DE2155653A1

DE2155653A1 - Rotierbare optische platte zur vermeidung von interferenzbildern bei optischen beobachtungen

Info

Publication number: DE2155653A1
Application number: DE19712155653
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Phys Dr Kirchner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1973-05-10

Description

Rotierbare optische Plätte zur Vermeidung von-Interferenzbildern bei optischen Beobachtungen Die Erfindung bezieht sich auf. eine rotierbare optische Platte zur Vermeidung störender Interferenzbilder bei op-tischen Beobachtungen, wobei die Beleuchtung mit kohärenter Strahlung.
erfolgt und wobei die optische Platte, die' eine Trägerplatte hat, um eine Achse drehbar gelagert ist.
Rotierende Platten dieser Art sind an sich bekannt Eine solche bekannte Anordnung besteht aus einer drehbar gelagerten Plexiglasscheibe, die auf der, der Laserquelle abgewendeten Oberflache, mit einem strahlungsdurchlasa.igen Siliconfett versehen ists Diese rotierende Platte ist in der Veröffentlichung in "journal of Scientific Instrument3" 9, Series 2,- Tal. 2, von S.K. Dey, M.I. Bowman und h.B. Booth, auf den Seiten 162 bis 164 angegeben.
Die oben beschriebene optische Platte hat jedoch Nachteile.
Bei der Drehung der optischen Platte verändert sich die Verteilung der auf der Plexiglasscheite aufgebrachten. Fett-Schicht, Dies hat zur Folge,. daß die opti$che Platte erstens nur mit geringer Geschwindigkeit gedreht werden kann, und daß zweitens die auf der optischen Platte befindlicte Fett schiebt erneuert werden muß.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine rotierbare optische Platte zur Vermeidung von störenden Interferenzbildern bei optischen Beobachtungen anzugeben, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden sind.
Diese Aufgabe wird durch eine wie oben angegebene rotierbare optische Platte gelost, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Oberfläche der Trägerplatte kleine, transparente, fleckenförmige Schichtelemente vorgesehen sind, wobei die Schichtelemente statistisch über die Oberfläche verteilt angeordnet sind.
Vorteilhafterweise bestehen diese Schichtelemente aus Thoriumfluorid und die Trägerplatte aus Glas, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie Thoriumfluorid besitzt.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der Verwendung von Laserstrahlung bei Lichtmikroskopen im wesentlichen stehende Interferenz,-strukturen vermieden werden, die durch Interferenz des Laserstrahls mit seinem Streulicht entstehen.
Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen rotierbaren optischen Platte wird vorteilhafterweise lediglich die Phase der kohärenten Strahlung' insbesondere die eines Lasers, moduliert. Daher werden hohe Verluste durch Absorption, wie sie bei der Amplitudenmodulation der kohärenten Strahlung entstehen würden, vermieden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße optische Platte auch mit sehr hoher Geschwindigkeit gedreht werden kann Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Die Laverstrahlung hat als Liehtquelle in hochauflösenden Abi bfldusgssystemen, wie zum Beispiel bei Lichtmikroskopen, keinen Eingang gefunden, da die Interferenz des Laserstrahls mit unvermeidbar auftretendem Streulicht zu Interferenzstrukturen führt. Im Gesichtsfeld des Lichtmikroskops erscheinen diese Interferenz strukturen als a Aufhellungen und 1 Verdunklungen, die in ihrer räumlichen Verteilung. in der gleichen Grö3enordnung sinds wie diejenigen tetailsr die beobachtet werden sollen. Das mit der Laserstrahlung interferierende Streulicht entsteht durch Unvollkommenheiten des optischen Systems oder der Laserquelle, beispielsweise durch Risse und Kratzer oder durch Staub im Strahlengang.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren Weiterbildungen hervor.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäßerotierbare optische Platte und den diese Platte durchsetzenden Laserstrahl.
