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Die Erfindung betrifft ein interferometrisches System zur Verwendung
in einem Mikroskop, in dem ein Objektiv und ein Kondensor angeordnet sind und eine
mit einem engen optischen Spalt versehene Blende im Brennpunkt des Kondensors angeordnet
ist, um bei Beleuchtung des Spalts durch eine übliche Mikroskopbeleuchtung ein kohärentes
Bündel von im wesentlichen parallel gerichtetem Licht von jedem Punkt im Spalt auf
die Objektebene und auf das Objekt zu richten.
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Bei Interferenzmikroskopen wird im allgemeinen einfach polarisiertes
Licht verwendet, und sie enthalten ein doppelbrechendes oder teilweise reflektierendes
Element (Strahlenteiler), welches das Licht in getrennte Strahlen unterteilt, von
welchen nur einer durch das Objekt hindurchgeht oder auf dieses gerichtet wird.
Die getrennten Strahlenbündel werden dann durch ein doppelbrechendes oder teilweise
reflektierendes Element wieder vereinigt. Um Interferenz zu erhalten, müssen die
Strahlenbündel in genau der gleichen Weise wieder vereinigt werden, wie sie aufgeteilt
worden waren. Jedes Strahlenpaar, das von einem bestimmten Punkt des ersten Strahlenteilers
ausgeht, muß an einem entsprechenden Punkt im zweiten Strahlenteiler wieder vereinigt
werden. Die Querschnitte der vereinigten Strahlenbündel an den Strahlenteilern müssen
genäu. kongruent sein. Die durch das Objekt eingeführte Phasenverzögerung verursacht
dann Interferenz, welche zur Bestimmung der Größe dieser Verzögerung gemessen wird.
Da die beiden Strahlenbündel in genaue Kongruenz gebracht werden -müssen, müssen
die in den' beiden Strahlengängen befindlichen optischen Elemente identisch und
genau ausgerichtet sein, um gute Kontrastwirkung zu erzielen.
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Interferenzmikroskope haben gewöhnlich die optischen Elemente eines
üblichen Mikroskops einschließlich einer Lichtquelle, eines Kondensorlinsensystems,
eines Objektteils und eines Einstell- bzw. Fokussiersystems, das ein Objektivlinsensystem
und ein Okularlinsensystem aufweist. Interferenzmikroskope weisen normalerweise
auch lichtpolarisierende und analysierende. Einrichtungen und doppelbrechende Elemente
zum Teilen und zum Wiedervereinigen der getrennten Lichtstrahlen auf. Das Vorhandensein
dieser doppelbrechenden Elemente im Fokussiersystem erschwert die Einstellung und
verschlechtert die Bildwirkung des durch das System hindurchgehenden Lichtes und
verringert die Schärfe und Klarheit des beobachteten Bildes.
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Bekannte Interferenzmikroskope, welche reflektierende Strahlenleiter
verwenden, benötigen entweder eine Vielzahl von optischen Elementen - zwei Kondensoren,
zwei Objektive, verschiedene Spiegel usw. -, oder sie verwenden eine senkrechte
Beleuchtung des Objekts. In diesem Fall wird ein Teil des zur Beleuchtung verwendeten
Lichtes reflektiert und über die Oberfläche jedes der optischen Elemente des Mikroskops
zerstreut. Dieses reflektierte und zerstreute Licht verringert die erreichbare Kontrastwirkung
erheblich. Ferner kann eine vertikale Beleuchtung in einem üblichen Mikroskop nur
für interferometrische Beobachtung der Oberfläche eines Objekts verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile von üblichen
interferometrischen Geräten zu erreichen, ohne daß dabei doppelbrechende Elemente
zum Teilen und Wiedervereinigen getrennter Strablenbündet erforderlich sind. Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in zwei getrennten Strahlengängen von bilderzeugenden
Lichtstrahlen Ausrichteeinrichtungen für die Lichtstrahlen und lichtreflektierende
Elemente angeordnet sind, welche die Lichtstrahlen in beiden Strahlengängen auf
Einrichtungen zum interferenzfähigen Vereinigen der Lichtstrahlen richten, wobei
diese Einrichtungen die Lichtstrahlen beider Strahlengänge in einer einzigen Richtung
auf ein Okular richten; daß die lichtreflektierenden Elemente und die die Strahlenbündel
vereinigenden Einrichtungen so einstellbar sind, daß sich die Anzahl der Reflexionen
der Lichtstrahlen eines der Strahlengänge von der Anzahl der Reflexionen der Lichtstrahlen
des anderen Strahlenganges nicht oder um eine gerade Zahl unterscheidet; und daß
Einrichtungen zur Änderung der optischen Weglänge des Strahlenganges einstellbar
in wenigstens einem der Strahlengänge ärageordnet sind, um die optische Länge des
einen Strahlenganges relativ zum anderen Strahlengang zu ändern. Die Erfindung ist
mit Anterferometerokularc< bezeichnet, weil sie zwei Flächenteile einer Bildebene
in der Nähe des Okulars in Koinzidenz bringen oder überlagern soll, so daß die Interferenzerscheinungen
zwischen diesen beiden Flächen beobachtet und gemessen werden können. Eine dieser
Flächenteile enthält das zu prüfende Teilchen, während die andere Fläche in der
Umgebung dieses Teilchens liegt und als Bezugsfläche dient. Die Erfindung erreicht
also den mit weit komplizierteren und teureren Interferenzgeräten erreichten Zweck,
vermeidet jedoch viele der Nachteile dieser Geräte und erzeugt ein schärferes Bild.
