DE102011002030A1

DE102011002030A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer variablen Hell/Dunkelfeld-Beleuchtung

Info

Publication number: DE102011002030A1
Application number: DE201110002030
Authority: DE
Inventors: Timm Piper; Jörg Piper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-18

Abstract

Um Auflösung, Kontrastierung und Strukturdarstellung mit gesteigerter Tiefenschärfe bei Hell/Dunkelfeld-Abbildung im Mikroskop darzustellen wird das Objekt (5.1) mit Beleuchtungslicht (6) so beleuchtet, dass ein erstes Lichtbündel das Objekt (5.1) durchdringt und ein Hellfeld-dominierte Bild erzeugt, und dass ein zweites Lichtbündel das Objekt (5.1) so durchleucht, dass direktes Licht das Objektiv (7) verfehlt, während das Streulichtbündel (8.2) des Objekts (5.1) ein Dunkelfeld-dominiertes Bild erzeugt; beide Bilder interferieren in der Zwischenbildebene (ZWB) zum Summationsbild; dazu umfasst das Mikroskop der Aperturblende (2) im Kondensor nachgeschaltet eine Ringblende mit Lichtring (4.1); das dessen Innenbereich passierende Direktlichtbündel (8.1) erzeugt das Hellfeld-dominierte Zwischenbild (ZWB) und das dessen Außenbereich passierende Streulichtbündel (8.3) verfehlt das Objektiv (7), während das am Objekt (5.1) gestreute Beleuchtungslicht (6) als Streulichtbündel (8.2) ein Dunkelfeldbild-dominiertes Zwischenbild (ZWB) erzeugt, wobei in der Ebene des Zwischenbildes das Hellfeldbild-dominierte Bild der nullten Beugungsordnung und das ohne Beteiligung des Beugungsmaximums der nullten Ordnung gebildete Dunkelfeld-dominierte Bild überlagernd zum Summationsbild interferieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines mikroskopischen Bildes eines Objekts mit Hellfeld-/Dunkelfeld-Beleuchtung, wobei die Beleuchtungsintensitäten von Hellfeldbild und von Dunkelfeldbild unabhängig voneinander stufenlos variierbar sind, sie betrifft weiter ein Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, sowie Tubus mit Okular und Objektiv, bei dem der einen Kondensor mit einer zumindest eine außerhalb der optischen Achse gelegene Blendenöffnung aufweisenden Kondensorblende umfassende Beleuchtungsapparat und bei dem das Objektiv zur Erzeugung sowohl einer Hellfeld-Beleuchtung wie auch einer Dunkelfeld-Beleuchtung eingerichtet sind, und bei dem Hell- und Dunkelfeldbild überlagert werden.
Die Beleuchtung von Objekten spielt in der Mikroskopie für Auflösung und Bilderzeugung eine entscheidende Rolle. Ausgehend von der allgemein bekannten, auf die Erzeugung eines Hellfeldbildes ausgerichteten Köhler'schen Beleuchtungsapparatur wurde die Dunkelfeldbeleuchtung eingeführt, die in Bezug auf Auflösung und Bilderzeugung gegenüber der Hellfeldtechnik Vorteile bietet. Aus DE 10 2006 027 961 A1 ist ein Mikroskop bekannt, bei dem zur Kontraststeigerung von Bildern im Phasenkontrast eine verbesserte Strukturdarstellung dadurch erreicht wird, dass die Licht-Durchtrittsöffnung auf einer Ringblende der Blendenanordnung im Kondensor kreissektorförmig ausgebildet ist und das Objekt mit einem auf dem Mantel eines Hohlkegels liegenden, sektorförmig begrenzten Lichtbündel schräg beleuchtet wird, wobei der dem Kreissektor zugeordnete Zentriwinkel höchstens 90° beträgt. Weiter ist aus DE 10 2007 029 814 A1 ein Mikroskop bekannt, bei dem zur besseren Kontrastierung bei verbesserter Helligkeit, erhöhter Tiefenschärfe und gesteigertem Auflösungsvermögen die Beleuchtungseinrichtung eine Blende mit zentraler Blendenöffnung und peripherer Ringspaltöffnung aufweist. Das Objekt wird damit mit einem Zentrallicht-Strahlenbündel und einem Peripherlicht-Strahlenbündel beleuchtet. Nach Durchgang der Strahlenbündel durch das Objekt wird im Objektiv oder unmittelbar dahinter zumindest ein Teil entweder des Zentrallicht-Strahlenbündels oder des Peripherlicht-Strahlenbündels mit einem lichtabsorbierenden Element geschwächt. So können verschiedene Beleuchtungsvarianten stufenlos ineinander überführt und so ein Bildcharakter und eine Bildinformation erreicht werden, die konventionellem Dunkelfeld, Phasenkontrast, Interferenzkontrast und Hellfeld ähneln und zu verbesserten Detaildarstellungen führen. Schließlich ist aus DE 10 2009 003 682 A1 ein Mikroskop bekannt, bei dem für Phasenkontrastdarstellungen aus dem von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlengang mittels einer Kondensorblende mit segmentartigem Lichtdurchlass ein oder mehrere konzentrisch zur optischen Achse auf dem Mantel eines Hohlkegels liegende Strahlenbündel zur ”schrägen” oder aus mehreren Raumrichtungen erfolgenden Objektbeleuchtung ausgeblendet werden, wobei die vom Objekt ausgehenden direkten und indirekten bilderzeugenden Lichtanteile mittels Objektiv in einem Zwischenbild abgebildet und mit einem Okular betrachtbar sind. Um damit auch Objekte in sich schwach abzeichnenden Konturen darstellen zu können, weisen die auf der Phasenplatte vorgesehenen Segmente Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte im Bereich eines Zentriwinkels von höchstens 180° auf, so dass das aus einer oder aus mehreren diskreten Richtungen ”schräg” zur optischen Achse kommende einfallende Licht mit dem Hintergrundlicht interferierend die Darstellung auch solcher Einzelheiten des Objekts ermöglicht, die bei herkömmlicher Phasenkontrastbeleuchtung unbefriedigend kontrastiert sind. Nachteilig ist der Einsatz besonderer lichtschwächender Mittel, die besondere Einsätze oder Objektive benötigen.
Um solche besondere Zusatzmittel zu vermeiden und noch vorhandene Mängel der Auflösung zu beseitigen, ergibt sich die Aufgabe, das Mikroskop so weiter zu bilden, dass mit Überlagerung von Hell- und Dunkelfeldbild bei variabler Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung eine erhöhte Auflösung sowie eine verbesserte Kontrastierung und Darstellung der Strukturen mit deutlich gesteigerter Tiefenschärfe zur artefaktfreien Beobachtung komplex strukturierter dreidimensionaler Objekte ermöglicht wird.
Diese Aufgabenstellung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die abhängigen Unteransprüche.
Um die Aufgabe zu lösen und die angestrebte Verbesserung zu erreichen, werden in der Zwischenbildebene ein Hellfeld-dominiertes und ein Dunkelfeld-dominiertes Teilbild erzeugt, die überlagernd miteinander interferieren und ein beobachtbares Summationsbild ergeben. Dazu wird das Hellfeld-dominierte Teilbild durch Durchstrahlung des Objekts mit einer ersten, in den Eintrittsquerschnitt des Objektivs eintretenden Lichtkomponente erzeugt. Das Dunkelfeld-dominierte Teilbild wird mittels des Streulichts einer zweiten, nicht in den Eintrittsquerschnitt des Objektivs eintretenden Lichtkomponente erzeugt, die entweder vor dem Objekt ausgeblendet oder nach dem Objekt am Eintritt gehindert wird. In der Ebene des Zwischenbildes überlagern das auf der nullten Ordnung basierende Durchleuchtungsbild mit einem auf höheren Beugungsordnungen basierende Beugungsbild der Dunkelfeldkomponente, die zu einem Summationsbild interferieren. Dieses wird dann in bekannter Weise mit dem Okular in der gewünschten Vergrößerung betrachtet. Dabei bleibt das Maximum der nullten Ordnung im Summationsbild zwar erhalten, jedoch ist das Dunkelfeldbild ohne Beteiligung des Beugungsmaximums nullter Ordnung zusätzlich bildgebend. In Weiterbildung erhalten sowohl das Hellfeld-dominierte Teilbild wie auch das Dunkelfeld-dominierte Teilbild mittels polarisationsoptischer Mittel unterschiedliche polarisationsoptische Eigenschaften, so dass durch Verdrehen der eingesetzten Polarisationsfilter deren Helligkeiten auch stufenlos veränderbar sind. Werden Spektralfilter eingesetzt, erhalten die beiden Teilbilder unterschiedliche Färbungen, wodurch sich bestimmte Merkmale deutlicher aus dem Untergrund abheben.
Um dies zu erreichen, teilt in einer Ausführungsform eine der Aperturblende nachgeschaltete Ringblende das objektbeleuchtende Licht in zwei unterschiedliche, optisch Hell- bzw. Dunkelfeld-ähnlich wirkende Lichtkomponenten auf. Das Objekt wird zum einen von der ersten, ein Hellfeldbild erzeugenden Lichtkomponente hellfeldartig durchleuchtet, zum anderen wird es von der zweiten, dem Dunkelfeld zugeordneten Lichtkomponente im Winkel so schräg beleuchtet, dass diese nach Objektpassage außerhalb des Objektivs weiter verläuft und den Bilduntergrund nicht aufhellt. Durch diese Art der Bildentstehung lassen sich Umrissstrukturen wie auch innere Strukturen deutlicher sichtbar machen, als das beim bloßen Hell- oder Dunkelfeld allein möglich ist. Zusätzlich liegt die Tiefenschärfe bei dieser Methode höher als bei konventioneller Hell-, Dunkelfeld-, Phasen- oder Interferenzkontrastbeleuchtung. Eine solche Aufteilung in zwei Lichtbündel kann auch mittels eines Doppel-Kondensors erreicht werden, wobei die beiden Lichtbündel letztendlich zusammengeführt das Objekt beleuchten und – wie vorbeschrieben – das Hellfeldbild und das Dunkelfeldbild erzeugen.
