DE102013110497B4 - Method and device for generating a variable and simultaneous phase contrast image in combination with one of the images dark field image or bright field image or polarization image - Google Patents
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Abstract
Bei einem Mikroskop zu variabler und simultaner Erzeugung von Phasenkontrast- und Dunkel-/Hellfeld-/Polarisationsabbildung wird das Objekt im Durchlicht und/oder Auflicht verschiedenartig beleuchtet und das Lichtstrahlenbündel nach Passage des oder Reflexion vom Objekt in zwei separate Lichtstrahlenbündel aufgeteilt. Veränderungen zumindest eines der Lichtstrahlenbündel der Teilbilder nach Phasenlage, Polarisationslage, spektraler Zusammensetzung und/oder Intensität werden durch Interferenz dieser Lichtstrahlenbündel zum Summationsbild im Okular dokumentierbar. Dazu weist das Mikroskop einen Beleuchtungsapparat mit Kondensor mit Kondensorblende und mindestens einem Lichtdurchlass für Phasenkontrast und/oder Dunkelfeld auf, dessen Tubus Projektionslinsen (16, 17) aufweist, die die erste Objektivbrennebene (OBE1) und die erste Zwischenbildebene (ZBE1) jeweils zur zweiten Objektivbrennebene (OBE2) und zweiten Zwischenbildebene (ZBE2) duplizieren. Strahlteilungsmittel formen zwei Teilstrahlengänge, wobei im einen ein Phasenring (20.1) für Phasenkontrast sowie im anderen Teilstrahlengang ein ringförmiger oder zentrischer Lichtstopper (20.2) für zentrales/axiales Dunkelfeld angeordnet und/oder für Hellfeld- bzw. Polarisationsbeleuchtung aus dem jeweiligen Lichtdurchlass entfernt sind. Zur Vereinigung der Teilstrahlenbündel in der zweiten Zwischenbildebene (ZBE2) sind Mittel vorgesehen, wobei das Summationsbild mittels Okularen (8, 9) betrachtbar ist.In a microscope for variable and simultaneous generation of phase contrast and dark/bright field/polarization imaging, the object is illuminated differently in transmitted and/or reflected light and the light beam is divided into two separate light beams after passing through or reflecting off the object. Changes in at least one of the light beams of the partial images in terms of phase position, polarization position, spectral composition and/or intensity can be documented by interference of these light beams with the summation image in the eyepiece. For this purpose, the microscope has an illumination apparatus with a condenser with a condenser diaphragm and at least one light passage for phase contrast and/or dark field, the tube of which has projection lenses (16, 17) which extend the first objective focal plane (OBE1) and the first intermediate image plane (ZBE1) to the second objective focal plane (OBE2) and second intermediate image level (ZBE2) duplicate. Beam splitting means form two partial beam paths, with a phase ring (20.1) for phase contrast being arranged in one and a ring-shaped or centric light stopper (20.2) for central/axial dark field and/or for bright field or polarization illumination being removed from the respective light passage in the other partial beam path. Means are provided for combining the partial beams of rays in the second intermediate image plane (ZBE2), the summation image being viewable by means of eyepieces (8, 9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines mikroskopischen Bildes eines Objekts mit gleichzeitig ausgeführter Hell- Dunkelfeld-, Polarisations-, Phasenkontrast- und /oder Fluoreszenzbeleuchtung, wobei die Beleuchtungsintensitäten der jeweils erzeugten und optisch überlagerten, auf Hell-, Dunkelfeld, Polarisation und/oder Phasenkontrast basierenden Teilbilder unabhängig voneinander stufenlos variierbar sind, sie betrifft weiter ein Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, Tubus mit Okular und Objektiv sowie fakultativ einem zusätzlichen Auflicht-Illuminator für Fluoreszenz oder Auflicht-Hell- und Dunkelfeld, bei dem der Beleuchtungsapparat einen Kondensor beinhaltet, welcher mit mindestens einer außerhalb der optischen Achse gelegenen ringförmigen Blendenöffnung, fakultativ einem zusätzlichen ringförmigen oder axialen (zentrischen) Lichtdurchlass und einem fakultativen drehbar gelagerten Polarisationsfilter versehen ist und bei dem der Tubus als Spezialtubus zur Erzeugung von multimodaler Beleuchtung ausgelegt ist, versehen mit Projektionslinsen zur Duplizierung von hinterer Objektivbrennebene und erster Zwischenbildebene, weiterhin versehen mit einem bedarfsweise aus dem Strahlengang entfernbaren Phasenring und/oder einem ringförmigen Lichtstopper, bedarfsweise auch mit einem axial (zentrisch) gelegenen kleinflächigen Lichtstopper und/oder einem einbringbaren Analysator und optional versehen mit einem Teilerprisma, so dass innerhalb des Tubus zwei separate, parallel zueinander verlaufende Lichtkorridore geschaffen werden, so dass Phasenkontrast-, Polarisations-, Hell- und Dunkelfeldbilder ggf. in unterschiedlichen Lichtkorridoren gleichzeitig erzeugt und miteinander überlagert werden, wobei die Intensitäten der überlagerten Teilbilder stufenlos und unabhängig voneinander regulierbar sind.The invention relates to a method for generating a microscopic image of an object with simultaneously executed bright, dark field, polarization, phase contrast and / or fluorescence illumination, the illumination intensities of the respectively generated and optically superimposed on bright, dark field, polarization and / or Phase contrast-based sub-images can be continuously varied independently of one another, it also relates to a microscope with illumination apparatus, object stage with object, tube with eyepiece and lens, and optionally an additional reflected-light illuminator for fluorescence or reflected-light bright and dark field, in which the illumination apparatus includes a condenser , which is provided with at least one ring-shaped diaphragm opening located outside the optical axis, optionally with an additional ring-shaped or axial (centric) light passage and an optionally rotatable polarization filter, and in which the tube is designed as a special tube for generating multi-modal illumination, provided with projection lenses for Duplication of rear lens focal plane and first intermediate image plane, further provided with a phase ring that can be removed from the beam path and/or a ring-shaped light stopper, if required also with an axially (centrally) located small-area light stopper and/or an insertable analyzer and optionally provided with a splitter prism, see above that two separate light corridors running parallel to each other are created inside the tube, so that phase contrast, polarization, bright and dark field images, if necessary, are generated simultaneously in different light corridors and superimposed with one another, with the intensities of the superimposed partial images being steplessly and independently adjustable .
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. Es folgte die Entwicklung der Phasenkontrastbeleuchtung, bei welcher vorhandene schwache Gangunterschiede bei Objekten von geringer optischer Dichte mit einem wellenoptischen Verfahren kontrastiert und sichtbar gemacht werden. In üblicher optischer Auslegung ist das Phasenkontrastverfahren optimiert für die Kontrastierung dünner biologischer Objekte, beispielsweise lebender Zellen in einschichtiger Anordnung, welche eine Phasenverschiebung von etwa einer Viertelwellenlänge bewirken. Halo-Säume und Shade-off-Phänomene stellen typische Artefakte dar, welche mit Phasenkontrast assoziiert sind. Anisotrope Objektstrukturen können selektiv kontrastiert werden, wenn in den Strahlengang an üblichen Stellen ein Polarisator, bedarfsweis zusätzliche Kompensatoren und ein Analysator eingefügt werden. Der Polarisator ist unterhalb oder im Bereich des Kondensors einzufügen, der Analysator oberhalb des Objektivs bzw. im Tubus. Zusätzliche Kompensatoren (meist Lambda- oder Viertellambda-Plättchen) sind oberhalb des Polarisators zu platzieren. Polarisator und Analysator sind so anzuordnen, dass sie gegeneinander drehbar sind und folglich bei Bedarf in eine Kreuzstellung gebracht werden können. In üblicher technischer Anordnung wird daher der Polarisator als Drehpolarisator vorgesehen. Doppelbrechende (anisotrope / optisch aktive) Objektstrukturen erscheinen in maximalem Kontrast, wenn Polarisator und Analysator zueinander in gekreuzte Position gebracht werden. Bei einer idealen Kreuzposition ergibt sich andererseits ein sehr dunkler bis schwarzer Bilduntergrund, so dass nicht doppelbrechende Begleitstrukturen bei gekreuzten Polarisationsfiltern nicht oder nur in geringer Deutlichkeit erkannt werden können. Autofluoreszierende oder mit Fluorochromen (Fluoreszenzfarbstoffen) markierte Objektstrukturen können selektiv mittels Fluoreszenzbeleuchtung sichtbar gemacht werden, wobei speziell in der Auflicht-Fluoreszenz, welche sich als Standardverfahren durchgesetzt hat, zusätzlich vorhandene nicht fluoreszierende Details unsichtbar bleiben. Daher kann vorteilhaft sein, ein Fluoreszenzbild oder ein Polarisationsbild mit einem komplementären, andersartig erzeugten Bild zu überlagern, welches die nicht fluoreszierenden oder nicht doppelbrechenden Komponenten eines Objektes möglichst so zeigt, dass hierdurch die Deutlichkeit der fluoreszierenden bzw. doppelbrechenden Strukturen nicht beeinträchtigt wird. Nur auf diesem Wege können fluoreszierende oder doppelbrechende Strukturen im Kontext mit ihren nicht fluoreszierenden Begleitstrukturen in höchstmöglichem Kontrast und bester Klarheit in einem Bild beobachtet und fotografiert werden.The illumination of objects plays a crucial role in microscopy for resolution and image generation. Based on the well-known Köhler illumination apparatus designed to generate a bright field image, dark field illumination was introduced, which offers advantages over the bright field technique in terms of resolution and image generation. This was followed by the development of phase-contrast lighting, in which existing weak path differences in objects with low optical density are contrasted and made visible using a wave-optical process. In the usual optical design, the phase contrast method is optimized for the contrasting of thin biological objects, for example living cells in a single layer arrangement, which cause a phase shift of about a quarter wavelength. Halo fringes and shade-off phenomena are typical artifacts associated with phase contrast. Anisotropic object structures can be selectively contrasted if a polarizer, additional compensators and an analyzer are inserted at the usual points in the beam path. The polarizer is to be inserted below or in the area of the condenser, the analyzer above the lens or in the tube. Additional compensators (usually lambda or quarter lambda plates) should be placed above the polarizer. The polarizer and analyzer are to be arranged in such a way that they can be rotated in relation to one another and can therefore be brought into a cross position if necessary. In the usual technical arrangement, the polarizer is therefore provided as a rotary polarizer. Birefringent (anisotropic / optically active) object structures appear in maximum contrast when the polarizer and analyzer are placed in a crossed position relative to each other. On the other hand, an ideal cross position results in a very dark to black image background, so that accompanying structures that are not birefringent cannot be recognized or can only be recognized with little clarity when the polarization filters are crossed. Autofluorescent object structures or object structures marked with fluorochromes (fluorescent dyes) can be made visible selectively using fluorescence illumination, with additional non-fluorescent details remaining invisible, especially in reflected-light fluorescence, which has established itself as the standard method. It can therefore be advantageous to overlay a fluorescence image or a polarization image with a complementary, differently generated image that shows the non-fluorescent or non-birefringent components of an object in such a way that the clarity of the fluorescent or birefringent structures is not impaired. Only in this way can fluorescent or birefringent structures be observed and photographed in the context of their non-fluorescent accompanying structures with the highest possible contrast and best clarity in one image.
