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Einrichtung zur wahlweisen Erzielung einer Durch- und Auflichtbelichtung
eines Objektes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur wahlweisen Erzielung
einer Durch- und Auflichtbelichtung eines Objektes mit hochglanzpolierter Oberfläche,
insbesondere in einem Mikroskop, und zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen der
Lichtquelle und dem Objekt ein Polarisator angeordnet ist, daß sich hinter dem Objekt
eine reflektierende und depolarisierende Fläche befindet und daß ferner ein Analysator
vorgesehen ist, auf den das am Objekt und an der reflektierenden Fläche gespiegelte
Licht trifft, daß schließlich zwischen dem Polarisator und dem Objekt eine die Schwingungsrichtung
des Lichtes in gewünschtem Maße drehende Einrichtung, insbesondere ein drehbares
A/4-Plättchen vorgesehen ist oder daß der Analysator drehbar ist.
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Beleuchtungseinrichtungen, welche zwei Polarisatoren und eine die
Schwingungsrichtung des Lichtes drehende Einrichtung enthalten, sind bekannt. Hier
soll jedoch durch die Verwendung der beiden Polarisatoren sowie der die Schwingungsebene
des Lichtes drehenden Einrichtung verhindert werden, daß bei Auflichtbelichtung
des Objektes das an der Objektivlinse reflektierte Licht in das Okular eines Beobachtungsmikroskops
tritt, indem zwischen Lichtquelle und Okular zwei Polarisatoren gekreuzt angeordnet
sind. Zwischen Objekt und Objektiv ist die die Schwingungsebene des Lichtes um 90°
drehende Einrichtung angeordnet, damit das am Objekt gespiegelte Licht ungehindert
ins Okular tritt.
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Weiterhin ist es bekannt, zur Untersuchung der Gefügebestandteile
einer Metalloberfläche polarisiertes Licht zu verwenden. Die einzelnen Gefügebestandteile
depolarisieren dieses Licht mehr oder minder stark. Ein nachgeschalteter Analysator
läßt jetzt dasjenige Licht am stärksten durch, welches bei der Reflexion am stärksten
depolarisiert wird. Bei dieser Einrichtung ist es ferner bekannt, den Polarisator
zugleich als Analysator auszubilden. Damit bei dieser Ausbildung das am stärksten
depolarisierte Licht in das Okular des Mikroskops bzw. in eine photographische Kamera
gelangen kann, ist zwischen dem Polarisator und der Metalloberfläche ein Ä/4-Plättchen
angeordnet, derart, daß es die Schwingungsrichtung des Lichtes beim zweimaligen
Durchsetzen um 90° dreht. Dieses .1/4-Plättchen ist im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung starr angeordnet, es gestattet also keine Auswahl bestimmter Schwingungsrichtungen
des Lichtes. Dies ist aber nach der Erfindung notwendig, da je nach Drehstellung
des 7/4-Plättchens bzw. Drehstellung des Analysators die Durch- oder Auflichtbelichtung
des Objektes erreicht wird.
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Nimmt man an, daß der Polarisator und der Analysator gemäß der Erfindung
durch eine das Licht polarisierende Teilungsschicht gebildet sind, welche in an
sich bekannter Weise das Licht der einen Schwingungsrichtung reflektiert und das
Licht der anderen Schwingungsrichtung durchläßt, und nimmt man ferner an, daß ein
.l/4-Plättchen in einer solchen Lage angeordnet ist, daß es das polarisierte Licht
ungehindert, d. h. ohne dessen Schwingungsrichtung zu beeinflussen, hindurchläßt,
dann hat das am Objekt reflektierte Licht beim Wiederauftreffen auf die polarisierende
Schicht seine Schwingungsrichtung beibehalten, es wird also nicht durch die polarisierende
Schicht hindurchgelassen, sondern an dieser reflektiert. Das am Objekt vobeigehende
und an der reflektierenden Fläche reflektierte Licht ist nun jedoch depolarisiert,
so daß von diesem Licht ein Teil die polarisierende Schicht durchsetzt. Läßt man
dieses Lichtbündel in ein Mikroskop fallen, so findet eine Beobachtung mit Licht
statt, welches üblicherweise als Durchlicht bezeichnet wird.
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Dreht man das 2/4-Plättchen derart, daß es die Schwingungsebene des
durch das Plättchen tretenden Lichtes beim doppelten Durchlauf um 90° dreht, so
kann zunächst das gesamte am Objekt reflektierte Licht die polarisierende Schicht
durchsetzen, zum andern aber auch der Teil des am Objekt vorbeigegangenen und an
der reflektierenden Fläche depolarisierten Lichtes, welcher bei Wiederauftreffen
auf die polarisierende Schicht dieselbe Schwingungsrichtung hat wie das am Objekt
reflektierte Licht. Das an der reflektierenden Fläche reflektierte Licht erscheint
nun jedoch gegen das am Objekt reflektierte geschwächt, weil der nicht durch die
polarisierende Schicht durchgelassene, von der Depoiarisation herrührende Anteil
für die Beobachtung fehlt, so daß man gemäß dieser Anordnung das Objekt im Auflicht
sowie geschwächtem Durchlicht sieht.