Wird mit einem analog zu einem Phasenkontrastkondensor konstruierten Universalkondensor ein Standard-Hellfeld-Objektiv eingesetzt, sind abweichend zur Phasenkontrastmikroskopie Größe und Breite der ringförmigen Lichtdurchlässe im Kondensor so groß zu dimensionieren, dass sich deren inneren Zonen in den Randbereich des optisch wirksamen Objektivquerschnittes projizieren, und die äußeren Anteile der Lichtringe außerhalb des Objektivquerschnittes liegen.
Das Objekt wird dabei über einen konzentrisch und achsgerecht unter relativ steilem Winkel einfallenden Lichthohlkegel aus allen Raumrichtungen Hellfeld-ähnlich durchleuchtet, gleichzeitig erfolgt eine das Objekt nicht durchleuchtende Dunkelfeldanaloge Beleuchtung mit einem Lichthohlkegel des sich nach außen anschließenden Anteils des Beleuchtungslichts, das unter einem nicht so steilen Winkel als konzentrische Schrägbeleuchtung einfällt. Dabei kann der optisch wirksame Außendurchmesser des Lichtringes und hiermit die verbleibende Breite der der Dunkelfeld-Komponente entsprechenden Außenzone mit der Aperturblende bedarfsweise verkleinert bzw. verschmälert werden, womit auf den Charakter des resultierenden Bildes eingewirkt werden kann. Dabei bestimmt das Größenverhältnis zwischen optisch relevantem Objektiv-Querdurchmesser und Innendurchmesser des verwendeten Kondensor-Lichtringes den Relativ-Anteil der Hellfeld-Komponente an der Bildentstehung. Je breiter die durchleuchtende Innenzone ausfällt, d. h. je kleiner der Innendurchmesser des Lichtringes im Vergleich zum Objektivdurchmesser ist, desto heller wird der Bilduntergrund sein, je schmäler der Lichtring gehalten wird, desto mehr wird das Bild einen Dunkelfeld-Aspekt annehmen. Abhängig von der Überlappungsbreite der Randbegrenzungen von Objektivquerschnitt und Kondensor-Lichtring können somit unterschiedliche Kontrastierungseffekte realisiert werden. Eine stufenlose Verstellung von äußerem und innerem Durchmesser unabhängig voneinander ist dabei vorteilhaft. Ein solcher Lichtring kann auch als ”multifunktionaler Lichtring” für Objektive unterschiedlicher Querschnittsfläche eingesetzt werden, so dass auf ein Set unterschiedlich dimensionierter Einzelringe verzichtet werden kann.
Um eine exzentrische Heil-Dunkelfeld-Beleuchtung aus definierten Raumrichtungen zu erreichen, wird der Lichtring im Kondensor bei der vorbeschriebenen Anordnung so weit dezentriert, dass er sich mit der optisch relevanten Objektivbegrenzung nur noch marginal überschneidet, so dass lediglich ein schmales Segment des Lichtringes zur Objektbeleuchtung beiträgt. Die dem Objekt zugewandte Zone, die innerhalb des optisch relevanten Objektivquerschnittes liegt, generiert dabei das Hellfeldanaloge Bild, während die Beleuchtungsstrahlen der angrenzenden Objekt-ferneren Zone, die außerhalb des Objektivquerschnittes liegen, das Dunkelfeld-analoge Bild erzeugen. Bei dieser optischen Anordnung können die Anteile der Hell- und Dunkelfeld-Komponenten ebenfalls mit Hilfe der Aperturblende und zusätzlich durch leichte Veränderungen der Position bzw. Exzentrizität des Lichtringes variiert werden.
Wird in vorbeschriebener Anordnung das beleuchtende Lichtsegment mitsamt einer oberhalb des Objektivs befindlichen Lichtabdeckung aus der Äquatarialebene zum Rand hin verschoben, ergibt sich eine Schrägbeleuchtung, deren Einfallswinkel in Abhängigkeit vom Exzentrizitätsgrad verändert werden kann. Auch hier können – wie vorbeschrieben – Hell- oder Dunkelfeld-dominierte Bilder je nach Grad der Lichtausblendung ineinander übergeführt werden. Eine maximale Schrägbeleuchtung ergibt sich, wenn die Randzone des Objektivquerschnitts von einem Teil des Lichtdurchlasses segmental überlappt wird. In dieser Situation kann anstelle eines Mittelstegs zweckmäßigerweise eine kreisbogig begrenzte Fläche eines an späterer Stelle näher beschriebenen Doppelblendenschiebers zur Lichtabdeckung verwendet werden. Variable Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeld sind auch bei diesen Einstellungen stufenlos ineinander überführbar.
Auch bei konzentrischen Beleuchtungsvarianten mit einer zentrischen Justierung des Kondensor-Lichtringes kann mit Hilfe eines oberhalb des Objektivs eingebrachten Beleuchtungsschiebers eine moderate Schrägbeleuchtung realisiert werden, wenn ein Teil des peripheren Beleuchtungsstrahlenganges oberhalb des Objektivs abgedeckt wird. In diesem Fall wird die Objekt-durchleuchtende Hellfeld-Komponente in Schrägbeleuchtung generiert. Eine vollständige Schrägbeleuchtung sowohl des Hellfeld- als auch des Dunkelfeldbildes wird realisiert, indem der Kondensor-Lichtring im Kondensor selbst partiell abgedeckt wird. Anstelle der vorbeschriebenen kreisbogenförmigen Kondensor-Lichtringe kann alternativ ein linearer Lichtspalt im Kondensor vorgesehen sein, bei dem Breite, Länge und Position stufenlos veränderbar sind. Das zugehörige, oberhalb des Objektivs angeordnete Lichtabdeck-Element ist dabei an die Geometrie des Beleuchtungsspaltes möglichst exakt angepasst. Sind Kondensor und Lichtabdeckung bei erhaltener Kongruenz verdrehbar angeordnet, kann die Richtung des Lichteinfalls weitergehend an die Positionierung bzw. Ausrichtung des Objektes im Raum angepasst werden.
Sollen die Einfallswinkel beider Hell- und Dunkelfeld erzeugenden Strahlenkomponenten unabhängig voneinander verändert werden, ist dies mit einem speziellen Kondensor, einem ”Doppelkondensor” möglich, der mit zwei separaten Lichtdurchlässen versehen ist, die als Lichtringe bzw. verstellbare Spaltblenden ausgestaltet sind oder auch sonstige zweckmäßige geometrische Formungen aufweisen. Beide Lichtdurchlässe müssten jeweils mit Beleuchtungslicht gespeist werden und unabhängig voneinander in der Horizontalen verschiebbar sein.
Vorteilhaft weist der Kondensor eine Blende mit mehreren Blendenöffnungen auf, die zum auswählbaren Einstellen verdrehbar oder verschiebbar angeordnet sind, wobei die Blendenöffnungen linear oder ringförmig angeordnet und nach Größe und Breite ihrer Öffnung so dimensioniert sind, dass sich deren inneren Zonen in den Randbereich des optisch wirksamen Objektivquerschnittes projizieren, während die äußeren Anteile der Lichtringe außerhalb des Objektivquerschnittes liegen. Mittels dieser so gestalteten Blenden ist es möglich, zu jedem verwendeten Objektiv im Falle unterschiedlicher Objektiv-Querschnittsflächen jeweils einen passenden Lichtring im Kondensor vorzusehen.
Für eine vorteilhafte Weiterbildung ist der Kondensor zum Anpassen der exakten Projektionsgröße des jeweiligen Lichtringes an den jeweiligen Objektivquerschnitt in der Höhe verstellbar ausgebildet. So lassen sich die bei der Justierung notwendigen Abstimmungen der Durchmesser von Objektivquerschnitt und Projektionsbild des Kondensor-Lichtringes leichter erreichen. Eine alternative Lösung für das Anpassen besteht in der Ausbildung des Kondensors als Zoom-System mit variabler Schnittweite des Linsensystems. Bei diesem Vorgehen kann die Projektion des Lichtringes im Strahlengang und der hierdurch bestimmte Verlauf der beleuchtenden Strahlen durch Höhenverstellung des Kondensors und/oder Veränderung der Kondensor-Schnittweite an die Objekt-Gegebenheiten (Lage, Größe, Schichtdicke,) weitergehend angepasst werden. Auch können die Anteile der Hell- und Dunkelfeld-Komponenten mit Hilfe der Aperturblende und/oder durch leichte Veränderungen der Position bzw. Exzentrizität des Lichtringes variiert werden. Mit Hilfe eines Einstell-Okulars können die jeweiligen Justierungsverhältnisse bei allen vorbeschriebenen Ausführungsvarianten visuell kontrolliert werden. Verfügt das Objektiv über eine integrierte Irisblende, kann bei adäquater Auslegung des Lichtrings der optisch wirksame Objektivquerschnitt auch durch moderates Verstellen der Objektiv-Irisblende an die Dimensionierung des Lichtringes angepasst werden.
Ist die Außen- und/oder Innenzone des Kondensor-Lichtringes mit ringförmigen oder jeweils mit teilringförmigen Spektralfiltern versehen, lassen sich den beiden Lichtkomponenten unterschiedliche Lichtwellenlängen und damit unterschiedliche Farben zuweisen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn Intensität und/oder Farbgebung jedes der Lichtbündel der beiden Lichtkomponenten unabhängig von dem anderen variierbar ist. Die unterschiedlichen Einfärbungen lassen unterschiedlich absorbierende Strukturen deutlich hervortreten. Auch sind als Filter ringförmige oder teilringförmige Polarisationsfilter vorgesehen, die mit einem zweiten drehbaren Polarisationsfilter zusammenwirken, der unterhalb im Kondensor integriert ist. Dabei sind die ringförmigen oder teilringförmigen Polarisationsfilter unabhängig voneinander drehbar gelagert. Dies erlaubt durch deren Verdrehen eine Veränderung der Helligkeit der Teilbilder unabhängig voneinander.
