DE286804C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der bei modernen Polarisationsmikroskopen meist gebräuchliche Tubusanalysator wird von konvergenten homozentrischen Lichtbüscheln durchsetzt, die vom Objektiv ausgehen und 5 oben von der Kollektorlinse des Okulars aufgenommen werden. Diese Büschel werden aber beim Durchgang durch das Polarisationsprisma, das nur die extraordinären Strahlen durchtreten läßt, astigmatisch. Die Störung beruht

ίο darauf, daß die Wellenfläche des Nikol-Kalkspates für die extraordinären Strahlen ein Rotationsellipsoid darstellt, also an jeder Stelle in zwei aufeinander senkrechten »Hauptkrümmungsebenen« ein verschiedenes Krümmungsmaß aufweist. Diese Verschiedenheit beeinflußt natürlich auch eine kugelförmige Wellenfläche eines homozentrischen Büschels beim Durchgang durch das Polarisationsprisma, die Kugelfläche wird so deformiert, daß sie in einer Ebene eine stärkere Krümmung aufweist als in der dazu senkrechten. Dieser Deformation der Wellenfläche entspricht dann aber ein Astigmatismus der Strahlen.

Bei Verwendung eines üblichen Tubusanalysators läßt sich durch Verstellen des Okulars der Abstand der beiden strichförmigen Bilder eines Punktes, also die astigmatische Differenz bestimmen. Sie beträgt bei einem Mikroskop, das mit einem Thompsonschen Nikol von 2,5 cm Länge ausgerüstet ist, über 3 mm (nach theoretischer Berechnung 3,309 mm). Die Länge der strichförmigen Punktbilder hängt außer von der ästigmatischen Differenz noch von der Öffnung der das Nikol im Tubus durchsetzenden Büschel, also von der hinteren Austrittspupille der Objektive und ihrer Bildweite ab. Der Fehler wird also bei stärkeren Ob-¹ jektiven wegen deren kleinerer Austrittspupille (trotz der gleichen Größe der ästigmatischen Differenz)' weniger hervortreten. Für ein mittleres Objektiv wird die Länge der Brennlinien etwa ¹Z₅ mm, was bei Betrachtung aus deutlicher Sehweite einem Sehwinkel von 2,75 Minuten entspricht, wozu bemerkt werden mag, daß die Grenze der Sehschärfe bei 1 Minute liegt. Bei Verwendung von schwächeren bzw. stärkeren Okularen von 5-, 10- oder 15tacher Vergrößerung erhält man also Punktbilder, die in Striche von 1, 2 bzw. 3 mm Länge ausgezogen sind.

Neben dem Astigmatismus tritt bei allen die extraordinären Strahlen benutzenden Polarisationsprismen (nicht nur denjenigen mit schrägen Endflächen) eine Bildverzerrung auf, die darauf beruht, daß die in verschiedenen Azimuten verlaufenden Hauptstrahlen des das Gesichtsfeld projizierenden Büschels im Analysator verschiedene ParaÜelverschiebungen erfahren. Die Fig. 1 zeigt den üblichen Strahlenverlauf, bei dem der Analysator von konvergenten Bündeln durchsetzt wird.

Ein Mittel zur vollständigen Beseitigung des Astigmatismus besteht nun darin, jedes zu einem Objekt- und Bildpunkt zugehörige Büschel in ein paralleles Strahlenbündel zu verwandeln und als solches durch den Tubusanalysator zu schicken (Fig. 2).

