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

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 Download PDF

Info

Publication number
DE102013110497B4
DE102013110497B4 DE102013110497.5A DE102013110497A DE102013110497B4 DE 102013110497 B4 DE102013110497 B4 DE 102013110497B4 DE 102013110497 A DE102013110497 A DE 102013110497A DE 102013110497 B4 DE102013110497 B4 DE 102013110497B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
image
phase
ring
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102013110497.5A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013110497A1 (en
Inventor
Timm Piper
Jörg Piper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102013110497.5A priority Critical patent/DE102013110497B4/en
Publication of DE102013110497A1 publication Critical patent/DE102013110497A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013110497B4 publication Critical patent/DE102013110497B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/14Condensers affording illumination for phase-contrast observation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/12Condensers affording bright-field illumination
    • G02B21/125Condensers affording bright-field illumination affording both dark- and bright-field illumination
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/18Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens

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 DE 10 2011 002 030 A1 , DE 10 2011 054 106 A1 . und DE 10 2012 005 911 A1 wurden bereits Verfahren beschrieben, welche der vorgenannten Aufgabenstellung dienen, Hell- und Dunkelfeld, Phasenkontrast und Dunkelfeld, Phasenkontrast und Hellfeld bzw. alle drei dieser Beleuchtungstechniken gleichzeitig auszuführen und die so einstehenden Teilbilder variabel zu überlagern. Die in diesen Schriften dargestellten Methoden basieren jeweils auf speziell ausgestalteten Kondensoren und/oder Objektiven, während der Tubus bei allen Verfahren dem üblichen technischen Standard entspricht. Sofern Phasenkontrast an den jeweiligen Verfahren beteiligt ist, müssen bei den in vorerwähnten Erfindungen präsentierten Verfahren grundsätzlich spezielle Phasenkontrast-Objektive verwendet werden, welche in ihrer hinteren Brennebene mit einer Phasenplatte und einem Phasenring ausgestattet sind. Ein im Objektiv befindlicher Phasenring kann sich allerdings qualitätsvermindernd auswirken, wenn das betreffende Phasenkontrastobjektiv für andere Beleuchtungsverfahren verwendet wird.In DE 10 2011 002 030 A1 , DE 10 2011 054 106 A1 . and DE 10 2012 005 911 A1 Methods have already been described which serve the aforementioned task of performing light and dark field, phase contrast and dark field, phase contrast and bright field or all three of these lighting techniques simultaneously and superimposing the resulting partial images in a variable manner. The methods presented in these documents are each based on specially designed condensers and/or lenses, while the tube in all methods corresponds to the usual technical standard. If phase contrast is involved in the respective method, special phase contrast lenses must be used in the methods presented in the aforementioned inventions, which are equipped with a phase plate and a phase ring in their rear focal plane. However, a phase ring in the lens can reduce the quality if the phase contrast lens in question is used for other lighting methods.

Als weiterer Stand der Technik wird auf das Dokument DD 53 890 A1 hingewiesen, das einen Interphaco-Tubus mit zwei Strahlengängen beschreibt.As further prior art, reference is made to the document DD 53 890 A1 pointed out, which describes an interphaco tube with two beam paths.

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 DE 10 2011 054 106 A1 und DE 10 2012 005 911 A1 , so dass die Helligkeiten bzw. Intensitäten der jeweils hindurch gelassenen Lichtkomponenten unabhängig voneinander regulierbar sind und folglich die relativen Gewichtungen der Phasenkontrast- und Dunkelfeldbilder bzw. Hellfeld- oder Polarisationsbilder unabhängig voneinander variiert werden können. Auch können die auf der Lichtmaske angeordneten Lichtdurchlässe mit verstellbaren bzw. auswechselbaren Graufiltern versehen werden, um die Helligkeiten der zugeordneten Lichtkomponenten und die hieraus resultierenden Gewichtungen der zugeordneten Teilbilder zu variieren.In the latter arrangements, the light passages, which are associated with the phase contrast and the axial/central dark field or the axial (central) or concentric-peripheral bright field, can be provided with different color filters. In this case, for example, the phase contrast image appears in one color and the dark or bright field image generated at the same time in the other color. Furthermore, the light passages can be provided with adjustable multiple screens or polarization filter systems, in accordance with the relevant design proposals in DE 10 2011 054 106 A1 and DE 10 2012 005 911 A1 , so that the brightnesses or intensities of the respective light components let through can be regulated independently of one another and consequently the relative weightings of the phase contrast and dark field images or bright field or polarization images can be varied independently of one another. The light passages arranged on the light mask can also be provided with adjustable or exchangeable gray filters in order to vary the brightness of the associated light components and the resulting weighting of the associated partial images.

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, b, c, 2 a, b und 3 a, b, c schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, dabei zeigen:

  • 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.
*: Die 1 und 2 basieren auf einer Konstruktionsskizze eines Interphaco-Tubus Carl Zeiss Jena VEB aus Werksdruckschrift 30-305-1, DDR, 1965 (http://www.aesfga.com/interphako/PDF/30-305-1_lnterphako_Ampli.pdf)The essence of the invention is based on the 1a,b,c , 2a, b and 3a,b,c Schematically illustrated embodiments explained in more detail, showing:
  • 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.
*: The 1 and 2 are based on a design sketch of an Interphaco tube Carl Zeiss Jena VEB from factory publication 30-305-1, GDR, 1965 (http://www.aesfga.com/interphako/PDF/30-305-1_lnterphako_Ampli.pdf)

Die 1a-e zeigen schematisiert verschiedene in Betracht kommende Strahlengänge in einem Mikroskop, so zeigen den Strahlengang für variable Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung 1a, für Phasenkontrast-Hellfeld-Beleuchtung 1b, für Phasenkontrast-Dunkelfeld-Beleuchtung 1c,für Dunkelfeld-Polarisations-Beleuchtung , 1d und für Phasenkontrast-PolarisationsBeleuchtung 1e, basierend auf einer Zweiteilung der Strahlengänge innerhalb des Spezialtubus und einer stufenlosen und unabhängigen Regelbarkeit der Helligkeiten der beteiligten Teilbilder. Von der Lichtquelle 1 wird ein Lichtbündel über eine Kollektorlinse 1a zu der im Bereich des Kondensors 2 angeordneten Lichtmaske 10 geführt, die einen ringförmigen Lichtdurchlass 10.1 enthält, der zur Erzeugung von Phasenkontrast oder zentralem Dunkelfeld erforderlich ist. Über eine Sammellinse 11 wird der ringförmige Lichtdurchlass optisch kongruent in die Ebene der modifizierten Phasenplatte 20 projiziert.The 1a-e show schematized different possible beam paths in a microscope, so show the beam path for variable bright/dark field illumination 1a , for phase contrast brightfield illumination 1b , for phase contrast darkfield illumination 1c ,for dark field polarization illumination , 1d and for phase contrast polarization illumination 1e , based on a division of the beam paths within the special tube and a stepless and independent controllability of the brightness of the partial images involved. A light beam is guided from the light source 1 via a collector lens 1a to the light mask 10 which is arranged in the area of the condenser 2 and which contains an annular light passage 10.1 which is necessary for generating phase contrast or a central dark field. The ring-shaped light passage is projected optically congruently into the plane of the modified phase plate 20 via a converging lens 11 .