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Da die beim Erfindungsgegenstand verwendete Beleuchtung über die gesamte
Fläche der Objektebene völlig kohärent ist, können der Probenbereich und der Bezugsbereich
der Objektebene willkürlich gewählt werden und im Interferenzokular zur Erzeugung
eines Interferenzbildes wieder vereinigt werden.
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In bekannten, nicht mit völlig kohärenter Beleuchtung der Objektebene
arbeitenden Mikroskopen kann eine willkürliche Wahl der zu vereinigenden Bereiche
nicht getroffen werden. -Ferner entfällt durch die Verwendung einer kohärenten Lichtquelle
für die Beleuchtung der Objektebene die Notwendigkeit, polarisierende, doppelbrechende
oder teilweise oberflächenversilberte Elemente im Kondensor des unteren Mikroskopteils
zu verwenden. Die von der Verwendung derartiger Elemente herrührenden Schwierigkeiten
werden dadurch vermieden.
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Das Interferometerokular gemäß der -Erfindung läßt sich leicht in
einem Gehäuse unterbringen, um ein abnehmbares Okular zu schaffen, das bequem in
optische Instrumente, wie in übliche biologische Mikroskope eingebaut werden kann,
um diese für Interferenzmessungen und Beobachtungen geeignet zu machen.
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Nur eine einfache Abänderung ist erforderlich, um bei einem üblichen
Mikroskop das erfindungsgemäße Interferometerokular verwenden. zu können. Es können
jedoch auch kompliziertere Anordnungen verwendet werden. Bei dieser einfachen Abänderung
wird eine Blende mit einem kleinen Loch oder einem engen Spalt verwendet, uni eine
punkt- oder linienförmige Lichtquelle zu bilden. Die Blende wird in oder nahe der
ersten Brennebene des im unteren Teil des Mikroskops befindlichen Kondensors angeordnet.
Der
Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In den
Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung des unteren Teils eines
bei einem üblichen Mikroskop verwendeten optischen Systems, dessen Aufbau gemäß
den Lehren der Erfindung abgeändert ist, F i g. 2 eine schematische Darstellung
einer Ausbildungsform, welche für die Verwendung in Verbindung mit dem in F i g.
1 gezeigten Mikroskop geeignet ist und bei dem ein Zusammenführungselement mit einer
teilweise reflektierenden Oberfläche vorgesehen ist, F i g. 3 eine schematische
Darstellung des in F i g. 2 gezeigten optischen Systems mit einigen Abänderungen,
F i g. 4 eine schematische Darstellung des in F i g. 2 gezeigten optischen Systems
mit weiteren Abwandlungsmöglichkeiten, F i g. 5 eine schematische Darstellung des
in F i g. @'. gezeigten optischen Systems mit anderen Abwandlungen, F i g. 6 eine
Seitenansicht einer abgewandelter. Form eines der in den F i g. 2, 3, 4 und 5 gezeigten
optischen Elemente, F i g. 7 eine schematische Darstellung des optischen Systems
nach F i g. 5, bei dem 'zusätzliche, für polarisiertes Licht besonders geeignete
Elemente verwendet worden sind, F i g. 8 eine schematische Darstellung des in F
i g. 7 gezeigten optischen Systems mit einer weiteren Abwandlung; F i g. 9 eine
schematische Darstellung eines in einer Bildebene des Gerätes erhaltenen Bildes,
F i g. 10 eine schematische Darstellung des optischen Systems einer weiteren Ausführungsform,
bei der ein anderes Zusammenführungselement verwendet worden ist, das sowohl total
reflektierende als auch nur teilweise reflektierende Flächen aufweist, F i g. 11
eine schematische Darstellung des in F i g. 10 gezeigten optischen Systems, in dem
zusätzliche Spiegel und ein Prisma vorgesehen sind, F i g. 12 eine. schematische
Darstejlung des in F i g. 10 gezeigten optischen Systems mit einem anderen Spiegel-Prisma-System,
