PL129503B1 - Optical system for generation highly contrasted images of microscopic objects - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 1986 02 15 129503 Int. Cl8 G02B 21/14 Twórca wynalazku: Gunter Schóppe Uprawniony z patentu: VEB Carl Zeiss Jema, Jena (Niemiecka Republika Demokratyczna) Uklad optyczny do otrzymywania silnie kontrastowych obrazów przedmiotów mikroskopowych Prziedimiitoitem wynalazku jest uklad optyczny do otrzymywania silnie kontrastowych obrazów przed¬ miotów mikroskopowych, oswietlanych swiatlem przechodzacym lub padajacym, zwlaszcza przed¬ miotów fazowych, za pomoca interferencji.Znany jest interferencyjny uklad, w którym wy¬ twarza sie; w swietle spolaryzowanym za pomoca zmodyfikowanych (pryzmatów WollaStona dwa obra¬ zy- przedmiotu, przesuniete w bok w przyblizeniu o granica rozdzielczosci ukladu mikroskopowego.Obydwa obrazy czastkowe doprowadza sie do sta¬ nu interferencji, przy czym powstaja reliefowe, silnie kontrastowe odtworzenia o wysokiej jakosci obrazu przedmiotów fazowych. Za pomoca odpo¬ wiednich srodków mozna zmieniac kontrast.TWaida tego ukladu jest uzycie na pryzmaty Wol- lastona cennego materialu o podwójnym zalama¬ niu oraz duze naklady technologiczne z uwagi na czesciowo niewielkie tolerancje, "Ponadto za pomoca tego ukladu mozina kontras¬ towac bez dodatkowych skomplikowanych stodków równomiernie tylko jedno póle ograniczonej wiel¬ kosci; Przy wiekszym otworze Obiektywu zjawiska depolaryzacji 'dzialaja pomimo- kompensacji biegu promieni oswietlajacych, w kierunku zmlniejiszenia kontrMtu. Tóv-zmniejszanie konitrastu nalezy z ko¬ lei eliminowac za pomoca dodatkowych srodków. iW hinym' zrianym ukladzie umieszcza sie w tyl¬ nej plaszczyznie ogniskowej obiektywu podzielona na trzy obszary przyslone, której srodkowy, waski 10 15 20 30 obszar paskowy przepuszcza ok. 15p/o swiatla, je¬ den z obu obszarów segmentowych jest niemal nieprzezroczysty, natomiast drugi obszar jesit cal¬ kowicie przezroczysty. Do oswietlania niezbedna jest .szczelina.Wada jest niska jakosc obrazu, jaka uzyskuje sie za pomoca tego ukladu. Przez szczelinowe zwe¬ zenie otworu oswietlajacego oraz jednostronne ograniczenie otworu obserwacyjnego wystepuja straty zdolnosci rozdzielczej prostopadle do kierun¬ ku szczeliny.Poniewaz przyslona modulacyjna dziala jako ele¬ ment dyfrakcyjny, wywoluje ona wskutek swego niestalego przebiegu natezenia oprócz pozadanych obrazów dyfrakcyjnych przedmiotu mikroskopowe¬ go równiez dalsze obrazy, nakladajace sie na po¬ wstajacy obraz, za posrednictwem wyzszych har¬ monicznych czestotliwosci przestrzennych modula¬ tora, ponadto nie jest mozliwa regulacja efektu kontrastowego.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu opty¬ cznego do otrzymywania silnie kontrastowych Obra¬ zów przedmiotów mikroskopowych, umozliwiajace¬ go uzyskiwanie wysokiej jakosci obrazu przy ma¬ lych nakladach srodków technicznych, a takze re¬ gulacji kontrastu.