbild mit Lichtblende mit Dunkelfeld-Schieber und Phasenring (9) für Relief-Phasenkontrast, a: unjustiert, b: korrekt justiert.
  • Der Strahlengang eines Lichtmikroskops mit konventionellem Phasenkontrast verläuft (schematisch dargestellt) von der Lichtquelle 1 der Beleuchtungseinrichtung über eine Ringblende 2 im Kondensor 3; dessen austretendes Licht 6 durchsetzt das Objekt 4. Vom Objektiv 5 werden die beleuchtenden Strahlen 6.1 und die abbildenden Strahlen 6.2 zum Zwischenbild 8 (in ungefährer Lage angedeutet) gebündelt. Der bildgebende Strahlenanteil 6.2 mit durch Dichteunterschiede des Objekts 4 bedingten unterschiedlichen Phasenlagen erzeugt durch Interferenz den erhöhten Kontrast. Dabei wirkt die in der hinteren Brennebene des Objektivs 5 angeordnete Phasenringplatte 7 als "Phasenschieber". Das so erzeugte Zwischenbild 8 kann durch das als Lupe wirkende Okular 9 vom menschlichen Auge 10 betrachtet werden. Daher tritt die Bilderzeugung nur dann vollkommen ein, wenn die Ringblende 2 im Kondensor 3 und die Phasenringplatte 7 hinsichtlich des Strahlenganges und der optischen Achse des Systems mit großer Genauigkeit justiert sind.
  • Bei der in den 46 dargestellten erfindungsgemäßen Veränderung des vorbeschriebenen Strahlengangs ist die Ringblende 2 im Kondensor 3 durch eine Lichtblende 12 ersetzt, die punktuelle oder sichelförmige kreissektorförmige Licht-Durchtrittsöffnungen 13 besitzt. Daher wird bei dieser Anordnung folgerichtig das Objekt 4 nur noch über Lichtbündel beleuchtet, die durch eine schmale sichel- oder eiförmige Austrittsöffnung 13 gelangen. Dabei muss auch hier die Ausrichtung so erfolgen, dass die optischen Achsen von Lichtblende 12 und Phasenringplatte 7 zusammenfallen, wobei jedoch die Durchlassöffnung 13 für das Licht exzentrisch zu dieser optischen Achse liegt. Das Bild der Lichtblenden-Öffnung erscheint als konzentrischer Lichtfleck im Phasenring der Phasenringplatte 7 (5). Das Bild entsteht dann in gleicher Weise, wie bei einem Mikroskop mit konventionellem Phasenkontrast.
  • Bei dieser Modifikation des Strahlenganges wird das Objekt 4 folglich nicht mehr aus 360° konzentrisch und allseitig von dem aus dem Kondensor 3 austretenden hohlkeglichen Lichtkonus 6 beleuchtet, sondern nur noch von beleuchtenden Strahlen 6' aus definierter Richtung, aus welcher das beleuchtende Strahlenbündel 6' im schrägen Winkel auf das Objekt 4 trifft. Die beleuchtenden Strahlen 6.1 und die bildgebenden Strahlenanteile 6.2, die durch Beugung der Beleuchtungsstrahlen am Objekt 4 entstehen, werden wie üblich zum Objektiv 5 geleitet. Da allerdings die Beleuchtung aus nur einer Richtung erfolgt, gehen auch die bildgebenden Strahlen 6.2 vergleichsweise gebündelt zum Objektiv 5, so dass nicht mehr alle Flächenanteile der Objektivlinsen in gleichem Maße an der Bildgebung beteiligt sind.
  • Technisch kann diese Modifikation des Strahlenganges auf verschiedenen Wegen realisiert werden. Die diversen in Betracht kommenden Varianten unterscheiden sich schwerpunktmäßig dadurch, dass die Aperturblende (nicht näher dargestellt) des Kondensors 3 bei bestimmten Realisationen geöffnet bleiben kann, wohingegen sie bei anderen Varianten teilweise geschlossen werden muss, um Relief-Phasenkontrast zu erzielen. Je nach Gegebenheit des Objektes 4 kann die eine oder andere Variante von Vorteil sein.
