DE1265452B - Phasenkontrastmikroskop mit veraenderbarem Phasenkontrast - Google Patents

Phasenkontrastmikroskop mit veraenderbarem Phasenkontrast

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DE1265452B
DE1265452B DEP35450A DEP0035450A DE1265452B DE 1265452 B DE1265452 B DE 1265452B DE P35450 A DEP35450 A DE P35450A DE P0035450 A DEP0035450 A DE P0035450A DE 1265452 B DE1265452 B DE 1265452B
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DE
Germany
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phase
polarization filter
phase contrast
polarization
light
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Application number
DEP35450A
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English (en)
Inventor
Maksymilian Pluta
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POLSKIE ZAKLADY OPTYCZNE
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POLSKIE ZAKLADY OPTYCZNE
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/14Condensers affording illumination for phase-contrast observation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

  • Phasenkontrastmikroskop mit veränderbarem Phasenkontrast Die Erfindung betrifft ein Phasenkontrastmikroskop, dessen Phasenkontrast veränderbar ist und dessen phasenverschiebende Schicht die Form zweier konzentrischer Ringe hat, denen zwei konzentrische ringförmige Blendenöffnungen im Strahlengang vor der Objektebene konjugiert sind, wobei ferner vor der Objektebene ein Polarisationsfilter vorgesehen ist.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Phasenmikroskop, das die Beobachtung von Mikroobjekten, die die Änderung der Phase des durchdringenden oder von ihnen reflektierten Lichtes bewirken, und zwar sowohl im positiven Phasenkontrast, in dem ein dunkles Bild des Objektes auf hellem Hintergrund, als auch im negativen Phasenkontrast, in dem ein helles Bild auf dunklerem Hintergrund erscheint, sowie einen übergang von einer Art des Kontrastes zu der anderen gestattet.
  • Bekannt sind Phasenkontrastmikroskope und -vorrichtungen, die entweder positiv oder negativ sind, da sie eine positive oder eine negative Phasenplatte enthalten. Der übergang von der Beobachtung im positiven Phasenkontrast zur Beobachtung im negativen Phasenkontrast erfordert in diesem Falle eine Auswechselung bestimmter Bestandteile des Mikroskops, z. B. des Phasenobjektivs, der Phasenplatte u. dgl., was natürlich unbequem ist, insbesondere dann, wenn es erforderlich ist, das Bild des Mikroobjekts im positiven und im negativen Phasenkontrast schnell zu vergleichen.
  • Bekannte Phasenkontrastmikroskope mit veränderlichem Kontrast, bei denen die vorwiegend aus doppelbrechenden und Polarisationsmaterialien hergestellten Phasenplatten die Regulierung der Phasenverschiebung oder der Lichtpermeabilität ermöglichen, sind kompliziert und in industriellem Maßstab sehr schwer herstellbar. Infolgedessen werden sie praktisch nicht angewandt.
  • Es ist ein Phasenkontrastmikroskop bekannt, dessen beide Ringe der phasenverschiebenden Schicht immer gleichzeitig mit Licht unterschiedlicher Farbe beaufschlagt werden. Dabei wird die Phase des Lichtes der einen Farbe um den Betrag von A/4 dieser Farbe in einer Richtung und die Phase des Lichtes der anderen Farbe um den Betrag von A./4 dieser anderen Farbe in der anderen Richtung verschoben. Eine Möglichkeit zum übergang von rein positivem zu rein negativem Phasenkontrast ist bei diesem Mikroskop nicht gegeben, bei dem immer ein Mischkontrast entstehen wird, wobei höchstens die eine Kontrastart überwiegt. Das Mikroskop soll es ermöglichen, durch additive Bildmischung zwei verschiedenfarbige Objektbilder zu erzeugen, welche einander überlagert werden und dadurch die optische Empfindlichkeit des Mikroskops für geringe Veränderungen in der Phase des Objekts zu erhöhen.
  • Es ist außerdem ein Phasenkontrastmikroskop bekannt, welches es erlaubt, von negativem zu positivem Kontrast überzugehen und umgekehrt. Der hierzu nach dieser Patentschrift vorgeschlagene Weg beruht darauf, daß eine Phasenverschiebungsschicht gewählt wird, welche für unterschiedliche Lichtwellenlängen eine unterschiedliche Phasenverschiebung hervorbringt. Auf diese Weise wird mit der Änderung des Phasenkontrastes auch die Farbe geändert. Es ist darüber hinaus bei einer derartigen Anordnung eine verhältnismäßig komplizierte Einrichtung erforderlich, um die gewünschten Änderungen in der Lichtwellenlänge zu erzeugen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Phasenkontrastmikroskop zu schaffen, welches es erlaubt, mit einem Mindestmaß an Aufwand die Beobachtung sowohl bei positivem als auch bei negativem Phasenkontrast und außerdem im Hellfeld durchzuführen. Dabei soll eine kontinuierliche Einstellbarkeit des Kontrastes von voll positiv bis voll negativ ermöglicht werden.