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze uklad wedlug wynalazku, podzielony na uklad oswietla¬ jacy i uklad odtwarzajacy ma w zrenicy wyjscio¬ wej obiektywu ukladu odtwarzajacego luib jej 129 503129 503 3 obrazu ewentualnie w poblizu, umieszczona siatke dyfrakcyjna, która ma rozklad przepuszczalnosci swiatla w przyblizeniu w ksztalcie cos2 rozciaiga- ja*}y""'sft wT^tecejTruz jeden okres, przy czym dhkgosc okresu; jcsir dopasowana do srednicy zre¬ nicy wyjsciowej obiektywu ukladu odtwarzajacego lub jej obrazu, natomiast w zrenicy wejsciowej kondensora ukladu oswietlajacego lub jej obrazie umieszczona lest taka sama sia'tka dyfrakcyjna, której dlugosc okresu po odtwarzaniu na plasz¬ czyzne siatki dyfrakcyjnej odpowiada dlugosci okresu umieszczonej tam siatki dyfrakcyjnej.Zgodnie z korzystna cecha wynalazku miejsce o najwiekszej przepuszczalnosci swiatla siatki dy¬ frakcyjnej jest ustawione w ukladzie oswietlaja¬ cym na osi optycznej, natomiast .siatka dyfrakcyjna w uikladzie odtwarzajacymi jest przesunieta o co najmniej jedna dlugosc okresu.Zarówno siatka dyfrakcyjna ukladu odtwarzaja¬ cego, jak i siatka dyfrakcyjna ukladu oswietlaja¬ cego jest przelaczalna lub osadzona wymiennie.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ukladu optycznego.Siatke dyfrakcyjna l-o rozkladzie przepuszczal¬ nosci swiatla w ksztalcie cos1, umieszczona w przedniej plaszczyznie ogniskowej kondensora 2, odtwarza sie za pomoca kondensora 2 i obiektywu 4 w jego- zrenicy wyjsciowej, której obraz wy¬ twarza sie z kolei w plaszczyznie siatki dyfrakeyj- , nej 6 za pomoca posredniego ukladu odtwarzaja¬ cego 5.Siatka dyfrakcyjna 6 ma 'rozklad przepuszczal¬ nosci swiatla w ksztalcie cos2, którego dlugosc okresu odpowiada w przyblizeniu srednicy obrazu zrenicy wyjsciowej obiektywu 4. Dlugosc okresu siatki dyfrakcyjnej 1 jest tak dopasowana, aby jej obraz "w plaszczyznie siatki dyfrakcyjnej 6 odpo¬ wiadal dlugosci okresu siatki dyfrakcyjnej 6.Siatke dyfrakcyjna 6 mozna przesuwac prosto¬ padle do osi optycznej za pomoca odpowiedniego mechanizmu w przyblizeniu o jedna dlugosc okre¬ su oraz mozna ja wymienic na inna.Obraz przedmiotu 3 wytwarza sie poprzez obiek¬ tyw 4 i siatke dyfrakcyjna 6 na plaszczyznie obra¬ zowej okularu 7 i przedmiot ten mozna obserwo¬ wac za pomoca okularu.Przy wytwarzaniu obrazu przedmiotu 3, siatka dyfrakcyjna 6 dziala jako element dyfrakcyjny.Jesli miejsce siatki dyfrakcyjnej 6, odznaczajace sie najmniejszym przepuszczaniem swiatla, ustawi sie na osi optycznej, to z uwagi na rozklad prze¬ puszczalnosci swiatla siatki dyfrakcyjnej 6, majacy ksztalt cos2, z kazdego punktu przedmiotu po¬ wstaja trzy lezace obok siebie obrazy, mianowicie obrazy o rzedzie dyfrakcji —11,0 i +1, w odstepie granicy rozdzielnosci ukladu mikroskopowego. Po¬ niewaz w tych obszarach nadano swiatlu za po¬ moca siatki dyfrakcyjnej 1 spójnosc, wystepuja zjawiska interferencji. W przypadku przedmiotów fazowych obydwa maksima uboczne pojawiaja sie jako nieco ciemniejsze, natomiast maksima glów¬ ne jako jasniejsze, niz otoczenie. Uzyskuje sie obraz o charakterze ciemnopolowym.Jesli miejsce o najmniejszej przepuszczalnosci swiatla ustawi sie obok wraz ze wzrastajacym oddaleniem sie od osi, w zaleznosci od kierunku oddalenia jedno z obu ma- 5 ksimów ubocznych, tak iz z kazdego punktu przed¬ miotu pozostaja dwa obrazy. W przypadku przed¬ miotów fazowych obraz przedmiotu, wytwarzany za posrednictwem maksimum glównego pojawia sie przy tym jako jasniejszy, natomiast obraz, wytwa- 10 rzany za posrednictwem maksimum ubocznego — jako ciemniejszy, niz otoczenie.W przypadku stosowania swiatla o ograniczonej szerokosci pasma widmowego do uzyskania pelne¬ go efektu wystarcza juz uzycie w charakterze sia- 15 tek dyfrakcyjnych 1 i 6 zdjecia fotograficznego prazków interferencyjnych w swietle monochro¬ matycznym, wykonanego na materiale drobnoziar¬ nistym i odpowiednio wywolanego; nadaja sie do tego celu równiez warstwy, wykonane z sadzy lub 20 powlok metalowych.Jesli pracuje sie w swietle bialym, to siatke dy¬ frakcyjna 6 moze stanowic zdjecie barwnego ukla¬ du prazków interferencyjnych (prazki rzedu —1, 0 i +1) na materiale barwnej blony filmowej, « który pokrywa mozliwie duzy obszar trójkata barw, mozna równiez stosowac warstwy, wykona¬ ne metoda drukarska za pomoca odpowiednich barwników. Opisane urzadzenie umozliwia uzyski¬ wanie równomiernego kontrastu na duzych polach JO oraz stosowanie stosunkowo duzych otworów oswietlajacych bez dodatkowych srodków. 35 PL PL PL PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad optyczny do otrzymywania simie kon¬ trastowych obrazów przedmiotów mikroskopowych, skladajacy sie z ukladu oswietlajacego i ukladu odtwarzajacego, znamienny tym, ze w zrenicy wyj- 40 sciowej obiektywu (4) ukladu odtwarzajacego (5) lub jej obrazu, ewentualnie w poblizu umieszczona jest siatka dyfrakcyjna <6), która ma rozklad prze¬ puszczalnosci swiatla w przyblizeniu w ksztalcie cos2 rozciagajacy sie w wiecej niz jeden okres, 45 przy czym dlugosc okresu jest dopasowana do srednicy zrenicy wyjsciowej obiektywu (4) ukladu odtwarzajacego (5) lub jej obrazu, natomiast w zrenicy wejsciowej kondensora (2) ukladu oswietla¬ jacego lub jej obrazie umieszczona jest taka sama 50 siatka dyfrakcyjna (1), której dlugosc okresu po odtworzeniu na plaszczyzne siatki dyfrakcyjnej (6) odpowiada dlugosci okresu umieszczonej tam siat¬ ki dyfrakcyjnej (6).

2. Uklad wedlug zatftrz. 1, znamienny tym, ze 55 siatka dyfrakcyjna (1) jest ustawiona w ukladzie oswietlajacym tak, ze jej miejsce o najwiekszej przepuszczalnosci swiatla znajtiuje sie na osi opty¬ cznej, natomiast siatka dyfrakcyjna (6) w ukladzie odtwarzajacym (5) jest przesunieta o co najmniej 60 jedna dlugosc okresu. 13. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zarówno siatka dyfrakcyjna ukladu odtwarzajace¬ go (6), jak i siatka dyfrakcyjna (1) ukladfu oswietla¬ jacego jest osadzona z mozliwoscia przesuwu lufo •5 osadzona wymiennie.129 503 <± 7 3-6 I i 4—1 PL PL PL PL PL