  • Um die erfindungsgemäße Beleuchtung des Objekts 4 zu erreichen, wird die in der vorderen Brennebene des Kondensors 3 eingesetzte Ringblende 2 durch eine Lichtblende 12 ersetzt, die auf einem Kreis um deren optische Achse mindestens eine Lichtdurchtrittsöffnung 13 aufweist, die einen Zentriwinkel von höchstens 90°, vorzugsweise von höchstens 45° umfasst. Dabei versteht es sich von selbst, dass die Lichtdurchtrittsöffnung 13 auch von zwei oder mehr Einzelöffnungen realisiert sein kann, wobei diese auf dem entsprechenden Umkreis angeordnet sind.
  • Diese Lichtblende 12 kann auch dadurch realisiert sein, dass die "normale" Ringblende 2 oder eine normale Dunkelfeld- oder Hellfeldblende mittels eines Schiebers 14 entsprechend abgedeckt wird (79) bzw. einer Doppel-Blende (10). Für eine bestimmte Kombination von Kondensor 3 und Objektiv 5 wird das gewünschte sektorförmige Lichtbündel 6' erzeugt, das in Bezug auf den Phasenring justiert, eine Objektdarstellung im Phasenkontrast erlaubt. Ein solcher aus lichtundurchlässigem Material gebildeter Schieber 14 kann dabei auch direkt ober- oder unterhalb der Aperturblende des Kondensors 3 eingebracht sein, der die zum Objekt 4 gehenden Strahlenanteile 6' soweit abdeckt, dass nur noch das gewünschte schmale lichtdurchlässige Segment frei bleibt, das nach Justierung bis an den inneren Rand des Phasenringes reicht. So kann die Abdeckung auch mit Schiebern 14 mit gerader Abdeckkante 17 (7), mit gekrümmter Abdeckkante 16 (8) oder mit dem Lichtring 15 einer Dunkelfeldblende erreicht werden, was einen unmittelbaren Übergang vom Hellfeld zum Relief-Phasenkontrast ermöglicht. Das Ergebnis solcher Justierungen zeigen die 11, 12 und 13, wobei jeweils die mit "a" be zeichnete Figur das Bild vor Justage und die mit "b" bezeichnete das Bild mit erreichter korrekter Justierung zeigen.
  • Dabei wird die Aperturblende (nicht näher dargestellt) des Kondensors 3 zusätzlich so weit geschlossen, dass sie mit dem äußeren Randbereich des Phasenringes 7 an korrespondierender Stelle eine Berührung eingeht. Auf diese Weise resultiert ein schmales sichelförmiges beleuchtendes Strahlenbündel 6', welches auf der einen Seite vom Rand des Schiebers 14 und von der anderen Seite durch den Rand der Aperturblende eingegrenzt wird (s. 11, 12).
  • Alternativ kann ein herkömmlicher Lichtring für Phasenkontrast (3) oder für Dunkelfeld (9) mit kreisförmigem Lichtring 2.1 bzw. 15 (oder auch ein mit einer kreisförmigen Abdeckkante 16 versehener Schieber 14) exzentrisch in den Strahlengang gebracht werden, so dass er sich mit dem Phasenring des Objektivs marginal bzw. tangential überschneidet (13 a). Die Lichtring-Anteile, die außerhalb des Phasenringes im Strahlengang verbleiben, werden gleichzeitig durch Schließen der Aperturblende abgedeckt. Wenn die Randbegrenzung der Aperturblende mit der äußeren Randbegrenzung des Phasenringes zusammentrifft, resultiert ebenfalls ein vergleichbares sichelförmiges schmales Beleuchtungsbündel (13 b).