In 1a trägt die modifizierte Phasenplatte 20, welche sich in der Revolverscheibe 19 befindet, einen ringförmigen Lichtstopper 20.2, so dass mittels des Lichtstoppers 20.2 ein zentrales Dunkelfeld-Teilbild erzeugt wird. Im zweiten Parallelstrahlengang bzw. zweiten Lichtkorridor befindet sich kein Lichtmodulator, d.h. weder ein Phasenring, noch ein Lichtstopper. Folglich wird in diesem Lichtkorridor ein Hellfeldbild zeitgleich erzeugt. Der Spezialtubus wird von sämtlichen eingezeichneten Komponenten oberhalb des Objektivs 4 bzw. der Tubuslinse 5 gebildet. Innerhalb des Spezialtubus wirken verschiedene Projektionslinsengruppen 16 und 17 zusammen, so dass die erste hintere Objektivbrennebene OBE1 innerhalb des Tubus an eingezeichneter Stelle dupliziert wird und dort die zweite hintere Objektivbrennebene OBE2 bildet. Das üblicherweise entstehende erste Zwischenbild, welches sich in die erste Zwischenbildebene ZBE1 projiziert, wird ebenfalls innerhalb des Tubus dupliziert und an eingezeichneter Stelle als zweite Zwischenbild in die zweite Zwischenbildebene ZBE2 projiziert. Der hinteren Objektivbrennebene 2 OBE2 ist ein erstes Teilerprisma 18.1 vorgeschaltet, welches eine Aufspaltung des Strahlenganges in zwei parallelisierte Teilstrahlengänge bewirkt. Im eingezeichneten oberen Teilstrahlengang ist in Position der zweiten hinteren Objektivbrennebene OBE2 der in einer drehbaren Revolverscheibe 19 auf einer Phasenplatte 20 angeordnete Lichtstopper 20.2 platziert. An entsprechender Stelle befindet sich im unteren eingezeichneten Teilstrahlengang kein Lichtmodulator, so dass zusätzlich Hellfeld entsteht.In 1a the modified phase plate 20, which is located in the turret disc 19, carries an annular light stopper 20.2, so that a central dark-field partial image is generated by means of the light stopper 20.2. There is no light modulator in the second parallel beam path or second light corridor, ie neither a phase ring nor a light stopper. Consequently, a bright field image is generated simultaneously in this light corridor. The special tube is formed by all the components shown above the objective 4 or the tube lens 5 . Different projection lens groups 16 and 17 work together within the special tube, see above that the first rear lens focal plane OBE1 is duplicated inside the tube at the marked location and forms the second rear lens focal plane OBE2 there. The first intermediate image that usually occurs, which is projected into the first intermediate image plane ZBE1, is also duplicated inside the tube and projected as a second intermediate image into the second intermediate image plane ZBE2 at the location shown. The rear lens focal plane 2 OBE2 is preceded by a first splitter prism 18.1, which causes the beam path to be split into two parallelized partial beam paths. The light stopper 20.2 arranged in a rotatable turret disk 19 on a phase plate 20 is placed in the upper partial beam path shown in the position of the second rear objective focal plane OBE2. At the corresponding point there is no light modulator in the lower partial beam path, so that there is also bright field.

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 double polarizers 23, 24, with an adjustment range from 0 to 100 percent brightness being possible. Both partial beam paths are combined by the second splitter prism 18.2, which is arranged in the opposite direction to the prism 18.1, to form a summation image which lies as the second intermediate image in the second intermediate image plane ZBE2. The prism 6 arranged below releases the beam path to the observation eyepieces 8, or directs it to a photo eyepiece 9, which is optionally connected to a camera 9a. The respective eyepieces 8 enlarge the second intermediate image of the second intermediate image plane ZBE2 assigned to them in a conventional manner. The correct adjustment of the ring diaphragm 10.1 on the light mask 10 and the ring-shaped light stopper 20.2 on the modified phase plate 20 in the turret disc 19 can be checked by a Bertrand lens 7 that can be swiveled in and out, alternatively of course by a conventional focusing magnifier (not shown). , which is inserted into the eyepiece socket instead of one of the observation eyepieces. The (mirror) prism 25 is used for a technically and ergonomically expedient change in the course of the vertically incident beams into an almost horizontal alignment, so that the subsequent optical components can be arranged horizontally within the special tube. This limits the total height of the optical structures; this promotes the mechanical stability of the overall system.

Wenn - wie in 1b dargestellt - anstelle des ringförmigen Lichtstoppers ein Phasenring passender Größe in den Strahlengang eingebracht wird, ergibt sich anstelle eines zentralen Dunkelfeldbildes ein Phasenkontrast-Teilbild, welches mit dem zusätzlich im Parallelstrahlengang generierten Hellfeldbild überlagert wird.If - as in 1b shown - instead of the ring-shaped light stopper, a phase ring of suitable size is introduced into the beam path, instead of a central dark field image, a phase contrast partial image results, which is overlaid with the bright field image additionally generated in the parallel beam path.

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 1c. Wie in der Abbildung gezeigt, sollten der jeweils verwendete ringförmige Lichtstopper und der hierzu korrespondierende Phasenring in beiden Revolverscheiben identisch dimensioniert und mit dem zugehörigen ringförmigen Lichtdurchlass im Kondensor optisch kongruent sein. Auch bei dieser Ausführungsvariante kann die Projektionsgröße des Lichtringes an die Größe der beiden korrespondierenden Lichtmodulatoren (Lichtstopper und Phasenring) exakt angepasst werden, wenn der Kondensor als Zoom-System ausgelegt ist. Hellfeld kann als dritte Beleuchtungskomponente beigemischt und hinsichtlich seiner Intensität fein dosiert werden, wenn ein geringer Anteil des Beleuchtungslichtes an den Lichtmodulatoren vorbeigeleitet wird.In addition, the double-barreled special tube can also be equipped with two rotatable turret discs, so that each of the two light corridors is assigned a separate turret disc, one of which contains the ring-shaped light stopper for central darkfield and the other the phase ring for phase contrast according to 1c . As shown in the figure, the ring-shaped light stopper used in each case and the corresponding phase ring should be dimensioned identically in both turret discs and be optically congruent with the associated ring-shaped light passage in the condenser. In this variant, too, the projection size of the light ring can be precisely adapted to the size of the two corresponding light modulators (light stopper and phase ring) if the condenser is designed as a zoom system. Brightfield can be added as a third lighting component and its intensity can be finely dosed if a small proportion of the lighting light is guided past the light modulators.

Wenn in den Anordnungen gemäß 1a und 1b im jeweiligen Hellfeld-Lichtkorridor ein Analysator 22 eingebracht wird und unterhalb bzw. im Bereich des Kondensors ein drehbarer Polarisator 12 und fakultative Kompensatoren, z.B. ein Viertellambda-Kompensator 13 oder ein Lambda-Kompensator 14 vorgesehen werden, kann ein Polarisationsbild - wie 1d zeigt - mit einem zentralen Dunkelfeldbild oder - wie in 1e dargestellt - mit einem Phasenkontrastbild variabel überlagert werden.If in accordance with the regulations 1a and 1b an analyzer 22 is placed in the respective brightfield light corridor and a rotatable polarizer 12 and optional compensators, for example a quarter-lambda compensator 13 or a lambda compensator 14 are provided below or in the area of the condenser, a polarization image - such as 1d shows - with a central dark field image or - as in 1e shown - can be variably superimposed with a phase contrast image.

