DE863716C

DE863716C - Microscope for viewing through phase contrast

Info

Publication number: DE863716C
Application number: DEC3766A
Authority: DE
Inventors: Maurice Michel Francon; Georges Nomarski
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1950-02-03
Filing date: 1951-02-02
Publication date: 1953-01-19

Description

Mikroskop zur Betrachtung durch Phasenkontrast Die Erfindung betrifft die Anwendung des Verfahrens der Betrachtung von Objekten durch Phas,-nkontrast bei Mikroskopen. Bekanntlich ermöglicht diese Betrachtungsweise die Prüfung kleiner, vollkommen durchsichtiger Objekte, die für die gewöhnlichen Betrachtungsverfahren unsichtbar sind.Phase contrast viewing microscope The invention relates to the application of the procedure of viewing objects through phase, -ncontrast in microscopes. As is well known, this approach enables the examination of smaller, completely transparent objects that are suitable for ordinary viewing are invisible.

Die Betrachtung durch Phasenkontrast beruht auf folgendem Prinzip: Wenn.eine ebene Lichtwelle, die durch eine im Unendlichen gelegene, punktförmige Lichtquelle, z. B. mittels eines Kollimators, erzeugt ist, ein durchsichtiges, kleine Dicken- oder Indexänderungen aufweisendes Mittel durchquert, rufen diese Änderungen örtliche Änderungen der Phase des austretenden Lichtes hervor und werden, wenn die Phasenänderungen durch-einen geeigneten Umformer in Lichtintensitätsänderungen umgesetzt werden, durch ein Betrachtungsinstrument hindurch sichtbar.The observation by phase contrast is based on the following principle: If. A plane wave of light passing through a point-like one located at infinity Light source, e.g. B. by means of a collimator, a transparent, small one Means having thickness or index changes crossed call these changes local changes in the phase of the emerging light emerge and are, if the Phase changes converted into light intensity changes by a suitable converter become visible through a viewing instrument.

Für die Verwirklichung dieses Prinzips sind bereits mehrere Vorrichtungen bekannt. Im Falle der mikroskopischen Betrachtung sieht man bei den betreffenden Vorrichtungen eine Lamelle vor, die als sogenannte Phasenlamelle auf dem durch das Objektiv gegebenen Bild der Lichtquelle angeordnet sein muß und durch die vom Objekt ausgehenden Lichtstrahlen durchquert wird.Several devices are already available for implementing this principle known. In the case of microscopic observation, one can see at the relevant Devices a lamella, which is called a phase lamella on the through the Objectively given image of the light source must be arranged and by that of the object outgoing rays of light is traversed.

Im Gegensatz hierzu wird nach der Erfindung ein Mikroskop für Betrachtung durch Phasenkontrast geschaffen, bei dem man, statt eine Phasenlamelle von den vom Objekt kommenden, unmittelbaren oder gebeugten Lichtstrahlen durchqueren zu lassen, die Reflexionsvorgänge an einer besonders vorbereiteten Lamelle für die Betrachtung nutzbar macht.In contrast, according to the invention, a microscope is used for observation created by phase contrast, in which, instead of a phase lamella from the from Allowing the object to pass through incoming, direct or diffracted light rays, the Reflection processes on a specially prepared lamella for viewing makes usable.

Zu diesem Zweck enthält ein erfindungsgemäß ausgebildetes Mikroskop außer der üblichen Beleuchtungsvorrichtung und dem gebräuchlichen Objektiv eine Lamelle aus durchsichtigem Werkstoff, wie z. B. Glas, die in der Bahn der vom Objektiv kommenden Lichtstrahlen in dem Punkt der Entstehung des Bildes der Lichtquelle angeordnet und zur optischen Achse des Objektivs geneigt sowie mit Ausnahme eines kleinen, in der Nähe des Punktes der Entstehung des Bildes der Lichtquelle gelegenen Fleckes mit einer dünnen Schicht eines reflektierenden Stoffes mit einem vom Index der lichtdurchlässigen Lamelle ganz verschiedenen Index bedeckt ist.For this purpose it contains a microscope designed according to the invention besides the usual lighting device and the usual lens one Lamella made of transparent material, such as. B. Glass that is in the path of the lens Arranged incoming light rays in the point of formation of the image of the light source and inclined to the optical axis of the lens as well as with the exception of a small, spot located near the point of formation of the image of the light source with a thin layer of reflective material with an index of the translucent Lamella is covered quite different index.