  • Weiterhin können modifizierte Lichtblenden verwendet werden, die beispielsweise kreisförmig oder halbkreisförmig gestaltet sind (s. 7, 8). Diese Lichtblenden können wiederum so weit in den Strahlengang eingebracht werden, dass sie sich mit dem Phasenring 7 des Objektivs marginal überschneiden. Solange die Aperturblende des Kondensors 3 geöffnet bleibt, resultiert eine dem Hellfeld entsprechende Beleuchtung. Wird die Aperturblende soweit geschlossen, dass sie den äußeren Randbereich des Phasenringes optisch erreicht, geht das zuvorige Hellfeldbild in Relief-Phasenkontrast über.
  • Wird anstelle eines konventionellen Lichtringes eine modifizierte Lichtmaske in den Strahlengang gebracht, welche eine punkt- oder kurzstreckig schlitzförmige Öffnung (6) besitzt, die mit dem Phasenring optisch kongruent ist, entsteht der Strahlengang des Relief-Phasenkontrastes ohne Mitwirkung der kondensorseitigen Aperturblende. Daher kann in diesem Fall die Aperturblende voll geöffnet bleiben. Dies kann je nach Objektbeschaffenheit im Vergleich zu den vorgenannten Varianten von Vor- oder Nachteil sein.
  • Da im Unterschied zum konventionellen Phasenkontrast das Objekt durch einen schräg auftreffenden Lichtstrahl nur aus definierter Richtung beleuchtet wird, resultiert eine an interferenzkontrastmikroskopische Bilder erinnernde höhere Dreidimensionalität der Darstellung. Diese räumlichen Effekte sind abhängig vom konkreten Relief des jeweiligen Objektes, d.h. den Schichtdicken-Unterschieden, wobei sich auch Faltungen von Zellmembranen entsprechend plastisch darstellen. Wenn ein Drehtisch verwendet wird, kann zudem die Beleuchtungsrichtung im Interesse einer optimierten Plastizität der dreidimensionalen Ausrichtung des Objektes angepasst werden. Unabhängig vom Vorhandensein eines Objekt-Drehtisches kann eine solche Anpassung der Beleuchtungsrichtung auch erreicht werden, wenn der Kondensor 3 drehbar gelagert oder mit einer Drehfassung versehen ist oder die Lichtmaske im Kondensor 3 um die optische Achse drehbar angeordnet wird.
  • Mittels spezieller Ausführungen des Mikroskopstativs im Hinblick auf die Beleuchtungsapparatur kann durch kontrolliertes Kippen der beleuchtenden Komponenten bei sicherzustellender bleibender optischer Kongruenz von Lichtmaske und Phasenring neben der Einstrahlrichtung zusätzlich auch der Einstrahlwinkel des beleuchtenden Strahlenbündels in Relation zur Position des Objektes verändert werden, wodurch weitere Variationen der erhältlichen dreidimensionalen Darstellung des Objektes realisiert werden.
  • Ist das Phasenkontrast-Obkjektiv für lange Arbeitsabstände und Glasdicken von Objektträgerstärke speziell gerechnet und korrigiert, kann durch eine Invertierung des Strahlenganges in Abhängigkeit von der Objektbeschaffenheit eine inverse Beleuchtung zur weiteren Intensivierung oder Modifizierung der dreidimensionalen Darstellung angewandt werden. Dabei passiert das beleuchtende Strahlenbündel zunächst das Deckglas, beleuchtet hernach schräg einfallend das Objekt und gelangt zuletzt durch den Objektträger zum Objektiv. Bei dieser inversen Beleuchtungsvariante können je nach Objekt Schattenwürfe auf der Oberfläche des Objektträgers entstehen, deren Ausdehnung der regionären Schichtdicke des Objektes proportional ist.
  • Da bei einer aus einer Richtung kommenden punktuellen Anleuchtung eines Objektes 4 die bildgebenden Strahlen 6.2 ebenfalls relativ punktuell durch die abbildenden Linsen des Objektivs 4 verlaufen, minimieren sich vorhandene Abbildungsrestfehler der verwendeten Objek tive. Sofern Objektive nicht plankorrigiert sind, ergibt sich daher eine verbesserte Planität des mikroskopischen Bildes bei gleichzeitig erhöhtem Kontrast. Mit einem einfachen und preiswerten achromatischen Phasenkontrast-Objektiv lassen sich daher Bildqualitäten erreichen, die durchaus der Qualität höher korrigierter Planoptiken vergleichbar sind oder zumindest nahe kommen.