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 double polarizers 23, 24 for colored contrasting of the two light corridors assigned partial images. Both simple color filters and monochromatic band-pass or narrow-band filters or adjustable gradient filters or monochromators, which enable smooth color transitions, come into consideration.

Vereinfachte Ausführungsvarianten eines Mikroskops mit einzügigem Spezialtubus zur Kontrasterzeugung werden in den 2a-d gezeigt. Das erste Strahlenteilungsprisma 18.1 entfällt, so dass im Tubus lediglich ein Strahlengang verbleibt, in welchem die Revolverscheibe 19 wie vorbeschrieben eingefügt ist. Auch die beiden Doppelpolarisatoren 23, 24 entfallen. Die Revolverscheibe enthält entweder einen ringförmigen Lichtstopper 20.2 gemäß 2a, welcher der Erzeugung von zentralem Dunkelfeld dient, oder einen Phasenring 20.1 gemäß 2b zur Erzeugung von Phasenkontrast. Das verbleibende Umlenk-Prisma 26 (in Position von Prisma 18.2 aus 1a-c) dient dabei lediglich der Lenkung des einzügigen Strahlenganges zu dem Prisma 6, welches die Weiterleitung zu Beobachtungsokularen 8 bzw. Fotookular 9 bewerkstelligt. Dieses Umlenkprismabewirkt eine Parallelverschiebung der eintreffenden Strahlen um etwa die Distanz seiner Länge nach unten, so dass Boebachtungs- und Fotookulare in ergonomisch vorteilhafter Weise tiefer angeordnet werden können und die Höhe der Gesamtaufbauten um diese Distanz verringert werden kann. Die sonstige Anordnung entspricht den 1a bzw. b. Bei dieser vereinfachten Ausführung wird folglich ein zentrales Dunkelfeld- oder Phasenkontrastbild durch optisch kongruente Justierung des auf der Lichtmaske 10 befindlichen Kondensorlichtrings 10.1 und des Lichtstoppers 20.2 bzw. Phasenringes 20.1 in Revolverscheibe 19 realisiert. Hellfeld wird beigemisch, wenn ein geringer Anteil des Beleuchtungslichts am jeweiligen Lichtmodulator (Phasenring oder Lichtstopper) vorbeiläuft; dies kann wie vorbeschrieben mittels eines Zoom-Kondensors, mittels Höhenverstellung des Kondensors oder moderates Verschieben (Dejustieren) der Lichtmaske im Bereich des Kondensors erreicht werden. Reines Hellfeld kann erzeugt werden, wenn die Lichtmaske 10 und/oder der Phasenring 20.1 bzw. Lichtstopper 20.2 entfernt werden. Polarisation kann beigesteuert werden, wenn unterhalb bzw. im Bereich des Kondensors ein drehbarer Polarisator 12 und fakultative Kompensatoren, z.B. ein Viertellambda-Kompensator 13 oder ein Lambda-Kompensator 14 vorgesehen werden und ein Analysator 22 oberhalb des Objektivs platziert wird, beispielsweise innerhalb des Tubus dem Tubusrevolver 19 vor- oder, wie eingezeichnet, nachgeschaltet wird. Bei Bestückung der Tubusrevolvers mit einem Lichtstopper 20.2 kann - wie 2c zeigt - Polarisation mit Dunkelfeld kombiniert werden.Simplified variants of a microscope with a single-train special tube for contrast generation are in the 2a-d shown. The first beam splitting prism 18.1 is omitted, so that only one beam path remains in the tube, in which the turret disc 19 is inserted as described above. The two double polarizers 23, 24 are also omitted. The turret disk contains either an annular light stopper 20.2 according to 2a , which serves to generate a central dark field, or a phase ring according to 20.1 2 B to generate phase contrast. The remaining deflection prism 26 (in position from prism 18.2 1a-c ) is used only to direct the single beam path to the prism 6, which is used to forward it to the observation eyepieces 8 or photo eyepiece 9. This deflection prism causes a parallel displacement of the incoming rays by about the distance of its length downwards, so that observation and photo eyepieces can be arranged lower in an ergonomically advantageous manner and the height of the overall structure can be reduced by this distance. The rest of the arrangement corresponds to the 1a or b. In this simplified embodiment, a central dark field or phase contrast image is consequently realized by optically congruent adjustment of the condenser light ring 10.1 on the light mask 10 and the light stopper 20.2 or phase ring 20.1 in the turret disk 19. Brightfield is added when a small proportion of the illuminating light passes the respective light modulator (phase ring or light stopper); as described above, this can be achieved by means of a zoom condenser, by adjusting the height of the condenser or by moderately shifting (misadjusting) the light mask in the area of the condenser. Pure bright field can be generated if the light mask 10 and/or the phase ring 20.1 or light stopper 20.2 are removed. Polarization can be contributed if a rotatable polarizer 12 and optional compensators, e.g. a quarter lambda compensator 13 or a lambda compensator 14 are provided below or in the area of the condenser and an analyzer 22 is placed above the objective, for example inside the tube dem Tube turret 19 upstream or downstream, as shown. When equipping the tube turret with a light stopper 20.2 can - how 2c shows - polarization can be combined with dark field.

Wird wie in 2d gezeigt, der Lichtstopper durch einen Phasenring 20.1 ersetzt, ist eine gleichzeitige Ausführung von Polarisation und Phasenkontrast möglich. Der Anteil des Polarisationsbildes am jeweiligen Summationsbild kann auf gleiche Weise variiert werden, wie für die Beimischung eines Hellfeldbildes vorbeschrieben wurde (Zoom-Kondensor, Höhenverstellung des Kondensors, Dejustieren der Lichtmaske).Will as in 2d shown, the light stopper replaced by a phase ring 20.1, a simultaneous execution of polarization and phase contrast is possible. The proportion of the polarization image in the respective summation image can be varied in the same way as described above for adding a bright field image (zoom condenser, height adjustment of the condenser, maladjustment of the light mask).