Auch ein oberhalb des Objektivs in den Strahlengang eingesetzter Blendenschieber kann mit Polarisationsfiltern bestückt werden, die als Analysatoren wirken. Vorteilhaft lassen sich hier ein oder zwei separate Analysatoren einbringen, welche eine oder beide Blendenöffnungen ausfüllen und welche von Parallelstellung bis hin zur Kreuzstellung zueinander verdrehbar sind. Alternativ ist nur der zwischen beiden Blendenöffnungen liegende Mittelsteg selbst zur Hälfte mit einem Analysator ausgelegt oder der gesamte Mittelsteg besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Analysator-Platten in Kreuzstellung. Auch bei diesen Ausführungsformen ist ein drehbarer Polarisator auf Kondensorebene vorzusehen. So lassen sich die unterschiedlichen Möglichkeiten der Abbildung mittels polarisierten Lichtes erreichen, indem die Intensitäten der Hell- und Dunkelfeld-erzeugenden Lichtkomponenten polarisationsoptisch unabhängig voneinander reguliert werden können. Hierbei wirkt der Polarisationsfilter des Lichtring-tragenden Kondensors als Polarisator mit einem weiteren Polarisationsfilter oberhalb des Objektivs als Analysator zusammen. Durch sämtliche vorbeschriebenen Ausbildungen sind Intensität, Polarisationsebene und/oder Farbgebung jedes Lichtbündels der beiden Lichtkomponenten unabhängig von Intensität, Polarisationsebene und/oder Farbgebung des anderen variierbar.
Vorteilhaft ist der Einfall der Lichtbündel der beiden Lichtkomponenten zwischen konzentrisch und exzentrisch bzw. schräg wechselbar. Bei Schrägbeleuchtung ist der Einfallswinkel der Lichtbündel beider Lichtkomponenten gleichgerichtet und/oder unabhängig von dem der anderen stufenlos veränderbar. Für eine maximal exzentrische Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung aus definierter Raumrichtung wird der Kondensor-Lichtring so weit dezentriert, dass er sich mit der optisch relevanten Objektivbegrenzung marginal überschneidet. Unter diesen Bedingungen trägt nur noch ein schmales Segment des Lichtringes zur Objektbeleuchtung bei, dessen Objekt-zugewandte Zone das Hellfeld-analoge Bild generiert, während die Beleuchtungsstrahlen der angrenzenden Objekt-ferneren Zone die Dunkelfeld-Komponente erzeugen.
Weitergehende Beleuchtungsvarianten werden dadurch erreicht, dass oberhalb des Objektivs, in oder möglichst nahe der hinteren Objektiv-Brennebene eine Blende in den Strahlengang eingeführt ist, die vorzugsweise zwei nahe beieinander liegende, durch einen lichtundurchlässigen Mittelsteg voneinander separierte Blendenöffnungen aufweist. Das einfallende Beleuchtungslicht wird durch die vorhandenen lichtundurchlässigen Bereiche dieser Blende ganz oder teilweise ausgeblendet; nicht ausgeblendete Anteile des Beleuchtungslichtes können die Blenderöffnungen der Blende zusammen mit den bildgebenden Strahlen passieren.
Vorteilhaft ist diese Blende als Blendenschieber ausgebildet. So lässt sich mit dieser Anordnung neben stufenlosen Übergängen zwischen Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung zusätzlich die Exzentrizität des Beleuchtungslichtes bei schrägem Lichteinfall stufenlos verändern. Dazu wird der Lichtring im Kondensor so verschoben, dass er in etwa äquatorial durch das Objektfeld verläuft. In dieser Situation wird das Objekt weitgehend axial Hellfeld-gemäß durchleuchtet. Die Länge des beleuchtenden Lichtsegmentes und damit die Beleuchtungsapertur kann mit Hilfe der Aperturblende reguliert werden. Wird nun der Doppelblendenschieber so weit in den Strahlengang eingeführt, dass dessen Mittelsteg den Lichtdurchlass vollständig oder teilweise überdeckt, resultiert bei vollständiger Überdeckung eine axiale Dunkelfeldbeleuchtung und bei Teil-Überdeckung, wo ein Teil des durchleuchtenden Lichtes dem bildgebenden Strahlengang hinzugefügt wird, wird der Bilduntergrund moderat aufgehellt. Das so entstehende Hellfeldbild überlagert sich mit dem zusätzlich vorhandenen axialen Dunkelfeldbild. Je nach Anteil der freigegebenen durchleuchtenden Lichtkomponente können stufenlos vielfältige Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeld erzeugt werden. Bei Bedarf kann der Querschnitt des beleuchtenden Strahlenbündels durch die Aperturblende bzw. eine sonstige, horizontal verschiebbar im Kondensor angeordnete Blende weiter eingegrenzt werden, was Qualität und Charakter des resultierenden Summationsbildes weitergehend beeinflusst. Dabei kann durch dieses Verschieben auch ein Übergang von einem Dunkelfeldbild zu einem Bild mit Hellfeldanteilen erreicht werden.
In alternativer Ausführungsform ist im Objektiv eine verschiebbare Blende mit mindestens einer, vorzugsweise zwei Blenderöffnungen vorgesehen, welche hinsichtlich Ausgestaltung und optischer Wirkung demjenigen Blendenschieber entspricht, welcher, wie vorbeschrieben, oberhalb des Objektivs in den Strahlengang integrierbar ist. Um diese Blendenöffnungen in die ausgewählte Position einstellen zu können, ist der Blendenschieber vorzugsweise als Linearschieber mit Rasten ausgebildet. Die Blendenöffnungen selbst und der dazwischenliegende lichtundurchlässige Mittelsteg sind dabei so dimensioniert, dass die beleuchtenden Strahlen auf Objektivebene ganz oder teilweise ausgeblendet werden und die Hellfeld-erzeugenden Teilstrahlen zusammen mit den bildgebenden Strahlen das Objektiv durchlaufen können. Unter diesen Voraussetzungen können auch mit dieser Variante unterschiedliche Kontrasteffekte erzeugt werden, wobei stufenlose Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung möglich sind und die Exzentrizität des Beleuchtungslichtes bei schrägem Lichteinfall ebenfalls stufenlos verändert werden kann.
Um bei der zweiten Alternative ein Eintreten des zentralen Beleuchtungslichts in den Objektivquerschnitt zu verhindern, eignet sich ein Mikroskop, das mit einem katoptrischen oder katadioptrischen Spiegelobjektiv versehen ist, bei dem die lichtundurchlässige Rückfront des im Spiegelobjektiv vorhandenen zentrischen Fangspiegels diese Lichtkomponente nach Passage durch das Objekt partiell so ausblendet, dass in der Ebene des Zwischenbildes ein Hellfeld-dominiertes Teilbild und ein axiales und zentrales Dunkelfeld-dominiertes Teilbild sich überlagern und miteinander interferierend ein Summationsbild in der gewünschten Hell- Dunkelfeldbeleuchtung bilden. Dabei werden die bildgebenden Strahlen innerhalb des Spiegelobjektivs in typischer Weise zwischen Zentralspiegel und Fangspiegel ”gefaltet” und von dem kleinen, mittig angeordneten Fangspiegel über ein bei katadioptrischen Objektiven vorhandenes zusätzlich an der Bildgebung beteiligtes Linsensystem in Richtung Okular geführt. Ein axiales (zentrales) Dunkelfeld entsteht, wenn der Außendurchmesser des Kondensor-Lichtringes so klein gehalten wird, dass sämtliche beleuchtenden Strahlen nach dem Objektdurchgang von der Rückfront des Fangspiegels abgefangen werden. Auch hier wird folglich das Maximum der nullten Ordnung ausgeblendet, so dass im Dunkelfeld ein Reflexions- bzw. Beugungsbild entsteht, an dem das nullte Maximum nicht beteiligt ist. Wird der Außendurchmesser des beleuchtenden Lichtringes geringfügig vergrößert, oder wird der Lichtring leicht dezentriert, so dass ein schmales beleuchtendes Lichtsegment den Zentralspiegel passieren kann, resultiert eine Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung. Auch in diesem Fall interferieren die beiden Hellfeld- und Dunkelfeld-analogen Teilbilder wie vorbeschrieben zu dem Summationsbild. Wird dabei der Lichtring aus der zentrischen Lage zur optischen Achse heraus verlagerbar, ist so eine moderate Schrägbeleuchtung realisierbar.
Ist das Mikroskop als Auflicht-Mikroskop ausgebildet, werden zur Durchführung des Verfahrens ein Auflicht-Illuminator sowie spezielle Objektive für Auflicht-Dunkelfeld vorgesehen, mit welchem ein Auflicht-basiertes variables Hell-Dunkelfeld erzeugt wird. Dazu wird im Auflicht-Illuminator ein ringförmig begrenztes Beleuchtungslicht erzeugt, dessen äußerer Bereich außerhalb des bildgebenden Objektiv-Linsensystems verläuft und in üblicher Weise durch die Außenzone des Objektivs geleitet wird, um ein konzentrisch beleuchtetes Auflicht-Dunkelfeldbild zu generieren. Gleichzeitig sind die inneren Anteile des beleuchtenden Lichtbündels so ausgebildet, dass sie die bildgebenden Objektivlinsen durchlaufen und so ein simultanes Auflicht-Hellfeldbild entstehen lassen.
Unter dieser Voraussetzung überlagern im Auflicht-Strahlengang Hell- und Dunkelfeldbilder und interferieren zu dem Summationsbild. Wird das beleuchtende Lichtbündel im Auflicht-Illuminator an frei wählbarer Stelle abgedeckt bzw. ausgeblendet, kann die Beobachtung auch in Schrägbeleuchtung durchgeführt werden. Ist dabei der Auflicht-Illuminator mit einem Polarisationsfilter im Bereich der Lichtquelle und zwei als Analysatoren wirkenden Polarisationsfiltern nahe dem Teilerspiegel versehen, können die beiden beleuchtenden Lichtbündel in Bezug auf ihre Helligkeit mit polarisationsoptischen Mitteln unabhängig voneinander geregelt werden Werden bei den beschriebenen Methoden zusätzliche Farb-Doppelkontraste implementiert, werden die beiden beleuchtenden Strahlenkomponenten, welche die jeweiligen Hell- und Dunkelfeld-analogen Teilbilder erzeugen, in unterschiedlichen Farben gefiltert. Auch kann – wie bei sonstigen Beleuchtungsarten möglich – bei den hier vorgestellten Varianten eine weitere Optimierung der Abbildungsqualität durch monochromatische Filterung des Beleuchtungslichts erreicht werden, wodurch etwa vorhandene chromatische Restabbildungsfehler im gesamten optischen System eliminiert werden. Neben einer weitergehenden Erhöhung des Kontrastes können speziell Auflösung und Schärfe durch den Einsatz relativ kurzwelligen Lichts sowie durch die Verwendung von Schmalband-Filtern geringer Halbwertsbreite maximiert werden.