  • Insbesondere, wenn Beleuchtungsvarianten zum Einsatz gelangen, bei denen die Aperturblende des Kondensors 3 teilweise geschlossen werden muss, ergibt sich eine deutlich verbesserte Tiefenschärfe. Auch die Konturbetonung, Kontrastierung und Strukturschärfe des Objektes kann durch dieses teilweise Schließen der Aperturblende sichtbar gesteigert werden. In den meisten Fällen sind die Phasenringe 7 in den Objektiven hinsichtlich ihres Durchmessers so dimensioniert, dass die Aperturblende um etwa ein Drittel geschlossen werden muss, um Relief-Phasenkontrast zu realisieren. Dieses Schließen der Aperturblende liegt in derjenigen Größenordnung, die auch beim Hellfeld empfohlen wird, um eine Kontrast- und Schärfeoptimierung zu erreichen, ohne sichtbare Auflösungsverringerungen in Kauf zu nehmen. Aufgrund der gesteigerten Kontrastierung können auch sehr filigrane dünne Strukturen mit minimalem Gangunterschied in höherem Kontrast dargestellt werden, als dies bei konventionellem Phasenkontrast (oder auch bei Interferenzkontrast) möglich ist. In vielen Fällen wird auch das Ausmaß von Halo-Artefakten verringert. Da die Position der Lichtblende im Kondensor 3 weitgehend variabel ist, kann deren Lage gut an unterschiedliche Phasenkontrast-Objektive auch unterschiedlicher Hersteller angepasst werden, so dass die üblichen Kompatibilitätsbarrieren des herkömmlichen Phasenkontrastes überwunden werden.
  • Weiterhin können die bislang vorhandenen üblichen Beleuchtungskomponenten des Phasenkontrastes im Sinne einer andersartigen Bauweise abgeändert werden, indem ein herkömmlicher kreisförmiger Lichtring durch eine Lichtmaske ersetzt wird, welche nur einen punktuellen oder schmalen sektoralen Lichtaustritt ermöglicht (6). In diesem Fall entsteht das erforderliche kleinflächige, schmal beleuchtende Strahlenbündel unabhängig vom Mitwirken der Aperturblende des Kondensors 3. Daher kann bei einer solchen Variante die Kondensorblende geöffnet bleiben, so dass eine optimierte punktuelle Bildauflösung verbleibt.
  • Anstelle einer Lichtblende, welche je nach Konstruktionsvariante im Zusammenwirken mit oder unabhängig von der Aperturblende des Kondensors 3 ein räumlich begrenztes beleuchtendes Strahlenbündel 6' erzeugt, können solche geeigneten Strahlenbündel auch durch weitere konstruktive Varianten im Bereich des Kondensors wie folgt realisiert werden:
    (a) Zwei Schieber mit Lichtblenden geeigneter Formbebung können unmittelbar übereinander positioniert in die vordere Brennebene des Kondensors eingeführt werden. Diese Lichtblenden sind so gegeneinander zu verschieben, dass sich eine Lichtdurchgangsöffnung für ein geeignet konfiguriertes, linsen- oder sichelförmiges Lichtbündel ergibt, dass in optischer Kongruenz zum Phasenring der Phasenringplatte 7 steht,
    (b) In die vordere Brennebene des Kondensors ist ein Doppelblendensystem (10) integriert. Dieses besteht aus einer (auf das eingesetzte Objektiv abgestimmten) Lochblende sowie einer in ihrer Öffnungsweite verstellbaren Blende, von denen zumindest eine verschiebbar angeordnet ist. Sind beide Blenden konzentrisch zur optischen Achse justiert, wird zum einen eine konventionelle Hellfeldbeleuchtung erreicht. Zum anderen können bei einer solchen Anordnung beide Blenden gegenüber der optischen Achse exzentrisch angeordnet und in ihrer Öffnungsweite so geöffnet bzw. geschlossen werden, dass ein sektoral begrenztes, linsenförmiges Strahlenbündel freigeben wird, welches optisch kongruent zum Phasenring der Phasenringplatte 7 verläuft und eine Darstellung im Relief-Phasenkontrast ermöglicht.