Da jede der erwähnten Beleuchtungsarten mit spezifischen Vor- und Nachteilen, charakteristischen optischen Limitationen und Artefakten behaften ist, kann die visuelle Gesamtinformation und Abbildungsgüte eines mikroskopischen Bildes ggf. durchgreifend verbessert werden, wenn mehrere der erwähnten Verfahren gleichzeitig ausgeführt und die so entstehenden, auf unterschiedlichen Beleuchtungsverfahren beruhenden einzelnen Teilbilder optisch überlagert werden. Vorteilhaft wirkt sich hierbei aus, wenn die Intensitäten der beteiligten Einzelbilder stufenlos und unabhängig voneinander verändert werden können, so dass auf die Gewichtung der jeweils beteiligten Teilbilder weitreichender Einfluss genommen werden kann.Since each of the types of illumination mentioned has specific advantages and disadvantages, characteristic optical limitations and artefacts, the overall visual information and imaging quality of a microscopic image can be radically improved if several of the methods mentioned are carried out simultaneously and the resulting methods are based on different illumination methods based individual sub-images are optically superimposed. It is advantageous here if the intensities of the individual images involved can be changed steplessly and independently of one another, so that the weighting of the respective partial images involved can be influenced to a large extent.
Die jeweiligen mit Hell- und Dunkelfeld, Phasenkontrast, Polarisation, Fluoreszenz und Auflicht-Beleuchtung assoziierten methodenspezifischen Informationen können so in einem beobachtbaren Summationsbild vereinigt werden, so dass die visuelle Gesamtinformation im beobachteten Bild erhöht wird. Zusätzlich können typische Artefakte der beteiligten Einzelverfahren (z. B. Halo des Phasenkontrasts, Überstrahlungen im Dunkelfeld, Beugungslinien im Hellfeld) abgeschwächt werden. Die jeweiligen methodenspezifischen Informationen unterscheiden sich bei den erfindungsgemäß miteinander kombinierten Beleuchtungsarten. Hellfeld gibt Informationen über Struktur, Farbgebung und Dichte von Absorptionsobjekten; diese weisen eine relativ hohe Schichtdicke und optische Dichte auf. Dunkelfeld liefert lineare Kontrastbilder von feinen Phasengrenzlinien und Randkonturen; zusätzlich können kleine Partikel im Grenzbereich der mikroskopischen Auflösung durch Streuphänomene (Tyndal-Effekt) sichtbar sein, auch wenn sie auf Grund ihrer geringen Größe in anderen Verfahren nicht mehr abgrenzbar sind. Farbige Strukturen können auch in optisch dichten Objekten in ihrer jeweiligen natürlichen Farbgebung beobachtet werden, auch wenn Sie auf Grund ihrer hohen Dichte in anderen Durchlicht-Verfahren nur als dunkle Silhouetten in Erscheinung treten. Phasenkontrast stellt sehr dünne Objekte von geringer optischer Dichte in überlegerem Kontrast dar, wobei vor allem Halo-Artefakte die visuelle Information einschränken können. Mittels Polarisation können optisch aktive (anisotrope) Strukturen selektiv hervorgehoben werden, mittels Fluoreszenz fluoreszierende Details selektiv dargestellt werden. Diese vielfältigen methodenspezifischen Informationen können bei erfindungsgemäßer Anwendung der beschriebenen optischen Überlagerungsverfahren in einem beobachtbaren Bild zusammengeführt werden, ohne dass es zu wechselseitigen Störungen der jeweils überlagerten Teilbilder kommt.The respective method-specific information associated with bright and dark field, phase contrast, polarization, fluorescence and incident light illumination can thus be combined in an observable summation image, so that the overall visual information in the observed image is increased. In addition, typical artifacts of the individual processes involved (e.g. halo of the phase contrast, blooming in the dark field, diffraction lines in the bright field) can be weakened. The respective method-specific information differs in the types of illumination combined with one another according to the invention. Brightfield gives information about the structure, coloring and density of absorption objects; these have a relatively high layer thickness and optical density. Dark field provides linear contrast images of fine phase boundary lines and edge contours; In addition, small particles in the limit range of microscopic resolution can be visible due to scattering phenomena (Tyndal effect), even if they can no longer be distinguished in other methods due to their small size. Colored structures can also be observed in optically dense objects in their respective natural coloring, even if they only appear as dark silhouettes in other transmitted light methods due to their high density. Phase contrast displays very thin objects of low optical density in superior contrast, where halo artifacts in particular can limit the visual information. Optically active (anisotropic) structures can be selectively highlighted by means of polarization, and fluorescent details can be selectively displayed by means of fluorescence. When the described optical superimposition methods are used according to the invention, this wide range of method-specific information can be combined in an observable image without mutual interference occurring in the respective superimposed partial images.
In
Als weiterer Stand der Technik wird auf das Dokument
Im Übrigen ist aus dem Fachartikel PIPER, Timm; PIPER, Jörg: „Universal Variable Brightfield-Darkfield Contrast: A Variant Technique for Improved Imaging of Problematic Specimens in Light Microscopy. In: Microsc. Microanal., 19, 2013, S. 1092-1105, ein variabler Hellfeld-Dunkelfeld-Kontrast bekannt, der auf einer Strahlengangachse erzeugt wird.Incidentally, from the specialist article PIPER, Timm; PIPER, Jörg: "Universal Variable Brightfield-Darkfield Contrast: A Variant Technique for Improved Imaging of Problematic Specimens in Light Microscopy. In: Microsc. Microanal., 19, 2013, pp. 1092-1105, a variable bright field/dark field contrast is known, which is generated on a beam path axis.
Aus den vorerwähnten Erfindungen kann die weitergehende Aufgabenstellung abgeleitet werden, Hell- und Dunkelfeld, Phasenkontrast und Dunkelfeld, Phasenkontrast und Hellfeld oder alle drei vorgenannten Beleuchtungsarten bedarfsweise ergänzt durch Polarisation und/ oder Fluoreszenz gleichzeitig auszuführen und optisch zur Erzeugung von unter anderem ein variabler Hell-Dunkelfeld-Kontrast, ein variabler Phasen-Dunkelfeld-Kontrast oder ein variabler Phasen-Hellfeld-Kontrast zu überlagern bzw. in entsprechender Weise auch ein variabler Polarisations-Hellfeld-Kontrast, ein variabler Polarisations-Dunkelfeld-Kontrast oder ein variabler Polarisations-Phasenkontrast, weiterhin sämtliche dieser variablen Beleuchtungstechniken mit Fluoreszenz oder Auflicht-Hell-Dunkelfeld kombiniert werden können, ohne dass Phasenkontrast-Objektive notwendig sind.From the above-mentioned inventions, the further task can be derived, bright and dark field, phase contrast and dark field, phase contrast and bright field or all three aforementioned types of illumination, if necessary, supplemented by polarization and / or fluorescence at the same time and optically to generate, among other things, a variable light-dark field - Contrast to superimpose a variable phase dark field contrast or a variable phase bright field contrast or in a corresponding manner also a variable polarization bright field contrast, a variable polarization dark field contrast or a variable polarization phase contrast, further all of these variable illumination techniques can be combined with fluorescence or incident light-bright-darkfield without the need for phase-contrast lenses.
Folgerichtig soll entsprechend dieser Aufgabenstellung die Möglichkeit erschlossen werden, modulare Mikroskope zu schaffen, welche eine Ausführung sämtlicher vorerwähnter Beleuchtungs-Kombinationen bei voller Ausschöpfung ihrer jeweiligen anwendungsbezogenen Vorteile auf der Basis einer einheitlichen technischen Plattform mit ein und demselben Objektiv-Satz ermöglichen. Der hierbei mögliche Verzicht auf Phasenringe in den Objektiven ist ein wesentlicher technischer Vorteil, stellt doch der Phasenring im Objektiv bei jeder sonstigen Bildgebung, also auch beim Erzeugen von Hellfeld-, Dunkelfeld, Phasenkontrast, Polarisation oder Fluoreszenz bzw. sonstigen Auflicht-Verfahren einen optischen Fremdkörper dar, welcher sich qualitätsverschlechternd auswirken kann.Consequently, in accordance with this task, the possibility should be developed of creating modular microscopes which allow all of the above-mentioned illumination combinations to be implemented with full utilization of their respective application-related advantages on the basis of a uniform technical platform with one and the same set of lenses. The fact that phase rings in the lenses can be dispensed with in this way is a major technical advantage, since the phase ring in the lens represents an optical foreign body in any other imaging, i.e. also when generating brightfield, darkfield, phase contrast, polarization or fluorescence or other incident light methods which can have a detrimental effect on quality.
Folgerichtig bieten die hier vorgestellten Verfahren die Möglichkeit, ein „reines“ Phasenkontrastbild mit einem „reinen“ Phasenring-frei erzeugten komplementär beleuchteten Bild variabel zu überlagern. Auch in dem Fall, dass die variabel im durchfallenden Licht erzeugten multimodalen Beleuchtungsvarianten mit Auflicht-Fluoreszenz kombiniert werden sollen, wirkt sich der Verzicht auf einen Phasenring im Objektiv in besonderer Weise substanziell qualitätsverbessernd aus, da Phasenkontrast-Objektive, welche mit einem Phasenring versehen sind, speziell in der Auflicht-Fluoreszenz zu unterlegenen Ergebnissen führen; hier hemmt der Phasenring nämlich den freien Durchtritt des beleuchtenden Erregerlichts infolge von Reflexion, partieller Absorption und Streuung.Consequently, the methods presented here offer the possibility of variably superimposing a “pure” phase contrast image with a “pure” phase ring-free, complementary illuminated image gladly. Even in the event that the multimodal illumination variants generated variably in the transmitted light are to be combined with reflected-light fluorescence, the omission of a phase ring in the lens has a particularly substantial quality-improving effect, since phase-contrast lenses which are provided with a phase ring lead to inferior results, especially in reflected light fluorescence; here the phase ring impedes the free passage of the illuminating excitation light as a result of reflection, partial absorption and scattering.