Will man das Objekt in reinem
Auflicht beobachten, dann entfernt man vorteilhafterweise die reflektierende Fläche.
Je nach der Drehstellung des A/4-Plättchens sieht man dann das Objekt in mehr oder
minder starkem Auflicht.
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Ist die polarisierende Schicht undurchlässig, d. h. reflektiert sie
nur einen in einer bestimmten Schwingungsrichtung schwingenden Anteil des Lichtes
und löscht den in senkrechter Richtung dazu schwingenden Anteil aus, so ergeben
sich im vom Objekt und der reflektierten Fläche kommenden und an der polarisierenden
Schicht erneut reflektierten Licht mit Bezug auf die oben beschriebenen Stellungen
des 2/4-Plättchens die umgekehrten Beleuchtungsverhältnisse, d. h., es ergibt sich
in der ersten Stellung des A/4-Plättcheiris eine Beobachtung im Auflicht mit geschwächtem
Durchlicht und in der zweiten Stellung des 2/4-Plättchens eine Beobachtung in reinem
Durchlicht.
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Vorteilhaft ist die polarisierende Schicht im Fall der Durchlässigkeit
für Licht der einen Schwingungsrichtung auf einer Glasplatte aufgebracht oder zwischen
Prismen eingekittet. Die Prismen oder die Glasplatte können dabei so angeordnet
sein, daß die polarisierende Schicht unter einem Winkel zur optischen Achse des
Beleuchtungsstrahlenganges geneigt ist. In diesem Fall trifft das beim ersten Auftreffen
auf die polarisierende Schicht durchgelassene Licht, im Fall daß die Schicht zwischen
Prismen eingekittet ist, auf eine weitere Prismenfläche, wo es zum Teil reflektiert
wird und wieder in den Beleuchtungsstrahlengang gelangt. Um die dadurch bewirkte
Bildverschlechterung zu vermeiden, ist die Prismenfläche, auf die das von der Lichtquelle
kommende und durch die polarisierende Schicht hindurchgelassene Licht trifft, vorteilhaft
geschwärzt. Eine noch bessere Wirkung erzielt man, wenn die genannte geschwärzte
Prismenfläche als Dachfläche ausgebildet wird, weil dann das auf diese Prismenfläche
fallende Licht doppelt reflektiert und dementsprechend in stärkerem Maße absorbiert
wird.
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Werden Polarisator und Analysator nicht durch eine das Licht polarisierende
Teilungsschicht gebildet, sondern ist der Analysator im aus der Beleuchtungseinrichtung
austretenden Licht drehbar angeordnet, dann kann das .1/4-Plättchen entfallen, weil
sich die obengenannte Wirkungsweise allein durch Drehen des Analysators erreichen
läßt. Ist nämlich der Analysator derart gedreht, daß er das von der Lichtquelle
kommende polarisierte und am Objekt reflektierte Licht durchläßt, dann sieht man
das Objekt im Auflicht mit geschwächtem Durchlicht. Ist der Analysator dagegen derart
gedreht, daß er das am Objekt reflektierteLicht nicht durchläßt, sondern nur einen
von der Depolarisation an der reflektierenden Fläche herrührenden Anteil, dann sieht
man das Objekt im Durchlicht.
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Die reflektierende Fläche ist zweckmäßig durch einen aus einer Mehrzahl
von Rückstrahlelementen zusammengesetzten Flächenreflektor gebildet, weil man mit
einem derartigen Spiegel in weitgehendem Maße unabhängig von der Einfallsrichtung
des Lichtes wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Beleuchtungseinrichtung im Schnitt mit drehbarem
.l/4-Plättchen, Fig. 2 und 3 das Gesichtsfeld eines Mikroskops bei verschiedenen
Drehstellungen des Y4-Plättchens, Fig.4 eine geänderte Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung
nach Fig. 1, Fig. 5 die Beleuchtungseinrichtung der Fig.4 mit drehbarem Analysator.