Die in den 2a-d gezeigten vereinfachten Ausführungen mit einzügigem Spezialtubus zur Kontrasterzeugung entsprechen im Prinzip demjenigen Typ eines sogenannten „Kontrasttubus“, welcher von Fa. Carl Zeiss Jena für die damaligen Mikroskope der Mikroval- und Jenaval-Serie entwickelt wurde und für eine wahlweise Erzeugung von reinem Phasenkontrast oder reinem zentralem Dunkelfeld vorgesehen war. Die erfindungsspezifischen Weiterbildungen beziehen sich daher im Falle dieses einzügigen Spezialtubus auf Vorrichtungen, welche der gleichzeitigen Erzeugung und variablen Überlagerung von Phasenkontrast und Dunkelfeld bzw. der gleichzeitigen Erzeugung und variablen Überlagerung von Hell-, Dunkelfeld und Phasenkontrast sowie der bedarfsweisen Beimischung von polarisiertem Licht dienen; sie beziehen sich weiterhin auf die Entwicklung speziell ausgelegter Lichtmasken und Phasenplatten, welche mehrere konzentrisch angeordnete Lichtdurchlässe bzw. Lichtmodulatoren beinhalten sowie auf verschiedene technische Vorrichtungen zur unabhängigen Regulierung des Lichtflusses in den jeweils verwendeten mehrfachen Lichtdurchlässen.The in the 2a-d The simplified versions shown with a single-section special tube for contrast generation correspond in principle to the type of so-called "contrast tube" which was developed by Carl Zeiss Jena for the Microval and Jenaval series microscopes of the time and for the selective generation of pure phase contrast or pure central contrast Dark field was provided. In the case of this one-piece special tube, the developments specific to the invention therefore relate to devices which serve the simultaneous generation and variable superimposition of phase contrast and dark field or the simultaneous generation and variable superimposition of light field, dark field and phase contrast and the admixture of polarized light as required; they also relate to the development of specially designed light masks and phase plates, which contain several concentrically arranged light passages or light modulators, as well as to various technical devices for independently regulating the light flow in the multiple light passages used in each case.

Bei diesen 2a bis 2d gezeigten Ausführungsvarianten kann durch Veränderung des Überlappungsgrades von Lichtring und Lichtmodulator (Lichtstopper bzw. Phasenring) eine variable Überlagerung von zentralem Dunkelfeld oder Phasenkontrast mit Hellfeld bzw. Polarisation erreicht werden. Sofern sich der Lichtring 10.1 auf Lichtmaske 10 und der Phasenring 20.1 bzw. der ringförmige Lichtstopper 20.2 im Revolverschieber (19) völlig deckungsgeleich verhalten, so dass sämtliches auftreffendes Beleuchtungslicht von dem jeweiligen Lichtmodulator abgedeckt wird, resultiert ein reines Phasenkontrastbild oder ein reines zentrales Dunkelfeld ohne Beimischung von Hellfeld. Sobald geringe Anteile des Lichtringes außerhalb des Lichtmodulators verlaufen, können diejenigen Anteile des Beleuchtungslichts, welche an dem Lichtmodulator vorbeigeleitet werden, ein Hellfeldbild überlagern. Je größer die Durchlassfläche außerhalb des Lichtmodulators ist, desto mehr wird das Überlagerungsbild von Hellfeld dominiert. Die für Hellfeld erforderliche Lichtkomponente kann, wie vorerwähnt, auf einfache Weise erzeugt werden, wenn der Lichtring gegenüber dem Lichtmodulator geringfügig dejustiert wird. Alternativ kann auch der innere und/oder äußere Durchmesser des Lichtringes geringfügig von den entsprechenden Durchmessern des Lichtmodulators abweichen, so dass ein schmaler randständiger Lichtsaum den Lichtmodulator im Bereich von dessen Innen- oder Außenzone passieren kann. Sofern der Außenbereich des Lichtringes den Lichtmodulator geringfügig überragt, kann die hieraus resultierende Breite des Hellfeld bzw. Polarisation erzeugenden Lichtsaumes auch mittels einer Irisblende im Kondensor, welche der Lichtmaske möglichst nahe vor- oder nachgelagert ist, reguliert werden (nicht eingezeichnet). Sofern sich die Lichtmaske in unmittelbarer Nähe zur Aperturblende des Kondensors befindet, kann selbstredend die Aperturblende für diese Regulierung verwendet werden. In vorteilhafter Weise kann zur Erzeugung eines zusätzlichen Hellfeld- bzw. Polarisationsbildes und zur Steuerung von dessen Intensität auch die Projektionsgröße des zentriert eingestellten Lichtringes verändert werden, wenn der Kondensor wie vorbeschrieben als Zoom-Kondensor konzipiert wird.With these 2a until 2d In the embodiment variants shown, a variable superimposition of central dark field or phase contrast with light field or polarization can be achieved by changing the degree of overlap of the light ring and light modulator (light stopper or phase ring). If the light ring 10.1 on the light mask 10 and the phase ring 20.1 or the ring-shaped light stopper 20.2 in the turret slide (19) behave completely congruently, so that all incident illumination light is covered by the respective light modulator, the result is a pure phase-contrast image or a pure central dark field without admixture by Hellfeld. As soon as small parts of the light ring run outside the light modulator, those parts of the illuminating light that are guided past the light modulator can superimpose a bright field image. The larger the transmission area outside the light modulator, the more brightfield dominates the superimposed image. As mentioned above, the light component required for brightfield can be generated in a simple manner if the light ring is slightly misaligned with respect to the light modulator. Alternatively, the inner and/or outer diameter of the light ring can deviate slightly from the corresponding diameters of the light modulator, so that a narrow marginal light fringe can pass through the light modulator in the area of its inner or outer zone. If the outer area of the light ring protrudes slightly beyond the light modulator, the resulting width of the brightfield or polarization-generating light fringe can also be regulated by means of an iris diaphragm in the condenser, which is placed as close as possible in front of or behind the light mask (not shown). If the light mask is in the immediate vicinity of the condenser's aperture diaphragm, the aperture diaphragm can of course be used for this regulation. Advantageously, the projection size of the centered light ring can also be used to generate an additional bright field or polarization image and to control its intensity be changed if the condenser is designed as a zoom condenser as described above.

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 1 erforderlich ist. Auch hier kann Hellfeld als dritte Beleuchtungskomponente hinzugefügt werden, wenn geringe Anteile des Beleuchtungslichtes an den Lichtmodulatoren vorbeilaufen.As mentioned above, central/axial dark field can also be added to these technically simpler design variants if the light mask is provided with a ring-shaped or centric light passage, which turns into a corresponding ring-shaped or centric light stopper that is close to or in one of the rear objective focal planes OBE1 or OBE2 or in the center of the phase plate behaves optically congruently. If the light mask has several light passages for the simultaneous generation of axial/central dark field and phase contrast, these light passages can also be filtered in different colors as described above and their brightness and weighting can be regulated independently of one another using adjustable double diaphragms, polarization filters or adjustable gray filters. Of course, in such an embodiment with more than one light passage, the modified phase plate must contain optically congruent elements (phase ring and light stopper). In this case, one ring-shaped aperture produces a phase-contrast image, while the other aperture produces a central or axial dark-field image. If the luminous flux of these two light passages is varied separately and independently of one another by means of suitable devices, for example by means of adjustable polarization double filters, double diaphragm systems or interchangeable gray filter sets, the possibility opens up of the two phase and dark field images generated on a beam path axis being independent of one another with regard to their intensity and to change weighting without splitting into two parallel beam paths according to the 1 is required. Here, too, brightfield can be added as a third illumination component if small portions of the illumination light pass the light modulators.

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 3a-c. In der unteren Reihe werden jeweils verschiedene Ausführungsvarianten der Lichtmaske gezeigt, in der oberen Reihe korrespondierende Auslegungen der Phasenplatten.Various embodiments of differently designed light masks and associated modified phase plates, their technical Design and application have been described, show the 3a-c . Different design variants of the light mask are shown in the lower row, and corresponding designs of the phase plates are shown in the upper row.

