DE1963604B2 - Mikroskop zur kontrastreichen Darstellung von Phasenobjekten im Auf licht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop zur kontrastreichen Darstellung von Phasenobjekten im Auflicht.

Die bekannten Phasenkontrastverfahren haben für Auflichtuntersuchungen den Nachteil, daß das Objektiv gleichzeitig auch als Kondensor wirkt und somit die Beleuchtungsstrahlen durch das Objektiv hindurchgehen.

Da die Beleuchtungsringblende nicht körperlich in der Objektivbrennebene angeordnet sein kann, müßte diese mit Hilfe einer oder mehrerer Beleuchtungslinsen dorthin abgebildet werden. In derselben Ebene entsteht dann ein zweites Bild der Ringblende nach Reflexion der abbildenden Strahlen an der Objektoberfläche. Hier müßte also auch der Phasenbelag angebracht werden, und es müßte das gesamte zur Beleuchtung der Objektoberfläche dienende Licht durch den Phasenbelag hindurchgehen. Da aber letzterer wegen der beabsichtigten Verstärkung der Phasenkontrastwirkung nur etwa 25 bis 30% des Lichtes hindurchläßt und bei einer normalen Phasenkontrasteinrichtung, also ohne Anwendung besonderer Hilfsmittel, den Rest überwiegend reflektiert, würde das im Verhältnis zu dem am Phasenbelag reflektierten Licht relativ lichtschwache Phasenkontrastbild durch dieses Reflexlicht vollkommen verschleiert werden.

Zur Vermeidung oder starken Reduzierung dieses Reflexlichtes sind verschiedene Methoden bekanntgeworden. Man kann z. B. ein Bild der Ringblende außerhalb des Beleuchtungsstrahlenganges erzeugen, wo ein normales Phasenplättchen angeordnet werden kann, das nur noch von den abbildenden Strahlen durchsetzt wird. Um bei dieser Methode das Köhlersche Beleuchtungsprinzip einhalten zu können, ist ein gut korrigiertes Zwischenabbildungssystem erforderlich. Das ist aufwendig, verlängert den Abbildungsstrahlengang beträchtlich und bringt durch Reflexe an den zusätzlichen Linsenflächen die Gefahr einer Minderung der Bildqualität und Bildhelligkeit mit sich.

Eine zweite Möglichkeit, das Phasenplättchen außerhalb des Beleuchtungsstrahlenganges anzuordnen, besteht bei unverändertem Abbildungsstrahlengang, in der Verwendung einer Zusatzlinse im Beleuchtungsstrahlengang, wodurch das erste Bild der Ringblende so weit in Richtung Objekt verschoben wird, daß ihr zweites Bild außerhalb des Beleuchtungsstrahlenganges zu liegen kommt, wo das Phasenplättchen angeordnet werden kann. Die Verschiebung des ersten Bildes der Ringblende in Richtung zum Objekt bedeutet ein Abweichen vom Köhlerschen Beleuchtungsprinzip mit der Gefahr der nicht korrekten Ausleuchtung des Sehfeldes, insbesondere bei stärkeren Objektiven, was ebenfalls zu einer ernsten Minderung der Bildqualität führen kann.

Eine weitere theoretische Möglichkeit der Reduzierung des Reflexlichtes besteht darin, das Phasenplättchen auf einer stark gewölbten Linsenfläche anzuordnen, so daß das an ihm entstehende Reflexlicht aus dem Strahlengang herausreflektiert wird und nicht in die Zwischenbildebene gelangt. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind natürlich hinsichtlich ihres optischen Aufbaues Spezialobjektive erforderlich. Außerdem geht das am Phasenbelag reflektierte Licht (etwa 75%) der Beleuchtung verloren.

Es sind auch Verfahren angegeben worden, die bei Einhaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips, entweder mit polarisationsoptischen Hilfsmitteln oder durch einen Phasenbelag aus Spezialschichten hoher Absorption bei geringer Reflexion, das Reflexlicht herabdrücken. Auch in den zuletzt genannten Fällen geht das unterdrückte Reflexlicht der Beleuchtung verloren. Zweck der Erfindung ist es, diese den bekannten Anordnungen anhaftenden Mängel zu beseitigen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Phasenkontrasteinrichtung für Auflichtmikroskope zu schaffen, die unter Wahrung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips es mit einfachen Mitteln ermöglicht, Phasenkontrastbilder von guter Bildqualität und ausreichender Bildhelligkeit ohne störende Reflexerscheinungen zu liefern.

Der Grundgedanke besteht darin, daß das Phasenplättchen, wie bei einer normalen Phasenkontrasteinrichtung, in der hinteren Objektivbrennebene angeordnet ist, die geometrische Gestalt von Ringblende und Phasenbelag jedoch so ausgeführt wird, daß alles zur Objektbeleuchtung dienende Licht auf einen vom Phasenbelag freien Bereich der Objektivbrennebene trifft, . während alles am Objekt regulär reflektierte direkte Licht durch den Phasenbelag des Phasenplättchens geht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Mikroskop zur kontrastreichen Darstellung von Phasenobjekten im Auflicht mit einem Phasenkontrastobjektiv, bei dem in oder in der Nähe der hinteren Brennebene ein Phasenplättchen angeordnet ist, dadurch gelöst, daß der Phasenbelag auf dem Phasenplättchen so angeordnet ist, daß das nach Reflexion an der Objektfläche in der Objektivbrennebene entstehende Bild der dem Phasenplättchen entsprechend gestalteten Aperturblende vom Phasenbelag überdeckt wird, während das direkte, durch die Beleuchtungsoptik erzeugte Bild der Aperturblende in einem vom Phasenbelag freien

Bereich der Objektivbrennebene liegt.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die Aperturblende und der Phasenbelag aus einem oder mehreren unterbrochenen Kreisringen mit ungeradzahliger Symmetrie bestehen.