Dabei ist der Index dieses Stoffes und die Dicke der aus ihm gebildeten Schicht so gewählt, daß nach der Reflexion eines Lichtstrahlenbündels an der Lamelle ein. Phasenunterschied z/2 zwischen den an der reflektierenden Schicht zurückgeworfenen Strahlen und den von dem schichtfreien Teil der Lamelle reflektierten Strahlen besteht. Zur Betrachtung des von der Lamelle reflektieren Bildes ist das Mikroskop nach der Erfindung mit einem Okular versehen. Der die Lamelle zum Teil bedeckende Stoff kann ein Metall sein, das durch Verdampfung auf der Lamelle niedergeschlagen wird, nachdem diese mit einer Maske versehen worden ist, welche die Stelle der Lamelle bedeckt, die keinen Stoffauftrag erhalten soll.Here is the index of this substance and the thickness of that formed from it Layer chosen so that after the reflection of a light beam on the lamella a. Phase difference z / 2 between those reflected on the reflective layer Rays and the rays reflected from the layer-free part of the lamella. The microscope is used to view the image reflected by the lamella Invention provided with an eyepiece. The fabric partially covering the lamella can be a metal that is deposited on the fin by evaporation after this has been provided with a mask, which covers the place of the lamella, which should not receive a fabric application.

Die durchsichtige, teilweise mit reflektierendem Stoff bedeckte Lamelle kann ihrer Wirkung nach als Phasenverschiebungsspiegel und der nicht mit reflektierendem Stoff überzogene Teil der Lamelle als konjugierte Fläche und der mit diesem Stoff bedeckte Teil der Lamelle als komplementäre Fläche bezeichnet werden. Die vom betrachteten Objekt ausgehenden unmittelbaren Strahlen werden an der konjugierten Fläche des Phasenverschiebungsspiegels reflektiert, während die gebeugten, vom Objekt kommenden Strahlen an der komplementären Fläche zurückgeworfen werden, so daß auf diese Weise die Bedingungen für die Betrachtung durch Phasenkontrast verwirklicht sind.The transparent lamella, partially covered with reflective fabric can act as a phase shift mirror and not with reflective Part of the lamella covered with fabric as a conjugate surface and that with this fabric covered part of the lamella can be referred to as the complementary surface. The one being viewed Immediate rays emanating from the object are at the conjugate surface of the Phase shift mirror reflected, while the diffracted, coming from the object Rays are reflected back at the complementary surface, so in this way the conditions for viewing by phase contrast are met.

Der Phasenverschiebungsspiegel ist zur optischen Achse des Objektivs vorzugsweise um einen solchen Winkel i geneigt, daß tg i =,n ist, wobei n der Index der durchsichtigen Lamelle des Spiegels ist, d. h. der Winkel i ist so zu wählen, daß der Spiegel unter dem Brewsterschen Einfallswinkel arbeitet. Bei Erfüllung dieser Bedingung läßt sich, wenn man einen Polarisator, wie z. B. eine Polaroidlamelle, in der Bahn des vom Phasenverschiebungswinkel reflektierten Lichtstrahlenbündels, vorzugsweise zwischen dem Spiegel und dem Okular, anordnet, durch Drehen dieses Polarisators eine Änderung der Intensität des Bündels der an der konjugierten Fläche des Spiegels reflektierten unmittelbaren Lichtstrahlen im Verhältnis zu der Intensität des an der komplementären Fläche des Spiegels reflektierten Lichtstrahlenbündels und damit auch. eine Änderung der Kontraste in dem schließlich erhaltenen Bild herbeiführen.The phase shift mirror is inclined to the optical axis of the objective preferably by such an angle i that tg i =, n , where n is the index of the transparent lamella of the mirror, ie the angle i is to be chosen so that the mirror is below Brewster's Angle of incidence works. If this condition is met, if you have a polarizer, such as. B. a polaroid lamella, in the path of the light beam reflected by the phase shift angle, preferably between the mirror and the eyepiece, arranged, by rotating this polarizer, a change in the intensity of the bundle of the reflected on the conjugate surface of the mirror direct light rays in relation to the intensity of the light beam reflected on the complementary surface of the mirror and thus also. bring about a change in the contrasts in the image finally obtained.

Man kann auch einen zweiten Polarisator in die Bahn der Lichtstrahlen vor dem Phasenverschiebungsspiegel einfügen. Diese Anordnung macht es möglich, die Gesamtheit der vorhandenen Lichtschwingungen für die Erzeugung des Bildes mit Phasenkontrast auszunutzen und in Verbindung mit dem hinter dem Phasenverschiebungswinkel gelegenen Polarisator entweder einen positiven Phasenkontrast (Schwarz auf Weiß) oder einen negativen Phasenkontrast (Weiß auf Schwarz) hervorbringen.You can also put a second polarizer in the path of the light rays insert in front of the phase shift mirror. This arrangement makes it possible for the Totality of the existing light oscillations for the generation of the image with phase contrast to be exploited and in connection with the one behind the phase shift angle Polarizer either a positive phase contrast (black on white) or a produce negative phase contrast (white on black).