  • Dies wird gemäß Erfindung dadurch erzielt, daß die Polarisationsebene des Polarisationsfilters im der einen Blendenöffnung zugeordneten Teil des Polarisationsfilters senkrecht zur Polarisationsebene des der anderen Blendenöffnung zugeordneten Teiles steht, daß im Strahlengang ein zweites drehbares Polarisationsfilter vorgesehen ist und daß ferner mit einer der obenerwähnten Öffnungen eine Phasenplatte von positiver Phasenverschiebung, z. B. .1/4 für eine gegebene Lichtwellenlänge und mit der anderen Öffnung eine Phasenplatte von negativer Phasenverschiebung )/4 für dieselbe Lichtwellenlänge konjugiert sind.
  • Die Erfindung kommt also mit sehr einfachen Mitteln aus, nämlich indem bei einem Mikroskop der eingangs umrissenen Art lediglich der Blende ein doppeltes Polarisationsfilter zugeordnet wird, welches die durch die beiden Blendenöffnungen durchtretenden Lichtstrahlen in aufeinander senkrecht stehende Richtungen polarisiert, indem ferner ein weiteres drehbares Polarisationsfilter in den Strahlengang geschaltet wird, und in dem schließlich die phasenverschiebende Schicht eine bestimmte Bemessung in bezug auf die Phasenverschiebung erhält. Bei einer derartigen Anordnung erlaubt das eine Ringstrahlenbündel eine Beobachtung mit positivem Kontrast und das andere eine mit negativem Kontrast. Je nach der Lage des drehbaren Polarisationsfilters ist das eine der beiden Ringbündel ganz ausgeschaltet, oder aber die Beobachtung wird in einer Zwischenstellung durchgeführt.
  • Bei einer derartigen Ausbildung ist zunächst einmal der technische Aufwand gering, da der ganze bewegbare Apparat vor dem Kondensor angeordnet ist und keiner besonderen Präzision bedarf. Zum anderen ist die Bedienung durch den Beobachtenden denkbar einfach, da es genügt, wenn dieser zur Veränderung des Kontrastes das drehbare Polarisationsfilter dreht.
  • Der so bewirkte kontinuierliche übergang vom positiven zum negativen Kontrast und umgekehrt wird dabei durch entsprechendes Löschen des durch die einzelnen Ringe durchdringenden Lichtes mittels Polarisationsfilter ermöglicht, ohne daß die Phasenplatten und die Blenden vor der Objektebene ausgewechselt werden müssen. Die Gefahr der gegenseitigen schädlichen Beeinflussung durch beide Phasenringe des durch die ringförmigen Blendenöffnungen tretenden Lichtes wird hierbei dadurch ausgeschaltet, daß diesen Ringen entsprechende, von der Vergrößerung des Objektivs und der Korrektion seiner Aberration abhängige geometrische Dimensionen verliehen werden.
  • Das Prinzip der Konstruktion und der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Mikroskops ist in der Zeichnung erläutert, in der die F i g. 1 das allgemeine optische Schema des Mikroskops beispielsweise veranschaulicht; F i g. 2 ist eine Draufsicht der Ausgangspupille des Objektivs, und F i g. 3 ist eine Draufsicht der Kondensorblende. Das erfindungsgemäße Mikroskop besteht aus folgenden optischen Einheiten: Okular 0k, Objektiv Ob, Objektplatte P, Kondensor K und Polarisationsfilteranordnung E. Zwischen den Linsen L1 und L2 der Ausgangspupille des Objektivs Ob befinden sich zwei konzentrische Phasenringe Phi und Ph2, von denen der eine ein positiver Phasenring ist, der die Phase des durchdringenden Lichtes um n/2 verändert, und der andere ein negativer Phasenring ist, der die Phase des durch ihn tretenden Lichtes um n/2 verändert. Diese Ringe sind dabei auf einer oder auf zwei unmittelbar miteinander benachbarten Linsen L1 und L2 des Objektivs des Mikroskops oder auf einer zusätzlichen, in das Objektiv oder in den Tubus des Mikroskops eingesetzte flach parallele Glasscheibe aufgebracht. Unter dem Kondensor K des Mikroskops befindet sich als Blende eine in der Nähe der Fokusebene des Kondensors K angebrachte und mit zwei transparenten Ringöffnungen S1 und S2 versehenen Platte D sowie ein Polarisationsfiltersystem P1, P2, P3. Die Platte D mit den optischen Ringöffnungen S1 und S2 ist dabei in der mit den Phasenringen Phi und Ph. des Objektivs konjugierten Ebene derart angebracht, daß das Bild der Ringöffnung S1 auf dem Phasenring Phi und das Bild der Ringöffnung S2 auf dem Phasenring Ph2 erscheint.
  • Das Polarisationsfilter P1 hat die Gestalt eines Kreises und verdeckt die Ringöffnung S1 in der Platte D. Das Polarisationsfilter P2 hat die Gestalt eines Ringes und verdeckt die Ringöffnung S2, wobei die Lichtschwingungsebenen dieser Polarisationsfilter senkrecht aufeinander stehen. Das vor den Polarisationsfiltern P1 und P2 (F i g. 1) oder an anderer Stelle im Objekt- oder Bildraum des Mikroskops befindliche dritte Polarisationsfilter P3 ist drehbar angebracht und ermöglicht die kontinuierliche Regulierung des Verhältnisses der Intensität des durch die Ringöffnungen S1 und S2 tretenden Lichtes.