F i g. 13 eine von vorn gesehene Schnittansicht eines Interferenzokulars; in welchem
eine der in F i g. 10 gezeigten Anordnung ähnliche Ausführungsform der Erfindung
eingebaut worden ist, F i g. 14 eine von unten gesehene, teilweise im Schnitt gezeigte
Ansicht des in F i g. 13 gezeigten Interferenzokulars, F i g. 15 eine im Schnitt
und Aufriß gezeigte Ansicht des Interferenzokulars nach F i g. 13, F i g. 16 eine
Blende eines optischen Systems einer weiteren Ausführungsform, in welcher ein Wollaston
oder Doppel-Bildprisma als Zusammenführungselement verwendet wird, F i g. 17 eine
schematische Darstellung des in F i g. 16 gezeigten optischen Systems mit gewissen
Abwandlungen, F i g. 18 eine schematische Darstellung des in F i g. 16 gezeigten
optischen Systems mit gewissen weiteren Abwandlungen und F i g. 19 eine schematische
Darstellung eines optischen Systems, welches die Merkmale der in den F i g. 12 und
18 gezeigten Systeme vereinigt.
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Die grundsätzliche Wirkungsweise der Erfindung geht am besten aus
den F i g. 1 und 2 hervor, in denen eine der Hauptausführungsmöglichkeiten schematisch
dargestellt ist.
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Ein Abschnitt des optischen Systems eines üblichen Mikroskops mit
erfindungsgemäß abgeändertem unterem Teil ist schematisch in F i g. 1 gezeigt. Von
einer nicht gezeigten Lichtquelle herrührendes. Licht 31 wird auf einen Spalt 32
gerichtet und darauf als Bündel von parallelen Strahlen mittels eines Kondensors
34 auf eine Probe S mit einem kleinen Objekt O gerichtet. Das Objektivlinsensystem,
das schematisch durch das Element 36 angedeutet ist, fokussiert Licht von der Objektebene
auf die Bildebene 22; wobei das Objekt O im Prüfling S bis O' erscheint und ein
Be-. zugspunkt R der Probe S bei R'. Die mittlere (Öffnung der Blende 35 begrenzt
die numerische Apertur des Objektivs.
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Der Spalt 32 ist, wie dargestellt, vorzugsweise eng. Er ist senkrecht
zur Papierebene der F i g. 1 angeordnet. Das Licht, das von jedem Punkt des Spaltes
ausgeht, ist zu einem Bündel von parallelen Strahlen zusammengefaßt, von denen jeder
eine im wesentlichen ebene Wellenfront hat, welche die Probe beleuchtet.
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Da Licht von jedem Punkt im Spalt 32 alle Punkte in. der Objektebene
beleuchtet, kann durch irgendeinen Punkt dieser Ebene hindurchgehendes Licht mit
durch irgendeinen anderen Punkt dieser Ebene hindurchgehendem Licht interferieren.
Das Objekt wird also mit Licht beleuchtet, das an allen Punkten der Objektebene,
im wesentlichen kohärent ist.
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Bei bisher bekannten Interferenzmikroskopen mit Strahlenteilern wurde
durch einen Strahlenteiler ein Bündel von gewöhnlich nicht kohärentem Licht in zwei
komplementäre Strahlenbündel unterteilt. Diese beiden Bündel wurden über zwei getrennte
Strahlengänge geleitet, wobei in einem dieser Strahlengänge eine Bezugsobjektebene
und in dem anderen eine Probenobjektebene lag. Die beiden Bündel wurden dann mittels
eines zweiten Strahlenteilers wieder vereinigt. Lichtstrahlen, die von einem Punkt
des ersten Strahlenteilers ausgehen, werden an einem kongruenten Punkt in dem zweiten
Strahlenteiler vereinigt, und da sie Wege von unterschiedlicher optischer Länge
zurückgelegt haben, tritt Interferenz auf.
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In der in F i g. 1 gezeigten Anordnung wird durch das kleine Objekt
O hindurchgehendes Licht, das durch den Strahl T und die gestrichelten Strahlen
T'
dargestellt ist, durch das Objekt 36 auf einen Brennpunkt bei O' gerichtet.