Die Erfindung bietet vor allem den Vorteil, daß man ein gewöhnliches Mikroskop in ein mit Phasenkontrast wirksames Mikroskop einfach dadurch umwandeln kann, daß man sein Okular durch eine aus dem Phasenverschiebungsspiegel und dem Okular für die Betrachtung des reflektierten Bildes bestehende optische- Gesamtheit ersetzt, der man gegebenenfalls noch den nach dem Spiegel eingeschalteten Polarisator und ein optisches System zufügen kann, das auf dem Spiegel das Bild der Lichtquelle von dem schon vom Objektiv des Mikroskops hervorgebrachten Bild aus zum Entstehen zu bringen vermag.The main advantage of the invention is that you can use an ordinary Simply convert the microscope into a microscope that works with phase contrast can, that one of the phase shift mirror and the Eyepiece for viewing the reflected image consisting of an optical assembly replaced, which one possibly also the polarizer switched on after the mirror and can add an optical system that shows the image of the light source on the mirror from the image already produced by the lens of the microscope to the creation able to bring.

Die Beleuchtung des Objekts kann durch die gewöhnlichen hierfür gebräuchlichen Mittel, gegebenenfalls mit Einschaltung von Polarisatoren in das Lichtbündel, erzielt werden. Man kann aber auch, was ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Phasenverschiebungsspiegels nach der Erfindung ist, im Falle der Betrachtung von lichtundurchlässigen Objekten, z. B. bei der Benutzung des Mikroskops in der Metallographie, das Objekt durch die durchsichtige Trägerlamelle des Spiegels hindurch beleuchten, was eine Gesamtvorrichtung zu verwirklichen gestattet, bei welcher das Objektiv des Mikroskops als Autokollimator gegenüber dem Phasenverschiebungsspiegel wirkt. Zu diesem Zweck kann man an der dem Objektiv mit Bezug auf den Phasenverschiebungsspiegel entgegengesetzten Seite eine Lichtquelle und ein deren Bild auf der konjugierten Fläche des Spiegels hervorbringendes optisches System anordnen, und dabei sieht man diese Spiegelfläche in der Nähe des Brennpunktes des Objektivs des Mikroskops vor und richtet dieses optische System und das Mikroskopobjektiv mit gleicher optischer Achse aus.The lighting of the object can be made by the usual ones used for this purpose Means, optionally with the inclusion of polarizers in the light beam, achieved will. But you can also, which is another advantage of using a phase shift mirror according to the invention, in the case of viewing opaque objects, z. B. when using the microscope in metallography, the object through the Illuminate transparent support lamella of the mirror through what an overall device allowed to realize in which the objective of the microscope as an autocollimator acts against the phase shift mirror. For this purpose one can join the the opposite side of the lens with respect to the phase shift mirror a light source and an image producing it on the conjugate surface of the mirror arrange the optical system, and you can see this mirror surface near the The focal point of the lens of the microscope and aligns this optical system and the microscope objective with the same optical axis.

Die Zeichnung veranschaulicht das Mikroskop nach der Erfindung beispielsweise in mehreren Ausführungsformen in. rein schematischer Darstellung.The drawing illustrates the microscope according to the invention, for example in several embodiments in a purely schematic representation.

Abb. z zeigt in allgemeiner Form die Ausführung und Anordnung des Phasenverschiebungsspiegels. Abb.2 läßt eine vorteilhafte Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung für das mit .Hilfe von Reflexion zu betrachtende Objekt erkennen.Fig. Z shows in general the design and arrangement of the Phase shift mirror. Fig.2 shows an advantageous design of the lighting device for the object to be viewed with the help of reflection.

Abb. 3 gibt eine Abänderung der Anordnung nach Abb. i wieder.Fig. 3 shows a modification of the arrangement according to Fig. I.

Abb. ¢ veranschaulicht ein mit einer Vorrichtung zur Beleuchtung des Objekts durch reflektiertes und polarisiertes Licht vereinigtes Mikroskop.Fig. ¢ illustrates a with a device for illuminating the Object microscope combined by reflected and polarized light.

Abb.5 ist eine Abänderung des Mikroskops nach Abb. q., bei der die Beleuchtung des Objekts durch den Phasenverschiebungsspiegel hindurch stattfindet.Fig.5 is a modification of the microscope according to Fig. Q., In which the Illumination of the object takes place through the phase shift mirror.

Abb. i gibt schematisch den optischen Teil eines Okulars wieder, das bei einem Mikroskop üblicher Bauart zwecks dessen Umwandlung in ein Mikroskop mit Phasenkontrast angebracht werden kann. Das Mikroskop enthält in an sich bekannter Weise eine Vorrichtung zur Beleuchtung des Objekts durch einen als Lichtquelle wirksamen Lichtschlitz und ein Tragblech für das Objekt sowie ein Objektiv. Da diese Teile die gebräuchliche Ausführung und Anordnung aufweisen, sind sie in Abb. i nicht dargestellt. Das Objektiv ist so ausgebildet, daß es von dem die Lichtquelle darstellenden ausgeleuchteten Schlitz ein Bild F liefert.Fig. I shows schematically the optical part of an eyepiece, the with a microscope of the usual type for the purpose of converting it into a microscope Phase contrast can be attached. The microscope contains a known per se Way one Device for illuminating the object by an as Light source effective light slot and a support plate for the object and a lens. Since these parts have the common style and arrangement, they are in Fig. I not shown. The lens is designed in such a way that it detects the light source the illuminated slit representing an image F delivers.