Um die skizzierten Aufgabenstellungen zu lösen und die angestrebten Verbesserungen zu erreichen, wird der Tubus zu einer speziellen Kontrast erzeugenden Komponente umgestaltet, wobei zwei grundsätzlich unterschiedliche Varianten von Spezialtuben in Betracht kommen: Ein doppelzügiger Tubus, bei welchem zwei Parallelstrahlengänge erzeugt werden, welche in zwei separaten Lichtkorridoren verlaufen und ein technisch einfacher gestalteter einzügiger Tubus, welcher nur einen Lichtkorridor enthält. In beiden Ausführungsvarianten kann in einem Lichtkorridor ein Phasenkontrastbild erzeugt; werden, ohne dass Phasenkontrast-Objektive benötigt werden, da Phasenkontrast bei allen Ausführungsvarianten im jeweils verwendeten Spezialtubus erzeugt wird.In order to solve the tasks outlined and to achieve the desired improvements, the tube is transformed into a special contrast-generating component, whereby two fundamentally different variants of special tubes can be considered: A double-barreled tube, in which two parallel beam paths are generated, which in two separate Light corridors run and a technically simpler designed single-section tube, which contains only one light corridor. In both embodiment variants, a phase-contrast image can be generated in a light corridor; without the need for phase contrast lenses, since phase contrast is generated in all versions in the special tube used.
Im jeweiligen Spezialtubus werden Hell-, Dunkelfeld-, Polarisations- oder Phasenkontrast-basierte Teilbilder erzeugt, die überlagernd miteinander interferieren und ein beobachtbares Summationsbild ergeben. Bedarfsweise kann zusätzlich ein Fluoreszenzbild beigesteuert werden, wenn unterhalb des Spezialtubus ein geeigneter Auflicht-Illuminator vorgesehen wird. Der Spezialtubus ist optisch so ausgelegt, dass die hintere Objektivbrennebene und das üblicherweise nachgeschaltete Zwischenbild durch Projektionslinsensysteme jeweils dupliziert werden, so dass eine zweite Objektivbrennebene und eine zweite Zwischenbildebene innerhalb des Tubus entstehen. Beim Typ des doppelläufigen Spezialtubus mit zwei Lichtkorridoren werden die zum Tubus verlaufenden Strahlen innerhalb des selbigen durch ein erstes Teilerprisma in zwei parallel zueinander verlaufende Strahlengänge aufgespalten, welche die gleichzeitige Erzeugung verschiedener Beleuchtungsarten ermöglichen. Hernach werden die jeweils in den Parallelstrahlengängen erzeugten, optisch unterschiedlich kontrastierten Teilbilder mittels eines nachgeschalteten und umgekehrt positionierten zweiten Teilerprismas wieder miteinander vereinigt, so dass ein Summationsbild einsteht, welche durch eine Überlagerung von mindestens zwei unterschiedlichen Beleuchtungsarten (Hell- und Dunkelfeld bzw. Polarisation, Phasenkontrast und/oder Hell- bzw. Dunkelfeld oder Polarisation) zustande kommt.In the respective special tube, partial images based on bright, dark field, polarization or phase contrast are generated, which interfere with one another and result in an observable summation image. If necessary, a fluorescence image can also be provided if a suitable incident light illuminator is provided below the special tube. The special tube is optically designed in such a way that the rear objective focal plane and the usually downstream intermediate image are each duplicated by projection lens systems, so that a second objective focal plane and a second intermediate image plane are created within the tube. In the type of the double-barreled special tube with two light corridors, the rays running to the tube are split inside the tube by a first splitter prism into two parallel beam paths, which enable different types of lighting to be generated simultaneously. The optically differently contrasted sub-images generated in the parallel beam paths are then recombined with one another by means of a second splitter prism that is connected downstream and positioned in the opposite direction, so that a summation image is obtained, which is produced by superimposing at least two different types of illumination (bright field and dark field or polarization, phase contrast and/or bright or dark field or polarization).
Das Phasenkontrast-basierte Teilbild wird mittels einer im Bereich des Kondensors angeordneten Lichtmaske erzeugt, welche einen ringförmigen Lichtdurchlass enthält, so dass das Objekt von einem Lichtkonus durchstrahlt wird, welcher in den Eintrittsquerschnitt des Objektivs eintritt, wobei das Beleuchtungslicht nach Passage des Objektivs innerhalb des Spezialtubus durch einen dort befindlichen Phasenring auf einer Phasenplatte gegenüber den bildgebenden Strahlen in bekannter Weise phasenverzögert wird. Wenn der Phasenring durch einen geeignet dimensionierten ringförmigen Lichtstopper ersetzt wird, kann mittels einer so modifizierten Phasenplatte anstelle eines Phasenkontrastbildes ein zentrales Dunkelfeldbild beigesteuert werden. Werden Phasenring und Lichtstopper aus dem Strahlengang entfernt, wird ein Hellfeldbild erzeugt. Wenn ein drehbarer Polarisationsfilter unterhalb oder im Bereich des Kondensors platziert wird, ggf. ergänzend Kompensatoren eingeführt werden und zusätzlich oberhalb des Objektivs oder in einem Lichtkorridor des Spezialtubus ein Analysator vorgesehen wird, kann ein Polarisationsbild als zusätzliche Komponente beigesteuert werden.The phase-contrast-based partial image is generated by means of a light mask arranged in the area of the condenser, which contains a ring-shaped light passage, so that the object is irradiated by a light cone, which enters the entrance cross section of the objective, with the illuminating light entering the special tube after passing through the objective is phase-delayed in a known manner in relation to the imaging beams by a phase ring located there on a phase plate. If the phase ring is replaced by a suitably dimensioned ring-shaped light stopper, a central dark field image can be contributed instead of a phase contrast image by means of a phase plate modified in this way. If the phase ring and light stopper are removed from the beam path, a bright field image is generated. If a rotatable polarization filter is placed below or in the area of the condenser, if necessary additional compensators are introduced and an analyzer is also provided above the objective or in a light corridor of the special tube, a polarization image can be added as an additional component.
Sofern die Lichtmaske im Bereich des Kondensors mit einer axial (zentrisch) angeordneten kleinflächigen Perforation als Lichtdurchlass versehen ist, entsteht anstelle des beschriebenen ringförmig einstrahlenden Beleuchtungslichts ein schmaler axialer Beleuchtungsstrahl, welcher das Objekt lotrecht durchstrahlt. Wenn innerhalb des Spezialtubus in der duplizierten zweiten hinteren Objektivbrennebene ein hierzu optisch kongruenter scheibenförmiger Lichtstopper in zentrisch-axialer Position platziert wird, kann ein axiales Dunkelfeldbild als Teilbild erzeugt werden.If the light mask in the area of the condenser is provided with an axially (centrically) arranged, small-area perforation to allow light to pass through, a narrow axial illumination beam is produced instead of the illumination light that shines in in a ring shape, which radiates through the object perpendicularly. If an optically congruent, disk-shaped light stopper is placed in a centric-axial position in the duplicated second rear objective focal plane inside the special tube, an axial dark-field image can be generated as a partial image.
Wenn die Lichtmaske des Kondensors mit einem ringförmigen Lichtdurchlass versehen wird, welcher so groß dimensioniert ist, dass er sich außerhalb des Objektivquerschnitts in den Strahlengang projiziert, wird ein Dunkelfeldbild erzeugt, welches auf konzentrisch-peripherem Beleuchtungslicht basiert. Verringert sich die Projektionsgröße dieses Lichtringes geringfügig, so dass dessen Innenzone innerhalb des Objektivquerschnittes projiziert wird, während dessen Außenzone weiterhin außerhalb des Objektivquerschnitts verbleibt, kann ein Hell-Dunkelfeld-Kontrast, basierend auf konzentrisch-peripherer Beleuchtung generiert werden. Bei weiterer Verringerung der Projektionsgröße dieses Lichtringes projiziert sich schließlich der gesamte Lichtring innerhalb des Objektivquerschnitts, so dass eine konzentrisch-periphere Hellfeldbeleuchtung entsteht.If the light mask of the condenser is provided with a ring-shaped light passage, which is dimensioned so large that it is projected into the beam path outside the objective cross-section, a dark-field image is generated which is based on concentric-peripheral illuminating light. If the projection size of this ring of light is reduced slightly so that its inner zone is projected within the objective cross-section while its outer zone remains outside the objective cross-section, a light-dark field contrast based on concentric-peripheral illumination can be generated. If the projection size of this ring of light is further reduced, the entire ring of light is finally projected within the cross section of the lens, resulting in concentric-peripheral brightfield illumination.
Schließlich kann die Lichtmaske im Bereich des Kondensors auch mit zwei oder mehr konzentrischen Lichtdurchlässen versehen sein, entweder zwei oder mehreren ringförmigen Durchlässen von unterschiedlichen Durchmessern oder einem oder mehreren ringförmigen Lichtdurchlässen und einem zentrisch-axialen Durchlass. Hierzu optisch kongruent, kann die korrespondierende Phasenplatte innerhalb des Spezialtubus sowohl ein Phasenring als auch ein oder mehrere ringförmige Lichtstopper oder ein axial, zentrisch angeordneter scheibenförmiger Lichtstopper angeordnet sein. Bei solcher Anordnung können Phasenkontrast und zentrales/axiales Dunkelfeld gleichzeitig auf einer Strahlengangsachse erzeugt werden. Der Lichtdurchlass, welcher mit dem Phasenring optisch kongruent ist, erzeugt ein Phasenkontrastbild, der zusätzliche Lichtdurchlass, welcher mit dem Lichtstopper optisch kongruent ist, generiert zeitgleich ein zentrales/axiales Dunkelfeldbild, welches mit dem Phasenkontrastbild zu einem Summationsbild optisch überlagert wird. Sofern die Lichtmaske mit einem Lichtdurchlass versehen wird, der sich außerhalb des Phasenrings und Lichtstoppers projiziert, kann als zusätzliche Beleuchtungskomponente Hellfeld beigesteuert werden. Wenn einer der ringförmigen Lichtdurchlässe so groß dimensioniert wird, dass er sich außerhalb des optisch wirksamen Objektivquerschnitts projiziert, kann Dunkelfeldbeleuchtung basierend auf konzentrisch-peripherem Licht beigemischt werden.Finally, the light mask can also be provided with two or more concentric light passages in the area of the condenser, either two or more annular passages of different diameters or one or more annular light passages and one centre-axial passage. Optically congruent to this, the corresponding phase plate can be arranged within the special tube, both a phase ring and one or more ring-shaped light stoppers or an axially, centrally arranged disc-shaped light stopper. With such an arrangement, phase contrast and central/axial dark field can be generated simultaneously on one beam path axis. The light passage, which is optically congruent with the phase ring, generates a phase contrast image, the additional light passage, which is optically congruent with the light stopper, generates a central/axial dark field image at the same time, which is optically overlaid with the phase contrast image to form a summation image. If the light mask is provided with a light passage that projects outside of the phase ring and light stopper, bright field can be added as an additional lighting component. If one of the ring-shaped light passages is dimensioned so large that it is projected outside the optically effective lens cross-section, dark field lighting based on concentric-peripheral light can be added.
