DEP0053688DA - Kontrastmikroskop - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontrastmikroskop, das es gestattet, in mikroskopischen Präparaten Einschlüsse oder sonstige Elemente (Phaseneinschlüsse) sichtbar zu machen, die zwar die gleiche Absorption, jedoch eine andere Brechzahl wie das Umfeld besitzen. Bei den bekannten Phasenkontrastverfahren hat man zu diesem Zweck das Licht des in der Objektivpupille entstehenden direkten Bildes der Kondensorblende durch Phasen- und Absorptionsplatten so beeinflusst, dass sich die von einem Phaseneinschluss herrührende Streustrahlung zumindest teilweise auslöscht, so dass diese Stelle dann gegenüber ihrem Umfeld dunkel erscheint. Dabei sind solche Kontraststellen aber nicht zu unterscheiden von Präparatstellen (Absoptionseinschlüssen), die infolge einer gegenüber dem Umfeld höheren Absorption ebenfalls dunkel erscheinen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kontrastmikroskop mit Kondensorblende und einer in der dazu konjugierenden Ebene liegenden Kontrasteinrichtung, bei welchem erfindungsgemäß die Kontrasteinrichtung Farbwirkung besitzt. Dabei kann die Farbwirkung für die Erzeugung des Kontrastes allein maßgebend sein, in den meisten Fällen wird es aber vorteilhaft sein, sie mit einer zusätzlichen festen Phasenverschiebung, z.B. von (Lambda)/4, zu koppeln. Gegebenenfalls kann außerdem noch eine Absorptionswirkung eine Rolle spielen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Kontrasteinrichtung zwei komplementäre Farbfilter, von denen das eine im wesentlichen von den Strahlen des direkten Blendenbildes in der Objektivpupille, das andere von den Strahlen der Bewegungsbilder der Blende, also der zum Blendenbild komplementären Fläche der Objektpupille durchsetzt wird. Wenn diese Strahlen im Objektivbild dann wieder zusammenwirken, entstehen mehr oder weniger farbige Kontraste der Phaseneinschlüsse; z.B. können die Phaseneinschlüsse des Präparates weiß in dem nicht streuenden und deshalb farbigen Präparatumfeld erscheinen. Von reinen Absorptionseinschlüssen im Präparat herrührenden Kontraste sind demgegenüber auf jeden Fall dunkel im farbigen Umfeld. Die Erfindung erlaubt somit auf einfache Weise eine sofortige Deutung der Kontraste nach Phaseneinschlüssen und reinen Absorptionseinschlüssen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken kann die Farbwirkung statt durch komplementären Filter auch durch die Phasenplatte unmittelbar hervorgerufen werden, indem diese so ausgebildet wird, dass sie eine Phasenverschiebung von mehr als (Lambda)/2 erzeugt. Bei Beleuchtung mit weißem Licht treten dann durch Interferenz farbige Kontraste auf, deren Farbe sich durch eine Änderung der Phasenverschiebung, z.B. bei Verwendung eines Phasenkeiles, beeinflussen lässt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die beigefügte Zeichnung und die nachfolgende Beschreibung verwiesen, aus der sich auch noch weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben.

Abb. 1 zeigt schematisch den Verlauf der Hauptstrahlen in einem an sich bekannten Kontrastmikroskop, jedoch ist eine Zwischenabbildung eingeführt, die es erlaubt, die Kontrastmittel aus der schwer zugänglichen Objektivpupille heraus in ein Zwischenbild dieser Pupille zu verlegen. Abb. 2 stellt eine an sich bekannte ringförmige Phasenblende dar und Abb. 3 dient zur Erläuterung der in der Objektivpupille enstehenden Blendenbilder.

In Abb. 1 bedeutet 3 das mikroskopische Präparat, das über die Kondensorblende 1 und den Kondensor 2 beleuchtet wird. 4 ist das Objektiv, 6 und 8 sind die beiden optischen Glieder eines Umkehrsystems, durch das die Objektivpupille 5 nach 9 abgebildet wird. Das vom Objektiv 4 in 7 erzeugte Bild des Präparats wird durch das optische System 8 und die zusätzliche Tubuslinse 10 nach 11 abgebildet, wo es mittels des Okulars 12 betrachtet werden kann. Die Objektivpupille 5 liegt in der Praxis unmittelbar an bzw. in dem Objektiv 4. Sie ist hier lediglich der Deutlichkeit halber vom Objektiv entfernt gezeichnet. Die Kontrastmittel, also Phasenplatte, Absorptionsfilter und nach der Erfindung die komplementären Farbfilter, sind am Ort des Zwischenbildes der Objektivpupille bei 13 angeordnet.