Der Phasenverschiebungsspiegel besteht aus einer Glasplatte i mit dem Brechungsindex it, die mit einer dünnen reflektierenden metallischen Schicht 2 bedeckt ist, die nur einen kleinen Bereich 3 in der Mitte der Glasplatte i frei läßt. Die Glasplatte i steht mit ihrer Ebene schräg zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs, und ein ihr vorgeschaltetes Linsensystem 4 bringt auf ihr das Bild F des durch das Objektiv hindurch ausgeleuchteten Schlitzes wiederum als Bild zur Erscheinung. Die nicht mit Metall bedeckte Fläche 3 der Glasplatte i hat die gleichen Abmessungen wie dieses Bild des Leuchtschlitzbildes F.The phase shift mirror consists of a glass plate i with the refractive index it covered with a thin reflective metallic layer 2 is covered, which exposes only a small area 3 in the middle of the glass plate i leaves. The plane of the glass plate i is inclined to the optical axis of the microscope objective, and a lens system 4 upstream of it brings the image F of the through the to it Objectively illuminated slit in turn as an image for appearance. the Surface 3 of the glass plate i not covered with metal has the same dimensions like this picture of the luminescent slit image F.

Der Einfallwinkel i des vom optischen System 4 kommenden Lichtbündels auf der Glasplatte l wird derart eingestellt, daß tg i = 7t ist und somit der Winkel i dem Brewsterschen Einfallwinkel entspricht. Die Dicke der Metallschicht :2 wird so gewählt, daß unter Berücksichtigung des Unterschiedes zwischen dem Index it, der Glasplatte l und dem Index des Metalls der Schicht 2 eine Phasenverschiebung von as/a nach der an der am Spiegel 1, 2, 3 erfolgten Lichtreflexion zwischen einem an der metallfreien konjugierten Fläche 3 des Spiegels reflektierten Strahl und einem an der metallischen, komplementären Spiegelfläche 2 reflektierten Strahl besteht.The angle of incidence i of the light beam coming from the optical system 4 on the glass plate l is set in such a way that tg i = 7t and thus the angle i corresponds to the Brewster angle of incidence. The thickness of the metal layer: 2 is chosen so that, taking into account the difference between the index it, the glass plate 1 and the index of the metal of the layer 2, a phase shift of as / a after the light reflection on the mirror 1, 2, 3 exists between a beam reflected on the metal-free conjugate surface 3 of the mirror and a beam reflected on the metallic, complementary mirror surface 2.

Ein Okular 5 ist in solcher Lagenbeziehung zum Phasenverschiebungsspiegel1, 2, 3 angeordnet, daß es die Betrachtung des Bildes ermöglicht, das von dem Objekt über das Mikroskopobjektiv und das optische System 4 nach Reflexion auf dem Phasenverschiebungsspiegel 1, 2, 3 erscheint. Da dieser zwischen den unmittelbar vom Objekt kommenden und an der konjugierten Spiegelfläche 3 reflektierten Strahlen und den durch das Objekt gebeugten, an der komplementären Spiegelfläche 2 reflektierten Strahlen die Phasenverschiebung n/2 hervorruft, wird der Beschauer durch das Okular 5 hindurch das Bild des Objekts im Phasenkontrast sehen.An eyepiece 5 is in such a positional relationship to the phase shift mirror 1, 2, 3 arranged to enable viewing of the image of the object via the microscope objective and the optical system 4 after reflection on the phase shift mirror 1, 2, 3 appears. Since this is between the coming and going directly from the object the conjugate mirror surface 3 and the rays reflected by the object diffracted, on the complementary mirror surface 2 reflected rays the phase shift n / 2, the viewer will see the image of the object through the eyepiece 5 see in phase contrast.

Wenn man eine polarisierende Lamelle 6 in die Bahn der vom Spiegel t, 2, 3 ausgehenden Lichtstrahlen vor dem Okular 5 einfügt, ergibt sich bei der Einstellung des Spiegels auf den Brewsterschen Einfallwinkel die Möglichkeit, durch Drehung des Polarisators 6 die unmittelbaren, von der konjugierten Spiegelfläche 3 reflektierten Strahlen ohne Beeinträchtigung der gebeugten, an der komplementären Spiegelfläche :2 reflektierten Strahlen auszulöschen und die Absorption des unmittelbaren Strahlenbündels nach Belieben zu verändern.If you put a polarizing lamella 6 in the path of the mirror t, 2, 3 inserts outgoing light rays in front of the eyepiece 5, results in the Setting the mirror to the Brewster angle of incidence allows the possibility of Rotation of the polarizer 6 the immediate, from the conjugate mirror surface 3 reflected rays without affecting the diffracted, on the complementary Mirror surface: cancel 2 reflected rays and the absorption of the immediate To change the bundle of rays at will.