In technischer Abwandlung kann die Lichtmaske im Bereich des Kondensors wie vorbeschrieben mit zwei oder mehr konzentrischen Lichtdurchlässen versehen sein, entweder zwei oder mehr ringförmigen Durchlässen von unterschiedlichem Durchmesser oder einem oder mehreren ringförmigen Lichtdurchlässen und einem zentrisch-axialen Durchlass, wobei die korrespondierende Phasenplatte innerhalb des Spezialtubus nur einen Phasenring enthält, welcher mit einem der ringförmigen Lichtdurchlässe der Lichtmaske optisch kongruent ist. Bei einer solchen Anordnung können Phasenkontrast und zentrales/axiales und/oder konzentrisch-peripheres Hellfeld gleichzeitig auf einer Strahlengangsachse erzeugt werden. Wenn der vorerwähnte Phasenring durch einen ringförmigen oder zentrisch angeordneten scheibenförmigen Lichtstopper ersetzt wird, welcher sich zu einem der beiden Lichtdurchlässe optisch kongruent verhält, wohingegen sich der andere Lichtdurchlass außerhalb des jeweiligen Lichtstoppers projiziert, entsteht auf einer Strahlengangsachse sowohl ein zentrales/axiales Dunkelfeldbild als auch ein axiales oder konzentrisch-peripheres Hellfeldbild. Selbstredend können auch Lichtmasken mit drei separaten Lichtdurchlässen erstellt und mit modifizierten Phasenplatten kombiniert werden, so dass Hellfeld, Dunkelfeld und Phasenkontrast auf einer Lichtachse bzw. in einem Lichtkorridor erzeugt und miteinander überlagert werden können. In letzterem Fall muss die Phasenplatte selbstredend neben einem Phasenring einen geeignet dimensionierten Lichtstopper enthalten.As a technical modification, the light mask can be provided with two or more concentric light passages in the area of the condenser as described above, either two or more ring-shaped passages of different diameters or one or more ring-shaped light passages and a centric-axial passage, with the corresponding phase plate inside the special tube contains only one phase ring which is optically congruent with one of the annular light passages of the light mask. With such an arrangement, phase contrast and central/axial and/or concentric-peripheral bright field can be generated simultaneously on one beam path axis. If the aforementioned phase ring is replaced by a ring-shaped or centrally arranged disc-shaped light stopper, which behaves optically congruently with one of the two light passages, while the other light passage projects outside of the respective light stopper, both a central/axial dark field image and a light path axis are created axial or concentric-peripheral brightfield image. Of course, light masks with three separate light passages can also be created and combined with modified phase plates, so that brightfield, darkfield and phase contrast can be generated on one light axis or in a light corridor and superimposed on one another. In the latter case, the phase plate must of course contain a suitably dimensioned light stopper in addition to a phase ring.
Bei letztgenannten Anordnungen können die Lichtdurchlässe, welche dem Phasenkontrast und dem axialen/zentralen Dunkelfeld oder dem axialen (zentralen) bzw. konzentrisch-peripheren Hellfeld zugeordnet sind, mit unterschiedlichen Farbfiltern versehen sein. In diesem Fall erscheint etwa das Phasenkontrastbild in der einen Farbe und das gleichzeitig erzeugte Dunkel- bzw. Hellfeldbild in der anderen Farbe. Weiterhin können die Lichtdurchlässe mit verstellbaren Mehrfachblenden oder Polarisationsfiltersystemen versehen sein, entsprechend den diesbezüglichen Konstruktionsvorschlägen in
Wenn ein doppelläufiger Tubus mit zwei Parallelstrahlengängen eingesetzt wird, können die den Parallelstrahlengängen jeweils zugeordneten Teilbilder auch auf Tubusebene im Bereich der beiden parallelisierten Teilstrahlengänge in unterschiedlichen, visuell gut unterscheidbaren Farben, beispielsweise Rot und Blau, oder zwei Komplementärfarben gefiltert werden. In der zweiten Zwischenbildebene des Spezialtubus überlagern sich die in unterschiedlichen Farben gefilterten Teilbilder wie vorbeschrieben interferierend zu einem Summationsbild. Dieses wird dann in bekannter Weise mit dem Okular in der gewünschten Vergrößerung betrachtet.If a double-barreled tube with two parallel beam paths is used, the partial images assigned to the parallel beam paths can also be filtered at the tube level in the area of the two parallelized partial beam paths in different, visually easily distinguishable colors, for example red and blue, or two complementary colors. In the second intermediate image plane of the special tube, the partial images filtered in different colors are superimposed to form a summation image, as described above. This is then viewed in a known manner with the eyepiece at the desired magnification.
Bei Verwendung eines doppelläufigen Tubus werden zur stufenlosen und unabhängigen Helligkeitsregulierung der jeweiligen Teilbilder den beiden im Tubus parallel geführten Strahlengängen Polarisations-Doppelfilter zugeordnet, welche an geeigneter Stelle zwischen den beiden Teilerprismen einzufügen sind, so dass durch deren gegenseitiges Verdrehen die in beiden Strahlengangsachen erzeugten Teilbilder durch polarisationsoptische Mittel hinsichtlich ihrer Helligkeiten stufenlos veränderbar sind. In andersartiger Auslegung können die beiden parallel zueinander verlaufenden bildgebenden Strahlenkorridore mit separaten und unabhängig voneinander verstellbaren (Iris)-Blenden oder verstellbaren bzw. auswechselbaren Graufilter-Sets ausgelegt werden, so dass der Lichtfluss der jeweiligen Lichtdurchlässe verändert werden kann, wodurch ebenfalls eine individuelle Regulierung der Helligkeit der betreffenden Strahlenkomponenten und der ihnen zugeordneten Teilbilder ermöglicht wird.When using a double-barreled tube, polarization double filters are assigned to the two parallel beam paths in the tube for stepless and independent brightness regulation of the respective partial images polarization-optical means are infinitely variable in terms of their brightness. In a different design, the two imaging beam corridors running parallel to one another can be equipped with separate and independently adjustable (iris) diaphragms or adjustable or exchangeable gray filter sets be designed so that the light flow of the respective light passages can be changed, which also allows individual regulation of the brightness of the relevant beam components and their associated partial images.
Zur Erzeugung von Phasenkontrast oder zentralem Dunkelfeld korrespondiert der ringförmige Lichtdurchlass des Kondensors mit dem Phasenring oder den ringförmigen Lichtstopper innerhalb des Tubus, so dass ein Phasenkontrastbild oder ein Bild in zentralem Dunkelfeld gleichzeitig erzeugt werden kann. Ein Hellfeldbild kann beigesteuert werden, wenn Phasenring oder Lichtstopper aus dem Strahlengang herausgenommen werden. Ein Polarisationsbild kann beigesteuert werden, wenn zusätzlich ein Polarisator nebst Analysator und fakultativen Kompensatoren im Strahlengang vorgesehen wird. Die jeweils an dem Summationsbild beteiligten Teilbilder, welche den beiden im doppelläufigen Tubus parallel zueinander geführten Teilstrahlengängen zugeordnet sind, können stufenlos, d.h. von null bis hundert Prozent, durch integrierte, gegeneinander verstellbare Polarisatoren oder gleichartig wirkende (Iris)-Blenden in ihrer Intensität reguliert werden, so dass ohne Unterbrechung der Beobachtung zwischen reinem Phasenkontrast, Hell- oder Dunkelfeld und jeglichen in Betracht kommenden Überlagerungen beliebiger Dominanz der Teilbilder gewechselt werden kann. Durch diese Art der Bildentstehung lassen sich vor allem bei „Problemobjekten“ wechselnder optischer Dichte und Schichtdicke vorhandene Details deutlicher sichtbar machen, als das bei alleiniger Anwendung von Phasenkontrast, Hell-, Dunkelfeld oder Polarisation bzw. Fluoreszenz möglich ist.To generate phase contrast or central darkfield, the annular light passage of the condenser corresponds to the phase ring or annular light stopper inside the tube, so that a phase contrast image or a central darkfield image can be generated simultaneously. A brightfield image can be contributed by removing the phase ring or light stopper from the light path. A polarization image can be contributed if a polarizer together with an analyzer and optional compensators are also provided in the beam path. The respective partial images involved in the summation image, which are assigned to the two partial beam paths guided parallel to one another in the double-barreled tube, can be infinitely adjusted in intensity, i.e. from zero to one hundred percent, by means of integrated, mutually adjustable polarizers or similarly acting (iris) diaphragms , so that without interrupting the observation you can switch between pure phase contrast, bright field or dark field and any possible overlays of any dominance of the partial images. This type of image formation makes it possible to make the details that are present in "problem objects" with changing optical density and layer thickness more clearly visible than is possible with the sole use of phase contrast, bright field, dark field or polarization or fluorescence.
Zur Erzeugung von korrektem und maximal kontrastiertem Phasenkontrast ist der das Phasenkontrastbild erzeugende Kondensor-Lichtring so zu dimensionieren, dass er sich optisch kongruent zu dem Phasenring im Spezialtubus verhält und gleichzeitig alle Anteile des Beleuchtungslichts von dem Phasenring bedeckt werden. Wird der Phasenring durch einen ringförmigen Lichtstopper ersetzt, ergibt sich alternativ eine maximal kontrastierte zentrale Dunkelfeldbeleuchtung, wenn sämtliche beleuchtenden Lichtanteile von dem Lichtstopper abgedeckt werden. Sofern ein geringer Anteil dieses Beleuchtungslichts an Lichtstopper oder Phasenring vorbeigeht, wird zusätzlich Hellfeldbeleuchtung beigemischt. Dies kann auf technisch vorteilhafte Weise erreicht werden, wenn der Kondensor als Zoom-Kondensor ausgebildet ist, so dass dessen Apertur und folglich auch die Projektionsgröße der verwendeten Lichtringe stufenlos verändert werden kann. Somit kann unter Belassung von Phasenring bzw. Lichtstopper ein Hellfeldbild als dritte Komponente beigesteuert werden, wenn die Projektionsgröße des Lichtringes mittels des Zoom-Kondensors in kleinen Schritten so verändert wird, dass sich eine schmale Zone des Lichtringes außerhalb des Lichtstoppers bzw. Phasenrings projiziert. Sofern der Kondensor nicht als Zoom-System ausgebildet ist, kann die Projektionsgröße des Lichtrings auch durch eine moderate Höhenverstellung des Kondesors variiert werden, alternativ kann auch durch minimale Dezentrierung des Lichtringes eine geringe beleuchtende Lichtkomponente am jeweiligen Lichtmodulator (Phasenring oder Lichtstopper) vorbeigeleitet werden und auf diese Weise ein zusätzliches Hellfeldbild generieren.In order to generate correct and maximally contrasted phase contrast, the condenser light annulus generating the phase contrast image must be dimensioned in such a way that it is optically congruent to the phase annulus in the special tube and at the same time all parts of the illumination light are covered by the phase annulus. If the phase ring is replaced by a ring-shaped light stopper, a maximally contrasted central dark field illumination results if all illuminating light components are covered by the light stopper. If a small proportion of this illumination light misses the light stopper or phase ring, bright field illumination is also added. This can be achieved in a technically advantageous manner if the condenser is designed as a zoom condenser, so that its aperture and consequently also the projection size of the light rings used can be continuously changed. Thus, leaving the phase ring or light stopper, a bright field image can be added as a third component if the projection size of the light ring is changed in small steps using the zoom condenser in such a way that a narrow zone of the light ring is projected outside of the light stopper or phase ring. If the condenser is not designed as a zoom system, the projection size of the light ring can also be varied by moderately adjusting the height of the condenser. Alternatively, a small illuminating light component can be guided past the respective light modulator (phase ring or light stopper) and onto it by minimal decentering of the light ring generate an additional brightfield image in this way.