Figur 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der erfindungsgemäßen optischen Platte.
Figur 3 zeigt insschematischer Darstellung eine Anordnung, bei der der Laserstrahl vor Durchsetzen der optischen Platte durch ein Teleskop aufgeweitet ist.
In der Figur 1 ist der die Laserstrahlung erzeugende Laser mit 1 bezeichnet. Der Laserstrahl trägt vor Durchsetzen der optischen Platte das Bezugszeichen 5. Der die optische Platte verlassende Laserstrahl ist mit dem Bezugszeichen 51 versehen. Die optische Platte umfaßt xdie Trägerplatte 2 und die auf dieser Trägerplatte aufgebrachten fleckenförmigen Schichtelemente 3. Die optische Platte ist um die Achse 4 drehbar gelagert, wobei die Achse 4 vorzugsweise so angeordnet ist, daß sie parallel zum Laserstrahl liegt.
Figur 2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der optischen Platte und des die optische Platte durchsetzenden Laserstrahls.
Die Trägerplatte 2 und die auf dieser Trägerplatte aufgebrachten fleckenförmigen transparenten Schichtelemente 3 haben vorteilhafterweise gleichgroSen Brechungsindex. Vorzugsweise ist das Material der Trägerplatte Glas und das der transparenten fleckenförmigen Schichtelemente Thoriumfluorid.
Thoriumfluorid haftet vorteilhafterweise auch gut auf Glas.
Die Schichtelemente S sind wahllos über die Oberfläche der Trägerplatte 2 verteilt. Vorzugsweise sind die Schichtelemente planparallel. Die Schichtelemente sollen vorzugsweise im wesentlichen (2z - 1) . /2 dick sein, wobei Ä die Wellenlänge der Strahlung in dem Material der Schichtelemente ist und z die Werte 1, 2, 3 ... annehmen kann. Durch diese Dimensionierung der Schichtdicke der Schichtelemente 3 läßt sich erreichen, daß sich hinter der optischen Platte konvergierende Lichtstrahlen auslöschen bzw. schwächen.
Vorzugsweise soll die Zahl der von dem Querschnitt der kohärenten Strahlung erfaßten Schichtelemente möglichst groß sein.
Die Größe der auf der Trägerplatte aufgebrachten Schichtelemente liegt vorzugsweise bei 100 - 150 µm², und ihr Abstand voneinander beträgt vorzugsweise 30 - 60 /um.
Durch die statistische Verteilung der Schichtelemente 3 über die Oberfläche der sich drehenden Trägerplatte 2 wird folgender Erfolg erzielt. Nach Verlassen der optischen Platte- besitzen die Teilstrahlen des Laserstrahls 51 zueinander unterschiedliche Phasen. Es unterscheidet sich in der Phase jeweils der Strahl, der die optische Platte durchsetzt hat, ohne auf ein Schichtelement 3 zu treffen, von dem Strahl, der auch ein Schichtelement 3 durchsetzt hat. Bei Stillstand der Scheibe würde die die optische Platte verlassende Lichtstrahlung mit Streulicht, wie es durch Unvollkommenheitn,beispielsweise Kratzer, Risse oder auch Staub auf den optischen Mitteln zur Abbildung entsteht, interferieren. Im Gesichtsfeld würden daher störende Interferenzstrukturen entstehen. Bei Drehung der optischen Platte wird die Phasenbeziehung zwischen zwei interferierenden Strahlen statistisch gewandert, und daher wird eine statistische Helligkeitsmodulation hervorgerufen. Bei hinreichend schneller Helligkeitsmodulation' d.h. -bei hinreichend hoher Drehgeschwindigkeit der optischen Platte erscheint eine homogene Beleuchtung des Objekts im Gesichtsfeld. Vorzugsweise wird die optische Platte mit etwa 2800 U/min gedreht.
Die fleckenförmigen Schicht elemente werden vorzugsweise durch Aufdampfen durch ein feinmaschiges Netz auf die Trägerplatte aufgedampft. Vorzugsweise besteht dieses feinmaschige Netz aus Wolfram. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, in mehreren Verfahrelæschritten durch das feinmaschige Netz auf die Trägerplatte auf zudampfe;n, wobei die Trägerplatte zwischen den einzelnen Verfahrensschritten gegenüber dem feinmaschigeil Netz verdreht wird. Durch diesen Vorgang läßt sich eine noch bessere statistiscb Verteilung der Schichtelemente, die auch übereinander liegen können, auf der Oberfläche der Trägerplatte erreichen.