Das durch den Bezugspunkt R hindurchgehende Licht hat einen Brennpunkt im Bildpunkt
R'. Wenn die optische Weglänge der Probe bei O und R verschieden ist, dann kann
bei den die Bildpunkte O' und R' bildenden Lichtstrahlen, die auf Grund der kohärenten
Beleuchtung der Objektebene kohärent sind, Interferenz eintreten, wenn diese Strahlen
sich decken. Dies trifft für jedes Paar von beliebig ausgewählten Punkten in der
Objektebene zu, wenn diese in der in F i g. 1 gezeigten Weise beleuchtet wird. Daher
ist die Kongruenz oder die Punkt-für-Punkt-Übereinstimmung der Objekt- und Bezugsflächen,
welche bei bekannten Interferenzmikroskopen notwendig war, bei der Erfindung nicht
erforderlich. Jeder »Bezugsteil« der Objektebene kann irgendeiner ausgewählten Objektfläche
überlagert werden, um ein Interferenzbild zu erzeugen, ohne daß anfängliche Strahlenteiler,
aufeinander abgestimmte Kondensoren und Objektive oder eine Prädurch
Einfügung
der drehbaren Platte 46' in den Strahlengang 0'B erreicht werden, wie dies
in F i g. 4 gezeigt ist. Eine ähnliche Änderung der relativen Amhlituden der Strahlenbündel
RA und 0'B kann man durch Einfügung fest angeordneter Polarisatoren 50 und 52 in
den Strahlengängen R'A und 0'B erreichen, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist. Diese
Polarisatoren haben senkrecht zueinander stehende Polarisations-Azimute, um in den
beiden Strahlenbündeln senkrecht zueinander polarisiertes Licht zu übertragen, wobei
die Polarisationsebenen normal bzw. parallel zur Einfallsebene des Lichtes auf die
Reflexionsflächen 38 und 42 liegen, um dadurch eine elliptische Depolarisation bei
der Reflexion in diesen Flächen zu vermeiden. Wenn ein drehbarer Polarisator 54
in den Strahlengang beider Strahlenbündel angeordnet wird, dann wird seine Dreheinstellung
um eine im wesentlichen parallel zur optischen Achse 0'Z des Systems liegenden Achse
die Amplitude des einen Strahlenbündels vergrößern und gleichzeitig die Amplitude
des anderen Bündels verringern, so daß jedes Strahlenbündel im wesentlichen gesperrt
werden und eine große Anzahl von Amplituden für diese beiden Strahlenbündel gewählt
werden kann. Ein Sperren oder Festlegen eines Strahlenbündels gestattet eine sorgfältige
Auswahl der Fläche der Probe, die durch das andere Strahlenbündel abgebildet werden
soll. Wenn keine Polarisatoren vorhanden sind, kann ein ähnliches Festlegen dadurch
erreicht werden, daß man eines der Bündel durch irgendein geeignetes Mittel, beispielsweise
eine in den Strahlengang angeordnete (nicht dargestellte) Blende ablenkt oder behindert.
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Obwohl beobachtbaie Interferenzerscheinungen in dem Interferometerokular
gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl als auch dann auftreten, wenn polarisiertes
oder nichtpolarisiertes Licht verwendet wird, so kann doch durch die Einführung
von Polarisatoren 50 und 52 das Gerät zusammen mit einstellbaren Elementen verwendet
werden, welche so bemessen sind, daß sie die von einem zu prüfenden Teilchen in
bezug auf seine Umgebung eingeführte Phasenverzögerung quantitativ messen. können.
Beispielsweise ist in dem in F i g. 7 'gezeigtn Äusführungsbeispiel ein Senarmont-Kompensator
verwendet, dessen Viertelwellenplatte 56 und dessen drehbarer Analysator
58 (der ein Blatt aus einem polarisierenden transparenten Material sein kann)
zwischen dem Element 42 und dem Okular 44 angeordnet ist. Dieser Kompensator,
in dem die feste Viertelwellenplatte 56 unter 45° zu den senkrechten Polarisationsebenen
der überlagerten Strahlenbündel geneigt ist, verwandelt diese Strahlenbündel in
sich gegenläufig drehende kreisförmige liolarisierende Bündel, welche von dem drehbaren
Analysator 58 analysiert werden. Der Unterschied in der winkelmäßigen Einstellung
des Analysators 58 für minimale Objekthelligkeit und für minimale Umgebungshelligkeit
ergibt, wenn mit Zwei multipliziert, die Größe des Gangunterschieds zwischen Objekt
und seiner Umgebung.
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Da eine genaue Wahrnehmbarkeit der Einstellungen für minimale Helligkeit
für das menschliche Auge schwierig ist, können auch, was für das menschliche Auge,
leichter ist, die relativen Helligkciten benachbarter Flächen für diesen Zweck verglichen
werden, wenn eine Halbschattenvorrichtung 60 zwischen der Viertelwellenplatte 56
und dem Analysator 58 angeordnet wird, wie dies in F i g. 8 gezeigt ist.