Werden der ringförmige Lichtdurchlass im Bereich des Kondensors und der hiermit korrespondierende ringförmige Lichtstopper im Tubus durch einen zentrischen (axialen) Lichtdurchlass und einen optisch kongruenten korrespondierenden scheibenförmigen Lichtstopper in axialer (zentrischer) Position ersetzt, kann anstelle von zentralem Dunkelfeld axiales Dunkelfeld beigesteuert werden. Axiales und/oder zentrales Dunkelfeld kann mit Phasenkontrast auf derselben Strahlengangsachse erzeugt werden, wenn die Phasenplatte im jeweiligen Spezialtubus mit einem Phasenring und einem oder mehreren Lichtstoppern bestückt wird und die Kondensor-Lichtmaske optisch kongruente Lichtdurchlässe enthält. Hellfeld kann beigemischt werden, wenn die Lichtmaske einen Lichtdurchlass enthält, der auf Ebene der Phasenplatte weder einen Phasenring, noch einen Lichtstopper tangiert, oder wenn bei Nutzung eines Zoom-Kondensors die Projektionsgröße der Lichtdurchlässe wie vorbeschrieben geringfügig variiert wird, so dass ein kleiner Teil des Beleuchtungslichts am Lichtstopper bzw. Phasenring vorbeiläuft.If the ring-shaped light passage in the area of the condenser and the corresponding ring-shaped light stopper in the tube are replaced by a centric (axial) light passage and an optically congruent corresponding disc-shaped light stopper in an axial (centric) position, axial dark field can be contributed instead of central dark field. Axial and/or central dark field can be generated with phase contrast on the same beam path axis if the phase plate in the respective special tube is equipped with a phase ring and one or more light stoppers and the condenser light mask contains optically congruent light passages. Brightfield can be added if the light mask contains a light passage that does not touch either a phase ring or a light stopper at the phase plate level, or if, when using a zoom condenser, the projection size of the light passages is varied slightly as described above, so that a small part of the Illumination light runs past the light stopper or phase ring.
Die beiden verschiedenen Beleuchtungsarten zugeordneten parallelen Strahlengänge können im doppelläufigen Spezialtubus mit unterschiedlichen Farben gefiltert werden, wobei zur Farbfilterung einfache Farbfilter oder schmalbandige monochromatische (monochrome) Filter verwendet werden können. Sofern die Lichtmaske mehr als einen Lichtdurchlass enthält, können diese Lichtdurchlässe mit unterschiedlichen Farbfiltern unterlegt werden.The two parallel beam paths assigned to different types of illumination can be filtered with different colors in the double-barreled special tube, with simple color filters or narrow-band monochromatic (monochrome) filters being able to be used for color filtering. If the light mask contains more than one light passage, these light passages can be lined with different color filters.
Um eine exzentrische multimodale Beleuchtung aus definierten Raumrichtungen zu erreichen, können ringförmige Lichtdurchlässe im Kondensor bei den vorbeschriebenen Anordnungen partiell abgedeckt werden, so dass mehr oder weniger schmale Lichtsegmente zur Objektbeleuchtung beitragen. Auch bei dieser optischen Anordnung kann die Gewichtung der jeweiligen Teilbilder und somit der Charakter des resultierenden Überlagerungsbildes mit Hilfe der tubusseitigen Doppelpolarisatoren oder (Iris)-Blenden variiert werden.In order to achieve eccentric multimodal illumination from defined spatial directions, ring-shaped light passages in the condenser can be partially covered in the arrangements described above, so that more or less narrow light segments contribute to object illumination. With this optical arrangement, too, the weighting of the respective partial images and thus the character of the resulting superimposed image can be varied with the aid of the double polarizers or (iris) diaphragms on the tube side.
Anstelle der vorbeschriebenen kreisbogenförmigen Kondensor-Lichtringe, welche für Schrägbeleuchtung partiell abdeckbar sind, können für Schrägbeleuchtung auch sichelförmig begrenzte Lichtspalten zur Erzeugung des Beleuchtungslichtes im Kondensor vorgesehen sein, bei denen Breite, Länge und Position (Raumwinkel) stufenlos veränderbar sind. Das Lichtsegment ist dabei an die Geometrie des Phasenringes bzw. Lichtstoppers exakt anzupassen. Ist dieser Lichtring bei erhaltener Kongruenz zu dem korrespondierenden Phasenring verdrehbar angeordnet, kann die Richtung des Lichteinfalls im resultierenden Bild weitergehend an die Positionierung bzw. Ausrichtung des Objektes im Raum angepasst werden.Instead of the above-described arc-shaped condenser light rings, which can be partially covered for oblique illumination, crescent-shaped delimited light columns for generating the illuminating light in the condenser can also be provided for oblique illumination, with width, length and position (solid angle) being steplessly variable. The light segment is to be precisely adapted to the geometry of the phase ring or light stopper. If this ring of light is arranged such that it can be rotated while maintaining congruence with the corresponding phase ring, the direction of light incidence in the resulting image can be further adapted to the positioning or orientation of the object in space.
Vorteilhaft weist der Kondensor eine drehbare Revolverscheibe mit mehreren Lichtdurchlässen unterschiedlicher Größe, Form und Anordnung auf, die zum auswählbaren Einstellen verdrehbar oder verschiebbar angeordnet sind, wobei die Blendenöffnungen jeweils so zu wählen sind, dass sie sich bei Verwendung eines bestimmten Objektivs kongruent zu dem Phasenring oder Lichtstopper im Spezialtubus verhalten. Diese Vorsehung trägt dem Umstand Rechnung, dass die Projektionsgröße eines Lichtringes auf der Ebene einer Phasenplatte von der Objektivvergrößerung beeinflusst wird.Advantageously, the condenser has a rotatable turret disk with a plurality of light passages of different sizes, shapes and arrangements, which are arranged such that they can be rotated or displaced for selectable adjustment, with the aperture openings being selected in such a way that they are congruent with the phase ring or Light stoppers behave in the special tube. This provision takes account of the fact that the projection size of a light ring on the plane of a phase plate is influenced by the lens magnification.
Für eine vorteilhafte Weiterbildung ist der Kondensor zum Anpassen der exakten Projektionsgröße der jeweiligen Lichtdurchlässe an Phasenring oder Lichtstopper in der Höhe verstellbar ausgebildet. So lassen sich die bei der Justierung notwendigen Abstimmungen der Durchmesser von Objektivquerschnitt, Phasenring und Projektionsbildern der Kondensor-Lichtdurchlässe leichter erreichen. Eine alternative Lösung für das Anpassen besteht in der Ausbildung des Kondensors als Zoom-System mit variabler Schnittweite und Apertur des Linsensystems. Bei diesem Vorgehen kann die Projektion der Lichtdurchlässe im Strahlengang und der hierdurch bestimmte Verlauf der beleuchtenden Strahlen durch Höhenverstellung des Kondensors und/oder Veränderung der Kondensor-Schnittweite bzw. -Apertur an die Objekt-Gegebenheiten (Lage, Größe, Schichtdicke,) weitergehend angepasst werden. Mit Hilfe eines Einstell-Okulars können die jeweiligen Justierungsverhältnisse bei allen vorbeschriebenen Ausführungsvarianten visuell kontrolliert werden.For an advantageous further development, the condenser is designed to be adjustable in height to adapt the exact projection size of the respective light passages on the phase ring or light stopper. This makes it easier to coordinate the diameters of the lens cross section, phase ring and projection images of the condenser light passages, which are necessary during adjustment. An alternative solution for the adjustment is to design the condenser as a zoom system with a variable back focus and aperture of the lens system. With this procedure, the projection of the light passages in the beam path and the course of the illuminating rays determined thereby can be further adapted to the object conditions (position, size, layer thickness) by adjusting the height of the condenser and/or changing the condenser focal length or aperture . With the help of an adjustment eyepiece, the respective adjustment conditions can be checked visually in all the embodiment variants described above.
Schließlich können alle vorbeschriebenen, auf variabler Überlagerung von Hell-, Dunkelfeld. Phasenkontrast und Polarisation beruhende Verfahren mit Auflicht-Fluoreszenz kombiniert werden, wenn vorzugsweise unterhalb des Spezialtubus ein Auflicht-Illuminator mit dichroitischem Teilerspiegel und Fluoreszenzfilterwürfeln gemäß technischen Standards vorgesehen wird.Finally, all of the above, on variable superimposition of bright, dark field. Processes based on phase contrast and polarization can be combined with reflected-light fluorescence if, preferably below the special tube, a reflected-light illuminator with a dichroic splitter mirror and fluorescence filter cubes according to technical standards is provided.