Jeder Strahl, der in eine planparallele, optisch einachsige Platte einfällt, tritt nämlich wieder parallel. zu sich selbst aus, unbekümmert

darum, daß er (wenn es sich wie in unserem Falle um einen extraordinären Strahl handelt) nicht nach dem Snelliusschen Brechungsgesetz verläuft und gewöhnlich aus der Einfallsebene herausgebrochen wird. Die Konstruktion des gebrochenen Strahles an der Einfallsfläche ist nämlich an der parallelen Austrittsfläche genau umzukehren, so daß trotz der Strahlversetzung die Richtung beim Ein- und Austritt immer

ίο dieselbe ist. ,

Es ergibt sich also, daß die in verschiedenen Richtungen verlaufenden einzelnen parallelen Bündel, die wir in das Nikol (gleichgültig ob mit geraden oder schrägen Endflächen) senden, stets auch als parallele Bündel wieder austreten. Fangen wir nun die Bündel mit einer Linse auf, so werden die parallelen Strahlen jeden Bündels in je einem .^; Punkt der Brennebene anastigmatisch vereinigt werden. Obwohl die Bündel bei dem Durchgang durch den Analysator eine bei den einzelnen verschiedene Parallelverschiebung erhalten, müssen ihre Brenn- oder Bildpunkte doch an genau den Stellen erscheinen, an denen sie auch vor Einschiebung des Nikols liegen; denn der Brennpunkt paralleler Strahlen hängt bei gegebener Linsenanordnung nur von der Richtung des Bündels ab und kann durch eine Parallelverschiebung nicht mehr

3.0 geändert werden. Bei Verwendung von Bündeln paralleler Strahlen fällt also außer dem Astigmatismus aller Büschel auch die sonst durch das Polarisationsprisma bewirkte Verschiebung der Bildpunkte (Bildverzerrung, Anorthoskopie) sowohl für achsenparallele als auch für schiefe Büschel vollkommen weg. Ebenso wird die bei manchen Nikoltypen vorhandene Versetzung des achsialen Strahles unschädlich gemacht, so daß der ausschlaggebende Vorteil des Thompsonschen Prismas illusorisch wird.

Nebenbei mag erwähnt werden, daß bei der Verwendung parallelstrahliger Bündel natürlich auch die sphärische Aberration, die noch die astigmatische Vereinigung der Strahlen eines Bündels in den Brennlinien unvollkommen macht, sowie der schon bei isotropen Platten auftretende Astigmatismus schiefer Büschel und die chromatischen Abweichungen im Polarisationsprisma vermieden oder unschädlich gemacht werden.

Daß der Tubusanalysator immer nur von parallelstrahligen Bündeln durchsetzt wird, erreicht man gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß man über demselben an Stelle des üblichen Huygensschen Okulars, das nur konvergente Büschel für die Beobachtung aufnehmen kann, ein auf unendlich eingestelltes Fernrohr anbringt, also allgemein ausgedrückt eine vergrößernde optische Kombination herstellt, die nur dann ein deutliches Bild im Auge entstehen läßt, wenn ganz oder fast vollkommen parallele Strahlen eintreten. Unter Beibehaltung der gebräuchlichen verschiedenen Okulare kann man ein solches Fernrohr z. B. dadurch herstellen, daß man dicht über dem Polarisationsprisma ein Fernrohrobjektiv (a in der Fig. 2) einführt, dessen hintere Brennebene mit der vorderen Brennebene des Okulars zusammenfällt.

Bei Anwendung eines solchen Fernrohrsystems über dem Analysator werden bei der Scharfeinstellung aus dem unter dem Analysator gelegenen optischen System parallele Strahlen austreten müssen, und das Objekt wird in der ^ vorderen Brennebene dieses Systems liegen. Die üblichen mikroskopischen Objektive können so gebraucht werden; da sie jedoch beim gewöhnlichen Mikroskop für eine kürzere Bildweite (größeren Objektabstand) gebraucht werden und dafür korrigiert sind, so sind an den vorgeschlagenen astigmatischen Polarisationsmikroskopen die Objektive für die Bildweite unendlich einzurichten, sei es durch Annäherung der hinteren Linsenkombination des Objektivs an die vordere (wie bei den Correktionsfassungen) oder durch andere Hilfsmittel.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Polarisationsmikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Analysator und Auge an Stelle des gewöhnlichen Okulars eine ein auf unendlich eingestelltes Fernrohrsystem bildende Linsenkombination vorgesehen ist, so daß bei Scharfeinstellung des Instruments der Analysator nur von parallelstrahligen Bündeln durchsetzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.