Микроскоп с переменным фазовым контрастом Советский патент 1984 года по МПК G02B21/14 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к оптическим микроскопам. .Извебтен фазово-контрастный микро скоп, содержащий осветитель с кольцевой диафрагмой, объектив, линзовую систему переноса выходного зрачка объектива, четвертьволновую фазовую пластинку, оптически сопряженную с этим зрачком, размеры которой соответствуют размерам кольцевой диафрагмы осветителя, и, окуляр fll. Недостатком такой конструкции является отсутствие возможности измерять фазовый контраст наблюдаемых объектов. Наиболее близким к предпагаемому ;по технической сущности является мик роскоп с переменным фазовым контраст содержащий осветитель с кольцевой ди афрагмой, объектив, линзовую систему переноса выходного зрачка объектива, поляризатор, оптически сопряженный с этим зрачком, компенсатор, окуляр и анализатор .L 2. В известном микроскопе поляризато выполнен с кольцевой зоной, размеры которой равны размерам изображения кольцевой диафрагмы осветителя, а ПЛОСКОСТЬ поляризации перпендикулярна плоскости поляризации остальной зоны поляризатора. Благодаря наличию компенсатора эта схема позволяет получить переменный фазовый контраст с произвольной разностью фаз и соотношением амплитуд между прямым и диафрагированным светом. Однако в известном микроскопе трудно применять объективы с большими увеличениями и числовыми апертурами, поскольку дл работы с такими объектива-ми требуетс кольцевая зона с весьма малыми размерами. Например, для объектива с фокусным расстоянием 1,8 мм требуетс зона с диаметром 2 мм и с шириной кольца 0,3 мм. Это предельные значения, которые нельзя превышать, а во. многих случаях лучше ограничиться еще меньшими значениями. В то же время изготовить поляроид с такой зоной весьма сложно из-за хрупкости поляроидной пленки. Ориентирование зоны (так, чтобы ее плоскость поляри зации бьта перпендикулярна плоскости поляризации остальной зоны поляроида тоже становится весьма сложной задачей. Применять же линзовую систему переноса с увеличением более 1 неце лесообразно из-за ухудшения качества изображения. Поэтому в таком микроскопе реально применимы только объективы слабых и средних увеличений и числовых апертур. Это снижает эксплуатационные характеристики прибора, сужает круг решаемых задач, затрудняет исследования тонких структур объектов, а именно для таких исследований наиболее целесообразен метод переменного фазового контраста. Цель изобретения - обеспечение возмо:}(ности использования объективов любых апертур и увеличений. Поставленная цель достигается тем. что в микроскоп с переменным фазовым контрастом, содержащий осветитель с кольцевой диафрагмой, объектив, линзовую систему переноса выходного зрачка объектива, поляризатор, оптически сопряженный с этим зрачком, компенсатор, окуляр и анализатор, введены вторая линзовая система переноса выходного зрачка объектива, установленная последовательно с первой, и второй поляризатор, оптически сопряженный с указанным зрачком, поляризаторы размещены по Z-образной схеме и выполнены из поляроидной пленки, расположенной между двумя плоскопараллельными пластинами с односторонним зеркальным покрытием, обращенным к пленке, причем покрытие первой по ходу луча пластины имеет в каждом из поляризаторов кольцевую зону, зеркальную в одном из них и прозрачную в другом, размеры этой зоны соответствуют размерам кольцевой диафрагмы поляроидных пленок взаимно перпенди- кулярны. На фиг. 1 представлена оптическая схема микроскопа; на фиг. 2 - поляризатор, разрез; на фиг. 3 - то же, вид спереди. Предлагаемое устройство включает осветитель 1 с кольцевой диафрагмой 2, объектив 3, первую линзовую систему 4 переноса выходного зрачка 5 объектива 3, первый поляризатор 6, вторую линзовую систему 7 переноса зрачка 5, второй поляризатор 8, компенсатор 9, например Бабине-Солейля, окуляр 10 и анализатор 11. При этом поляризаторы 6 и 8 с помощью систем 4 и 7 оптически сопряжены со зрачком 5 и расположены по Z-образной схеме. Каж,чый из поляризаторов 6 и 8, в свою очередь, состоит из примыкающих друг к другу плоскопараллельной пластины 1 на поверхности 13 которой нанесено зеркальное покрытие, имеющее кольце вую зону 14, поляроидной пленки 15, и плоскопараллельной пластины 16, на поверхности 17 которой нанесено сплошное зеркальное покрытие. Покры тия на пластинах 12 и 16 поляризато ров 6 и 8 отличаются друг от друга тем, что в одном из них кольцевая зона выполнена в виде прозрачного кольца в зеркальном покрытии, а в другом - в виде зеркального кольца. Размеры кольцевой зоны равны размерам изображения кольцевой диафрах- мы 2 осветителя 1, а поляроидные пленки 15 ориентированы так, что их плоскости поляризации взаимно перпе дикулярны. Нормали к зеркальным поверхностям поляризаторов 6 и 8 разв