3a zeigt Ausführungsbeispiele für verschiedene Lichtmasken und modifizierte Phasenplatten zur Erzeugung von diversen Varianten einer variablen Hell-Dunkelfeld-Beleuchtung, ausgeführt mit einem doppelläufigem Spezialtubus, welcher zwei Lichtkorridore K1 und K2 beinhaltet. In wird konzentrisch-peripheres Dunkelfeld mittels eines groß dimensionierten Lichtrings erzeugt, welcher sich außerhalb des Objektivquerschnitts projiziert. Zusätzlich beinhaltet die hier gezeigte Lichtmaske einen zentrischen runden Lichtdurchlass. Lichtkorridor K1 enthält einen zentrisch angeordneten plattenförmigen Lichtstopper, welcher das Beleuchtungslicht abdeckt, welches aus dem zentrischen Lichtdurchlass stammt. Folglich entsteht im Korridor K1 peripheres und axiales Dunkelfeld. Korridor K2 enthält keinen Lichtmodulator, so dass in diesem Strahlengang ein Hellfeldbild beigesteuert wird, welches auf axialem Beleuchtungslicht basiert. In den werden Lichtmasken mit zwei Lichtdurchlässen gezeigt, welche sich sämtlich innerhalb des Objektivquerschnitts projizieren. Im Lichtkorridor K1 entsteht jeweils reines zentrales/axiales Dunkelfeld. Im Korridor K2 wird reines Hellfeld erzeugt ( ), axiales Hellfeld plus zentrales Dunkelfeld ( ) oder konzentrisch-peripheres Hellfeld plus axiales Dunkelfeld ( ). zeigt eine Lichtmaske mit nur einem zentral angeordneten runden Lichtdurchlass. Dieser erzeugt in Zusammenwirken mit einem zentrisch angeordneten Lichtstopper axiales Dunkelfeld in Korridor K1 und axiales Hellfeld in Korridor K2. 3a shows exemplary embodiments for different light masks and modified phase plates for generating various variants of a variable bright/dark field illumination, executed with a double-barreled special tube, which contains two light corridors K1 and K2. In concentric-peripheral dark field is generated by means of a large dimensioned ring of light, which is projected outside the cross-section of the lens. In addition, the light mask shown here includes a central round light passage. Light corridor K1 contains a centrally arranged, plate-shaped light stopper, which covers the illuminating light that comes from the central light passage. Consequently, peripheral and axial dark field arises in the corridor K1. Corridor K2 does not contain a light modulator, so that a bright field image based on axial illumination light is contributed in this beam path. In the light masks are shown with two light passages, all of which project within the lens cross-section. In the light corridor K1, there is a pure central/axial dark field. Pure brightfield is generated in corridor K2 ( ), axial brightfield plus central darkfield ( ) or concentric-peripheral brightfield plus axial darkfield ( ). shows a light mask with only one centrally arranged round light passage. In cooperation with a centrally arranged light stopper, this creates an axial dark field in corridor K1 and an axial bright field in corridor K2.

3b zeigt Ausführungsbeispiele für verschiedene Lichtmasken und modifizierte Phasenplatten zur Erzeugung von diversen Varianten einer variablen Phasenkontrast-Dunkelfeld-Beleuchtung, ausgeführt mit einem doppelläufigem Spezialtubus, welcher zwei Lichtkorridore K1 und K2 beinhaltet. In wird konzentrisch-peripheres Dunkelfeld mittels einer groß dimensionierten Lichtrings erzeugt, welcher sich außerhalb des Objektivquerschnitts projiziert. Zusätzlich beinhaltet die hier gezeigte Lichtmaske einen kleineren ringförmigen Lichtdurchlass. Lichtkorridor K1 enthält einen ringförmigen Lichtstopper, welcher sich zu dem kleineren ringförmigen Lichtdurchlass optisch kongruent verhält. Folglich entsteht im Korridor K1 peripheres und zentrales Dunkelfeld. Korridor K2 enthält einen Phasenring, welcher mit dem kleineren ringförmigen Lichtdurchlass korrespondiert und ein Phasenkontrastbild beisteuert. In den werden Lichtmasken mit zwei Lichtdurchlässen gezeigt, welche sich sämtlich innerhalb des Objektivquerschnitts projizieren. Im Lichtkorridor K1 entsteht jeweils reines zentrales bzw. axiales Dunkelfeld ( ) bzw. konzentrisch-peripheres Hellfeld plus axiales Dunkelfeld ( ). Im Korridor K2 wird jeweils Phasenkontrast beigesteuert, zusätzlich durch erforderliches Abdecken des für Phasenkontrast nicht benötigten zweiten Lichtdurchlasses ein zentrales oder axiales Dunkelfeldbild erzeugt. gibt ein Beispiel für die gleichzeitige Erzeugung von Hell-, Dunkelfeld und Phasenkontrast. Hier entsteht im Korridor K1 ein konzentrisch-peripheres Hellfeld sowie ein zentrales Dunkelfeld und im Korridor K2 ein Phasenkontrastbild nebst zentraler Dunkelfeldbeleuchtung. 3b shows exemplary embodiments for different light masks and modified phase plates for generating various variants of a variable phase contrast dark field illumination, executed with a double-barreled special tube, which contains two light corridors K1 and K2. In a concentric-peripheral dark field is generated by means of a large dimensioned light ring, which is projected outside the lens cross-section. In addition, the light mask shown here includes a smaller ring-shaped light passage. Light corridor K1 contains a ring-shaped light stopper, which is optically congruent to the smaller ring-shaped light passage. As a result, peripheral and central dark field develops in corridor K1. Corridor K2 contains a phase ring, which corresponds to the smaller annular aperture and contributes a phase contrast image. In the light masks are shown with two light passages, all of which project within the lens cross-section. In the light corridor K1, there is a pure central or axial dark field ( ) or concentric-peripheral brightfield plus axial darkfield ( ). In the corridor K2, phase contrast is contributed in each case, and a central or axial dark field image is additionally generated by the necessary covering of the second light passage, which is not required for phase contrast. gives an example of the simultaneous generation of bright field, dark field and phase contrast. Here, a concentric-peripheral bright field and a central dark field are created in corridor K1 and a phase contrast image together with central dark field illumination in corridor K2.

3c zeigt schließlich mehrere Ausführungsbeispiele von Lichtmasken und Lichtmodulatoren für einzügige Spezialtuben mit nur einem Lichtkorridor. Die enthalten Lichtmasken, deren äußerer Lichtdurchlass jeweils außerhalb des Objektivquerschnitts projiziert wird und daher peripheres Dunkelfeld erzeugt. Die Lichtdurchlässe auf den Lichtmasken der projizieren sich hingegen sämtlich innerhalb des Objektivquerschnitts. 3c finally shows several exemplary embodiments of light masks and light modulators for single-train special tubes with only one light corridor. The contain light masks, the outer light passage of which is projected outside the lens cross section and therefore produces peripheral dark field. The light passages on the light masks of are all projected within the lens cross-section.