Im vorliegendem Falle sein angenommen, dass die Kondensorblende 1 die in der Phasenkontrastmikroskopie übliche Ringform besitzt, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist. Nur der Ring dient also als Lichtquelle. Es wird in die konjungierte Ebene bei 5 bzw. 9 abgebildet, und zwar findet diese Abbildung ohne irgendwelche Streuung im Präparat statt, wenn die Brechzahl in allen Stellen des Präparats die gleiche ist und auch keine Absorptionseinschlüsse vorhanden sind. Im Zwischenbild 9 entsteht also, wie in Abb. 3 dargestellt, ein direktes Bild 20 der Ringblende. Der unterhalb der Pupille eingezeichnete Pfeil 21 soll ein Maß für die Leuchtdichte dieses Bildes 20 sein. Nimmt man nun den hier interessierenden Fall an, dass das Präparat 3 einen mikroskopischen Einschluss enthält, dessen Brechzahl von der seines Umfeldes abweicht, so tritt an den Kanten dieses Einschlusses eine Lichtstreuung ein, deren Streuwinkel und deren Intensitätsverteilung innerhalb dieses Winkels abhängig von der Größe des Einschlusses sowie von dem Unterschied der Brechzahl gegenüber dem Umfeld sind. Infolge dieser Streuung erreicht dann nur noch ein Teil des den Kantenbereich durchsetzenden Lichtes den vom direkten Blendenbild 20 eingenommenen Teil der Objektivpupille; der andere Teil des Lichtes wird in die dazu komplementäre Fläche 30 der Pupille gestreut. Diese Fläche umfasst also nur Beugungsbilder der Blende 1. Das von dem mikroskopischen Präparateinschluss gesteute Licht ist somit aufgeteilt. Ein Teil überlagert sich dem direkten Bild 20 unmittelbar; diese Komponente sei durch den Pfeil 22 veranschaulicht. Der die komplementäre Fläche 30 durchsetzende teil dagegen soll den Pfeil 31 dargestellt sein. Lässt man beide Strahlenteile im weiteren Verlauf wieder zusammenwirken, ohne sie weiterhin beeinflusst zu haben, so ergeben sich wieder die gleiche Leuchtdichte, wie diese durch den Fall 21 des direkten Blendenbildes, also der Umfeldstrahlung, veranschaulicht ist. Im Bild 11 des Präparats (Abb. 1) würde sich dann also der Phaseneinschluss von seinem Umfeld nicht abheben. Erst durch Einschaltung der an sich bekannten Kontrastmittel, wie Phasenplatte, Absorptionsfilter, oder durch die erfindungsgemäß verwendeten Kontrastmittel mit Farbwirkung, durch welche die einzelnen in Abb. 3 durch die Pfeile 21, 22, 31 veranschaulichte Streukomponenten in bestimmter Weise beeinflusst werden, wird erreicht, dass im Bild der Phaseneinschluss ais seinem Umfeld heraustritt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden nun im Zwischenbild der Objektivpupille oder in der Objektivpupille komplementäre Farbfilter vorgesehen, und zwar werden die beiden Zonen 20 und 30 der Pupille mit den verschiedenen Filtern bedeckt. Z.B. kann der Ring 20 mit einem Grünfilter belegt sein, während die dazu komplementäre Fläche durch einen Rotfilter abgedeckt wird. Die durch die Pfeile 21 und 22 dargestellten Komponenten sind also grün, während die Streukomponente 31 rot ist. Wenn im Objektbild bei 11 die Komponenten 22 31 bei annähernd gleicher Intensität wieder zusammenwirken, ergibt sich weißes Licht, dass heißt die Konturen der Straußes des Präparats heben sich weiß aus einem grünen Umfeld, dessen Strahlung durch den Pfeil 21 dargestellt ist, ab. Kontraststellen dagegen, die nicht auf Streuung, sondern auf reine Absorption im Präparat zurückgehen, treten in dem grünen Umfeld dunkel hervor. Je nach der gewünschten Kontrastwirkung wird man bei dieser Anordnung die üblichen Phasenplatte mit einer Phasenverschiebung von z.B. (Lambda)/4 versehen. In vielen Fällen lassen sich die Kontraste aber auch ohne eine solche Phasenplatte, allein durch die Farbfilter, erzielen.