Neben dem vorbeschriebenen doppelläufigen Spezialtubus können die erwähnten Beleuchtungsarten auch in einem Teilstrahlengang erzeugt und miteinander überlagert werden. Zu diesem Zweck sind Phasenring und Lichtstopper auf einer modifizierten Phasenplatte innerhalb eines einzügigen Spezialtubus mit nur einem Lichtkorridor in der duplizierten zweiten hinteren Objektivbrennebene zu platzieren. Die zugehörige Lichtmaske des Kondensors hat zwei Lichtdurchlässe aufzuweisen, welche mit Phasenring und Lichtstopper im Tubus optisch kongruent sind, so dass Phaenkontrast und zentrales/axiales Dunkelfeld in einer Strahlengangachse innerhalb des Spezialtubus entstehen. Die Gewichtungen der überlagerten Dunkelfeld- und Phasenkontrast-Teilbilder können bei dieser Anordnung verändert werden, wenn der Lichtfluss in den jeweils zugeordneten Lichtdurchlässen mit den vorbeschriebenen optischen Hilfsmitteln variiert wird. Als Regulatoren kommen unter anderem auswechselbare ringförmige Graufiltersets, ringförmige Polarisationsfiltersysteme und Irisblenden in Betracht. Selbstredend kann der Lichtfluss in dem zu äußerst platzierten Lichtdurchlass auch mittels der Aperturblende des Kondensors verändert und bei Erfordernis abgeschwächt werden. Hellfeld kann beigesteuert werden, wenn die Lichtmaske des Kondensors einen Lichtdurchlass enthält, der nicht in einen Phasenring oder Lichtstopper projiziert wird, so dass das diesem Lichtdurchlass zugeordnete Beleuchtungslicht an Phasenring und Lichtstopper vorbeiläuft. Zur Beimischung von konzentrisch-peripherer Dunkelfeldbeleuchtung muss einer der ringförmigen Lichtdurchlässe im Durchmesser so groß ausgelegt werden, dass er sich außerhalb des Objektivquerschnitts projiziert, so dass die diesem Lichtdurchlass zugeordneten beleuchtenden Lichtbündel in schrägem Winkel am Objektiv vorbeilaufen.In addition to the double-barreled special tube described above, the types of illumination mentioned can also be generated in a partial beam path and superimposed on one another. For this purpose, phase ring and light stopper are to be placed on a modified phase plate within a one-way special tube with only one light corridor in the duplicated second rear objective focal plane. The associated light mask of the condenser has two light passages, which are optically congruent with the phase ring and light stopper in the tube, so that phase contrast and central/axial dark field arise in a beam path axis within the special tube. The weighting of the superimposed dark-field and phase-contrast sub-images can be changed in this arrangement if the light flow in the respective associated light passages is varied using the optical aids described above. Interchangeable ring-shaped gray filter sets, ring-shaped polarization filter systems and iris diaphragms can be considered as regulators. Of course, the light flow in the light passage placed too far can also be changed and, if necessary, weakened by means of the aperture diaphragm of the condenser. Bright field can be contributed if the condenser light mask contains a light aperture that is not projected into a phase ring or light stop, such that the illuminating light associated with that aperture bypasses the phase ring and light stop. In order to add concentric-peripheral dark field illumination, one of the ring-shaped light apertures must be designed with such a large diameter that it is projected outside the lens cross-section, so that the illuminating light bundles assigned to this light aperture pass the lens at an oblique angle.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsvarianten und Spezialtuben können bei Erfordernis auch mit Auflicht-Illuminatoren kombiniert werden, so dass alle erwähnten multimodalen Beleuchtungstechniken, welche auf der gleichzeitigen Ausführung und variablen Überlagerung verschiedener Einzelverfahren basieren, bedarfsweise mit Auflichtverfahren (z.B. Auflicht-Fluoreszenz, Auflicht-Hellfeld, Auflicht-Dunkelfeld) kombinierbar sind. Zweckmäßigerweise wird der Auflicht-Illuminator oberhalb des Objektivs, aber unterhalb des jeweiligen erfindungsgemäßen Spezialtubus platziert. Unter dieser Voraussetzung kann bei Ausführung von Auflicht-Fluoreszenz das Erregerlicht unter Umgehung der Tubus-seitig vorgesehenen Phasenplatte mittels des im Auflicht-Illuminator vorhandenen dichroitischen Teilerspiegels durch das jeweils eingesetzte Hellfeldobjektiv zum Objekt geleitet werden, ohne dass es zu Reflexionen, Streuungen und partieller Absorption von Erregerlicht durch einen Phasenring kommt. Das Fluoreszenzbild entsteht als zusätzliches Teilbild im jeweiligen Spezialtubus, wobei es im Fall eines doppelläufigen Spezialtubus in beiden Lichtkorridoren generiert wird. In variabler Gewichtung können diesem Fluoreszenzbild die weiteren mit komplementären Verfahren erzeugten Teilbilder überlagert werden. Indem die Helligkeiten der nicht auf Fluoreszenz basierenden Teilbilder stufenlos regulierbar sind, können die Intensitäten sämtlicher überlagerten Teilbilder optimal an die jeweiligen Objektgegebenheiten angepasst werden, so dass Beeinträchtigungen des Fluoreszenzbildes durch die beigesteuerten, meist deutlich helleren sonstigen Teilbilder weitgehend vermieden werden können.If required, all of the design variants and special tubes described can also be combined with reflected-light illuminators, so that all the multimodal illumination techniques mentioned, which are based on the simultaneous execution and variable superimposition of various individual methods, can be combined with reflected-light methods (e.g. reflected-light fluorescence, reflected-light brightfield, reflected-light dark field) can be combined. The reflected-light illuminator is expediently placed above the objective, but below the respective special tube according to the invention. Under this condition, when performing reflected-light fluorescence, the excitation light can be guided to the object by bypassing the phase plate provided on the tube side by means of the dichroic splitter mirror in the reflected-light illuminator through the brightfield objective used in each case, without causing reflections, scattering and partial absorption of Excitation light comes through a phase ring. The fluorescence image is created as an additional tive partial image in the respective special tube, whereby it is generated in both light corridors in the case of a double-barreled special tube. The further sub-images generated with complementary methods can be superimposed on this fluorescence image with variable weighting. Since the brightness of the sub-images not based on fluorescence can be continuously adjusted, the intensities of all superimposed sub-images can be optimally adapted to the respective object conditions, so that impairments of the fluorescence image by the contributed, usually significantly brighter other sub-images can be largely avoided.
In analoger Weise können die im durchfallenden Licht erzeugten multimodalen Techniken grundsätzlich auch mit Auflicht-basiertem Hell- oder Dunkelfeld kombiniert werden. In diesem Fall ist anstelle eines Fluoreszenz-Auflicht-Illuminators ein Auflicht-Illuminator zu verwenden, wie er gemäß üblichem technischem Standard in der Materialmikroskopie, beispielsweise zur Untersuchung von Metalloberflächen oder Halbleiterelementen eingesetzt wird. Falls Auflicht-Dunkelfeld beigesteuert werden soll, muss als Objektiv selbstredend ein spezielles sog. HD-Objektiv eingesetzt werden (HD = Hell-Dunkelfeld). Dieses besteht aus inneren Linsen, welche der Bildgebung dienen und zusätzlich dasjenige Beleuchtungslicht zum Objekt leiten, welches der Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung zugeordnet ist. Weiterhin enthält ein solches Objektiv einen separaten und zirkulär angeordneten äußeren Lichtkorridor, welcher eine zusätzliche Lichtkomponente zum Objekt leitet, die konzentrisches Auflicht-Dunkelfeld erzeugt. Speziell semitransparente und komplex strukturierte Objekte, welche aus transparenten und nicht transparenten Komponenten bestehen, sollten mit den beschriebenen Techniken hinsichtlich sämtlicher vorhandener Strukturen optimal untersuchbar sein.In an analogous manner, the multimodal techniques generated in transmitted light can in principle also be combined with incident-light-based bright or dark field. In this case, instead of a fluorescence reflected-light illuminator, a reflected-light illuminator is to be used, as is used according to the usual technical standard in material microscopy, for example for examining metal surfaces or semiconductor elements. If reflected light dark field is to be contributed, a special so-called HD lens must of course be used as the lens (HD = light/dark field). This consists of inner lenses, which are used for imaging and also guide the illumination light to the object that is assigned to the reflected light bright field illumination. Furthermore, such a lens contains a separate and circularly arranged outer light corridor, which directs an additional light component to the object, which generates concentric reflected light dark field. Especially semi-transparent and complex structured objects, which consist of transparent and non-transparent components, should be optimally examineable with the described techniques with regard to all existing structures.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsvarianten und Spezialtuben können bei Erfordernis mit Auflicht-Illuminatoren kombiniert werden, so dass alle erwähnten multimodalen Beleuchtungstechniken, welche auf der gleichzeitigen Ausführung und variablen Überlagerung verschiedener Einzelverfahren basieren, bedarfsweise mit Auflichtverfahren (z.B. Auflicht-Fluoreszenz, Auflicht-Hellfeld, Auflicht-Dunkelfeld) kombinierbar sind. Zweckmäßig wird der Auflicht-Illuminator oberhalb des Objektivs, aber unterhalb des jeweiligen erfindungsgemäßen Spezialtubus platziert. Unter dieser Voraussetzung kann bei Ausführung von Auflicht-Fluoreszenz das Erregerlicht unter Umgehung der Tubus-seitig vorgesehenen Phasenplatte mittels des im Auflicht-Illuminator vorhandenen dichroitischen Teilerspiegels durch das jeweils eingesetzte Hellfeldobjektiv zum Objekt geleitet werden, ohne dass es zu Reflexionen, Streuungen und partieller Absorption von Erregerlicht durch einen Phasenring kommt. Das Fluoreszenzbild entsteht als zusätzliches Teilbild im jeweiligen Spezialtubus, wobei es im Fall eines doppelläufigen Spezialtubus in beiden Lichtkorridoren generiert wird. In variabler Gewichtung können diesem Fluoreszenzbild die weiteren mit komplementären Verfahren erzeugten Teilbilder überlagert werden. Indem die Helligkeiten der nicht auf Fluoreszenz basierenden Teilbilder stufenlos regulierbar sind, können die Intensitäten sämtlicher überlagerten Teilbilder optimal an die jeweiligen Objektgegebenheiten angepasst werden, so dass Beeinträchtigungen des Fluoreszenzbildes durch die beigesteuerten, meist deutlich helleren sonstigen Teilbilder weitgehend vermieden werden können. In analoger Weise können die im durchfallenden Licht erzeugten multimodalen Techniken grundsätzlich auch mit Auflicht-basiertem Hell- oder Dunkelfeld kombiniert werden. In diesem Fall ist anstelle eines Fluoreszenz-Auflicht-Illuminators ein Auflicht-Illuminator zu verwenden, wie er gemäß üblichem technischem Standard in der Materialmikroskopie, beispielsweise zur Untersuchung von Metalloberflächen oder Halbleiterelementen eingesetzt wird. Falls Auflicht-Dunkelfeld beigesteuert werden soll, muss als Objektiv selbstredend ein spezielles sog. HD-Objektiv eingesetzt werden (HD = Hell-Dunkelfeld). Dieses besteht aus inneren Linsen, welche der Bildgebung dienen und zusätzlich dasjenige Beleuchtungslicht zum Objekt leiten, welches der Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung zugeordnet ist. Weiterhin enthält ein solches Objektiv einen separaten und zirkulär angeordneten äußeren Lichtkorridor, welcher eine zusätzliche Lichtkomponente zum Objekt leitet, die konzentrisches Auflicht-Dunkelfeld erzeugt. Speziell semitransparente und komplex strukturierte Objekte, welche aus transparenten und nicht transparenten Komponenten bestehen, sollten mit den beschriebenen Techniken hinsichtlich sämtlicher vorhandener Strukturen optimal zu untersuchen sein.If necessary, all of the design variants and special tubes described can be combined with reflected-light illuminators, so that all of the multimodal lighting techniques mentioned, which are based on the simultaneous execution and variable superimposition of various individual methods, can be combined with reflected-light methods (e.g. reflected-light fluorescence, reflected-light bright field, reflected-light dark field ) can be combined. The reflected-light illuminator is expediently placed above the objective, but below the respective special tube according to the invention. Under this condition, when performing reflected-light fluorescence, the excitation light can be guided to the object by bypassing the phase plate provided on the tube side by means of the dichroic splitter mirror in the reflected-light illuminator through the brightfield objective used in each case, without causing reflections, scattering and partial absorption of Excitation light comes through a phase ring. The fluorescence image is created as an additional partial image in the respective special tube, whereby it is generated in both light corridors in the case of a double-barreled special tube. The other sub-images generated with complementary methods can be superimposed on this fluorescence image with variable weighting. Since the brightness of the sub-images not based on fluorescence can be continuously adjusted, the intensities of all superimposed sub-images can be optimally adapted to the respective object conditions, so that impairments of the fluorescence image by the contributed, usually significantly brighter other sub-images can be largely avoided. In an analogous manner, the multimodal techniques generated in transmitted light can in principle also be combined with incident-light-based bright or dark field. In this case, instead of a fluorescence reflected-light illuminator, a reflected-light illuminator is to be used, as is used according to the usual technical standard in material microscopy, for example for examining metal surfaces or semiconductor elements. If reflected light dark field is to be contributed, a special so-called HD lens must of course be used as the lens (HD = light/dark field). This consists of inner lenses, which are used for imaging and also guide the illumination light to the object that is assigned to the reflected light bright field illumination. Furthermore, such a lens contains a separate and circularly arranged outer light corridor, which directs an additional light component to the object, which generates a concentric reflected light dark field. Especially semi-transparent and complex structured objects, which consist of transparent and non-transparent components, should be able to be optimally examined with the described techniques with regard to all existing structures.