  • Wenn die Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters P3 senkrecht auf der des Polarisationsfilters P1 steht, geht das Licht nicht durch die Öffnung S1, sondern durch die Öffnung S2, und es wird ein durch die Eigenschaften des Phasenringes Ph. bestimmter Phasenkontrast erlangt. Wenn sie dagegen senkrecht auf der des Polarisationsfilters P2 steht, geht das Licht nicht durch die Öffnung S2, sondern durch die Öffnung S1, und es wird ein durch die Eigenschaften des Phasenringes Phi bestimmter Phasenkontrast erhalten. Ist der Phasenring Phi positiv und der- Ring Ph2 negativ, dann wird im ersten Falle beim Löschen das von der Öffnung S1 kommenden Lichtes ein negativer Phasenkontrast und im zweiten Falle wird bei Löschen des von der Öffnung S2 kommenden Lichtes ein positiver Phasenkontrast erzeugt. Bei mittleren Lagen des Polarisationsfilters P3, wenn das Licht sowohl durch die Öffnung S1 als auch durch die Öffnung S2 passiert, wird ein gemischter Phasenkontrast erzeugt, der überwiegend positiv oder negativ ist. Wenn das Polarisationsfilter P3 gedreht wird, kann man ohne Unterbrechung der Beobachtung kontinuierlich von negativem zu positivem Phasenkontrast und umgekehrt übergehen.
  • Die Durchmesser und die Breiten der Phasenringe Phi und Ph2 sowie die der ihnen zugeordneten durchsichtigen Ringöffnungen S1 und S2 der Blende D sind so gewählt, daß das auf den optisch heterogenen Elementen des geprüften Phasenpräparates zerstreute Licht aus der Öffnung S1 durch den Phasenring Ph2 nicht gestört und gleichzeitig das zerstreute Licht aus der Öffnung S2 durch den Phasenring Phi nicht gestört wird. Gute Resultate werden erlangt, wenn die Durchmesser der Phasenringe Phi und Ph. ein Drittel bzw. zwei Drittel des Durchmessers der Ausgangspupille des Objektivs, und die Breiten dieser Ringe etwa ein Zwanzigstel dieses Durchmessers betragen.
  • Besonders gute Resultate der Beobachtung verschiedener mikroskopischer Gegenstände werden erzielt, wenn der innere Phasenring Phi ein positiver Ring aus dielektrisch-metallischen Substanzen ist und der äußere Phasenring Ph2 ein aus Ruß hergestellter negativer Ring ist. In diesem Falle zeichnet sich das erfindungsgemäße Phasenmikroskop durch hohe Plastizität und hohen Bildkontrast sowie durch eine für das Auge günstige Färbung des Hintergrundes des Sehfeldes aus.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Phasenkontrastmikroskop, dessen Phasenkontrast veränderbar ist und dessen phasenverschiebende Schicht die Form zweier konzentrischer Ringe hat, denen zwei konzentrische ringförmige Blendenöffnungen im Strahlengang vor der Objektebene konjugiert sind, wobei ferner vor der Objektebene ein Polarisationsfilter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsebene des Polarisationsfilters im der einen Blendenöffnung (S1) zugeordneten Teil (P1) des Polarisationsfilters senkrecht zur Polarisationsebene des der anderen Blendenöffnung (S2) zugeordneten Teiles (P2) steht, daß im Strahlengang ein zweites drehbares Polarisationsfilter (Pg) vorgesehen ist und daß ferner mit einer der obenerwähnten Öffnungen (5l) eine Phasenplatte (Phl) von positiver Phasenverschiebung, z. B. ?./4 für eine gegebene Lichtwellenlänge und mit der anderen Öffnung (S2) eine Phasenplatte (MD von negativer Phasenverschiebung 9/4 für dieselbe Lichtwellenlänge konjugiert sind.
  2. 2. Phasenkontrastmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiteilige Polarisationsfilter (PI, P2), die Blende (S1, S2) und das drehbare Polarisationsfilter (P3) im Strahlengang vor dem Kondensor liegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 866 408; Handbuch der Physik, Bd.24, Springer Verlag, 1956, S. 624 bis 626; Zeitschrift für angewandte Physik, 3 (1951), S.308 bis 316; Journal Opt. Soc. of America, 50 (1960), S. 163 bis 169; A p p e 1 t, Einführung i. d. opt. Untersuchungsmethoden, Leipzig, 1955, S. 219 bis 222.
DEP35450A 1963-11-08 1964-11-05 Phasenkontrastmikroskop mit veraenderbarem Phasenkontrast Pending DE1265452B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE866408C (de) * 1950-04-26 1953-02-09 Vente Des Instr De Geodesie He Optische Anordnung fuer veraenderliche und gefaerbte Phasenkontraste

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE866408C (de) * 1950-04-26 1953-02-09 Vente Des Instr De Geodesie He Optische Anordnung fuer veraenderliche und gefaerbte Phasenkontraste

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