Die Vorrichtung 60 wird dann in der Ebene des endgültigen Objektbildes aufgestellt.
Derartige Halbschattenvorrichtungen, welche, wenn bei Anordnungen von erheblicher
axialer Länge eine Hilfslinse erforderlich ist, in der Brennebene dieser Hilfslinse
75 angeordnet werden, können Soliel oder Makamura-Doppelplatten sein. Beim Vorhandensein
dieser Vorrichtungen können die beiden Hälften des Bildes mittels eines drehbaren
Analysators gleich hell eingestellt werden. Die durch das Objekt eingeführte Verzögerung
kann auf diese Weise mit größerer Genauigkeit gemessen werden.
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F i g. 9 zeigt eine schematische Darstellung von den beiden Teilen
der Bildebene ab, welche die durch das erfindungsgemäße Interferenzokular zu überlagernden
Strahlenbündel O' und R' umgeben.
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Das Reflexionssystem gemäß F i g. 2 arbeitet in sehr befriedigender
Weise. Es ergibt sich dabei, daß die Anzahl der Reflexionen, denen die Bündel
RA CA und OBCA der F i g. 2 unterworfen sind, um eine ungerade Zahl differiert.
Wenn die Zahl der Reflexionen, denen die zu überlagernden Bündel von R' und O' ausgesetzt
sind, um eine ungerade Zahl differiert, dann wird durch die geneigten Wellenfronten
ein Interferenzbild mit vielen schmalen Streifen für das Licht erzeugt, welches
von Punkten ausgeht, die genügend weit von der; Mittellinie des zentrierten Spaltes
angeordnet sind. Glücklicherweise kann aber das Auftreten dieser schmalen Streifen
vermieden werden, wenn man das Reflexionssystem so abändert, daß die Anzahl der
Reflexionen der interferierenden Bündel von R' und O' um Null oder eine ganze Zahl
differiert, wie dies bei den reflektierenden Flächen 38, 41a und
42b, 42 in F i g. 10 der Fall ist. Jede Reflexion kehrt die Wirkung,
die. sich aus seiner Neigung der Wellenfront oder einer Abweichung derselben von
einer geraden Front ergibt, um, und wenn zwei Bündel Strahlengängen folgen, die
um eine ungerade Zahl von Reflexionen differieren, dann wird die Wirkung einer solchen
Neigung oder Abweichung erhöht, so daß das Interferenzbild viele schmale Streifen
enthalten kann. Durch eine geradzahlige Differenz in der Anzahl der Reflexionen
werden jedoch die ungünstigen Auswirkungen solcher Neigungen oder Abweichungen aufgehoben,
wodurch viel breitere Interferenzstreifen entstehen, deren Breite durch winkelmäßige
Einstellung der Elemente 38,41 und 42 in F i g. 10 geregelt werden kann, wenn die
Schlitzweite vergrößert wird.
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In der in F i g. 10 gezeigten abgewandelten Ausführungsform der Erfindung
ist ein anderes Element 41 zum Vereinigen der beiden Strahlenbündel vorgesehen.
Das Element 41 hat eine im wesentlichen totalreflektierende oder vollversilberte
Oberfläche 41 a, die so angeordnet ist, daß sie das Bezugsbündel AC entlang der
Linie CD reflektiert, und eine teilweise reflektierende oder halbversilberte
Oberfläche 41 b, die so angeordnet ist, daß ein Teil des Bündels
CD durch die Fläche 41 b entlang der Linie DE hindurchgeht,
während der übrige Teil des Bündels CD entlang der Linie DF reflektiert wird. Zuf
gleichen Zeit wird das von dem Probeteilchen ausgehende Strahlenbündel BD in der
Fläche 41 b gespalten, wobei ein Teil dieses Bündels durch die Fläche 41b entlang
der Linie DF hindurchgeht und der übrige Teil entlang der Linie DE reflektiert
wird. Wenn daher das Okular im Punkt E liegt, wird jedes Bündel zwei Reflexionen
unterworfen, während bei Anordnung
des Okulars in der alternativen
Stellung das Bezugsbündel drei Reflexionen unterworfen ist, während das Bündel des
Probeteilchens nur eine Reflexion erfährt. Der geradzahlige Unterschied in der Anzahl
der Reflexionen jedes Strahlenbündels verringert also in erwünschter Weise die von
kleineren Fehlern im optischen System und von der Spaltbreite verursachten ungünstigen
Auswirkungen, wie dies bereits weiter oben ausgeführt wurde. Die Flächen
41 a und 41 b können in dem in F i g. 10 gezeigten zusammengesetzten
Prisma 41 liegen. Sie könnten aber auch eine vollversilberte Spiegelfläche
und eine halbversilberte Spiegelfläche sein, die in einem beweglichen Rahmen angeordnet
sind.