Sämtliche hier vorgestellten Verfahren können weiter mit jeglichen Spezialobjektiven (z.B. Spiegelobjektive, Objektive mit integrierter Irisblende, mit langem Arbeitsabstand, für Heiz- und Kühltische) ausgeführt werden, da die jeweiligen Spezialtuben und Kondensoren mit korrespondierenden Lichtmasken keine speziellen technischen Anforderungen an die Objektive stellen.All the methods presented here can also be carried out with any special lenses (e.g. mirror lenses, lenses with integrated iris diaphragm, with a long working distance, for heating and cooling tables), since the respective special tubes and condensers with corresponding light masks do not place any special technical requirements on the lenses.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der in den
-
1a* : Mikroskop mit doppelläufigem, zwei Parallelstrahlengänge (Lichtkorridore) beinhaltendem Spezialtubus und Kondensor zur gleichzeitigen Erzeugung von zentralem Dunkelfeld und Hellfeld; -
1b* : Mikroskop mit doppelläufigem, zwei Parallelstrahlengänge (Lichtkorridore) beinhaltendem Spezialtubus und Kondensor zur gleichzeitigen Erzeugung von Phasenkontrast und Hellfeld; -
1c* : Mikroskop mit doppelläufigem, zwei Parallelstrahlengänge (Lichtkorridore) beinhaltendem Spezialtubus und Kondensor zur gleichzeitigen Erzeugung von zentralem Dunkelfeld und Phasenkontrast; -
1d* : Mikroskop mit doppelläufigem, zwei Parallelstrahlengänge (Lichtkorridore) beinhaltendem Spezialtubus und Kondensor zur gleichzeitigen Erzeugung von zentralem Dunkelfeld und Polarisation; -
1e* : Mikroskop mit doppelläufigem, zwei Parallelstrahlengänge (Lichtkorridore) beinhaltendem Spezialtubus und Kondensor zur gleichzeitigen Erzeugung von Phasenkontrast und Polarisation; -
2a* : Vereinfachte Ausführungsvariante mit speziellem, als Zoom-System ausgelegtem höhenverstellbaren Kondensor mit verschiebbaren ringförmigem Lichtdurchlass und technisch vereinfachtem einzügigem Tubus zur Erzeugung von zentralem Dunkelfeld und Beimischung von Hellfeld ohne stufenlose und unabhängige Helligkeitsregulierung mittels Strahlenaufspaltung; -
2b* : Vereinfachte Ausführungsvariante mit speziell ausgestattetem, als Zoom-System ausgelegtem höhenverstellbaren Kondensor mit verschiebbaren ringförmigem Lichtdurchlass und technisch vereinfachtem einzügigem Tubus für eine Erzeugung von Phasenkontrast und Beimischung von Hellfeld ohne stufenlose und unabhängige Helligkeitsregulierung mittels Strahlenaufspaltung; -
2c* : Vereinfachte Ausführungsvariante mit speziell ausgestattetem, als Zoom-System ausgelegtem höhenverstellbaren Kondensor mit ringförmigem Lichtdurchlass und technisch vereinfachtem einzügigem Tubus für eine Erzeugung von zentralem Dunkelfeld und Beimischung von Polarisation ohne stufenlose und unabhängige; Helligkeitsregulierung mittels Strahlenaufspaltung; -
2d* : Vereinfachte Ausführungsvariante mit speziell ausgestattetem, als Zoom-System ausgelegtem höhenverstellbaren Kondensor mit ringförmigem Lichtdurchlass und technisch vereinfachtem einzügigem Tubus für eine Erzeugung von Phasenkontrast und Beimischung von Polarisation ohne stufenlose und unabhängige Helligkeitsregulierung auf der Basis einer Strahlenaufspaltung; -
3a : Verschiedene Ausführungsbeispiele von Lichtmasken und Phasenplatten, vorgesehen zur variablen Überlagerung von Hell-Dunkelfeld mittels doppelläufigem Spezialtubus mit zwei parallel verlaufenden Lichtkorridoren K1 und K2; -
3b : Verschiedene Ausführungsbeispiele von Lichtmasken und Phasenplatten, vorgesehen zur variablen Überlagerung von Phasenkontrast und Dunkelfeld mittels doppelläufigem Spezialtubus mit zwei parallel verlaufenden Lichtkorridoren K1 und K2; -
3c : Verschiedene Ausführungsbeispiele von Lichtmasken und Phasenplatten, vorgesehen zur variablen Überlagerung von Hellfeld, Dunkelfeld und Phasenkontrast mittels technisch vereinfachtem einzügigem Spezialtubus mit nur einem Lichtkorridor.
-
1a* : Microscope with double-barreled special tube containing two parallel beam paths (light corridors) and condenser for simultaneous generation of central dark field and bright field; -
1b* : Microscope with double-barreled special tube containing two parallel beam paths (light corridors) and condenser for simultaneous generation of phase contrast and bright field; -
1c* : Microscope with double-barreled special tube containing two parallel beam paths (light corridors) and condenser for simultaneous generation of central dark field and phase contrast; -
1d* : Microscope with double-barreled special tube containing two parallel beam paths (light corridors) and condenser for simultaneous generation of central dark field and polarization; -
1e* : Microscope with double-barreled special tube containing two parallel beam paths (light corridors) and condenser for simultaneous generation of phase contrast and polarization; -
2a* : Simplified version with a special, height-adjustable condenser designed as a zoom system with a movable ring-shaped light passage and a technically simplified single-section tube for generating a central dark field and adding bright field without stepless and independent brightness control by means of beam splitting; -
2 B* : Simplified version with a specially equipped, height-adjustable condenser designed as a zoom system with a movable ring-shaped light passage and a technically simplified single-section tube for generating phase contrast and adding brightfield without stepless and independent brightness control by means of beam splitting; -
2c* : Simplified version with a specially equipped, height-adjustable condenser designed as a zoom system with ring-shaped light passage and technically simplified single-section tube for generating a central dark field and adding polarization without stepless and independent; Brightness control using beam splitting; -
2d* : Simplified version with specially equipped, height-adjustable condenser designed as a zoom system with ring-shaped light passage and technically simplified single-tube tube for generating phase contrast and adding polarization without stepless and independent brightness control based on beam splitting; -
3a : Different embodiments of light masks and phase plates, provided for the variable superimposition of light and dark field by means of a double-barreled special tube with two parallel light corridors K1 and K2; -
3b : Different embodiments of light masks and phase plates, provided for the variable superimposition of phase contrast and dark field by means of a double-barreled special tube with two parallel light corridors K1 and K2; -
3c : Various embodiments of light masks and phase plates, intended for the variable superimposition of brightfield, darkfield and phase contrast using a technically simplified, single-section special tube with only one light corridor.