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Das von der Lichtquelle 1 kommende Licht trifft in Fig. 1,
nachdem es einen Kondensator 2 durchsetzt hat, auf eine polarisierende Schicht 3,
welche zwischen Glasprismen 4 und 5 eingekittet ist. Das Prisma 5 weist eine geschwärzte
Dachfläche 6 auf. Das an der polarisierenden Schicht 3 reflektierte Licht durchsetzt
eine Blende 7, ein Mikroskopobjektiv 8 und ein um die optische Achse drehbares .1/4-Plättchen
9, wonach es auf ein Objekt 10 trifft. Unterhalb des Objekts 10 ist ein wegklappbarer,
aus Tripelspiegeln zusammengesetzter Flächenreflektor 11 angeordnet. Das vom Flächenreflektor
11 oder vom Objekt 10 kommende und von der polarisierenden Schicht 3 hindurchgelassene
Licht wird in Richtung des Pfeiles 12 einem nicht gezeichneten Mikroskopokular zugeführt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Die polarisierende
Schicht 3 lasse das Licht mit parallel zur Zeichenebene als Einfallsebene des Lichtes
schwingender Komponente durch und reflektiere das Licht mit dem dazu senkrecht schwingender
Komponente. Das 2/4-Plättchen sei derart gedreht, daß es das Licht ohne Beeinflussung
seines Schwingungszustandes hindurchläßt. Dann trifft zunächt das unmittelbar von
der Lichtquelle 1 kommende Licht mit parallel zur Einfallsebene schwingender Komponente
auf die Dachfläche 6, wo es ausgelöscht wird. Das Licht mit senkrecht zur Einfallsebene
schwingender Komponente fällt durch das Objektiv 8 und das 2/4-Plättchen einmal
auf die Oberfläche des Objekts 10, welches als kreisförmig angenommen worden ist,
und zum andern auf den Tripelspiegel11, wo es in natürliches Licht depolarisiert
wird. Das am Objekt 10 reflektierte Licht trifft erneut auf die polarisierende Schicht
3, und da es nach wie vor senkrecht zur Einfallsebene schwingt, wird es in die Lichtquelle
1 reflektiert. Dasselbe gilt für das Licht, welches vom Flächenreflektor 11 kommt
und mit einer Komponente senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Das vom Flächenreflektor
11 kommende Licht mit parallel zur Einfallsebene schwingender Komponente
wird nun aber durch das d/4-Plättchen ebenfalls unbeinflußt gelassen, und es tritt
in Richtung des Pfeiles 12 durch die polarisierende Schicht 3. In diesem Fall erscheint
im Gesichtsfeld des Mikroskops, wie in Fig. 2 dargestellt, die Oberfläche des Objekts
10 dunkel und die Umgebung hell.
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Wird das .1/4-Plättchen derart um die optische Achse gedreht, daß
es die Schwingungsebene des Lichtes bei doppeltem Durchsetzen des A/4-Plättchens
um 90° dreht, dann trifft das am Objekt 10 reflektierte Licht als parallel
zur Einfallsebene schwingendes Licht durch die polarisierende Schicht 3, und es
tritt in Richtung des Pfeiles 12 aus der Beleuchtungseinrichtung aus. Das vom Flächenreflektor
11 kommende Licht wird, da es depolarisiert ist, nur teilweise durch das .l/4-Plättchen
9 in Licht mit parallel zur Einfallsebene schwingender Komponente umgewandelt, so
daß auch nur dieser Teil von der polarisierenden Schicht 3 hindurchgelassen wird.
Man sieht deshalb, wie in Fig. 3 dargestellt, das Objekt 10 hell, die Umgebung dagegen
dunkler.
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Wird der Flächenreflektor durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung
weggeklappt, dann sieht man das Objekt 10 in reinem Auflicht.
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Fig.4 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig.1.
Die polarisierende Schicht 3 der Fig. 1 ist durch eine gewöhnliche halbdurchlässige
Spiegelschicht 3' ersetzt, und zwischen Kondensator 2
und
Prismen 4 ist statt dessen ein Polarisator 30 und im austretenden Strahlengang ein
Analysator 31 angeordnet. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist dieselbe wie
die unter Fig. 1 beschriebene, denn die Beleuchtungsart hängt nach wie vor von der
Stellung des 2/4-Plättchens ab.
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In Fig. 5 ist der Analysator 31 der Fig. 4 drehbar angeordnet, und
das A/4-Plättchen 9 fehlt. Bei dieser Anordnung übernimmt der Analysator die Aufgabe
des A/4-Plättchens. Die Beleuchtungsart wird durch die Stellung des Analysators
31 zum Polarisator 30 bestimmt. Sind nämlich Polarisator 30 und Analysator 31 gekreuzt,
dann tritt durch den Analysator 31 nur ein Lichtanteil, welcher von der Depolarisation
an dem Flächenreflektor 11 herrührt. Das Objekt sieht man, dann, wie in Fig.2
dargestellt, im Durchlicht. Steht der Analysator 31 parallel zum Polarisator 30,
dann läßt er sämtliches am Objekt 10 reflektierte Licht durch, vom am Flächenreflektor
11 reflektiertes Licht wegen der depolarisierenden Wirkung dieses Reflektors jedoch
nur einen Teil, so daß das Objekt 10, wie in Fig.3 dargestellt, im Auflicht
mit geschwächtem Durchlicht sichtbar ist.