Da die Beleuchtungsapertur bei den hier vorgestellten Techniken durch Abblenden und/oder Ausblenden beleuchtender Strahlenanteile innerhalb weiter Grenzen verändert werden kann, wird auf die bestehenden, rechnerisch ermittelbaren Zusammenhänge zwischen Apertur und Auflösung hingewiesen. Daraus kann abgeleitet werden, dass bei einer Verringerung der Apertur von Objektiv und/oder Kondensor der relative Zuwachs an axialer Auflösung und somit der Gewinn an Tiefenschärfe wesentlich höher liegt als der Verlust an lateraler Auflösung. Weiterhin ergibt sich, dass die jeweilige Einbuße an lateraler Auflösung durch gleichzeitigen Einsatz einer ”schrägen Beleuchtung” wiederum verringert werden kann. Diese Aspekte unterstreichen, dass vor allem bei Objekten mit hoher Raumtiefe ein adäquates Abblenden des Strahlenganges trotz verringerter lateraler Auflösung auf Grund eines mehr wiegenden Tiefenschärfezuwachses zu einer insgesamt überlegenen Bilddokumentation beitragen kann, wobei der verbleibende Auflösungsverlust bei Erfordernis durch schräge Lichtführung auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.
Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den 1 bis 9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei zeigen:
1: Mikroskop mit Lichtring im Kondensor mit konzentrischem Strahlengang;
1a: Kontrollbild beim Justieren eines Mikroskops nach 1 mit Einstelllupe bei konzentrischem Hell-Dunkelfeld mit breiter, Hellfelddominierter Innenzone,
1b: Kontrollbild beim Justieren eines Mikroskops nach 1 mit Einstelllupe bei konzentrischem Hell-Dunkelfeld mit schmaler, Dunkelfeld-dominierter Innenzone;
2: Mikroskop nach 1, jedoch mit exzentrischem Strahlengang;
2a: Kontrollbilder beim Justieren eines Mikroskops nach 2 mit Einstelllupe bei konzentrischem Hell-Dunkelfeld mit schmaler, Dunkelfeld-dominierter Außenzone;
3: Mikroskop nach 1 mit Blendenschieber oberhalb des Objektivs;
4: Einzelheit Blendenschieber;
4a: Blendenschieber mit zwei rechteckigen Blendenöffnungen,
4b: Blendenschieber mit zwei kreisrunden Blendenöffnungen,
4c: Blendenschieber mit zwei rechteckigen Blendenöffnungen, deren Enden abgerundet sind;
5: Strahlengang und Kontrollbilder für partielle Abdeckung des Beleuchtungslichts mit Doppelblendenschieber;
5a: Strahlengang für axial geführtes Beleuchtungslicht und mittigen Doppelblendenschieber (axiales Hell-Dunkelfeld schematisch),
5b: Strahlengang gemäß 5a, Kondensor-Lichtring und Aperturblende gegenüber der optischen Achse um ”d” verlagert (exzentrisches Hell-Dunkelfeld),
5c: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 5a, Lichtring etwa äquatorial zum Objektfeld,
5d: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 5c, Lichtsegment durch Aperturblende eingegrenzt,
5e: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 5d, Mittelsteg des Doppelblendenschiebers überdeckt den Lichtdurchlass,
5f: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 5c bei maximal exzentrisch einfallendem Beleuchtungslicht, Lichtring in den peripheren Randbereich des Objektivquerschnittes verschoben,
5g: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 5f, Abdeckung des Lichtring-Segments mit bogig begrenztem Doppelblendenschieber,
5h: Kontrollbild mit Strahlengang gemäß 1, Beleuchtungslicht zirkulär durch Doppelblendenschieber 10 teilweise peripher abgedeckt;
6: Justierung eines Mikroskops für axiales Hell-Dunkelfeld mit modifiziertem Blendenschieber und Kondensor-Lichtringen für polarisationsoptisch gesteuerte Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung;
6a: Doppelblendenschieber mit einem großflächigen Analysator,
6b: Justierung mit Doppelblendenschieber mit zwei großflächigen Analysatoren,
6c: Justierung mit Mittelsteg mit schmaler Analysator-Platte,
6d: Justierung mit Mittelsteg mit zwei schmalen Analysator-Platten in Kreuzstellung;
7: Polarisationsoptische Weiterbildungen des Kondensor-Lichtringes für konzentrische Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung;
7a: Auslegung der Innenzone mit einem Ringpolarisator,
7b: Auslegung der Innen- und Außenzonen mit zwei konzentrischen Ringpolarisatoren in Kreuzstellung,
7c: Auslegung der Innenzone mit großflächigen Polarisationsfiltern mit angrenzender schmaler Außenzone;
8: Mikroskop mit Spiegel-Objektiv mit konzentrischem Strahlengang nach 1;
8a: Justierung mit Einstelllupe bei Mikroskop mit Spiegelobjektiv bei einer Einstellung für reines Hellfeld,
8b: Einstellung für axiales Dunkelfeld,
8c: Einstellung konzentrisches variables Hell-Dunkelfeld,
8d: Einstellung exzentrisches variables Hell-Dunkelfeld;
9: Mikroskop mit Auflicht-Illuminator und konzentrischem Strahlengang, eingerichtet für Hell- Dunkelfeldbeleuchtung (schematisch).
1 zeigt stark schematisiert den Strahlengang im Mikroskop für konzentrisches Hell-Dunkelfeld. Von der Lichtquelle 1 geht ein Lichtbündel zur Aperturblende 2, unterhalb der fakultativ ein drehbarer Polarisationsfilter 2.1 eingebracht werden kann. Das von ihr durchgelassene Licht gelangt über den Lichtring 4.1 im Lichtring-Träger 4 zur Kondensor-Optik 3. Der im Lichtringträger 4 vorgesehene Lichtring 4.1 hat dabei eine solche Breite, dass nur von gewissen Bereichen durchgelassenes Licht als Beleuchtungslicht 6 das auf dem Objektträger 5 platzierte Objekt 5.1 durchleuchtet und zur Entstehung eines Hellfeldbildes beiträgt, während das von den anderen Bereichen durchgelassene Beleuchtungslicht 6 am Objektiv 7 vorbeigehend nicht in dieses gelangen kann, und so nicht zur Hintergrund-Aufhellung beiträgt. In der Darstellung fallen die optischen Achsen von Kondensor, (nicht näher dargestelltem) Tubus und Lichtring 4.1 zu einer gemeinsamen optischen Achse OAG zusammen. Dabei ist der in dem Lichtringträger 4 vorgesehene Lichtring 4.1 so ausgebildet und bemessen, dass das von seinem äußeren Bereich durchgelassene Licht das auf dem Objektträger 5 platzierte Objekt 5.1 als Beleuchtungslicht 6 in Form eines konzentrischen, hohlkegelartigen Lichtbündels durchleuchtet. Nach Durchstrahlung des Objekts 5.1 geht das Lichtbündel 8.3 am Objektiv 7 vorbei und gelangt nicht in dieses, es kann somit nicht zur Aufhellung des Bilduntergrundes beitragen. Das von den inneren Bereichen durchgelassene Licht gelangt nach Durchstrahlung des Objekts 5.1 zum Objektiv 7 und bildet als Lichtbündel 8.1 die Grundlage für das Hellfeldbild. Jedoch wird vom gesamten, das Objekt 5.1 beleuchtenden Licht ein Teil gestreut. Dieses Streulicht 8.2 gelangt in das Objektiv 7 und bildet die Grundlage für das Dunkelfeldbild. Als gemeinsames Lichtbündel 9 verlässt das Licht das Objektiv 7 und gelangt in die Ebene des (nicht näher dargestellten) Zwischenbildes ZWB. Dort überlagern das Hellfeld-dominierte Bild und das Dunkelfeld-dominierte Bild und bilden durch Interferenz in variabler konzentrischer Hell-/Dunkelfeldbeleuchtung das strukturierte Summationsbild mit höherem Auflösungsgrad und verbesserter Tiefendarstellung.
Bei einer von der Justierung eines Phasenkontrast-Mikroskops bekannten Kontrolle mit Einstell-Lupe zeigt sich – wie in den 1a und 1b dargestellt – die Objektdurchleuchtende Komponente als schmaler heller Randsaum im Außenbereich der Objektiv-Querschnittsfläche; der sich nach außen anschließende Anteil des Lichtdurchlasses der Dunkelfeld-Beleuchtung bleibt im Bild der Einstell-Lupe unsichtbar. 1a zeigt ein Bild mit Hellfeld-Dominanz. Hier zeigt sich entsprechend der relativen Hellfeld-Dominanz eine relativ breite durchleuchtende Innenzone. Wird die Hellfeld-Komponente zurück genommen, tritt die Dunkelfeld-Komponente in den Vordergrund und die Darstellung wird Dunkelfeld-dominiert (1 b) und es entsteht durch Verwendung eines größer dimensionierten Lichtrings mit schmalerer durchleuchtender Innenzone das Dunkelfeld-dominierte Bild. Die beiden Hell- oder Dunkelfeld-dominierten Bilder können – wie vorbeschrieben – je nach Grad der Lichtausblendung ineinander übergeführt werden.
Wird – wie 2 zeigt – in der Anordnung nach 1 der beleuchtende Lichtring 4.1 durch Verschieben des Lichtringträgers 4 aus der Äquatorialebene zum Rand hin verlagert, haben die optische Achse OAL des Lichtringes 4.1 und die optische Achse OAG von Tubus und Linsen der Kondensor-Optik 3 einen seitlichen Abstand voneinander und es entsteht eine exzentrische Objektbeleuchtung, die eine Schrägbeleuchtung des Objekts 5.1 zur Folge hat. Der Einfallswinkel dieser Schrägbeleuchtung kann abhängig vom Grad der Exzentrizität verändert werden. Auch hier bilden – wie vorbeschrieben – die von den inneren Bereichen durchgelassenen Lichtanteile nach Passage des Objekts 5.1 als Lichtbündel 8.1 die Grundlage für das Hellfelddominierte Bild. Zusammen mit dem vom Objekt 5.1 gestreuten Licht, als Streulichtbündel 8.2 angedeutet, das die Grundlage für das Dunkelfeld-dominierte Bild ist, verlässt das Licht das Objektiv 7 im Lichtbündel 9, um zur Ebene des Zwischenbildes zu gelangen, sich dort zu überlagern und durch Interferenz das Summationsbild zu bilden. Je nach dem Grad der Lichtabdeckung bzw. Lichtausblendung können die Hellfeld- oder Dunkelfeld-dominierten Bilder ineinander übergeführt werden. Eine justierbare Irisblende im Kondensor zum Eingrenzen der Querschnittsfläche des beleuchtenden Strahlenbündels erlaubt, die Beleuchtungsapertur weiter zu verringern, die Tiefenschärfe zu steigern und etwaige Überstrahlungen im Dunkelfeld-Teilbild abzuschwächen.