In wird alleiniges konzentrisch-peripheres Dunkelfeld erzeugt, in entsteht zusätzlich axiales Hellfeld, in konzentrisch-peripheres Hellfeld. In wird der innere ringförmige Lichtdurchlass durch einen optisch kongruenten ringförmigen Lichtstopper abgedeckt, so dass hier peripheres und zentrales Dunkelfeld gleichzeitig ausgeführt werden. In verhält sich der innere Lichtring zu einem Phasenring kongruent, so dass peripheres Dunkelfeld und Phasenkontrast miteinander kombiniert werden. Sofern der Kondensor als Zoom-System ausgebildet ist, kann die Projektionsgröße der Lichtdurchlässe geringfügig verändert werden, so dass als zusätzliche Beleuchtungskomponente konzentrische Hellfeldbeleuchtung beigemischt werden kann.In only concentric-peripheral dark field is generated, in additional axial brightfield is created, in concentric-peripheral brightfield. In the inner ring-shaped light passage is covered by an optically congruent ring-shaped light stopper, so that peripheral and central darkfield are performed simultaneously. In the inner ring of light behaves congruently to a phase ring, so that peripheral dark field and phase contrast are combined. If the condenser is designed as a zoom system, the projection size of the light passages can be changed slightly, so that concentric bright field lighting can be added as an additional lighting component.

Die zeigen Kombinationen von Phasenkontrast und axialem bzw. zentralem Dunkelfeld, die (i und j) analoge Beispiele für Phasenkontrast und axiale bzw. konzentrisch-periphere Hellfeldbeleuchtung. In wird zentrales Dunkelfeld mit axialem Hellfeld kombiniert, in zentrales Dunkelfeld mit konzentrisch-peripherem Hellfeld. Auch in den hier gezeigten Beispielen, welche bei exakter und optisch kongruenter Zentrierung ausschließlich Phasenkontrast und Dunkelfeld entstehen lassen, kann Hellfeld als dritte Beleuchtungsart wie vorbeschrieben hinzugefügt werden, wenn geringe Anteile des Beleuchtungslichts an den jeweiligen Lichtmodulatoren vorbeilaufen. Sofern der Kondensor mit einer Irisblende (Aperturblende) ausgestattet ist, welche sich nahe der Lichtmaske befindet, kann bei allen gezeigten Ausführungsvarianten der jeweils in äußerer Position befindliche Lichtdurchlass mittels dieser Irisblende verkleinert oder komplett abgedeckt werden, wodurch ebenfalls auf die Helligkeit bzw. Gewichtung des jeweils zugeordneten Teilbildes Einfluss genommen werden kann. Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen können die Intensitäten des Lichtflusses in den jeweiligen Lichtdurchlässen selbstredend auch auf Kondensor-Ebene mittels Doppelblenden-Systemen oder gegenläufig verstellbaren Doppelpolarisatoren variiert werden.The show combinations of phase contrast and axial or central darkfield, the (i and j) analogous examples for phase contrast and axial and concentric-peripheral brightfield illumination, respectively. In central darkfield is combined with axial brightfield, in central dark field with concentric peripheral bright field. Also in the examples shown here, which only produce phase contrast and dark field with exact and optically congruent centering, bright field can be added as a third type of illumination as described above if small portions of the illumination light pass the respective light modulators. If the condenser is equipped with an iris diaphragm (aperture diaphragm), which is located near the light mask, all of the shown off duct variants, the light passage located in the outer position can be reduced or completely covered by means of this iris diaphragm, as a result of which the brightness or weighting of the respectively assigned partial image can also be influenced. In all the exemplary embodiments shown, the intensities of the light flow in the respective light passages can of course also be varied at the condenser level by means of double diaphragm systems or double polarizers adjustable in opposite directions.

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)