нуты относительно оптической оси на небольшой угол, определяемый размерами линз в системах 4 и 7. Поскольк задняя апертура микрообъективов обычно не превышает О,03,то и разме ры этих линз невелики. В реальной системе указанный угол будет не боль ше 10-14°. Применение в микроскопе объективо любых увеличений и апертур становится возможным за счет того, что изгот вить зеркальное покрытие с кольцевой зоной любых, в том числе и достаточн малых, размеров не представляет техн ческих трудностей (напримерj напылением в ваккуме с соответствующей мас кой) . Ориентирование поляроидных пле нок может быть выполнено поворотом всего поляризатора. Микроскоп работает следующим обра зом. Осветитель 1 с кольцевой диафрагмой 2 освещает объект наблюдения параллельным пучком лучей. При этом кольцевая диафрагма 2 изображается в бесконечности. Пучки лучей, прямопрошедшие и дифрагированные объектом проходят через объектив 3. В выходном зрачке 5 объектива 3 при этом образуется изображение кольцевой диафрагмы 2. Линзовая система 4 переносит это изображение в плоскость поляризатора 6. Прямой и дифрагированвгый свет отражается от зеркальных покрытий этого элемента. Причем прямой свет проходит через прозрачное кольцо плоскопараллельной пласти ны 12, поляроидную пленку 15, отражается от сплошного зеркального покрытия плоскопаргитлельной пластины 16 и вновь выходит через поляроидную пленку 15 и прозрачное кольцо плоскопараллельной пластины 12. При этом он становится плоско, поляризованным. Дифрагированный свет отражается от зеркального покрытия плоскопараллельной пластины 12. Вторая линзовая система 7 образует второе изображение кольцевой диафрап.1ы 2 в плоскости поляризатор 8. Здесь прямой свет отражается от зеркального кольца плоскопараллельной пластины 12, а дифрагированный свет проходит через поляроидную пленку 15, отражается от сплошного зеркального покрытия плоскопараллельной пластины 16, вновь проходит через поляроидную пленку 15 и прозрачный участок плоскопараллельной пластины 12. При этом он становится плоско поляризованным. Поскольку поляроидные пленки 15 в поляризаторах 6 и 8 ориентированы так, что их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны, то прямой и дифрагированный свет становятся поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Это позволяет с помощью компенсатора 9 вводить произвольную разность фаз между прямым и дифрагированным светом. Прямой и дифрагированный свет интерферируют и в фокальной плоскости окуляра 10 образуется фазово-контрастное изображение объекта. Вращая анализатор 11 можно произвольно изменять соотношение амплитуд прямого и дифрагированного света. Плоскополяризованный свет, отражаясь от металлического зеркального покрытия в поляризаторах 6 и 8, становится поляризованным эллиптически. Однако при углах падения эта эллиптичность столь мала, что ею можно пренебречь. Кроме того, развернув эти поляризаторы так, чтобы плоскость поляризации совпала с плоскостью или была перпендикулярна ей,можно совершенно исключить этот эффект. Для конкретной реализации прибора применима схема, изображенная на фиг. , где системы 4 и 7 выполнены идентичными, в виде двухпинзовых оборач11нающ .х систем с уве-чиченис.м l, каждьп коь понент которых пыпо.иS11ней в виде ахроматической склейки. Поляризаторы 6 и 8 сменные и имеют кольцевые зоны диаметром от 3 до 0,9 мм в зависимости от увеличения и апертуры объектив 3. Толщина плоскопараллельных пластин 12 и 16 равна 0,5 мм. В микроскопе 11рименяются объективы от 4x0,12 до 100x1,25. 2 Таким образом, предлагаемый микроскоп позволяет легко применять объективы практически любых апертур и увеличенияJ что значительно улучшает эксплуатационные характеристики прибора, позволяет проводить более тонкие исследования и расширяет круг задач, решаемых с его помощью.

МИКРОСКОП С ПЕРЕМЕННЫМ ФАЗОВЫМ КОНТРАСТОМ, содержащий осветитель с кольцевой диафрагмой, объектив, линзовую систему переноса выходного зрачка объектива, поляризатор, оптически сопряженный с этим ..зрачком, компенсатор, окуляр и анализатор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования объективов любых апертур и увеличений, в него введены вторая линзовая система переноса выходного зрачка объектива, установленная последовательно с первой, и второй поляризатор, оптически сопряженный с указанным зрачком, поляризаторы размещены по Z-образной схеме и вьшолнены из поляроидной пленки, ; расположенной между двумя гшоскопараллельными пластинами с односторонним зеркальным покрытием, обращенным к пленке, причем покрытие первой по ходу луча пластины имеет в каждом из поляризаторов кольцевую зону, зеркальную в одном из них и прозрачную в другом, размеры этой зоны соответствуют размерам кольцевой диафрагмы осветителя, а плоскости поляризации поляроидных пленок взаимно перпендиL кулярны. О