Wegen dieser seitlichen Verlagerung trägt nur eine von einem der optischen Achse OAG zugewandten Teil des Lichtringes 4.1 stammende Lichtkomponente das Beleuchtungslicht 6. Das vom Objekt 5.1 durchgelassene Lichtbündel 8.1 trägt zum Hellfeldbild bei, während der komplementäre Anteil als Lichtbündel 8.3 am Objektiv 7 vorbei geht. Das Streulicht 8.2 ist auch hier Grundlage des Dunkelfeld-dominierten Bildes, das mit dem Hellfeld-dominierten Bild überlagert durch Interferenz dann das in variabler Hell-Dunkelfeldbeleuchtung strukturierte Bild mit höherem Auflösungsgrad und verbesserter Tiefendarstellung ergibt. Zur Einstellung wird der Lichtring 4.1 im Kondensor so verschoben, dass er peripher das Objektfeld tangiert und das Objekt in schräger Lichtführung Hellfeld-gemäß durchleuchtet. Das repräsentative Kontrollbild für eine solche Anordnung mit exzentrischer Schrägbeleuchtung mit zurückgenommener Hellfeld-Komponente zeigt 2a, bei dem die Beleuchtung Dunkelfeld-dominiert ist. Die Länge des beleuchtenden Lichtsegmentes und damit die Beleuchtungsapertur kann mit Hilfe der Aperturblende 2 reguliert werden, die relativen Intensitäten der Hell- und Dunkelfeld-Teilbilder durch moderates Verschieben des beleuchtenden Lichtsegmentes.
Wird dem Objektiv 7 nachgeordnet eine weitere Blende vorgesehen, können zusätzliche Effekte erreicht werden. Eine solche Blende ist vorteilhaft als Doppelblendenschieber 10 ausgebildet. Einige Ausführungsformen sind in den 4 dargestellt. Die 4a zeigt einen solchen Doppelblendenschieber 10 mit Blendenöffnungen 11, die rechteckig geformt von einem Mittelsteg 12 getrennt sind. Der Doppelblendenschieber 10 der 4b weist Blendenöffnungen 11' in kreisrunder Ausformung auf. Schließlich zeigt 4c einen Doppelblendenschieber 10 mit Blendenöffnungen 11'' in rechteckiger Ausformung, deren äußere Begrenzungen abgerundet sind.
Diese Ausbildung ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Mikroskop oberhalb des Objektivs 7 eine Filteraufnahme aufweist, die einen Doppelblendenschieber 10 mit zumindest einer, vorzugsweise mit zwei nahe beieinander liegenden, durch einen Mittelsteg 12 getrennte Blendenöffnungen 11 aufnimmt. Durch die Ausbildung als verschiebbar angeordneter Doppelblendenschieber 10 lässt sich dessen Position exakt auf Größe und Lage des jeweiligen Lichtrings abstimmen. Der Doppelblendenschieber 10 ist oberhalb des Objektivs, in oder nahe an der hinteren Brennebene des Objektivs 7 angeordnet und so in den Strahlengang eingeführt, dass der Mittelsteg 12 zwischen den beiden Blendenöffnungen 11 das durchgehende Strahlenbündel 8.1 ganz oder teilweise abdeckt. Die bildgebenden Strahlen des Streulichtbündels 8.2 durchlaufen die Blendenöffnungen 11 des Doppelblendenschiebers 10. Sind dabei dessen Blendenöffnungen 11 als kreisrunde Öffnungen 11' ausgebildet, lassen sich in vorteilhafter Weise beim Verschieben unterschiedliche Kontrasteffekte erzeugen, wobei auch stufenlose Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung möglich sind. In der Ebene des Zwischenbildes überlagern das Hellfeld-dominierte Bild und das Dunkelfeld-dominierte Bild zu dem Summationsbild. Auch kann die Exzentrizität des Beleuchtungslichtes bei schrägem Lichteinfall ebenfalls stufenlos verändert werden.
Der Doppelblendenschieber 10 oberhalb des Objektivs kann so in den Strahlengang eingeführt werden, dass der Mittelsteg 12 zwischen den beiden Blendenöffnungen 11 das durchgehende Strahlenbündel 8.1 ganz oder teilweise abdeckt, während die bildgebenden Strahlen des Streulichtbündels 8.2 diese durchlaufen. Unter diesen Voraussetzungen können unterschiedliche Kontrasteffekte erzeugt werden, wobei stufenlose Übergänge zwischen Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung möglich sind, zumal die Exzentrizität des Beleuchtungslichts bei schrägem Lichteinfall ebenfalls stufenlos verändert werden kann. Auch hier sind die jeweiligen Justierungen mit Hilfe des Einstell-Okulars überprüfbar. Schematische Strahlengangskizzen zeigt 5a für ein axial geführtes Beleuchtungslicht 6 und mittigem Doppelblendenschieber 10. Dabei ist dessen durchgehendes Strahlenbündel 8.1 in der hier dargestellten Ausführungsvariante so begrenzt, dass es vollständig von dem Mittelsteg 12 des mittig angeordneten Doppelblendenschiebers 10 abgedeckt ist, so dass eine axiale Dunkelfeldbeleuchtung resultiert. Wird der Doppelblendenschieber 10 in der hier gezeigten Anordnung um eine kleine Distanz verschoben, so dass nur ein geringer Anteil der das Objekt 5.1 durchsetzenden Strahlen der Lichtbündel 8.1 die Blendenöffnung 11 passieren kann, resultiert eine in der Intensität steuerbare Hintergrundaufhellung und eine Simultandarstellung des Objekts 5.1 im Hell-Dunkelfeld-Strahlengang. In 5b ist der Kondensor-Lichtring 4.1 rechtwinklig zur optischen Achse OAG um die Strecke ”d” verlagert. Damit wird eine Schrägbeleuchtung realisiert. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel gelangt ein Teil des nun schräg einfallenden durchstrahlenden Lichtbündels 8.1 durch eine der Blendenöffnungen 11, so dass durch Überlagerung zweier Hell- und Dunkelfeld-basierter Teilbilder eine Darstellung des Objekts 5.1 im Hell-Dunkelfeld-Kontrast entsteht.
Wird der Lichtring 4.1 im Kondensor verschoben, bis dieser etwa äquatorial durch das Objektfeld verläuft, wird das Objekt 5.1 weitgehend axial Hellfeld-gemäß durchleuchtet. Das dazu gehörende Kontrollbild zeigt 5c. Die Länge des beleuchteten Lichtsegments und damit die Beleuchtungsapertur kann mit der Aperturblende 2 reguliert werden, das Kontrollbild zeigt 5d. Wird nun der Doppelblendenschieber 10 so in den Strahlengang eingeführt, dass dessen Mittelsteg 12 den Lichtdurchlass überdeckt, erhält man als Kontrollbild die 5e. Bei dieser kompletten Überdeckung (s. 5a) gelangt allein das der Dunkelfeldbeleuchtung zugeordnete Streulicht 8.2 durch die Blendenöffnungen 11' zur Zwischenbildebene, wo das dort entstehende Bild mittels des Okulars vergrößert betrachtet werden kann. Dabei durchsetzt das gesamte Strahlenbündel des Beleuchtungslichts 6 das Objekt 5.1. Der der Hellfeldbeleuchtung zugeordnete Licht-Anteil 8.1 wird erst nach dem Objektiv 7 abgefangen, so können feine Innenstrukturen des Objekts 5.1 deutlicher hervortreten und Randüberstrahlungen an kantigen Strukturen abgeschwächt werden.
Bei partieller Überdeckung des Beleuchtungslichts durch den Mittelsteg 12 wird ein Teil des durchleuchtenden Lichtes im bildgebenden Strahlengang freigegeben, der Bilduntergrund wird moderat aufgehellt, und das so entstehende Hellfeld-dominierte Absorptionsbild überlagert sich mit dem zusätzlich vorhandenen axialen Dunkelfeld-dominierten Bild. Je nach Anteil der freigegebenen durchleuchtenden Lichtkomponente können letztlich stufenlos vielfältige Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeld erzeugt werden. Um die Tiefenschärfe weiter zu erhöhen und etwaige Randüberstrahlungen an Grenzkonturen abzuschwächen, wird die Beleuchtungsapertur verringert. Dazu wird der Querschnitt des beleuchtenden Strahlenbündels mit der Aperturblende bzw. einer im Kondensor horizontal und rechtwinklig zur optischen Achse verschiebbar angeordneten Irisblende eingegrenzt.
Werden nun die Kondensor-Irisblende und das zur Beleuchtung beitragende Segment des Lichtringes 4.2 gegenüber der optischen Achse verlagert – etwa wie in 5b dargestellt, um die Distanz ”d” – ergibt sich eine Schrägbeleuchtung des Objektes 5.1 und, je nach Positionierung des Doppelblendenschiebers, eine partielle Überdeckung, bei der ein Teil des der Hellfeldbeleuchtung zugeordneten Lichtbündels 8.1 freigegeben wird, wie in 5b dargestellt. Dabei ist der Einfallswinkel des Beleuchtungslichts in Abhängigkeit von dem durch Verlagerung des Lichtringes 4.1 im Kondensor bestimmten Grad der Exzentrizität veränderbar. Je nach Größe der Distanz ”d” und je nach Positionierung des Doppelblendenschiebers wird der freigegebene Anteil des durchleuchtenden, der Hellfeldbeleuchtung zugeordneten Lichts verändert und so lassen sich letztlich stufenlos vielfältige Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeld erzeugen.