  • In vorteilhafter Weiterbildung wird für eine solche Doppelblendenanordnung zumindest eine der beide Blenden als Irisblenden 18 ausgebildet. Vorteilhaft werden beiden Blenden als Irisblenden 18 ausgebildet (10), die beide unabhängig voneinander verstell- und justierbar sind. Beide mit unterschiedlichen Exzentrizizätsgraden exzentrisch angeordnete Irisblenden 18 sind gegenüber der Mitte M um verschiedene Beträge e1 bzw. e2 so zu- bzw. gegeneinander verschoben und können in ihrer Öffnungsweite geöffnet bzw. geschlossen und justiert werden. Die Ränder beider Irisblenden begrenzen so eine Öffnung 19, die ein sektorales, linsenförmiges Strahlenbündel freigibt, welches optisch kongruent zum Ring der Phasenringplatte 7 verläuft. Indem so Durchmesser und Positionen beider Irisblenden frei variabel eingestellt werden, können mit dieser Variante Lichtsegmente unterschiedlicher Größe sowie mit variablen Zentriwinkeln erzeugt werden; zusätzlich kann auch die Formgebung bzw. Randkonturierung des Lichtbündels variiert werden, da je nach relativer Stellung und Öffnungsweite beider Blenden unterschiedliche linsenförmige Randbegrenzungen resultieren. Auf diese Weise kann die Größe und die Form des beleuchtenden Strahlenbündels 6' in ggf. optimierter Weise der jeweiligen Beschaffenheit des Objektes angepasst werden.
  • Schließlich kann auch ein Doppelscheibensystem, bestehend aus einer Lochblende mit Abdeckscheibe zur Anwendung kommen. Diese ist in der vorderen Brennebene des Kondensors angeordnet und beide Komponenten, d.h. Lochblende und Abdeckscheibe stehen exzentrisch so zueinander, dass bei Überlappung das gewünschte sektorale Strahlenbündel erhalten wird. Diese Anordnung erlaubt eine Ausbildung so, dass sie Festeinstellungen hat, die zu unterschiedlichen Objektiven korrespondieren. Auf diese Weise kann die Größe und Form des beleuchtenden Strahlenbündels 6' in ggf. optimaler Weise an die jeweilige Positionierung und Dimensionierung des Phasenringes angepasst werden. Sowohl die Schieber, die Iris-Doppelblende wie auch die Lochblenden-Abdeckscheiben-Anordnung können auch mit Aktuatoren/Motoren verstellt werden, wobei die Einstellungen auch speicher- und abrufbar sind, so dass bei Wieder-Inbetriebnahme des Mikroskops eine der vorherigen Einstellungen abgerufen und wieder angefahren werden kann.