Die Vorrichtung nach Abb. i gestattet in Verbindung mit einem gewöhnlichen Objektiv, bei dem der Beleuchtungsschlitz in der Brennpunktebene des Kondensors liegt, die Betrachtung von lichtdurchlässigen Objekten. Für die Betrachtung von undurchsichtigen Objekten, insbesondere bei der metallographischen Mikroskopie, muß die Einrichtung für die Beleuchtung des Objekts vorzugsweise den sogenannten Köhlerschen Beleuchtungsbedingungen entsprechen, was durch eine Beleuchtungseinrichtung nach Abb. 2 erreicht wird.The device according to Fig. I allows in conjunction with an ordinary Objective in which the illumination slit is in the focal plane of the condenser is the observation of translucent objects. For viewing opaque objects, especially in metallographic microscopy, the device for the illumination of the object must preferably be the so-called Köhler's lighting conditions correspond to what is achieved by a lighting device according to Fig. 2 is achieved.

Gemäß Abb. 2 wirft eine Glühlampe 7 der in der Mikroskopie gebräuchlichen Art ihr Licht auf ein optisches System 8, das den Glühfaden der Lampe 7 auf einem Diaphragma io nach Reflexion auf einem Spiegel 9 abbildet. Eine Linse ii gibt dieses Bild auf einem Schirm 12 wieder, der einen Schlitz 13 von festgelegter Breite aufweist, dessen Lage durch Drehung exzentrisch in seiner Ebene verändert werden kann. Auf der von der Linse ii abgekehrten Seite des Schirmes 12 ist eine weitere Linse 14 vorgesehen, und dann folgen eine Linse 15 und ein halbreflektierendes Prisma 16.According to Fig. 2, an incandescent lamp 7 casts the one commonly used in microscopy Art their light on an optical system 8, which the filament of the lamp 7 on a Diaphragm io after reflection on a mirror 9 images. A lens ii gives this Image again on a screen 12 which has a slot 13 of a fixed width, whose position can be changed eccentrically in its plane by rotating it. on the side of the screen 12 facing away from the lens ii is a further lens 14 and then a lens 15 and a semi-reflective prism 16 follow.

Dieses Prisma 16 und die Linse 15 liefern das Bild des Schlitzes 13 des Schirmes 12 an der Stelle F° in der Brennpunktebene des Objektivs 17 des Mikroskops. Das lichtundurchlässige Objekt 18 wird demnach durch ein Bündel von parallelen Lichtstrahlen beleuchtet und ist durch das Prisma 16 hindurch sichtbar, in dessen senkrechter Achse die Vorrichtung nach Abb. i angeordnet ist. Die Linse 14, die bei der Erzeugung des Objektivbildes keine Rolle spielt, wirkt mit der dem Prisma 16 vorgeschalteten Linse 15 zusammen, um auf dem Objekt 18 das Bild einer der Linse ii zugeordneten Blende ig zu formen und so das durch die Pupillenabbildung bedingte Streulicht zu vermeiden.This prism 16 and the lens 15 provide the image of the slit 13 of the screen 12 at the point F ° in the focal plane of the objective 17 of the microscope. The opaque object 18 is accordingly made by a bundle of parallel light rays illuminated and is visible through the prism 16, in its perpendicular Axis the device according to Fig. I is arranged. The lens 14 used in the creation of the lens image does not play a role, acts with the one upstream of the prism 16 Lens 15 together to form the image of a lens ii associated with the object 18 Aperture ig to shape and thus to the scattered light caused by the pupil imaging avoid.