Eine maximale Schrägbeleuchtung kann erreicht werden, wenn die Randzone des Querschnittes des Objektivs 7 von einem Teil der Blendenöffnung 11 des Doppelblendenschiebers 10 segmental überlappt ist. Das Kontrollbild zeigt 5f. Vorteilhaft wird hierbei zur Lichtabdeckung ein Doppelblendenschieber 10 verwendet, dessen Mittelsteg 12, etwa in Analogie zu den kreisförmigen Blendenöffnungen 11', kreisbogenartig begrenzt ist. Das entsprechende Kontrollbild zeigt 5g. Variable Übergänge zwischen Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung mit stufenloser, ineinander gehender Überführung sind bei dieser Einstellung auch möglich. Auch kann die Querschnittsfläche des das Objekt 5.1 beleuchtenden Lichts auch durch eine zusätzliche (nicht näher dargestellte), rechtwinklig zur optischen Achse OAG verschiebbare Blende, insbesondere Irisblende im Kondensor weitergehend eingegrenzt werden.
Der Effekt einer Schrägbeleuchtung kann bei konzentrischer Lage des Lichtringes 4.1 auch durch teilweise Abdeckung eines Teils des peripheren Beleuchtungsstrahlengangs durch den Doppelblendenschieber 10 erreicht werden. Das Kontrollbild dafür ist in 5h wiedergegeben. Dies bewirkt einen vermehrten Relief-Effekt, Verringerung der Beleuchtungsapertur, Steigerung der Tiefenschärfe und Unterdrückung von etwaigen Überstrahlungen im Dunkelfeld-Teilbild. Maximale Schrägbeleuchtung ergibt sich, wenn die Randzone des Querschnitts des Objektivs 7 von einem Teil des Lichtdurchlasses segmental überlappt wird. Dabei kann anstelle des Mittelstegs 12 zwischen den Blendenöffnungen 11 auch eine kreisbogenartig begrenzte Fläche 11' des Doppelblendenschiebers 10 zur Lichtabdeckung verwendet werden.
Variable Übergänge zwischen Hell- und Dunkelfeld sind auch bei diesen Einstellungen stufenlos ineinander überführbar. Auch kann bei konzentrischer Justierung des Lichtringes 4.1 im Kondensor eine moderate Schrägbeleuchtung des Hellfeldbildes realisiert werden, wenn ein Teil des peripheren Beleuchtungsstrahlenganges oberhalb des Objektivs 7 durch den Doppelblendenschieber 10 abgedeckt ist. Zur Erzeugung einer das Hell- und Dunkelfeldbild betreffenden Schrägbeleuchtung wird der Lichtring 4.1 in analoger Weise im Kondensor selbst partiell abgedeckt.
Um weitergehende Einflussnahmen auf die Strahlengänge zu erreichen, werden der Kondensor in üblicher Weise mit einem drehbaren Polarisationsfilter 2.1 als Polarisator und der Doppelblendenschieber DBS mit einem oder zwei Analysatoren versehen. Dabei kann die Bestückung mit einem Analysator 13' bei nur einer Blendenöffnung 11 erfolgen (6a). Alternativ sind – wie 6b zeigt – beide Blendenöffnungen 11 mit separaten Analysatoren 13' und 13'' versehen, deren Polarisationsebenen zueinander gekreuzt sind. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Mittelsteg 12 ganz oder teilweise (6c) mit einem Analysator ausgelegt, oder der gesamte Mittelsteg besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Analysator-Platten mit zueinander gekreuzten Polarisationsebenen (6d). Der Kondensor-Lichtring (LR) ist so zu justieren, dass er sich mit dem Mittelsteg des Doppelblendenschiebers (DBS) überlappt. So lassen sich die unterschiedlichen Möglichkeiten der Abbildung mittels polarisiertem Lichtes erreichen, wobei es vorteilhaft ist, wenn neben dem Polarisationsfilter im Kondensor zumindest auch einer der Analysatoren drehbar gelagert ist. Auf diese Weise können die Intensitäten und damit die Anteile der Hell- und Dunkelfeldbilder am Summationsbild in sehr kleinen Abstufungen verändert werden.
Mit polarisationsoptischen Mitteln können zusätzlich auch bei konzentrischer Beleuchtung des Objekts die Gewichtungen der Lichtkomponenten für die Hellfeld-dominierten und die Dunkelfeld-dominierten Bilder bewerkstelligt werden. Dazu wird die das Objekt durchleuchtende und das Hellfeld-dominierte Bild generierende Innenzone des Lichtrings mit einem schmalen ringförmigen Polarisationsfilter ausgelegt (7a). Ein weiterer Polarisationsfilter üblicher Ausführung ist unterhalb des Lichtrings im beleuchtenden Strahlengang zu platzieren. Bei gleichbleibender Helligkeit der Außenzone und somit des Dunkelfeld-dominierten Bildes kann nun die Helligkeit des Hellfeld-Teilbildes durch Verstellen des unteren Polarisationsfilters stufenlos variiert werden.
Wird in alternativer Ausgestaltung zusätzlich auch die Außenzone des Lichtringes mit einem separaten ringförmigen Polarisationsfilter ausgelegt, der konzentrisch zu demjenigen der Innenzone so eingebracht ist, dass die beiden Polarisationsebenen zueinander gekreuzt sind (7b), können durch Verdrehen des darunter befindlichen Polarisationsfilters die Helligkeiten sowohl des Hellfeld-dominierten wie auch des Dunkelfeld-dominierten Teilbildes stufenlos gegenläufig verändert werden. Eine noch weitergehende unabhängige Regulierung der Helligkeit beider Teilbilder wird dadurch erreicht, dass zumindest einer der beiden ringförmigen Polarisationsfilter im Lichtring des Kondensors drehbar gelagert ist. Unter technisch-konstruktiven Aspekten bietet sich zur leichteren Justierung an, den äußeren ringförmigen Polarisationsfilter mit einer stufenlos verstellbaren Ringfassung zu versehen. Dadurch kann die Intensität der Lichtkomponente für das Hellfeld-dominierte Teilbild mit Hilfe des unter dem Lichtring des Kondensors befindlichen Polarisationsfilters justiert und anschließend die Intensität des Dunkelfeldbildes durch Drehen des äußeren Ringpolarisators stufenlos verändert werden. Dies eröffnet die Möglichkeit einer stufenlosen Anpassung der Intensität der Licht-Komponente für das Dunkelfeld-dominierte Teilbild durch alleinige Rotation des äußeren ringförmigen Polarisationsfilters. Wird auch das axial verlaufende Beleuchtungslicht zur Erzeugung eines Hellfeld-dominierten Bildes genutzt, wird in einer alternativen Weiterbildung in die lichtundurchlässige Zone des Kondensor-Lichtringes insgesamt ein großflächiger Polarisationsfilter mit einem sich bis zum Außenrand der Innenzone des ehemaligen Lichtringes erstreckenden Durchmesser (7c) eingesetzt, an den sich eine schmale Außenzone anschließt, welche das Dunkelfeld-dominierte Teilbild erzeugt. Wird unterhalb dieser Konstruktion wiederum ein zweiter großflächiger Polarisationsfilter drehbar angeordnet, ist die Helligkeit des Hellfeld-dominierten Teilbildes unabhängig von derjenigen des Dunkelfeld-dominierten Teilbildes zu regeln.
Ist das Mikroskop – wie in 8 unter Bezug auf den Strahlengang der 1 dargestellt – mit einem katoptrischen oder katadioptrischen Spiegelobjektiv 20 zur Erzeugung eines variablen Hell-Dunkelfeld-Kontrastes versehen, kann auf ähnliche Weise – wie vorbeschrieben – im konzentrischen wie auch im exzentrischen Strahlengang eine variable Hell- Dunkelfeldbeleuchtung erreicht werden. In einem Spiegelobjektiv 20 werden die bildgebenden Strahlen zwischen den beiden vorhandenen Spiegeln 27.1 und 27.2 in typischer Weise ”gefaltet”. Das das Objekt durchstrahlende Licht wird von dem konzentrisch angeordneten, konkaven Zentralspiegel 27.1 aufgenommen und auf den konzentrisch darin angeordneten konvexen Fangspiegel 27.2 reflektiert, der es über ein fakultatives, zusätzlich an der Bildgebung beteiligtes Linsensystem 27 des Spiegelobjektivs 20 zur Ebene des Zwischenbildes ZWB weiterleitet.
Um die Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung zu erhalten, wird mit dem von dem Kondensor kommenden Beleuchtungslicht 26 das auf dem Objektträger 25 liegende Objekt 25.1 durchstrahlt. Das zentrale Licht geht als Lichtbündel 28.3 auf die lichtundurchlässige Rückseite des Fangspiegels 27.2 des Spiegelobjektivs 20 und wird abgefangen. Somit kann dieser Lichtanteil nicht zur Aufhellung des Bilduntergrundes beitragen. Licht, das unter nicht so steilem Winkel einfällt, gelangt als Lichtbündel 28.1 in das Spiegelobjektiv 20, wird vom konkaven Zentralspiegel 27.1 auf die reflektierende konvexe Seite des Fangspiegels 27.2 zurückgeworfen und von diesem in das Linsensystem 27 geleitet. Das am Objekt 25.1 gestreute Licht gelangt als Streulichtbündel 28.2 ebenfalls in den Zentralspiegel 27.1, wird auf den Fangspiegel 27.2 reflektiert und gelangt weiter zu dem Linsensystem 27. So werden über das Linsensystem 27 das Hellfeld-dominierte Bild und das Dunkelfeld-dominierte Bild in dem gemeinsamen Strahlenbündel 29 zum Zwischenbild ZWB geleitet, wo beide Bilder zu dem gewünschten Summationsbild in variabler Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung, welche erhöhte Auflösung, verbesserte Kontrastierung und Darstellung der Strukturen aufweist, zusammengeführt werden und interferieren. Wird dabei der Außendurchmesser des Beleuchtungslichts 26, etwa durch Verringerung des Öffnungswinkels des von der Lichtquelle kommenden Lichtbündels mittels der Aperturblende im Kondensor so klein gehalten, dass sämtliche beleuchtenden Strahlen nach dem Objektdurchgang von der Rückfront des kleinen Fangspiegels 27.2 abgefangen werden, lässt sich ein axiales (zentrales) Dunkelfeldbild realisieren. Beide Lichtbündel verlassen das Spiegelobjektiv 20 als gemeinsames Lichtbündel 29 und gelangen zur Ebene des Zwischenbildes ZWB, wo sie überlagernd durch Interferenz das Summationsbild liefern, das dann in bekannter Weise durch das Okular vergrößert betrachtet werden kann.
