Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung zum
Abbilden mikroskopischer oder makroskopischer Objekte. Die Abbildungsvorrichtung
umfast eine Lichtquelle, einen Beleuchtungsstrahlengang, einen Abbildungsstrahlengang
und eine insbesondere in Form eines Objektivs ausgebildete Abbildungsoptik. Der
Beleuchtungsstrahlengang erstreckt sich von der Lichtquelle zum Objekt. Der Abbildungsstrahlengang
erstreckt sich vom Objekt zu einem Detektor oder einem Tubus. Im Beleuchtungsstrahlengang
ist mindestens ein Polarisationsmittel vorgesehen, mit welchem das Licht der Lichtquelle
in einen vorgebbaren Polarisationszustand überführbar ist. Im Abbildungsstrahlengang
ist ein Analysatormittel vorgesehen, wobei das Analysatormittel und das Polarisationsmittel
derart relativ zueinander einstellbar sind, dass das in den Abbildungsstrahlengang
eintretende Licht das Analysatormittel nicht passieren kann. Mit anderen Worten
wird das zum Detektor bzw. Tubus sich ausbreitende Licht im Wesentlichen vollständig
ausgelöscht. Im Fall linear polarisierten Lichts ist die Polarisationsrichtung
des Analysatormittels derart einstellbar, dass das vom Polarisationsmittel polarisierte
Licht, würde es den Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang zum Analysatormittel
durchlaufen, in seiner Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung
des Analysatormittels ausgerichtet ist (gekreuzte Ausrichtung der Polarisatoren).
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Nachrüstsatz für
ein herkömmliches Makroskop oder für ein herkömmliches Mikroskop.
Aus der US 5,638,207 ist gemäß
21 eine Abbildungsvorrichtung bekannt, welche ein Polarisationsmittel
im Beleuchtungsstrahlengang und ein Analysatormittel im Abbildungsstrahlengang aufweist.
Das Analysatormittel und das Polarisationsmittel sind derart relativ zueinander
einstellbar, dass das in den Abbildungsstrahlengang eintretende Licht das Analysatormittel
nicht passieren kann. Zwischen dem Polarisationsmittel und dem Analysatormittel
ist ein optisches Bauteil vorgesehen, mit welchem das zur Objektbeleuchtung dienende
polarisierte Licht depolarisierbar ist.
Aus der US 2003/0007149
A1 ist gemäß 4 ein Depolarisator
mit zwei keilförmigen Platten mit im Wesentlichen gleicher Dicke bekannt, deren
optische Achse im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind.
Abbildungsvorrichtungen zum Abbilden mikroskopischer oder makroskopischer
Objekte sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. Im Konkreten handelt
es sich einerseits üblicherweise um ein Mikroskop, falls mikroskopische Objekte
zu untersuchen bzw. abzubilden sind. Andererseits handelt es sich üblicherweise
um ein Makroskop, falls makroskopische Objekte zu untersuchen bzw. abzubilden sind.
Insbesondere Mikroskope mit einem differenziellen Interfenzkontrast (DIC) weisen
neben einem linearen oder zirkularen Polarisator und einem entsprechenden Analysator
ein Wollaston-Prisma auf.
Insbesondere Makroskope weisen eine Abbildungsoptik geringerer Vergrößerung
auf, beispielsweise 0,5x bis 4x. Nun wirken sich bei Hellfeldanwendungen bei einer
koaxialen Auflichtbeleuchtung mit schwach vergrößernden Objektiven Reflexe
erster Ordnung sehr störend bei der Abbildung aus. Diese Reflexe erster Ordnung
treten hauptsächlich an Oberflächen optischer Komponenten auf, welche
im Beleuchtungs- aber auch im Abbildungsstrahlengang angeordnet sind. So ist insbesondere
die Reflexion des Beleuchtungslichts an einer der Lichtquelle zugewandten Grenzfläche
der Abbildungsoptik zu nennen, und zwar an Grenzflächenübergängen
von Luft-Glas wie auch Glas-Luft, die vor allem bei der Hellfeldanwendung in den
Abbildungsstrahlengang und somit zu einem Detektor und/oder zum Tubus bzw. zum Auge
des Bedieners den störenden Effekt hervorrufen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Abbildungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, bei
welcher bei Hellfeldanwendungen die unerwünschten Refiexe weitgehend unterdrückt
werden und welche einen DIC-Abbildungsmodus aufweist. Weiterhin liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Nachrüstsatz für ein herkömmliches
Makroskop oder für ein herkömmliches Mikroskop zu Verfügung zu stellen,
mit welchem unerwünschte Reflexe weitgehend unterdrückt werden können.
Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung der eingangs
genannten Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs
1. Danach ist eine solche Abbildungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass im
Beleuchtungsstrahlengang und/oder im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Polarisationsmittel
und dem Analysatormittel ein einstellbares optisches Bauteil vorgesehen ist, mit
welchem in Abhängigkeit seiner Einstellung das zur Objektbeleuchtung dienende
polarisierte Licht entweder weitgehend depolarisierbar oder in Teilstrahlen aufspaltbar
ist.
So ist zunächst erkannt worden, dass eine oben genannte Reflexion
im Abbildungsstrahlengang bzw. vor dem Detektor/Tubus zumindest wirksam unterdrückt
oder im Idealfall völlig ausgeblendet werden kann, wenn man an geeigneten Stellen
im Strahlengang der Abbildungsvorrichtung (d.h. im Beleuchtungsstrahlengang und/oder
im Abbildungsstrahlengang) jeweils ein Polarisationsmittel und
ein Analysatormittel vorsieht. So könnte beispielsweise zwischen der Lichtquelle
und der ersten optischen Komponente (z.B. eine Linse) des Beleuchtungsstrahlengangs
ein linearer Polarisationsfilter vorgesehen sein, welcher das unpolarisierte Licht
der Lichtquelle in linear polarisiertes Licht einer vorgebbaren Polarisationsrichtung
umwandelt. Nun erzeugt auch das linear polarisierte Lichtreflexe an optischen Komponenten,
die im Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlengang vorgesehen sind. Besonders störend
treten Reflexe 1. Ordnung in Erscheinung, die zwischen Strahlteiler und Objekt entstehen,
da diese direkt in den Abbildungsstrahelngang gelangen und so dem Bild überlagert
sind. Diese Reflexe können jedoch mit Hilfe eines vor dem Detektor bzw. Tubus
angeordneten Analysators, das heißt ebenfalls einem linearen Polarisationsfilter,
dann unterdrückt beziehungsweise herausgefiltert werden, wenn die Polarisationsrichtung
des Analysators senkrecht zu der Polarisationsrichtung des Beleuchtungslichts bzw.
zu dem im Abbildungsstrahlengang zum Detektor bzw. Tubus sich ausbreiten Lichts
orientiert ist, wenn also – mit anderen Worten ausgedrückt –
die Schwingungsrichtung des Polarisators und die des Analysators gekreuzt sind.
Bei dieser Anordnung würde jedoch das zu betrachtende Objekt ebenfalls mit
linear polarisiertem Licht beleuchtet werden und falls das Objekt keine doppelbrechenden
oder sonstigen, die Polarisation des Beleuchtungslichts verändernden Eigenschaften
hat, würde beim Auflichtbetrieb der Abbildungsvorrichtung das Objekt kaum wahrnehmbar
sein, da auch das am Objekt reflektierte Licht das Analysatormittel auf Grund der
gekreuzten Einstellung nicht passieren könnte.
Daher ist in erfindungsgemäßer Weise ein einstellbares optisches
Bauteil vorgesehen, welches im Strahlengang angeordnet wird und mit welchem in Abhängigkeit
seiner Einstellung das zur Objektbeleuchtung dienende polarisierte Licht der Lichtquelle
– vom Polarisationsmittel polarisiert – in einer seiner möglichen
Einstellung bzw. in einem Betriebszustand des optischen Bauteils größtenteils
depolarisiert werden kann. Insoweit wird das Objekt mit unpolarisiertem Licht beleuchtet
und dementsprechend gelangt vom Objekt ausgehend unpolarisiertes Licht in den Abbildungsstrahlengang,
welches auch das Analysatormittel passieren kann, da dieses Licht depolarisiert
ist und dementsprechend einen Schwingungsanteil aufweist, der mit der Polarisationsrichtung
des Analysatormittels im Wesentlichen übereinstimmt. Es sei noch angemerkt,
dass sowohl in der Mikroskopie als auch in der Makroskopie als Objektträger
üblicherweise Glasplatten zum Einsatz kommen. In dieser Einstellung des optischen
Bauteils kann eine Hellfeld-Anwendung realisiert werden. In einer anderen Einstellung
des optischen Bauteils spaltet das optische Bauteil das Licht in Teilstrahlen auf,
wodurch eine DIC-Anwendung möglich ist.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Abbildungsvorrichtung ist das optische Bauteil zwischen der Abbildungsoptik und
dem Objekt angeordnet. Somit ist das optische Bauteil im Strahlengang der Abbildungsvorrichtung,
nämlich im Beleuchtungsstrahlengang, angeordnet. Insoweit wird insbesondere
das zur Objektbeleuchtung dienende Licht depolarisiert. Zwischen dem Polarisationsmittel
und der Abbildungsoptik weist das Beleuchtungslicht eine lineare oder zirkulare
Polarisation auf.