Die Vorrichtung nach Abb. i kann durch einen dem Phasenverschiebungsspiegel 1, 2, 3 vorgeschalteten Polarisator ergänzt werden, dessen Wirkung sich mit der Wirkung des nach dem Phasenverschiebungsspiegel vorgesehenen Polarisators vereinigt. Diese Weiterbildung der Anordnung nach Abb. i ist aus Abb. 3 ersichtlich, in welcher die aus Abb. i entnommenen Teile mit den gleichen, jedoch durch Zufügung eines a ergänzten Bezugszeichen versehen sind und zwischen dem optischen System 4a und dem Phasenverschiebungsspiegella, 2a, 3a in die Bahn der Lichtstrahlen eine polarisierende Lamelle 2o eingeschaltet ist. In ähnlicher Weise wie im Falle der Abb. i wird nach Abb. 3 das Bild Fa des Beleuchtungsschlitzes des Mikroskops über dessen nicht dargestelltes Objektiv durch das optische System 4a aufgenommen, das es auf der konjugierten Fläche 3a des Spiegels 1a, 2a, 3a wiedergibt. Das Bild 2i des Objekts, das über das Objektiv des Mikroskops erhalten ist, erscheint wieder in der Ebene 22 nach Durchgang durch das optische System 4a und nach Reflexion der unmittelbaren Strahlen an der konjugierten Spiegelfläche 3` und der gebeugten Strahlen an der komplementären Spiegelfläche 2a.The device according to Fig. I can be supplemented by a polarizer connected upstream of the phase shift mirror 1, 2, 3, the effect of which is combined with the action of the polarizer provided after the phase shift mirror. This further development of the arrangement according to Fig. I can be seen in Fig. 3, in which the parts taken from Fig. I are provided with the same reference numerals, but with the addition of an a, and between the optical system 4a and the phase shift mirror, 2a, 3a A polarizing lamella 2o is switched on in the path of the light rays. In a similar way as in the case of Fig. I, the image Fa of the illumination slit of the microscope is recorded in Fig. 3 via its objective (not shown) by the optical system 4a, which reproduces it on the conjugate surface 3a of the mirror 1a, 2a, 3a. The image 2i of the object obtained through the objective of the microscope reappears in the plane 22 after passing through the optical system 4a and after reflecting the direct rays on the conjugate mirror surface 3 ' and the diffracted rays on the complementary mirror surface 2a.

Die Schwingung der den Phasenverschiebungsspiegel 1a, 2a, 3a erreichenden Lichtstrahlen wird gemäß Abb. 3 geradlinig durch den Polarisator 2o polarisiert. Die erzielten Ergebnisse hängen von der Ausrichtung der Polarisatoren 2o und 6a ab. Wenn beispielsweise der Polarisator 2o so ausgerichtet ist, daß die Polarisationsebene der ihn durchquerenden Strahlen einen Winkel von 45° mit dem Einfalls- Winkel an dem Spiegel ia, 2o', 3a bildet, kann man durch Drehen des Polarisators 6 kontinuierlich von dem gewöhnlichen Beschauen ohne Phasenkontrast auf die Betrachtung mit negativem oder positivem Phasenkontrast übergehen.The oscillation of the light beams reaching the phase shift mirror 1a, 2a, 3a is polarized in a straight line by the polarizer 2o as shown in FIG. The results obtained depend on the orientation of the polarizers 2o and 6a. If, for example, the polarizer 2o is aligned so that the plane of polarization of the rays traversing it forms an angle of 45 ° with the angle of incidence at the mirror ia, 2o ', 3a, one can by rotating the polarizer 6 continuously from the usual viewing without Change the phase contrast to the observation with negative or positive phase contrast.

Abb. q., in welcher die auch in Abb. 2 vorkommenden Teile mit den gleichen, aber durch den Buchstäben b ergänzten Bezugszeichen versehen sind, veranschaulicht die Betrachtung von durch Reflexion beleuchteten Objekten. Die Lichtquelle ist hier durch einen ausgeleuchteten Schlitz 23 einer Blende gegeben, der im Brennpunkt eines Kondensors 2,4 liegt, der ein Bündel paralleler Strahlen auf eine halbreflektierende Lamelle 25 überträgt, die unter q.5° zur optischen Achse des Mikroskops geneigt ist. Dieses Bündel paralleler Strahlen wird durch die Lamelle 25 reflektiert und erreicht das zu betrachtende Objekt 26, von. dem aus es unter Reflexion in sich selbst durch die Lamelle 25 hindurchgeht und durch ein dieser vorgeschaltetes Objektiv 27 zur Formung eines Bildes des Leuchtschlitzes 23 auf der konjugierten Fläche 3b des Phasenverschiebungsspiegels ib, 2b, 3b veranlaßt wird, die in der Nähe des Brennpunktes -des Objektivs angeordnet ist. .Fig. Q., In which the parts also appearing in Fig. 2 with the the same reference numerals supplemented by the letter b are illustrated viewing objects illuminated by reflection. The light source is here given by an illuminated slot 23 of a diaphragm, the focal point of a Condenser 2.4 lies, which is a bundle of parallel rays on a semi-reflective Lamella 25 transmits, which is inclined at q.5 ° to the optical axis of the microscope is. This bundle of parallel rays is reflected by the lamella 25 and reaches the object to be viewed 26, from. from which it is reflected in itself even passes through the lamella 25 and through a lens connected upstream of this 27 for forming an image of the luminous slit 23 on the conjugate surface 3b of the phase shift mirror ib, 2b, 3b is caused in the vicinity of the focal point -the lens is arranged. .