  • Es versteht sich von selbst, dass Lichtblenden 12 weiterhin in anderen Formgebungen eingesetzt werden können, z.B. als kreisförmig oder halbkreisförmig begrenzte Elemente (7 oder 8). Diese wären so in den Strahlengang zu bringen, dass sie sich marginal mit dem Phasenring des Objektivs optisch überschneiden. In diesem Fall könnte bei geöffneter oder nur ansatzweise geschlossener Aperturblende ein hellfeldartiges Bild erreicht werden, welches durch sukzessives weiteres Schließen der Aperturblende in ein Relief-Phasenkontast-Bild übergehen würde.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Steigerung des Kontrastes von mittels eines Phasenkontrastmikroskops erzeugten Bildern, wobei das Phasenkontrastmikroskop einen Strahlengang aufweist, der von der Lichtquelle über einen Kondensor mit den Strahlengang begrenzender Ringblende und beleuchtendem Objektiv/Linsensystem zum Objekt geführt ist, und von diesem über ein abbildendes Objektiv und eine Phasenringpatte zu einem Zwischenbild geführt ist, und das Zwischenbild mittels eines Okulars als Lupe betrachtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das das Objekt beleuchtende Licht als auf dem Mantel eines Hohlkegels liegendes, sektorförmig begrenztes Lichtbündel ausgeblendet ist, wobei der dem Sektor zugeordnete Zentriwinkel höchstens 90° beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Sektor zugeordnete Zentriwinkel höchstens 45° beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das das Objekt beleuchtende Licht innerhalb des Sektors aus zwei oder mehr einzelnen Strahlengängen gebildet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Untersuchungen bei invertiertem Strahlengang (umgekehrtes Mikroskop) bzw. bei invertierter Objektbeleuchtung durchgeführt werden.
  5. Blendenanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kondensor (3) zugeordnete Ringblende (2) derart abgedeckt ist, dass der Lichtstrahl (6') einen kreissektorförmigen Querschnitt aufweist.
  6. Blendenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel des Kreissektors des Lichtstrahles (6') höchstens 90°, vorzugsweise 45° beträgt.
  7. Blendenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel und/oder Breite und/oder Länge des Lichtstrahles (6') einstellbar ist/sind.
  8. Blendenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausblendung des Lichtstrahles (6') die Aperturblende des Kondensors (3) mit kreis- oder kreisringförmigen Querschnitt eine Zusatzblende zum teilweisen Abdecken des Querschnitts aufweist.
  9. Blendenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzblende die Form eines Schiebers (14) aufweist, der rechtwinklig zum Strahlengang verschiebbar ist.
  10. Blendenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der die Zusatzblende bildende Schieber (14) mindestens eine, der Stellung "Relief-Phasenkontrast" zugeordnete Raststelle aufweist, die zum Festlegen des Schiebers (14) in dieser Stellung mit einem korrespondierenden Rastmittel des Kondensors (3) zusammenwirkt.
  11. Blendenanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtblende zwei Schieber unmittelbar übereinander positioniert sind, die in die vordere Brennebene des Kondensors eingeführt werden, und die gegeneinander so verschiebbar sind, dass ein geeignetes konfiguriertes Lichtbündel in optischer Kongruenz zum Phasenring resultiert.
  12. Blendenanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in vorderer Brennebene des Kondensors (3) ein Doppelblendensystem integriert ist, bestehend aus zwei unabhängig voneinander verstell- und justierbaren Lochblenden, die mit unterschiedlichen Exzentrizitätsgraden so zueinander verschiebbar und schließbar sind, dass die Ränder beider Lochblenden des Doppelblendensystems eine Lichtdurchtrittsöffnung bilden zur Abgrenzung eines sektoral begrenzeten Strahlenbündels (6'), das optisch kongruent zum Ring der Phasenringplatte (7) verlaufend eine Relief-Phasenkontrastabbildung ermöglicht.
  13. Blendenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, vorzugsweise beide Lochblenden als Irisblende/-n (18) ausgebildet ist/sind.
  14. Blendenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser und Positionen beider Irisblenden (18) des Doppelblendensystems frei variabel einstellbar sind.
  15. Blendenanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Irisblenden (18) des Doppelblendensystems derart einstellbar sind, dass deren Lichtdurchtrittsöffnung (19) eine linsenförmige Randbegrenzung des sektoral begrenzten Strahlenbündels (6') bildet, dessen Lage zur optischen Achse und/oder Länge und/oder Weite variabel ist/sind.
  16. Blendenanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine drehbare oder kippbare Anordnung der Beleuchtungseinrichtung mit Kondensor (3) am Mikroskopstativ zum Variieren der Richtung und/oder des Einstrahlwinkels des beleuchtenden Strahlenbündels (6).
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