Wenn die Aperturblende und der Phasenbelag aus Sektoren mit ungeradzahliger Symmetrie bestehen, kann zur Veränderung der Beleuchtungsapertur eine in ihrer Größe veränderbare Kreisflächenblende vorgesehen werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen sich auf die Beleuchtungseinrichtung und die Abbildung der Aperturblende beschränkenden Strahlengang eines Auflichtmikroskops,

F i g. 2 bis 4 Formen für die Phasenbeläge bzw. für die Aperturblenden und

F i g. 5 die sich zu einem Ring ergänzenden zwei Bilder der Aperturblende gemäß F i g. 2 in der Objektivpupille.

Unter Beibehaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips wird die bisher übliche in F i g. 1 dargestellte Aperturblende 1 durch Blenden ersetzt, deren Gestalt den Phasenbelägen nach F i g. 2, 3 oder 4 entsprechen. Wie diese letztgenannten drei Figuren erkennen lassen, besitzen diese Blenden mehrere Öffnungen in ungerader Zahl, was auch für die in F i g. 3 dargestellte aus zwei konzentrischen Ringen bestehende Blende zutrifft, wo jeder Ring eine ungerade Zahl von öffnungen enthält.

Gemäß F i g. 1 wird die im Beleuchtungsstrahlengang befindliche Aperturblende 1, die einer der F i g. 2 bis 4 entsprechen kann, durch eine Linse 2 in die Brennebene 3 eines Objektivs 4 abgebildet. Ein zweites Bild der Aperturblende 1 wird vom Objektiv 4 nach Reflexion an der Objektoberfläche 5 gleichfalls in die Ebene 3 abgebildet. Dieses Bild ist aber infolge der ungeradzahligen Blendenöffnungen nicht mit der erstgenannten Abbildung deckungsgleich, sondern in seiner Symmetrie um 180° gedreht.

In der Ebene 3 befindet sich ein Phasenplättchen, dessen Phasenbelag 3' dem zweiten Bild der nach dort abgebildeten Aperturblende t entspricht. Durch diese Anordnung gehen die Beleuchtungsstrahlen nicht durch den Phasenbelag 3' hindurch, so daß dadurch störendes Streulicht weitgehend vermieden wird. Dies ist in der Fig.5 dargestellt, in der die in der ersten Abbildung erscheinenden öffnungen der Aperturblende 1 (entsprechend F i g. 2) als Pupillenbild des Beleuchtungsstrahlenganges mit a; b; c; d; e und diejenigen des zweiten Bildes nach der Reflexion am Objekt mit al; b'; d; d; d bezeichnet sind.

In der F i g. 2 ist eine Blendenform dargestellt, die aus einer Ringblende entstanden und bei der der Ring fünfmal, also ungeradzahlig durch Stege mit einer Breite im Winkelmaß von je 36° unterbrochen ist. Bei einer solchen Blende wird die Intensität des Lichtes gegenüber einer Ringblende auf die Hälfte herabgesetzt. Eine Ausführung der Blende nach F i g. 3 liefert hingegen die gleiche Lichtintensität wie eine Ringblende.

Die in F i g. 4 dargestellte Blendenform besteht aus einer ebenfalls ungeraden Zahl von Sektoren, deren Anordnung den Vorteil bietet, daß zur Regulierung der Beleuchtungsapertur eine Irisblende oder eine andere auswechselbare Kreisflächenblende benutzt werden kann, ohne dadurch die Phasenkontrastwirkung wesentlich zu beeinflussen.

Mit Hilfe des vorliegenden Erfindungsgegenstandes erreicht man in sehr einfacher Weise unter Einhaltung des Köhlerschen Beleuchtungsprinzips ein kontrastreiches, reflexfreies und gleichmäßig ausgeleuchtetes Bildfeld.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mikroskop zur kontrastreichen Darstellung von Phasenobjekten im Auflicht mit einem Phasenkontrastobjektiv, bei dem in oder in der Nähe der hinteren Brennebene ein Phasenplättchen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenbelag auf dem Phasenplättchen (3) so angeordnet ist, daß das nach Reflexion an der Objektfläche (5) in der Objektivbrennebene (3) entstehende Bild der dem Phasenplättchen entsprechend gestalteten Aperturblende (1) vom Phasenbelag überdeckt wird, während das direkte durch die Beleuchtungsoptik (2) erzeugte Bild der Aperturblende (1) in einem vom Phasenbelag freien Bereich (F i g. 5) der Objektivbrennebene liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende und der Phasenbelag aus einem oder mehreren unterbrochenen Kreisringen (F i g. 2 und 3) mit ungeradzahliger Symmetrie bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblende und der Phasenbelag aus Sektoren (F i g. 4) mit ungeradzahliger Symmetrie bestehen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Beleuchtungsaperatur in ihrer Größe veränderbare Kreisflächenblenden vorgesehen sind.