Auch bei der Anordnung nach Abb. q. wird die unmittelbare Strahlung nach Zurücklegung des beschriebenen Weges an der konjugierten Spiegelfläche 3b reflektiert und gelangt so nach dem Okular 5b, und die durch das Objekt gebeugte Strahlung durchsetzt die Lamelle 25 und das Objektiv 27 und wird dann an der komplementären Fläche 21 des Phasenverschiebungsspiegels ib, 2b, 3b reflektiert. Das auf diese Weise in der Brennpunktebene 28 des Okulars 5b zur Erscheinung gebrachte Bild wird vom Beschauer z9 im Phasenkontrast gesehen.Even with the arrangement according to Fig. Q. becomes the immediate radiation after covering the path described is reflected on the conjugate mirror surface 3b and thus reaches the eyepiece 5b, and penetrates the radiation diffracted by the object the lamella 25 and the lens 27 and is then on the complementary surface 21 of the phase shift mirror ib, 2b, 3b reflected. That way in the The image displayed on the focal plane 28 of the eyepiece 5b is seen by the viewer z9 seen in phase contrast.

Zwischen dem Kondensor 24 und der halbreflektierenden Lamelle 25 kann eine polarisierende Lamelle 2o eingefügt sein, die in Verbindung mit dem ausrichtbaren Polarisator 6b unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei der Anordnung nach Abb. 3 das Zusammenarbeiten der Polarisatoren 611 und 2o verlangt, die Verwirklichung eines positiven oder negativen Phasenkontrastes unter in beiden Fällen veränderbarer Absorption des unmittelbaren Lichtbündels ermöglicht. Der Polarisator 3o kann auch zwischen dem Objekt 26 und dem Phasenverschiebungsspiegel ib, 2b, 3b, insbesondere zwischen diesem und dem Objektiv 27, in der Bahn der das Bild formenden Strahlen, vorgesehen sein.Between the condenser 24 and the semi-reflective lamella 25 can a polarizing lamella 2o be inserted in connection with the alignable Polarizer 6b under the same conditions as in the arrangement according to Fig. 3 the cooperation of the polarizers 611 and 2o requires the realization a positive or negative phase contrast under variable in both cases Allows absorption of the immediate light beam. The polarizer 3o can also between the object 26 and the phase shift mirror ib, 2b, 3b, in particular between this and the lens 27, in the path of the rays forming the image, be provided.

Wie Abb. 5 zeigt, kann man auch die Durchsichtigkeit der als Träger des Phasenverschiebungsspiegels dienenden Platte ausnutzen, um das Objekt mittels Reflexion durch den Spiegel hindurch zu beleuchten. Gemäß Abb. 5 liefert ein Objektiv 32 von dem Objekt 31 ein Bild in der Brennpunktebene 33 eines Okulars 5c nach der Reflexion der Strahlen an einem in der Ausgangspupille des Objektivs 32 angeordneten und wie die Spiegel der Abb. i, 3, q. ausgebildeten Phasenverschiebungsspiegel =°, 2c, 3°. Das Objekt 3i kann dabei ein Körper oder ein durch ein. nicht dargestelltes optisches System erzeugtes Luftbild sein.As Fig. 5 shows, the transparency of the plate serving as the carrier of the phase shift mirror can also be used to illuminate the object by means of reflection through the mirror. According to FIG. 5, an objective 32 delivers an image of the object 31 in the focal plane 33 of an eyepiece 5c after the reflection of the rays at one arranged in the exit pupil of the objective 32 and like the mirrors in FIGS. I, 3, q. formed phase shift mirror = °, 2c, 3 °. The object 3i can be a body or through a. optical system not shown be generated aerial image.

Ein Kondensor 3q., der über dem Phasenverschiebungsspiegel i e-, 2, 31: in der optischen Achse des Objektivs 32 angeordnet ist, formt das Bild einer durch einen ausgeleuchteten Schlitz 35 einer Blende gegebenen Lichtquelle auf der konjugierten Fläche 3° des Spiegels i c, 2, 3 °, die dann als sekundäre Lichtquelle wirkt. Die.von dieser Fläche 3c ausgehenden Strahlen durchqueren das Objektiv 32 und fallen als Parallelstrahlenbündel auf die Oberfläche des Objekts 31. Die durch dieses unmittelbar reflektierten Strahlen kehren in sich selbst zurück, werden an der konjugierten Spiegelfläche 3c reflektiert und von dieser nach dem Okular 5° gelenkt. Die durch die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Objekts 31 gebeugten Strahlen gehen durch das Objektiv 32 und werden an der aus einem metallischen Belag der Platte i c bestehenden komplementären Spiegelfläche 2 reflektiert. Auf diese Weise entsteht in der Brennpunktebene 33 des Okulars 50 ein durch Phasenkontrast sichtbares Bild des Objekts 3i.A condenser 3q., Which is arranged above the phase shift mirror i e-, 2, 31: in the optical axis of the objective 32, forms the image of a light source given through an illuminated slit 35 of a diaphragm on the conjugate surface 3 ° of the mirror ic, 2, 3 °, which then acts as a secondary light source. The rays emanating from this surface 3c traverse the objective 32 and fall as a parallel beam onto the surface of the object 31. The rays directly reflected by this return to themselves, are reflected on the conjugate mirror surface 3c and from there to the eyepiece 5 ° steered. The rays diffracted by the irregularities of the surface of the object 31 pass through the objective 32 and are reflected on the complementary mirror surface 2 consisting of a metallic covering of the plate ic. In this way, an image of the object 3i that is visible by phase contrast is created in the focal plane 33 of the eyepiece 50.