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Das Element 41 kann zur Grobeinstellung des Gangunterschiedes
der beiden Bündel in Richtung BF bewegt werden, während Feineinstellungen durch
Einfügung einer drehbaren transparenten Platte in den Strahlengang des Bündels RA
nach Art der F i g. 3 ermöglicht werden können. Andererseits kann auch das die Bündel
vereinigende Element 41 selbst drehbar angeordnet sein, wie dies in F i g.
10 gezeigt ist. Wenn das Element 41 beispielsweise um den Punkt D drehbar
ist, wird eine geringe Drehung die Linie AC etwas verlängern oder verkürzen, während
die anderen Teile beider optischen Wege im wesentlichen unverändert bleiben.
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Eine besonders brauchbare Ausführungsform mit einem die Bündel vereinigenden
Element, wie dem zusammengesetzten Prisma 41 ist schematisch in F i g. 10
gezeigt, in der die Bündel RV und 0'G so nahe beieinander liegen, daß das Element
41 schlecht zwischen ihnen angeordnet werden kann. Hier wird der das Bündel
RV entlang JKA von den Elementen 43 und 47 reflektiert, während das
Bündel 0'G entlang GHB von den Elementen 43 und 39 reflektiert wird.
Bei dieser Anordnung ist genügend Raum für das Element 41 und auch für dessen
Parallelverschiebung und dessen Drehbewegung zur Einstellung des Gangunterschiedes
der beiden Bündel vorhanden.
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Eine ähnliche Trennung der Strahlengänge kann durch andere Kombinationen
von Spiegeln und Prismen erreicht werden, wie die Ausführungsform in F i g. 12 zeigt.
Hier sind die Flächen 43 a und 43 b keine Flächen eines zentralen
Prismas 43, wie dies in F i g. 11 der Fall ist, sondern sind statt dessen Teile
von benachbarten, sich gegenüberliegenden Prismen 45 und 47, deren
gegenüberliegende Enden reflektierende Flächen 37 und 39 bilden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines die Anordnung nach F i g. 10 bzw. 11
verwendeten Interferenzokulars ist in den F i g. 13 bis 15 dargestellt. Ein Gehäuse
102 weist einen die Eintrittsöffnung für durch das Mikroskop hindurchgehendes
Licht bildenden Ringflansch 104 auf. Hinter dem Flanseh 104 ist am
Vorderende des Gehäuses 102 eine transparente Deckplatte 72 angeordnet, durch
die das Licht in das Gehäuse eintritt und über feste Prismen 74, 76, 78
und
80 zunächst über getrennte Strahlengänge auf das zusammengesetzte Prisma
41 fällt. Vom Prisma 41 wird das Licht in der an Hand der F i g. 10
und 11 beschriebenen Weise überlagert und in Richtung auf das eigentliche Okular
108 reflektiert. Das zusammengesetzte Prisma 41 ist auf einem Rahmen
82 angeordnet, der um die Achse eines parallel zur Spaltlichtquelle
32 (F i g. 1) angeordneten Zapfens 86 verschwenkbar ist. Der Zapfen
86 ist drehbar in einer querverschiebbaren Konsole 114 gelagert, .die in
einer Gleitführung 120 eines im Gehäuse 102 angeordneten Sockels 88
gleitet. über eine an einen Flansch 114a der Konsole 114 angreifende
Schraubvorrichtung 118, 122 kann die Konsole 117 auf der Gleitführung
120 verschoben werden. Die Drehung des Prismas 41 erfolgt ebenfalls durch
eine Schraubvorrichtung 116, 124, welche an einem Flanschteil 82a des Rahmens
82 angreift. Federn 128 kompensieren den toten Gang der Schraubverbindung.
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Ausführungsbeispiele, bei denen eine andere Form von Strahlenteilern
als ein die Strahlenbündel vereinigendes Element verwendet sind,. sind in den F
i g. 17, 18 und 19 gezeigt. In den in diesen Figuren gezeigten Systemen besteht
das die überlagerung der Bündel bewerkstelligende Element aus einem Doppelbildprisma
61, wie einem Wollaston-Prisma, das zwei entsprechend ausgerichtete Strahlenbündel
AC und BD aufnimmt und sie durch Brechung zu einem Bündel PE vereinigt, das auf
das nicht gezeigte Okular gerichtet ist. Der Winkel zwischen den Bündeln AC und
BD ist so gewählt, daß das Doppelbildprisma diese Strahlenbündel vereinigen kann.