Verfahren zur Erzeugung einer variablen und simultanen Phasenkontrastabbildung in Kombination mit einer der Abbildungen Dunkelfeldabbildung oder Hellfeldabbildung oder Polarisationsabbildung im Mikroskop, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Beleuchten eines Objekts mit Licht aus einer Beleuchtungseinrichtung im Durchlicht und/oder Auflicht; - Aufteilen des Lichts nach der Passage des Objekts oder der Reflexion vom Objekt in zwei separate, Teilbildern zugeordnete Lichtstrahlenbündel mit jeweils methodenspezifischen Informationen über das Objekt; - Verändern zumindest eines der Lichtstrahlenbündel der Teilbilder nach Phasenlage, Polarisationslage, spektraler Zusammensetzung und/oder Intensität; - Zusammenführen und Überlagern der den Teilbildern zugeordneten Lichtstrahlenbündel zu einem Summationsbild durch Interferenz, wobei das Summationsbild in an sich bekannter Weise mittels des Okulars betrachtbar oder dokumentierbar ist.Method 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 in the microscope, characterized by the following method steps: - illuminating an object with light from an illumination device in transmitted light and/or incident light; - splitting of the light after the passage of the object or the reflection from the object into two separate light beams associated with sub-images, each with method-specific information about the object; - Changing at least one of the light beams of the partial images according to phase position, polarization position, spectral composition and/or intensity; - Merging and superimposing the light beams assigned to the partial images to form a summation image by interference, the summation image being viewable or documentable in a manner known per se using the eyepiece. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine stufenlose Regelung von Helligkeiten und Intensitäten der Lichtstrahlenbündel durch Abschwächung, so dass im Summationsbild Objekte in reinem Phasenkontrast, reinem zentralen oder axialen Dunkelfeld oder reinem Hellfeld oder reiner Polarisation betrachtbar sind, oder dass zwei oder mehr der vorerwähnten Beleuchtungsverfahren bei variabler Gewichtung der beteiligten Teilbilder zeitgleich in Kombination ausgeführt werden.procedure after claim 1 , characterized by a stepless control of brightness and intensities of the light beams by attenuation, so that objects in pure phase contrast, pure central or axial dark field or pure bright field or pure polarization can be observed in the summation image, or that two or more of the aforementioned lighting methods with variable weighting of the participating partial images are executed simultaneously in combination. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Farb-Filterung zumindest eines der Lichtstrahlenbündel vor seiner Vereinigung mit dem anderen Lichtbündel, so dass die Lichtbündel einzeln in unterschiedlichen Farben gefiltert und so in ihrem kolorierenden Anteil am Summationsbild verändert werden, wobei vorzugsweise der Spektralbereich zur Einfärbung des einen Teilbildes komplementär zum Spektralbereich zur Einfärbung des anderen Teilbildes gewählt wird.procedure after claim 1 , Characterized by color filtering of at least one of the light beams before it is combined with the other light beam, so that the light beams are individually filtered in different colors and thus changed in their coloring part of the summation image, with preferably the spectral range for coloring one partial image being complete is selected mentally to the spectral range for coloring the other partial image. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einstellung des etwa in die hintere Objektivbrennebene projizierten Projektionsbildes mindestens eines im Bereich des Kondensors befindlichen Lichtdurchlasses in Bezug auf die Lage und Größe des Phasenringes und/oder anderer Lichtmodulatoren durch Höhenverstellung des Kondensors oder der Kondensorlinse, durch Verändern der Aperturblende des Kondensors und/oder zusätzlich im Kondensor vorhandener, verstellbarer Mehrfachblendensysteme zur Regulierung der Lichtdurchlassflächen oder durch Variieren der Brennweite und Apertur des als Zoom ausgebildeten Kondensorlinsensystems.procedure after claim 1 , characterized by adjusting the projection image projected approximately into the rear objective focal plane of at least one light passage located in the area of the condenser in relation to the position and size of the phase ring and/or other light modulators by adjusting the height of the condenser or the condenser lens, by changing the aperture stop of the condenser and/or or additionally existing, adjustable multiple diaphragm systems in the condenser to regulate the light transmission areas or by varying the focal length and aperture of the condenser lens system designed as a zoom. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Erzeugen einer moderaten Schrägbeleuchtung durch zumindest partielle Abdeckung der für die beiden Lichtstrahlenbündel jeweils verwendeten Lichtdurchlässe.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized by generating a moderate oblique illumination by at least partially covering the light passages used for the two light beams. Mikroskop mit Beleuchtungsapparat, Objekttisch mit Objekt, Tubus mit Okular und Objektiv zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen Beleuchtungsapparat mit einem Kondensor bestückt ist, welcher mit einer mindestens einen Lichtdurchlass aufweisenden Kondensorblende zur Erzeugung von Phasenkontrast bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Projektionslinsen (16, 17) innerhalb des Tubus angeordnet sind, durch die eine erste Objektivbrennebene (OBE1) und eine nachgeschaltete erste Zwischenbildebene (ZBE1) jeweils zu einer zweiten hinteren Objektivbrennebene (OBE2) und einer zweiten Zwischenbildebene (ZBE2) dupliziert werden, dass zum Aufspalten des Strahlenganges in zwei parallelisierte Teilstrahlengänge vorzugsweise als Teilerprisma ausgebildete Mittel zur Strahlteilung vorgesehen sind, wobei in dem Einen dieser beiden Teilstrahlengänge ein Phasenring (20.1) für Phasenkontrast sowie in dem Anderen der beiden Teilstrahlengänge ein ringförmiger oder zentrisch angeordneter, scheibenförmiger Lichtstopper (20.2) für zentrales oder axiales Dunkelfeld angeordnet ist oder der Lichtstopper (20.2) zur Erzeugung von Hellfeld- oder Polarisationsbeleuchtung aus dem jeweiligen Lichtdurchlass entfernt ist, und dass zur Vereinigung der den beiden Teilstrahlengängen zugeordneten Teilbilder in der zweiten Zwischenbildebene (ZBE2) zu einem auf übliche Weise mittels Okularen (8, 9) vergrößernd betrachtbaren Summationsbild, vorzugsweise als Vereinigungsprisma ausgebildete Mittel zur Vereinigung der Teilstrahlenbündel vorgesehen sind.Microscope with illumination apparatus, object table with object, tube with eyepiece and lens for carrying out the method according to one of Claims 1 until 5 , whose illumination apparatus is equipped with a condenser, which is equipped with a condenser diaphragm having at least one light passage for generating phase contrast, characterized in that projection lenses (16, 17) are arranged inside the tube, through which a first objective focal plane (OBE1) and a downstream first intermediate image plane (ZBE1) are each duplicated to form a second rear lens focal plane (OBE2) and a second intermediate image plane (ZBE2), that for splitting the beam path into two parallelized partial beam paths, means for beam splitting are preferably provided as a splitter prism, with one of these two partial beam paths a phase ring (20.1) for phase contrast and in the other of the two partial beam paths a ring-shaped or centrally arranged, disc-shaped light stopper (20.2) for central or axial dark field is arranged or the light stopper (20.2) for generating bright field or polarization illumination from the respective light passage removed, and that in order to combine the partial images assigned to the two partial beam paths in the second intermediate image plane (ZBE2) to form a summation image that can be viewed enlarged in the usual way using eyepieces (8, 9), means for combining the partial beams of rays are provided, preferably designed as a combining prism. Mikroskop mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Tubus für die durch Aufspaltung erzeugten Teilstrahlengänge drehbare Polarisatoren oder Doppelpolarisatoren und/oder verstellbare Blenden oder auswechselbare lichtdämpfende Graufilter und/oder je ein Farbfilter mit unterschiedlichen spektralen Durchlassbereichen vorhanden sind, die vorzugsweise entnehmbar so angeordnet sind, dass die Intensitäten und/oder spektrale Zusammensetzung der beiden Lichtstrahlenbündel separat und unabhängig voneinander regulierbar sind.microscope with claim 6 , characterized in that in the tube for the partial beam paths generated by splitting there are rotatable polarizers or double polarizers and/or adjustable diaphragms or interchangeable light-attenuating gray filters and/or one color filter each with different spectral transmission ranges, which are preferably arranged so that the intensities and / or spectral composition of the two light beams are separately and independently adjustable. Mikroskop nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Tubus für den Einen der beiden durch Aufspaltung erzeugten Teilstrahlengänge eine Phasenplatte mit Phasenring (20.1) zur Erzeugung von Phasenkontrast, und für den Anderen der Teilstrahlengänge eine modifizierte Phasenplatte (20) mit Lichtstopper (20.2) oder mit einer leeren Neutralöffnung oder als Phasenplatte mit konzentrischem Phasenring und Lichtstopper so vorgesehen sind, dass zeitgleich Phasenkontrast, zentrales oder axiales Dunkelfeld und/oder Hellfeld oder Polarisation beisteuerbar sind.microscope after claim 6 or 7 , characterized in that in the tube for one of the two partial beam paths generated by splitting, a phase plate with a phase ring (20.1) for generating phase contrast, and for the other of the partial beam paths a modified phase plate (20) with a light stopper (20.2) or with an empty neutral aperture or are provided as a phase plate with a concentric phase ring and light stopper in such a way that phase contrast, central or axial dark field and/or bright field or polarization can be contributed at the same time. Mikroskop nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdurchlass (10.1) zum Ändern des Einfallwinkels des Beleuchtungslichts zwischen konzentrisch und exzentrisch oder schräg wechselbar partiell abdeckbar ist.Microscope after one of Claims 6 until 8th , characterized in that the light passage (10.1) can be partially covered to change the angle of incidence of the illumination light between concentric and eccentric or obliquely.
DE102013110497.5A 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 Active DE102013110497B4 (en)

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
DE102013103324 2013-04-03
DE102013103324.5 2013-04-03
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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013110497A1 DE102013110497A1 (en) 2014-10-09
DE102013110497B4 true DE102013110497B4 (en) 2023-04-27

Family

ID=51567486

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013110497.5A Active 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
DE102013111595.0A Active DE102013111595B4 (en) 2013-04-03 2013-10-21 Method and device for generating a variable and simultaneous interference contrast image in combination with one of the images phase contrast or dark field or bright field image

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013111595.0A Active DE102013111595B4 (en) 2013-04-03 2013-10-21 Method and device for generating a variable and simultaneous interference contrast image in combination with one of the images phase contrast or dark field or bright field image