Der Vorteil der Anordnung nach Abb. 5 liegt in der erzielbaren hohen Lichtstärke des erzeugten Bildes, da bei den dieses formenden Strahlenbündeln keine trennende Fläche eingeschaltet ist. Vorteilhaft kann es sein, das Bild der Lichtquelle 35 mit Bezug auf die konjugierte Spiegelfläche 3° durch Blendenwirkung in der Weise zu beeinflussen, daß die Lichtquelle 35 z. B. durch eine Blende mit einer solchen Öffnung bestimmt wird, daß ihr Bild auf der konjugierten Spiegelfläche 3° etwas kleiner als diese ist. Wie bei den Abb. i, 3, und ¢ kann man- auch bei der Anordnung nach Abb. 5 gegebenenfalls eine oder mehrere polarisierende Lamellen in der Bahn der Lichtstrahlen vorsehen. Auch kann man bei allen diesen Anordnungen den Phasenverschiebungsspiegel und das Okular sowie gegebenenfalls das dem Spiegel zugeordnete optische System zu einer baulichen Gesamtheit vereinen, die als Ganzes vom Mikroskop abnehmbar und in dieses einfügbar ist. .The advantage of the arrangement according to Fig. 5 is the achievable high Luminous intensity of the generated image, since there are none in the bundles of rays that form it separating surface is switched on. It can be advantageous to use the image of the light source 35 with reference to the conjugate mirror surface 3 ° by diaphragm effect in the manner to influence that the light source 35 z. B. through an aperture with such Opening is determined that your image on the conjugate mirror surface 3 ° something is smaller than this. As with Figs. I, 3, and ¢ you can - also with the arrangement According to Fig. 5, if necessary, one or more polarizing lamellae in the web of light rays. You can also use the phase shift mirror in all of these arrangements and the eyepiece and, if applicable, the optical system assigned to the mirror unite into a structural whole that can be removed from the microscope as a whole and can be inserted into this. .

Claims

PATENT CLAIMS: i. Microscope for viewing through phase contrast, characterized in that a lamella (i) made of glass or other translucent Material in the path of the light rays coming from the lens at the point of Creation of the image of the light source provided at an angle to the optical axis of the lens and with the exception of a small one, at the point of reproduction of the light source image located spot (3) with a thin layer (2) of a - reflective material of an index that deviates significantly from the index of the translucent lamella (i) is covered and the index of this substance and the thickness of the layer it consists of (2) are chosen such that in one of the partially layer-covered lamella (i, 2, .3) reflected beam a phase difference -r /: z between the from the layerless part (3) of the lamella (i) reflected rays and those from the reflective layer (2) consists of reflected rays and so the reflected Phase contrast image becomes visible through an appropriately arranged eyepiece (5). (Fig.i).

2. Microscope according to claim i, characterized in that that the layer (2) partially covering the lamella (i) consists of metal (Fig. i).

3. Microscope according to claim i, characterized in that an alignable Polarizer (6 °) in the path of the phase shift mirror (yes, 2a, 3a) reflected light beam is switched on (Fig. 3). q ..

Microscope according to claim 3, characterized in that a preferably alignable polarizer (2o) in the path of the not yet reflected by the phase shift mirror (= a, 2a, 3a) Light rays is inserted (Fig. 3).

5. Microscope according to one of claims i to .1, characterized in that the lamella (= b) and its cover layer (2b) phase shift mirrors (= b, 2b, 3b) formed by an optical system (2q., 25, 27) is added, which forms the image of the light source (23) on it (Fig. Q.).

6. Microscope according to one of claims i to 5, characterized in that the phase shift mirror (, b, 2b, 3 b) and the eyepiece (5 b) and, if applicable, one assigned to the mirror Optical system (2q., 25, 27) are combined into a structural unit that can be removed as a whole from the microscope and inserted into it (Fig. q.). 7th; microscope according to one of claims i to 6, characterized in that the phase shift mirror (i °, 2c, 3c) is inclined to the optical axis of the lens (32) so that it is below Brewster's angle of incidence works (Fig.5). B. microscope according to one of the claims i to 7, characterized in that an ion sensor (34) is arranged in such a way that that he with the projection lens and the projection eyepiece the image of a slit-shaped Light source (35) arise on the layer-free surface (A of the mirror (i c, 2e, 3c) lets, which is provided near the rear focal point of the projection eyepiece (Fig.5).