Das Wollaston-Prisma wird ein solches Vereinigen der Strahlenbündel nur für solche
Komponenten der beiden Bündel ausführen, welche in senkrecht zueinanderliegenden
Ebenen polarisiert sind und welche ferner in richtiger Weise relativ zu der geneigten
brechenden Innenfläche des Prismas ausgerichtet sind. Es können daher überflüssige
Komponenten des Lichtes ausgeschieden werden, wenn man Polarisatoren 64 und
66 in den Strahlengängen AC und BD vorsieht, wie dies in F i g. 16 gezeigt
ist. Diese Polarisatoren sind so ausgebildet und angeordnet, daß nur die gewünschten
Komponenten zu dem Wollaston-Prisma 62 gelangen.
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Andererseits werden, falls die Polarisatoren 64
und 66 weggelassen
werden, die Komponenten der beiden Strahlenbündel, die nicht in die gewünschten
Ebenen fallen, durch das Prisma in anderer Weise gebrochen. Sie werden daher beim
Verlassen des Prismas divergieren und können dann durch eine Blende 68 blockiert
werden, deren Öffnung so gewählt ist, daß nur das vereinigte Bündel PE durch sie
hindurchgeht, wie dies in Fi-g. 17 gezeigt ist.
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Falls Polarisatoren 64 und 66 an Stelle der Blende 68 verwendet
werden, dann können die relativen Amplituden der beiden Strahlenbündel dadurch geändert
und einander angeglichen werden, daß man einen drehbaren Polarisator 54 im
Strahlengang beider Bündel vorsieht, wie dies in F i g..16 gezeigt ist. Die Drehung
des Polarisators 54 wird dann die relativen Amplituden der Strahlenbündel
AC und BD ändern oder gleichmachen, wie dies bereits weiter oben mit Bezug auf F
i g. 5 erklärt worden ist.
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Ein weiterer Vorteil des in F i g. 16 gezeigten Systems mit den Polarisatoren
64 und 66 besteht darin, daß die Kombination zusammen mit den Halbschattenokularelementen
75, 56, 58 und 60 verwendet werden kann, die weiter oben mit Bezug auf F i g. 8
beschrieben wurden. Die Senarmont-Kompensatorelemente 56 und 58, die in F i g. 7
gezeigt sind, können, falls erwünscht, auch ohne das Halbschattenelement 60 verwendet
werden.
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Drei verschiedene Kombinationen von Elementen, die dazu verwendet
werden können, Lichtbündel in das Wollaston-Prisma 62 einzuführen, sind in den F
i g. 16, 17 und 18 gezeigt. In F i .g. 16 werden zwei brechende Prismen 70 und 71
verwendet, und falls
eines dieser Prismen, beispielsweise das Prisma
70, in einer normal zur optischen Achse des Systems liegenden Richtung einstellbar
ist, können Feineinstellungen des Gangunterschiedes der beiden Bündel vorgenommen
werden. Wenn beispielsweise das Prisma 70 aufwärts bewegt wird, dann bleiben
die Brechungswinkel seiner beiden Flächen unverändert, während der von dem durch
das Prisma hindurchgehenden Bündel zurückgelegte Weg vergrößert wird.
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Wie in F i g. 17 gezeigt, kann ein Paar von in geeigneter Weise orientierten
Spiegeln 77 und 79 verwendet werden, um die beiden Strahlen auf das
Wollaston-Prisma 62 zu richten. Falls erwünscht, können die Spiegel die Strahlenbündel
auch auf ein Prisma 78 richten, dessen Flächen so ausgebildet sind, daß sie die
getrennten Lichtbündel in das Wollaston-Prisma 62 unter den erforderlichen
Winkeln einführen, wie dies in F i g. 18 gezeigt ist. Dieses weitere Prisma 78 kann
in einer senkrecht zur optischen Achse des Systems liegenden Ebene beweglich angeordnet
sein, um den Gangunterschied der beiden Strahlenbündel einzustellen. Andere Kompensationseinrichtungen,
wie die in F i g. 3 und 4 gezeigten Einrichtungen, können, falls erwünscht, mit
diesen Systemen kombiniert werden.