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102013110497B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991337B (en) * 2015-07-15 2017-10-10 中国科学院广州生物医药与健康研究院 A kind of light path switching device of fluorescence microscope
DE102017110638B3 (en) * 2017-05-16 2018-09-27 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope and microscope illumination method
DE102018202607A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Apparatus and method for generating an optical image on an image sensor and image acquisition system
DE102018128083A1 (en) 2018-11-09 2020-05-14 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscopic transmitted light contrast method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT180745B (en) 1953-06-17 1955-01-10 Optische Werke C Reichert Ag Contrast microscope
DD53890A1 (en) 1964-08-04 1967-02-05 Hermann Beyer DEVICE FOR PHASE MEASUREMENTS ON MICROSCOPIC OBJECTS
US20070030477A1 (en) 2005-08-02 2007-02-08 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems Configured to Generate Output Corresponding to Defects on a Specimen
DE102006027961A1 (en) 2006-06-14 2007-12-20 Piper, Jörg, Prof. Dr. med. Phase contrast microscope image contrast increasing method, involves masking light illuminating object as sector-like limiting light bundle lying on boundary surface of hollow cone, where central angle assigned as ninety degrees
US20090059215A1 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Courosh Mehanian Systems and Method for Simultaneously Inspecting a Specimen with Two Distinct Channels
JP2012168303A (en) 2011-02-14 2012-09-06 Nikon Corp Microscope device
DE102011002030A1 (en) 2011-04-13 2012-10-18 Jörg Piper Method for generating high-contrast light/dark field image of object in incident-light microscope, involves generating summation image, and examining overlapping image, developed as variable bright-dark field image, in known way by eyepiece
DE102011054106A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Jörg Piper Method for producing variable phase contrast and/or dark-field imaging, using microscope, involves enabling light rings to make the lights pass through object, so that the summation image is arranged in the plane of intermediate image
DE102012005911A1 (en) 2012-03-26 2013-09-26 Jörg Piper Method for producing high-contrast phase contrast/bright field image of object in microscope, involves creating variable phase-contrast bright-field overlay image by interference of overlapping sub-images in intermediate image plane

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001125003A (en) 1999-10-26 2001-05-11 Nikon Corp Microscope
US6437912B2 (en) 1999-12-08 2002-08-20 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope, transillumination condenser therefor, and optical element slider
DE102007029814A1 (en) 2007-06-06 2008-12-11 Piper, Jörg, Prof. Dr. med. Transmitted microscope method e.g. for observation with object transmitted with tube to prepared lens and eyepiece, involves illuminating object in lighting device having central light beam and peripheral light beam
DE102009003682B4 (en) 2009-03-26 2022-11-03 Jörg Piper phase contrast microscope
DE102011002303A1 (en) 2011-04-28 2012-10-31 Buderus Kanalguss Gmbh Tree grate with gutter and cleaning device for irrigation and infiltration

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT180745B (en) 1953-06-17 1955-01-10 Optische Werke C Reichert Ag Contrast microscope
DD53890A1 (en) 1964-08-04 1967-02-05 Hermann Beyer DEVICE FOR PHASE MEASUREMENTS ON MICROSCOPIC OBJECTS
US20070030477A1 (en) 2005-08-02 2007-02-08 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems Configured to Generate Output Corresponding to Defects on a Specimen
DE102006027961A1 (en) 2006-06-14 2007-12-20 Piper, Jörg, Prof. Dr. med. Phase contrast microscope image contrast increasing method, involves masking light illuminating object as sector-like limiting light bundle lying on boundary surface of hollow cone, where central angle assigned as ninety degrees
US20090059215A1 (en) 2007-08-31 2009-03-05 Courosh Mehanian Systems and Method for Simultaneously Inspecting a Specimen with Two Distinct Channels
JP2012168303A (en) 2011-02-14 2012-09-06 Nikon Corp Microscope device
DE102011002030A1 (en) 2011-04-13 2012-10-18 Jörg Piper Method for generating high-contrast light/dark field image of object in incident-light microscope, involves generating summation image, and examining overlapping image, developed as variable bright-dark field image, in known way by eyepiece
DE102011054106A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 Jörg Piper Method for producing variable phase contrast and/or dark-field imaging, using microscope, involves enabling light rings to make the lights pass through object, so that the summation image is arranged in the plane of intermediate image
DE102012005911A1 (en) 2012-03-26 2013-09-26 Jörg Piper Method for producing high-contrast phase contrast/bright field image of object in microscope, involves creating variable phase-contrast bright-field overlay image by interference of overlapping sub-images in intermediate image plane

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Carl Zeiss: Interphako. Jena, 1965 (30-305-1). - Firmenschrift. https://www.mikroskop-online.de/Mikroskop%20BDA/30-305-1%20%20Interphako.pdf [abgerufen am 01.12.2021]
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. [doi:10.1017/S143192761300158X]
PIPER, Timm; PIPER, Jörg: Variable multimodal light microscopy with interference contrast and phase contrast; dark or bright field. In: Journal of Microscopy, 2014, S. 1–12. [doi: 10.1111/jmi.12134]

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013110497A1 (en) 2014-10-09
DE102013111595A1 (en) 2014-10-09
DE102013111595B4 (en) 2023-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011000835B4 (en) Scanning microscope and method for light microscopic imaging of an object
DE102009026555B4 (en) Incident light illumination device for a microscope
DE102011054106A1 (en) Method for producing variable phase contrast and/or dark-field imaging, using microscope, involves enabling light rings to make the lights pass through object, so that the summation image is arranged in the plane of intermediate image
DE102010039950B4 (en) Microscope with micro and macro objectives
DE2542075A1 (en) LIGHTING DEVICE FOR LIGHT AND DARK FIELD ILLUMINATION
DE102015112960B3 (en) Device for the confocal illumination of a sample
DE102013110497B4 (en) 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
DE102012005911A1 (en) Method for producing high-contrast phase contrast/bright field image of object in microscope, involves creating variable phase-contrast bright-field overlay image by interference of overlapping sub-images in intermediate image plane
DE102005020543A1 (en) Method and device for adjustable change of light
DE102005037818A1 (en) microscope
DE102011002030A1 (en) Method for generating high-contrast light/dark field image of object in incident-light microscope, involves generating summation image, and examining overlapping image, developed as variable bright-dark field image, in known way by eyepiece
EP2465001A1 (en) Microscope for measuring total reflection fluorescence
DE102006027961A1 (en) Phase contrast microscope image contrast increasing method, involves masking light illuminating object as sector-like limiting light bundle lying on boundary surface of hollow cone, where central angle assigned as ninety degrees
DE19511937C2 (en) Confocal epi-microscope
DE102007029814A1 (en) Transmitted microscope method e.g. for observation with object transmitted with tube to prepared lens and eyepiece, involves illuminating object in lighting device having central light beam and peripheral light beam
DE102007051909A1 (en) Lighting device for a light microscope and light microscope with such a lighting device
LU93022B1 (en) Method and microscope for examining a sample
EP1985227B1 (en) Optical component for a stereo microscope
WO1995029420A1 (en) Microscopy contrast device
DE102009003682A1 (en) Phase contrast microscope, has region with central angle of specific degrees such that interference of imaging light allows representation of weakly contrasting details of object using background light
DE10321091A1 (en) Microscope and microscopy method for generating overlay images
EP3475750B1 (en) Illumination apparatus for a microscope
WO2008043459A2 (en) System for detection light division
DE19504427A1 (en) Multiple observer stereo-microscope for e.g. micro-surgery
DE822023C (en) Microscope with a device for generating image contrasts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: BAUER WAGNER PELLENGAHR SROKA PATENT- & RECHTS, DE

Representative=s name: PATENT- & RECHTSANWAELTE BAUER WAGNER PRIESMEY, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: BAUER WAGNER PELLENGAHR SROKA PATENT- & RECHTS, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final