Die
In
Die Intensitäten der so erzeugten beiden Teilbilder (Hellfeld und zentrales Dunkelfeld) können durch die drehbaren Doppelpolarisatoren 23, 24 stufenlos und unabhängig voneinander reguliert werden, wobei ein Verstellbereich von 0 bis 100 Prozent Helligkeit möglich ist. Beide Teilstrahlengänge werden durch das umgekehrt zu Prisma 18.1 angeordnete zweite Teilerprisma 18.2 zu einem Summationsbild vereinigt, welches als zweites Zwischenbild in der zweiten Zwischenbildebene ZBE 2 liegt. Das nachfolgend angeordnete Prisma 6 gibt den Strahlengang zu den Beobachtungsokularen 8 frei, oder lenkt diesen zu einem Fotookular 9, welches optional mit einer Kamera 9a verbunden ist. Die jeweiligen Okulare 8 vergrößern das ihnen zugeordnete zweite Zwischenbild der zweiten Zwischenbildebene ZBE2 auf herkömmliche Weise. Die korrekte Justierung der Ringblende 10.1 auf der Lichtmaske 10 und des ringförmigen Lichtstoppers 20.2 auf der modifizierten Phasenplatte 20 in Revolverscheibe 19 kann durch eine ein- und ausschwenkbare Bertrand-Linse 7 kontrolliert werden, alternativ selbstredend auch durch eine herkömmliche Einstell-Lupe (nicht eingezeichnet), welche anstelle eines der Beobachtungsokulare in den Okularstutzen eingeführt wird. Das (Spiegel)-Prisma 25 dient einer technisch und ergonomisch zweckmäßigen Verlaufsänderung der vertikal eintreffenden Strahlen in eine nahezu horizontale Ausrichtung, so dass die nachfolgenden optischen Komponenten innerhalb des Spezialtubus horizontal angeordnet werden können. Hierdurch wird die Gesamthöhe der optischen Aufbauten begrenzt; dies fördert die mechanische Stabilität des Gesamtsystems.The intensities of the two partial images generated in this way (bright field and central dark field) can be continuously and independently regulated by the rotatable
Wenn - wie in
Darüber hinaus kann der doppelläufige Spezialtubus auch mit zwei drehbaren Revolverscheiben bestückt werden, so dass jedem der beiden Lichtkorridore eine separate Revolverscheibe zugeordnet ist, von denen die eine den ringförmigen Lichtstopper für zentrales Dunkelfeld enthält und die andere den Phasenring für Phasenkontrast gemäß
Wenn in den Anordnungen gemäß
Zur farbigen Kontrastierung der beiden Lichtkorridoren zugeordneten Teilbilder können vor oder hinter den Doppelpolarisatoren 23, 24 unterschiedliche Farbfilter (nicht eingezeichnet) in die Strahlengänge integriert werden. In Betracht kommen sowohl einfache Farbfilter als auch monochromatische Bandpass- bzw. Schmalbandfilter oder auch verstellbare Verlaufsfilter bzw. Monochromatoren, welche fließende Farbübergänge ermöglichen.Different color filters (not shown) can be integrated into the beam paths in front of or behind the
Vereinfachte Ausführungsvarianten eines Mikroskops mit einzügigem Spezialtubus zur Kontrasterzeugung werden in den
Wird wie in
Die in den
Bei diesen
Wie vorerwähnt, kann auch bei diesen technisch einfacheren Ausführungsvarianten zentrales/axiales Dunkelfeld beigemischt werden, wenn die Lichtmaske mit einem ringförmigen oder zentrischen Lichtdurchlass versehen wird, welcher sich zu einem korrespondierenden ringförmigen oder zentrischen Lichtstopper, der sich nahegelegen zu oder in einer der hinteren Objektivbrennebenen OBE1 oder OBE2 bzw. im Mittelpunkt der Phasenplatte befindet, optisch kongruent verhält. Verfügt die Lichtmaske über mehrere Lichtdurchlässe zur gleichzeitigen Erzeugung von axialem/zentralem Dunkelfeld und Phasenkontrast, können auch hier wie vorbeschrieben diese Lichtdurchlässe in unterschiedlichen Farben gefiltert und mittels verstellbarer Doppelblenden, Polarisationsfiltern oder verstellbaren Graufiltern in ihrer Helligkeit und Gewichtung unabhängig voneinander reguliert werden. Selbstredend muss bei einer solchen Ausführung mit mehr als einem Lichtdurchlass die modifizierte Phasenplatte optisch kongruente Elemente (Phasenring und Lichtstopper) enthalten. In diesem Fall erzeugt der eine ringförmige Lichtdurchlass ein Phasenkontrastbild, der andere Lichtdurchlass ein zentrales oder axiales Dunkelfeldbild. Wenn nun diese beiden Lichtdurchlässe separat und unabhängig voneinander mittels geeigneter Vorrichtungen in ihrem Lichtfluss variiert werden, beispielsweise mittels verstellbarer Polarisations-Doppelfilter, Doppelblendensysteme oder auswechselbarer Graufiltersets, erschließt sich die Möglichkeit, die beiden auf einer Strahlengangsachse erzeugten Phasen- und Dunkelfeldbilder unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Intensität und Gewichtung zu verändern, ohne dass eine Aufspaltung in zwei Parallelstrahlengänge gemäß der
Selbstredend können anstelle einer Lichtmaske mit zwei Lichtdurchlässen auch Polarisations-Doppelfiltersysteme vorgesehen werden, welche aus zwei Komponenten bestehen: zwei parallel zueinander angeordneten ringförmigen Polarisationsfiltern, welche gegenläufig zueinander verstellt werden können und mit dem Phasenring optisch kongruent sind, sowie zwei separat angeordneten Polarisationsfiltern, welche die Gesamtfläche des jeweils verwendeten Lichtstoppers optisch überdecken. Die beiden Polarisator-Paare sind jeweils unabhängig voneinander verstellbar. Folgerichtig können auch auf diese Weise die beiden beleuchtenden Lichtkomponenten, welche dem Phasenkontrast- und Dunkelfeldbild zugeordnet sind, stufenlos und unabhängig voneinander mit polarisationsoptischen Mitteln reguliert werden. Anstelle einer Lichtmaske mit zwei Lichtdurchlässen wird hier der gesamte Querschnitt des Beleuchtungslichtes mittels dieser Polarisationsfilter funktionell in zwei Sektoren gegliedert, welche dem Phasenkontrast- und Dunkelfeldbild zugeordnet sind. Anstelle der beschriebenen Polarisationsfilter können auch auswechselbare Graufiltersets eingesetzt werden, welche sich zu den jeweiligen Lichtmodulatoren optisch kongruent verhalten. Schließlich könnten anstelle von Filtern auch entsprechend angeordnete Doppelblendensysteme zur separaten Regulierung beider Lichtkorridore vorgesehen werden.Of course, instead of a light mask with two light passages, polarization double filter systems can also be provided, which consist of two components: two ring-shaped polarization filters arranged parallel to one another, which can be adjusted in opposite directions and are optically congruent with the phase ring, and two separately arranged polarization filters, which Optically cover the entire surface of the light stopper used. The two pairs of polarizers can each be adjusted independently of one another. Consequently, the two illuminating light components, which are assigned to the phase contrast and dark field image, can also be regulated steplessly and independently of one another in this way using optical polarization means. Instead of a light mask with two light passages, the entire cross section of the illumination light is functionally divided into two sectors by means of these polarization filters, which are assigned to the phase contrast and dark field image. Instead of the polarization filters described, exchangeable gray filter sets can also be used, which behave optically congruently with the respective light modulators. Finally, instead of filters, appropriately arranged double screen systems for the separate regulation of both light corridors could also be provided.
Als weitere Ausführungsvariante kann die Lichtmaske im Kondensor auch mit einem einzigen ringförmigen Lichtdurchlass ausgestattet werden, welcher in seiner Breite und Größe so ausgelegt ist, dass sich dessen Außenzone in den maximal peripher gelegenen Phasenring und dessen Innenbereich in einen sich anschließende kleiner dimensionierten Lichtstopper projiziert (oder umgekehrt). Vorzugsweise sollte ein deutlich kleinerer Flächenanteil mit dem Phasenring kongruent sein und ein wesentlich größerer Anteil auf den Lichtstopper entfallen. In unmittelbarer Nähe zu diesem Lichtring hat sich eine Irisblende, z.B. die Aperturblende des Kondensors zu befinden. Unter diesen Voraussetzungen kann die Irisblende zur stufenlosen Regulierung der Anteile von Phasenkontrast und Dunkelfeld herangezogen werden. Ist die Irisblende voll geöffnet und überwiegt die Lichtdurchlassfläche für das Phasenkontrastbild bei weitem diejenige für das Dunkelfeld-Teilbild, wird das Überlagerungsbild vom Phasenkontrast dominiert. Je mehr die Aperturblende verengt wird, desto mehr reduziert sich die Fläche der Außenzone des Lichtringes, so dass der Anteil der Phasenkontrastbeleuchtung kontinuierlich abnimmt, sofern sich der Phasenring auf der Phasenplatte in äußerer (peripherer) Position befindet. Wenn der Außenbereich, welcher dem Phasenring zugeordnet ist, vollständig von der Irisblende überdeckt wird, ergibt sich reine zentrale Dunkelfeldbeleuchtung.As a further design variant, the light mask in the condenser can also be equipped with a single ring-shaped light passage, the width and size of which is designed in such a way that its outer zone projects into the most peripherally located phase ring and its inner area into an adjoining, smaller-sized light stopper (or the opposite). Preferably, a significantly smaller proportion of the area should be congruent with the phase ring and a significantly larger proportion should be allotted to the light stopper. An iris diaphragm, e.g. the aperture diaphragm of the condenser, must be located in the immediate vicinity of this ring of light. Under these conditions, the iris diaphragm can be used to continuously regulate the proportions of phase contrast and dark field. If the iris diaphragm is fully open and the light transmission area for the phase contrast image by far exceeds that for the dark field partial image, the superimposed image is dominated by the phase contrast. The more the aperture diaphragm is narrowed, the more the area of the outer zone of the light ring is reduced, so that the portion of the phase-contrast illumination decreases continuously, provided that the phase ring is in the outer (peripheral) position on the phase plate. If the outer area, which is assigned to the phase ring, is completely covered by the iris diaphragm, pure central dark field illumination results.
Auch bei dieser letztbeschriebenen Bestückung der Lichtmaske mit einem Lichtring, welcher sowohl dem Phasenring als auch dem Lichtstopper zugeordnet ist, können die äußere und innere Zone des Lichtdurchlasses, welche Phasenkontrast und zentrales Dunkelfeld generieren, mit konzentrischen und in ihrer Größe angepassten Doppelpolarisatoren oder entsprechend ausgeformten auswechselbaren Graufiltern versehen werden, so dass die Lichtflüsse in beiden Zonen auch unter Verzicht auf eine Irisblende mittels der jeweiligen Filter unabhängig voneinander reguliert werden können.Even with this last-described equipping of the light mask with a light ring, which is assigned to both the phase ring and the light stopper, the outer and inner zone of the light passage, which generate phase contrast and central dark field, can be equipped with concentric double polarizers of appropriate size or exchangeable ones with an appropriate shape Gray filters are provided so that the light flows in both zones can be regulated independently of one another by means of the respective filters, even if an iris diaphragm is not used.
Verschiedene Ausführungsbeispiele unterschiedlich ausgestalteter Lichtmasken und zugehöriger modifizierter Phasenplatten, deren technische Auslegung und Anwendung vorbeschrieben wurden, zeigen die
In
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 0101
- Lichtquellelight source
- 01a01a
- Kollektorlinsecollector lens
- 0202
- Kondensorcondenser
- 0303
- Objektobject
- 0404
- Objektivlens
- 0505
- Tubuslinsetube lens
- 0606
- Prismaprism
- 0707
- Bertrand-LinseBertrand lens
- 0808
- Beobachtungsokularobservation eyepiece
- 08a08a
- AugeEye
- 0909
- Fotookularphoto eyepiece
- 09a09a
- Kameracamera
- 1010
- Lichtmaske mit LichtringLight mask with light ring
- 10.110.1
- ringförmiger Lichtdurchlass, Ringblende, Kondensorlichtringring-shaped light passage, ring diaphragm, condenser light ring
- 1111
- Sammellinseconverging lens
- 1212
- Polarisatorpolarizer
- 1313
- Lambda-Viertel-KompensatorQuarter-wave compensator
- 1414
- Lambda-KompensatorLambda compensator
- 1616
- erste Projektionslinsengruppefirst projection lens group
- 1717
- zweite Projektionslinsengruppesecond projection lens group
- 18.118.1
- erstes Teilerprismafirst divider prism
- 18.218.2
- zweites Teilerprismasecond divider prism
- 1919
- drehbare Revolverscheibe, Revolverschieberrotating turret disc, turret slide
- 2020
- Phasenplattephase plate
- 20.120.1
- Phasenring, Lichtmodulatorphase ring, light modulator
- 20.220.2
- Lichtstopper, LichtmodulatorLight stopper, light modulator
- 2222
- Analysator AAnalyzer A
- 2323
- Doppelpolarisatoren für den ersten LichtkorridorDual polarizers for the first light corridor
- 2424
- Doppelpolarisatoren für den zweiten LichtkorridorDual polarizers for the second light corridor
- 2525
- (Spiegel-) Prisma(mirror) prism
- 2626
- Umlenk-Prisma deflection prism
- ZBE1ZBE1
- erste Zwischenbildebenefirst intermediate image level
- ZBE2ZBE2
- zweite Zwischenbildebenesecond intermediate image level
- OBE1OBE1
- erste hintere Objektivbrennebenefirst rear lens focal plane
- OBE2OBE2
- zweite hintere Objektivbrennebenesecond rear lens focal plane
- K1K1
- erster Lichtkorridorfirst light corridor
- K2K2
- zweiter Lichtkorridorsecond light corridor
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013110497.5A DE102013110497B4 (en) | 2013-04-03 | 2013-09-23 | Method and device for generating a variable and simultaneous phase contrast image in combination with one of the images dark field image or bright field image or polarization image |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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