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Die beiden Strahlenbündel. liegen oft sehr nahe beieinander, wenn
sie sich der Bildebene nähern, und es kann vorteilhaft sein, sie durch reflektierende
Kombinationen, wie sie in den F i g. 11 und 12 ge= zeigt sind, zu trennen. So zeigt
beispielsweise F i g. 19 eine Ausführungsform der Erfindung. mit Prismen
45
und 47 zum Trennen der beiden Bündel und ferner mit Spiegeln 77
und 79, um die Bündel nach einem einstellbaren weiteren Prisma 78 zu führen, welches
sie in das Wollaston-Prisma 62 unter den gewünschten Winkeln einführt. Senkrecht
angeordnete Polarisatoren 64 und 66 arbeiten zusammen, um die Bündel in der für
das Wollaston-Prisma benötigten Weise zu polarisieren, . während ein einstellbarer
Polärisator 54 eine Änderung ihrer Amplitude gestattet. Die durch die Phasenverzögerung
des zu prüfenden Objektteilchens erzeugten Interferenzerscheinungen können durch
Verwendung von Halbschatten-Okularelementen 75, 56, 58 und 16 in der weiter oben
beschriebenen Weise gemessen werden. Eine Feineinstellung der Längen der Strahlengänge
kann in einem der Strahlenbündel durch Drehen der transparenten Platte 46 bewirkt
werden.
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In allen weiteren Ausführungsformen wird das Grundprinzip der Überlagerung
zweier getrennter Bildteile in verschiedener Weise bewirkt, so daß eine große Flexibilität
in der Auswahl und für die Einstellung der optischen Elemente möglich ist. Ferner
sind alle optischen Elemente des Interferometerokulars in einem einzigen Gehäuse
vereint, wie beispielsweise in den F i g. 13, 14 und 15 gezeigt ist, so daß interferometrische
Beobachtungen mit einem üblichen Mikroskop oder anderen optischen Geräten durch
Einbau eines verhältnismäßig einfachen und billigen optischen Anbauteils vorgenommen
werden können. Bei der Erfindung ist es ferner erforderlich, daß die Objektebene
mit Licht beleuchtet wird, das in allen Punkten dieser Ebene kohärent ist. Dies
kann dadurch erreicht werden, daß die Objektebene mit dem Beugungsbild eines' Löchleins
oder des in den Zeichnungen gezeigten Spaltes oder durch die Verwendung irgendeiner
anderen Quelle von kohärentem Licht, wie einem Laser, beleuchtet wird. In den in
den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen ist das einzige notwendigerweise
außerhalb des Interferenzokulars angeordnete Element die Blende mit der vorzugsweise
spaltförmigen »Lichtquelle« 32, die zweckmäßig in der ersten Brennebene der
Kondensorlinse 34 angeordnet wird, wobei sich der Spalt senkrecht zur Papierebene
der Figuren erstreckt und deshalb senkrecht zu den Einfallebenen der verschiedenen
reflektierenden Flächen des Interferenzokulars liegt. In dem gezeigten System wird
durch die Anordnung des Schlitzes 32 die notwendige kohärente Beleuchtung
der ganzen Objektebene bewirkt.
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Die Auswahl der beiden zu überlagernden Bildteile kann dadurch erleichtert
werden, daß man eines der Strahlenbündel in der oben beschriebenen Weise blockiert.
Wenn das Mikroskop mit einem rotierenden Objekttisch versehen ist, können der Tisch
und die Probe so gedreht werden, bis eine geeignete Bildfläche gefunden ist. Falls
eine Mehrzahl von Objektivlinsen vorhanden ist, kann eine Änderung der Vergrößerung
oft die Auswahl der Bildfläche erleichtern. Falls es erwünscht ist, das Interferometerokular
selbst für die Auswahl der Bildfläche zu verwenden, können verschiedene optische
Elemente im Okular beweglich angeordnet werden. So könnten in den F i g. 2, 3, 4,
5, 7, 8, 10, 11, 12, 18 und 19 die reflektierenden Flächen 42 oder
77 in einer normal zur optischen Achse des Systems liegenden Richtung zur
Einstellung beweglich angeordnet sein. Dies würde in bequemer Weise die .Auswahl
der Bezugs- oder Vergleichsbildfläche gestatten, ohne dabei die Elemente zu beeinflussen,
welche auf das vom Objektteilchen ausgehende Strahlenbündel einwirken.
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Die Anwendung der erfindurigsgemäßen Interferometerokulare ist keineswegs
auf Mikroskope beschränkt, denn sie können in Verbindung mit irgend-, einem optischen
System angewendet werden, bei dem interferometrische Beobachtungen ausgeführt werden
müssen. Beispielsweise' kann die Erfindung dazu verwendet werden, die sphärische
Aberration eines Teleskops zu messen oder. die Phasendifferenz von zwei Teilen eines
durch ein optisches Instrument erzeugten Bildes.