Durch Einfügen zusätzlicher Absorptionsfilter kann man die Konstrastwirkung weiter verlieren. Wird z.B. das Absorptionsfilter kann man die Kontrastwirkung weiter variieren. Wird z.B. das Absorptionsfilter zusätzlich indem direkten Blendenbild 20 vorgesehen, so wird die Strahlung der Pfeile 21 und 22 geschwächt und die streuende Präparatstelle würde rot in einem mehr oder weniger grauen Umfeld erscheinen, während auf Absorption im Präparat zurückgehende Kontraststellen weiterhin dunkel bleiben. Durch Änderung der Absorption und gegebenenfalls der Phasenverschiebung lassen sich je nach dem Präparat optimale Kontraste erreichen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die Farbwirkung durch eine Phasenverschiebung erzielt wird, genügt in der Objektivpupille oder deren Zwischenbild die Anordnung der Phasenplatte allein, die dann aber eine Phasenverschiebung von mehr als (Lambda)/2 hervorrufen muss. Die Platte kann das direkte Bild 20 oder gegebenenfalls die dazu komplementäre Fläche 30 abdecken. Auch eine solche Phasenplatte kann selbstverständlich zusätzlich eine

Absorptionswirkung besitzen. - Durch die Platte wird nun ein Gangunterschied der Strahlungskomponente 22 gegenüber der Komponente 31 erzielt. Bei Beleuchtung mit weißem Licht entstehen dann je nach der Phasendifferenz farbige Interferenzen zwischen den beiden Komponenten 22 und 31, die zu entsprechenden Kontrasten führen. Durch Änderung der Phasenverschiebung kann man eine geeignete Farbe, die zu besonders hohen Kontrasten führt, auswählen. Zum Beispiel erhält man bei Beleuchtung mit weißen, dessen Schwerpunkt etwa bei einer Wellenlänge von 555 m(my) liegt, gelbe Interferenzen, wenn die Phasenverschiebung der Kontrastplatte etwa 1,5x (Lambda)/2 gewählt wird; rote Interferenzen würden sich dann bei einer Phasendifferenz von etwa einer Wellenlänge und blaue schließlich bei einer Differenz von 2,5x (Lambda)/2 ergeben.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von ringförmigen Kondensorblenden beschränkt. Es kann jede andere bei Kontrastmikroskopen brauchbare Blende verwendet werden. Wichtig ist, dass die Aufteilung der Strahlen und ihre farbige Beeinflussung auf jeden Fall entsprechend der Blendenform bzw. entsprechend deren Bild in der Objektivpupille erfolgt.

Claims (5)

1. Kontrastmikroskop mit Kondensorblende und einer Kontrasteinrichtung, die in einer zur Blendenebene konjungierte Ebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrasteinrichtung Farbwirkung besitzt.

2. Kontrastmikroskop nach Anspruch 1 mit einer Phasenplatte als Kontrasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Phasenverschiebung um mehr als (Lambda)/2 hervorruft.

3. Kontrastmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrasteinrichtung zwei komplementäre Farbfilter enthält, von denen das eine im wesentlichen von den Strahlen des nicht abgebeugten Blendenbildes, das andere von den Strahlen der Beugungsbilder der Blende durchsetzt wird.

4. Kontrastmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrasteinrichtung mit zusätzlichen Absorptionsmitteln im Strahlengang des nicht abgebeugten Blendenbildes versehen ist.

5. Kontrastmikroskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zwischenabbildungssystem, das ein reelles Bild der Objektivpupille vor dem Okular entwirft, wobei die Kontrastmittel in diesem Zwischenbild angeordnet sind.