Bei der in der-Figur 3 schematisch dargestellten Anordnung ist zwischen dem Laser 1 und der optischen Platte ein Teleskop 7 angeordnet. Das Teleskop 7, das vorzugsweise aus einer Kombination von optischen Linsen besteht, dient zur Strahlaufweitung Diese Strahlaufweitung hat zur Folge, daß auf den Querschnitt des Laserstrahis wesentlich mehr Schichtelemente 3 der optischen Platte entfallen. Außerdem verringert sich bei dieser Anordnung die auf der Flächeneinheit auffallende Intensität der Laserstrahlung, Dies ist auch mit Rücksicht auf die Strahlungsbelastbarkeit des hinter der optischen Platte angeordneten Polarisators 9, der den Polarisationsgrad der Laserstrahlung erhöhen soll, von Vorteil Die aus dem Polarisator austretende' Strahlung wird durch ein weiters Teleskop 8, das vorsugsweise ebenso aufgebaut ist, wie das Teleskop 7, wieder zusammengezonen.
Bei der kohärenten Strahlung, die zu störenden Interferenzstrukturen führt', die durch die erfindungsgemäße optische Platte beseitigt werden, kann es sich beispielsweise auch um Laserstrahlung, die im unsichtbaren Bereich, etwa im ultraroten, infraroten oder im ultravioletten Bereich liegt, hanaeln.
Die bei unsichtbarer Laserstrahlung auftretenden stehenden Interferenzstrukturen würden sich beispielsweise auf für diese Strahlung empfindlichen Fotoplatten störend auswirken.
9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprü che 59 Rotierbare optische Platte zur Vermeidung störender Interferenz bilder bei optischen Beobachtungen, wobei die Beleuchtung mit kohärenter Strahlung erfolgt und wobei die optische Platte, die eine Trägerplatteshats um eine Achse drehbar gelagert ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß auf der Oberfläche der Trägerplatte (2) kleine, transparente, fleckenförmige Schichtelemente (3) vorgesehen sina, wobei die Sehichtelemente statistisch über die Oberfläche verteilt angeordnet sind.
2. Optische Platte nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die fleckenförmigen Schichtelemente planparallel sind.
3. Optische Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der optische Brechungsindex der Schichteiemente im wesentlichen gleich dem Brechungsindex der Trägerplatte ist.
4. Optische Platte nach einem der.Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Trägerplatte eine Glasplatte vorgesehen ist, und als Material für die fleckenförmigen Schichtelemente Thoriumfluorid vorgesehen ist.
5. Optische Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die optische Schichtdicke n . d der fleckenförmigen Schichtelemente im wesentlichen (2Z - 1) . h /2 ist.
6. Verfahren zum-Aufbringen der fleckenförmigen Schichtelemente auf eine optische Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z.e i c h n e t , daß das Material aus dem diese Elemente bestehen durch ein feinmaschiges Netz auf die Trägerplatte aufgedampft wird.
7. Verfahren zum Aufbringen der fleckenförmigen Schichtelemente auf eine optische Platte nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in mehrmaligen Verfahrensschritten durch ein feinmaschiges Netz auf die Träger platte aufgedampft wird, wobei die Trägerplatte jeweils nach jedem Aufdampfvorgang gegen das Netz verschoben und/oder gedreht wird.
8. Anordnung einer optischen Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Aufweitung der Laserstrahlung vor der optischen Platte ein Teleskop (7) vorgesehen ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c,h n e t , daß hinter der optischen Platte ein weiters Teleskop (8) vorgesehen ist.