Das in 8a dargestellte Kontrollbild zeigt eine reine Hellfeldbeleuchtung. Dabei ist der Lichtring im Kondensor so groß dimensioniert, dass sämtliche Strahlenanteile auf direktem Wege zur Durchleuchtung des Objektes beitragen. Das in 8b dargestellte Kontrollbild bezieht sich auf ein axiales Dunkelfeld, das dadurch erreicht wird, dass der Außendurchmesser des Lichtringes im Kondensor so klein gehalten wird, dass sämtliche beleuchtenden Strahlen nach dem Objektdurchgang von der Rückfront des kleinen Fangspiegels abgefangen werden. Auch hier wird folglich das Maximum der nullten Ordnung ausgeblendet, so dass im Dunkelfeld ein Reflexions- bzw. Beugungsbild entsteht, an dem das nullte Maximum nicht beteiligt ist. Ein konzentrisches variables Hell-Dunkelfeld, dessen Kontrollbild die 8c zeigt, entsteht durch geringfügig vergrößerten Außendurchmesser des beleuchtenden Lichtringes. Ist der Lichtring leicht dezentriert, wird das in 8d dargestellte Kontrollbild erhalten. Lediglich ein schmales beleuchtendes Lichtsegment kann, bedingt durch diese Dezentrierung, den Zentralspiegel passieren und es resultiert eine Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung. Auch in diesem Fall interferieren die beiden Hell- und Dunkelfeld-analogen Teilbilder zu einem Summationsbild wie vorbeschrieben.
Ein für die Technik mit einem variablen Hell-Dunkelfeld eingerichteter Auflicht-Illuminator 30 ist in 9 schematisch dargestellt. Analog zu Mikroskopen mit durchfallendem Licht wird im Auflicht-Illuminator 30 das von der Lichtquelle 31 kommende Licht im Linsensystem 33, welches als Kollektor und Kondensor wirkt, parallelisiert. Eine Aperturblende 32 erlaubt das Anpassen der Beleuchtungsapertur. Mittels einer Illuminatorblende 34 mit Lichtringen 34.1 werden die beiden ringförmig begrenzten beleuchtenden Lichtkomponenten des Beleuchtungslichts 36 ausgeblendet und über einen halbdurchlässigen Spiegel 36.1 auf das Objekt 35.1 umgelenkt. Dabei wird das äußere ringförmige Strahlenbündel des Beleuchtungslichts 36 zum Erzeugen eines konzentrisch beleuchteten Auflicht-Dunkelfeldbildes außerhalb des bildgebenden Linsensystems der Objektivlinsen 37.1 geleitet und mittels des Ringspiegels 36.2 umgelenkt, um unter so schrägem Winkel auf das auf dem Objektträger 35 angeordnete Objekt 35.1 aufzutreffen, dass direktes Licht nicht in die bildgebenden Linsen 37.1 des Objektivs gelangen kann. Der am Objekt 35.1 gestreute bzw. reflektierte Lichtanteil lässt das Dunkelfeld-dominierte Bild entstehen. Das innere ringförmige Strahlenbündel des Beleuchtungslichts 36 durchläuft die bildgebenden Objektivlinsen 37.1 peripher und lässt so im Auflicht ein simultanes Hellfeld-dominiertes Bild entstehen. Beide Bilder werden durch den halbdurchlässigen Spiegel 36.1 und das Tubuslinsensystem 37.2 als Strahlenbündel 39 zum Zwischenbild ZWB geleitet, überlagern einander dort interferierend zur Bildung des Summationsbildes. Werden die beleuchtenden Strahlen im Auflicht-Illuminator 30, an dessen Aperturblende 32 oder an anderer ggf. frei wählbarer Stelle abgedeckt bzw. ausgeblendet, könnte die Beobachtung auch in Schrägbeleuchtung durchgeführt werden.
Zur separaten Regulierung der Beleuchtungsintensitäten der ein Hellfeld und ein Dunkelfeld erzeugenden Lichtkomponenten werden bei dieser Anordnung drehbare Polarisationsfilter als Polarisatoren und Analysatoren an geeigneten Stellen in den Auflicht-Illuminator 30 integriert. Dabei ist ein größerer ringförmiger Analysator zur Regulierung der Dunkelfeld-erzeugenden Außenzone des Beleuchtungslichtes geeignet und ein kleinflächigerer Analysator zur Regulierung der Hellfeld-erzeugenden Innenzone. Auch Beobachtungen in Schrägbeleuchtung können durchgeführt werden, wenn die Lichtringe 34.1 außen-mittig angeordnet sind und lediglich ein schmales beleuchtendes Lichtsegment zum halbdurchlässigen Spiegel 36.1 gelangen kann, was dann zu der Schrägbeleuchtung des Objekts 35.1 führt.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Aperturblende
2.1: drehbarer Polarisationsfilter
3: Kondensor-Optik
4: Lichtringträger
4.1: Lichtring
5: Objektträger
5.1: Objekt
6: Beleuchtungslicht
7: Objektiv
8.1: durchstrahlendes Lichtbündel (Hellfeld-dominiertes Bild)
8.2: Streulichtbündel (Dunkelfeld-dominiertes Bild)
8.3: Lichtbündel
9: gemeinsames Lichtbündel (zum Zwischenbild)
10: Doppelblendenschieber
11: Blendenöffnungen
11': Blendenöffnungen (in kreisrunder Ausformung
11'': Blendenöffnungen (rechteckig, äußere Begrenzungen abgerundet)
12: Mittelsteg
13': Analysator
13'': Analysatoren 13' und 13''
20: Spiegelobjektiv
25: Objektträger
25.1: Objekt
26: Beleuchtungslicht
27: Linsensystem
27.1: konkaven Zentralspiegel
27.2: konvexen Fangspiegel
28.1: Lichtbündel
28.2: Streulichtbündel
28.3: Lichtbündel
29: Gemeinsames Strahlenbündel
30: Auflicht-Illuminator
31: Lichtquelle
32: Aperturblende
33: Linsensystem
34: Illuminatorblende
34.1:: Lichtringe
35:: Objektträger
35.1: Objekt
36: Beleuchtungslicht
36.1: halbdurchlässiger Spiegel
36.2: Ringspiegel
37.1: Objektivlinsen, bildgebende Linsen
37.2: Tubuslinsensystem
38.1: Beleuchtungslichtkomponente
38.2: Beleuchtungslichtkomponente
39: Strahlenbündel
d: Distanz ”d”
DBS: Doppelblendenschieber
LR: Kondensor-Lichtring
OAL: optische Achse OAL (des Lichtringes 4.1)
OAG: optische Achse OAG (Tubus und Linsen der Kondensor-Optik 3)
ZWB: Zwischenbild ZWB

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006027961 A1 [0002]
DE 102007029814 A1 [0002]
DE 102009003682 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer kontrastreichen Hell-/Dunkelfeld-Abbildung im Mikroskop, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Beleuchten des Objekts mit Licht aus dem Kondensor so, dass ein Lichtbündel das Objekt in Art einer Hellfeldbeleuchtung durchdringt, und ein zweites Lichtbündel nach Passage durch das Objekt in Art einer Dunkelfeldbeleuchtung am Objektiv vorbeigeleitet wird, – Zusammenführen des durch die Hellfeldbeleuchtung entstandenen Hellfeld-dominierten Bildes und des durch gestreutes Licht in Art einer Dunkelfeldbeleuchtung entstandenen Dunkelfeld-dominierten Bildes in der Ebene des Zwischenbildes; – Erzeugen eines Summationsbildes durch Interferenz beider sich überlagernder Hell- und Dunkelfeld-dominierter Bilder in der Zwischenbildebene; – Betrachten des so als variables Hell-Dunkelfeldbild entstandenen Überlagerungsbildes in an sich bekannter Weise mittels des Okulars.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbündel vor der Passage des Beleuchtungslichts durch das Objekt getrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vor der Passage des Objekts getrennten Lichtbündel unmittelbar nach der Aperturblende des Kondensors und vor dessen Linsensystem mittels eines Lichtringes abgeteilt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsbild des Lichtringes in Bezug auf den optisch wirksamen Eintrittsquerschnitt des Objektivs eingestellt wird, wobei der optisch wirksame Durchmesser des Objektivquerschnitts an die Geometrie der beleuchtenden Strahlenbündel weitergehend angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsbild des Lichtringes in Bezug auf den optisch wirksamen Eintrittsquerschnitt des Objektivs durch Veränderung des Abstands der Kondensorlinse von dem Objekt mittels Heben oder Senken oder durch Veränderung der Brennweite des als Zoom ausgebildeten Kondensorslinsensystems angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsbild des Lichtringes in Bezug auf den optisch wirksamen Eintrittsquerschnitt des Objektivs durch Einstellung der Aperturblende des Kondensors oder einer vorzugsweise rechtwinklig zur optischen Achse des Mikroskops verschiebbar angeordneten Blende im Kondensor eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtring, wie beim Phasenkontrast üblich, etwa in die hintere Objektivbrennebene projiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbündel nach der Passage des Beleuchtungslichts durch das Objekt getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Objektiv ein Spiegelobjektiv vorgesehen ist, dessen zentrischer Fangspiegel mit lichtundurchlässiger Rückseite den Eintritt des zentralen Teils des Beleuchtungslichts in das Objektiv unterbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungslicht mittels eines Polarisators polarisiert ist und jedes Lichtbündel mittels eines zugeordneten Analysators bezüglich seiner Intensität und somit Anteil am Summationsbild abschwächbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Lichtbündel einzeln in Bezug auf seine Färbung veränderbar und so in seinem Anteil am Summationsbild farblich veränderbar ist.
Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, Tubus mit Okular und Objektiv zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dessen Beleuchtungsapparat mit einem Kondensor mit einer mindestens eine Blendenöffnung aufweisenden Kondensorblende versehen ist und der mit dem Objektiv zur Erzeugung einer Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kondensor der Aperturblende (2) nachgeschaltet eine Ringblende mit einem in einem Lichtringträger (4) angeordneten Lichtring (4.1) vorgesehen ist, wobei das dessen Innenbereich passierende Licht (8.1) das Objekt (5.1) in Art einer Hellfeldbeleuchtung durchleuchtet und zur Erzeugung eines Hellfeld-dominierten Bildes in der Ebene des Zwischenbildes von dem Objektiv (7) aufgenommen zur Ebene des Zwischenbildes (ZWB) gelangt, und wobei das den Außenbereich des Lichtringes (4.1) passierende Licht (8.3) in Art einer Dunkelfeldbeleuchtung unter einem so spitzen Winkel an das Objekt (5.1) geführt ist, dass dieses Lichtbündel (8.3) nach Objektpassage außerhalb des Objektivs (7) weiter verlaufend nicht zur Aufhellung des Bilduntergrundes beiträgt, während das am Objekt (5.1) gestreute bzw. reflektierte Licht als Streulichtbündel (8.2) zur Erzeugung eines Dunkelfeldbild-dominierten Bildes über das Objektiv (7) zur Ebene des Zwischenbildes (ZWB) gelangt, so dass in der Ebene des Zwischenbildes das auf der nullten Beugungsordnung basierende Hellfeldbild-dominierte Bild und das ohne Beteiligung des Beugungsmaximums der nullten Ordnung gebildete Dunkelfeld-dominierte Bild überlagernd zum Summationsbild interferieren, wobei die Öffnung des Lichtringes (4.1) nach Größe und Breite so dimensioniert ist, dass sich der eine Anteil des Beleuchtungslichts in den Randbereich des optisch wirksamen Objektivquerschnittes projiziert, während der andere Anteil außerhalb des Objektivquerschnittes liegt.
Mikroskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtringträger (4) mehrere Lichtringe (4.1) aufweist und zum auswählbaren Einstellen verdrehbar oder verschiebbar angeordnet ist, wobei die Lichtringe (4.1) nach Größe und Breite ihrer Öffnungen so groß dimensioniert sind, dass sich deren innere Zonen in den Randbereich des optisch wirksamen Querschnitts des jeweiligen Objektivs projizieren, während die äußeren Anteile der Lichtringe außerhalb dieses Querschnittes liegen.
Mikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für eine moderate Schrägbeleuchtung der Lichtring (4.1) aus seiner zentrischen Lage rechtwinklig zur optischen Achse (OAG) verschiebbar und somit hin zu einer exzentrischen Lage verlagerbar ist.
Mikroskop nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und/oder Innenzone des Lichtringes (4.1) mit einem ringförmigen oder jeweils mit einem teilringförmigen Spektralfilter ausgelegt ist, mit denen die Farbgebung jedes der Lichtbündel der beiden Lichtkomponenten unabhängig von Intensität oder Farbgebung der anderen variierbar ist.
Mikroskop nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensor mit einem Polarisationsfilter (2.1) als Polarisator versehen ist.
Mikroskop nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des im Kondensor vorgesehenen Polarisationsfilters (2.1) ein zweiter Polarisationsfilter im Kondensor integriert ist, wobei beide Polarisationsfilter unabhängig voneinander drehbar gelagert sind.
Mikroskop nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und/oder Innenzone des Lichtringes (4.1) mit einem ringförmigen oder jeweils mit einem teilringförmigen Polarisationsfilter ausgelegt ist, mit denen die Polarisationsebene jedes der Lichtbündel der beiden Lichtkomponenten unabhängig von Intensität oder Polarisationsebene der anderen variierbar ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfall des Beleuchtungslichts durch Verlagerung des Lichtringträgers (4) mit Lichtring (4.1) rechtwinklig zur optischen Achse (OAG) oder durch Einleitung eines zweiten Lichtbündels auf Basis eines Doppelkondensors zwischen konzentrisch und exzentrisch bzw. schräg wechselbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schrägbeleuchtung der Einfallswinkel des Beleuchtungslichts gleichgerichtet und/oder unabhängig von dem der anderen stufenlos veränderbar ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensor zum Anpassen der exakten Projektionsgröße des jeweiligen Lichtringes an den jeweiligen Querschnitt des Objektivs (7) in der Höhe verstellbar ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Kondensor zum Anpassen der exakten Projektionsgröße des jeweiligen Lichtringes (4.1) an den jeweiligen optisch wirksamen Querschnitt des Objektivs (7) mit einem als Zoom-System mit variabler Schnittweite ausgebildeten Linsensystem versehen ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Objektiv (7) in oder unmittelbar nahe der hinteren Brennebene eine Blende vorgesehen ist, die mindestens eine, vorzugsweise zwei von einem Mittelsteg (12) getrennte Blendenöffnungen (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende als Blendenschieber, vorzugsweise als Doppelblendenschieber (10), ausgebildet ist, der rechtwinklig zur optischen Achse (OAG) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Mittelstegs (12) zwischen den Blendenöffnungen (11) des Blendenschiebers bzw. Doppelblendenschiebers (10) mindestens gleich der Breite des Bildes des Lichtringes (4.1), dieses überdeckend, ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Blendenöffnungen (11, 11', 11'') der Blende oberhalb des Objektivs (7) jeweils ein Polarisationsfilter als Analysator aufweisen, deren Schwingungsebene gegenüber der des Polarisationsfilters (2.1) im Kondensor zwischen gekreuzter und paralleler Stellung stufenlos variierbar ist.
Mikroskop nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysatoren in den Blendenöffnungen (11) des Doppelblendenschiebers (10) einander gegenüberliegend die Innenbereiche beider Blendenöffnungen (11) so auskleiden, dass die Randbereiche frei bleiben, wobei vorzugsweise die Polarisationsebenen beider Analysatoren unabhängig voneinander einstellbar sind.
Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, Tubus mit Okular und Objektiv zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dessen Beleuchtungsapparat mit einem Kondensor mit einer Blendenöffnung aufweisenden Kondensorblende versehen ist und der mit dem Objektiv zur Erzeugung einer Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer variablen Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung als ein katoptrisches oder katadioptrischen Spiegelobjektiv (20) vorgesehen ist, wobei die lichtundurchlässige Rückfront des im Spiegelobjektiv (20) vorhandenen zentrischen Fangspiegels (27.2) das zentrale Beleuchtungslicht (26) partiell nach Passage durch das Objekt (25.1) so ausblendet, dass dieses Licht nicht in den Eintrittsquerschnitt des Objektivs (20) gelangt und so nicht zur Aufhellung des Bildhintergrundes beiträgt, wobei an dem Fangspiegel (27.2) der unter nicht zu steilem Winkel einfallende Anteil des Beleuchtungslichts (26) vom Zentralspiegel (27.1) zum Fangspiegel (27.2) reflektiert von diesem als Hellfeld-dominiertes Lichtbündel (28.1) zusammen mit dem am Objekt (25.1) gestreuten bzw. reflektierten Licht als Dunkelfeld-dominierten Streulichtbündel (28.2) auf das Objektivlinsensystem (27) gespiegelt und über dieses zur Erzeugung des Hellfeld-dominierten Bildes zur Ebene des Zwischenbildes (ZWB) gelangen, und dass in der Ebene des Zwischenbildes das auf der nullten Beugungsordnung basierende Hellfeldbild-dominierte Bild und das ohne Beteiligung des Beugungsmaximums der nullten Ordnung gebildete Dunkelfeld-dominierte Bild überlagernd zum Summationsbild interferieren, wobei der Lichtring nach Größe und Breite seiner Öffnung so dimensioniert ist, dass der eine Anteil des Beleuchtungslichts (26) am Randbereich des Fangspiegels (27.2) vorbei geleitet wird, während der andere Anteil an der Rückfront des Fangspiegels (27.2) geblockt wird.
Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, Tubus mit Okular und Objektiv zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dessen Beleuchtungsapparat mit einem Kondensor mit einer Blendenöffnung aufweisenden Kondensorblende versehen ist und der mit dem Objektiv zur Erzeugung einer Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das als Auflicht-Mikroskop ausgebildete Mikroskop einen als Auflicht-Illuminator (30) ausgebildeten Beleuchtungsapparat sowie spezielle Objektive mit abbildenden Linsen (37.1) und beleuchtenden Elementen für Auflicht-Dunkelfeld aufweist und dem Parallellicht abgebenden Auflicht-Illuminator (30) zum Erzeugen von ringförmig begrenztem Beleuchtungslicht eine Ringblende (34) mit zumindest zwei Lichtringen (34.1) nachgeschaltet ist, wobei das den inneren der Lichtringe (34.1) passierende Licht als innere Beleuchtungslichtkomponente (38.1) nach Umlenkung durch einen halbdurchlässigen Spiegel (36.1) das Objekt (35.1) über die Eingangslinsen (37.1) in Art einer Hellfeldbeleuchtung und das den äußeren der Lichtringe (34.1) passierende Licht als äußere Beleuchtungslichtkomponente (38.2) nach Umlenkung durch den halbdurchlässigen Spiegel (36.1) das Objekt (35.1) an den Eingangslinsen (37.1) vorbei über einen nahe dem Objekt (35.1) vorgesehenen Ringspiegel (36.2) in Art einer Dunkelfeldbeleuchtung anleuchten, und wobei das am Objekt (35.1) reflektierte Licht zur Erzeugung eines Hellfeld-dominierten Bildes sowie das am Objekt (35.1) gestreute Licht zur Erzeugung eines Dunkelfeld-dominierten Bildes über das Ausgangslinsensystem (37.2) zur Ebene des Zwischenbildes (ZWB) gelangen, und dass in der Ebene des Zwischenbildes das auf der nullten Beugungsordnung basierende Hellfeld-dominierte Bild und das ohne Beteiligung des Beugungsmaximums der nullten Ordnung gebildete Dunkelfeld-dominierte Bild überlagernd zum Summationsbild interferieren, wobei die Öffnungen der Lichtringe (34.1) nach ihrer Größe und Breite so dimensioniert sind, dass der eine Anteil des Beleuchtungslichts (26) in das zentral gelegene abbildende Objektivlinsensystem (37.1) projiziert wird, während der andere Anteil außerhalb dieses Linsensystems (37.1) durch die Außenzone des Objektivs verläuft.
Mikroskop nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass der Auflicht-Illuminator (30) mit einem Polarisationsfilter im Bereich der Lichtquelle (31) und zwei als Analysatoren wirkenden Polarisationsfiltern nahe dem halbdurchlässigen Spiegel (36.1) versehen ist, welche vorzugsweise konzentrisch und drehbar so angeordnet sind, dass die Helligkeit sowohl der inneren wie auch der äußeren Beleuchtungslichtkomponenten (38.1, 38.2) unabhängig voneinander regelbar sind.