In konstruktiver Hinsicht könnte das optische Bauteil in einer
hülsenförmigen Halterung aufgenommen sein, welche objektseitig an der
Abbildungsoptik bzw. an dem Objektiv adaptierbar ist. Diese Adaption ist bevorzugt
reversibel ausgeführt, so dass das optische Bauteil aus dem Strahlengang entfernt
werden kann und somit lediglich das Polarisationsmittel und das Analysatormittel
in der Abbildungsvorrichtung verbleibt. Darüber hinaus könnte auch noch
das Polarisationsmittel und das Analysatormittel – z.B. jeweils in einem
Filterschieber angeordnet – aus der Abbildungsvorrichtung entfernt werden,
so dass die Abbildungsvorrichtung zu einem völlig herkömmlichen Mikroskop
bzw. Makroskop umgerüstet werden kann.
Das Polarisationsmittel könnte im Beleuchtungsstrahlengang zwischen
der Lichtquelle und der Abbildungsoptik angeordnet sein. Bevorzugt weist das Polarisationsmittel
einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter auf. Ein zirkularer Polarisationsfilter
umfasst einen linearen Polarisator, welchem eine &lgr;/4-Platte nachgeordnet ist.
Durch den linearen Polarisator wird das den linearen Polarisator durchtretende Licht
linear polarisiert und durch die &lgr;/4-Platte wird das linear polarisierte Licht
zu zirkular polarisiertem Licht umgewandelt.
Das Analysatormittel könnte im Abbildungsstrahlengang zwischen
der Abbildungsoptik und einem Detektor und/oder einem Tubus angeordnet sein und
könnte ebenfalls einen linearen oder zirkularen Polarisationsfilter aufweisen.
Der zirkulare Polarisationsfilter beim Analysatormittel umfasst eine &lgr;/4-Platte,
welcher ein linearer Polarisator nachgeordnet ist. Durch die &lgr;/4-Platte wird
das zirkular polarisierte Licht zu linear polarisiertem Licht umgewandelt. Durch
den linearen Polarisator kann nur Licht durchtreten, welches einen Schwingungsanteil
aufweiset, der parallel zur linearen Polarisationsrichtung des linearen Polarisators
ausgerichtet ist.
Nun könnte als optisches Bauteil grundsätzlich jedes optische
Bauteil verwendet werden, welches linear oder zirkular polarisiertes Licht in unpolarisiertes
Licht überführt. Ganz besonders bevorzugt umfasst das optische Bauteil
mindestens zwei im Wesentlichen gleich dicke Platten doppelbrechenden Materials.
Eine solche Platte könnte beispielsweise ein einachsig doppelbrechendes Kristall
aufweisen.
Die beiden Platten des optischen Bauteils sind derart beschaffen,
dass die kristalloptische Achse nicht parallel zur Oberfläche der Platte verläuft.
Dadurch erfährt das Licht beim Durchgang neben einem Gangunterschied der ordentlichen
und außerordentlichen Komponente auch eine Winkelaufspaltung innerhalb der
Platte, bzw. einen Lateralversatz hinter der planparallelen Platte. Richtet man
die beiden Platten derart aus, dass sich der Lateralversatz hinter den Platten kompensiert,
bleibt als Effekt ein Gangunterschied zwischen ordenlichem und außerordentlichem
Teilstrahl übrig.
Dies für sich gesehen würde noch keine Depolarisation zur
Folge haben, falls es sich um Licht lediglich einer Wellenlänge handelt. Allerdings
erzeugt eine herkömmliche Lichtquelle eines Mikroskops bzw. eines Makroskops
Weißlicht, also Licht mehrerer Wellenlängenanteile des visuellen Spektrums.
Somit wird für die räumliche Aufspaltung und deren Kompensation durch
die beiden Platten des optischen Bauteils für jeden Wellenlängenanteil
des Beleuchtungslichts durchgeführt, so dass es hierdurch zu einer Durchmischung
von unterschiedlichen Polarisationszuständen kommt, was einer Depolarisationswirkung
entspricht. Dieser Effekt kann besonders vorteilhaft dann erzielt werden, wenn die
Platten eine Dicke von auf größer gleich 1 mm aufweisen. Die erste Platte
kann von der zweiten Platte etwas beabstandet angeordnet sein. Wenn das optische
Bauteil in dieser Weise eingestellt ist, entspricht die hieraus resultierende optische
Anordnung einer Hellfeld-ähnlichen Anwendung im koaxialen Auflicht.
Andererseits könnten – in einer anderen Einstellung des
optischen Bauteils – die zwei Platten derart zueinander ausgerichtet sein,
dass beim Durchtritt des von der Lichtquelle kommenden Lichts durch die erste Platte
eine erste Lateralaufspaltung des Lichts erfolgt und dass beim Durchtritt des aufgespaltenen
Lichts durch die zweite Platte gegebenenfalls eine weitere Lateralaufspaltung erfolgt.
Im Konkreten könnten zwei Platten vorgesehen sein, die derart relativ zueinander
ausgerichtet sind, dass hiermit – bevorzugt lediglich – eine Gesamtaufspaltung
erzielbar ist, welche sich aus zwei Einzelaufspaltungen ergibt, wobei die eine Platte
eine erste Einzelaufspaltung und die zweite Platte eine zweite Einzelaufspaltung
bewirkt. So durchläuft ein Lichtstrahl die erste Platte in ordentlich/außerordentlicher
Reihenfolge und die zweite Platte in außerordentlich/ordentlicher Reihenfolge.
Durch eine im Wesentlichen identische Achslage und Dicke der Platten entsteht kein
Gangunterschied zwischen den beiden Teilstrahlen. Dieses Kontrastverfahren entspricht
dem klassischen DIC im Auflicht, wo linear polarisiertes Licht in zwei orthogonal
zueinander polarisierte Teilstrahlen aufgespalten wird, die lateral versetzt das
Objekt beleuchten und nach einer Reflexion am Objekt durch die Prismenanordnung
wieder zusammengeführt und durch den Analysator auf eine gemeinsame Schwingungsebene
gebracht werden und folglich interferieren. Zumindest bei dieser Ausführungsvariante
kann durch Verstellung der Polarisationsrichtung des Polarisationsmittels und/oder
der Polarisationsrichtung des Analysatormittels eine Kontrastierung erzielt werden,
welche in vergleichbarer Weise mit einer de Sénarmont-Kompensator-Anordnung
erzielbar ist. Eine weitere Möglichkeit die Phasenlage der Teilstrahlen zu
beeinflussen und somit den Kontrast zu variieren, besteht darin, eine der Platten
zu kippen. Damit lässt sich der Kontrast dem Objekt oder wahlweise den Beobachtungsgewohnheiten
des Betrachters anpassen.
Eine Einstellung des optischen Bauteils könnte nun einerseits
dadurch erzielt werden, dass die zwei Platten des optischen Bauteils gegeneinander
verdrehbar angeordnet sind. Dies könnte beispielsweise manuell oder motorisch
erfolgen, wobei hierzu geeignete Halterung vorgesehen ist. Andererseits könnte
das gesamte optische Bauteil im Strahlengang verdrehbar angeordnet sein, wodurch
ebenfalls eine Einstellbarkeit des optischen Bauteils bewirkt werden kann.
Ganz allgemein könnte das optische Bauteil derart einstellbar
sein, dass zwischen den beiden im Patentanspruch 1 genannten Einstellungen –
das polarisierte Licht wird depolarisiert oder das polarisierte Licht wird in Teilstrahlen
aufgespalten – ein beliebiger Zwischenzustand einnehmbar ist. Hierdurch ist
es möglich, auch Zwischenzustände zu generieren, in welchen einerseits
störende Reflexe 1. Ordnung aus dem Abbildungsstrahlengang weitgehend unterdrückbar
sind und andererseits eine dem DIC-Verfahren ähnliche bzw. annähernde
Kontrastierung der Abbildung erzielbar ist. Letztendlich könnte eine Einstellung
des optischen Bauteils derart erfolgen, dass hierdurch eine optimierte Objektabbildung
erzielbar ist.
Wie bereits angedeutet, könnte die Ausbildung des optischen Strahlengangs
der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung auf ein herkömmliches
Makroskop oder auf ein herkömmliches Mikroskop angewendet werden, indem nämlich
beispielsweise das optische Bauteil zwischen der Abbildungsoptik und dem Objekt,
das Polarisationsmittel im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der Lichtquelle und
der Abbildungsoptik und das Analysatormittel im Abbildungsstrahlengang zwischen
der Abbildungsoptik und einem Detektor bzw. einem Tubus angeordnet wird.
Ganz besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung
einen – insbesondere koaxialen – Auflicht-Beleuchtungsstrahlengang
und/oder eine Hellfeldbeleuchtung des Objekts auf. Mit anderen Worten erfolgt die
Objektbeleuchtung von einer Richtung und die Objektabbildung erfolgt in der entgegengesetzten
Richtung. Dementsprechend erfolgt sowohl die Objektbeleuchtung als auch die Objektabbildung
durch die Abbildungsoptik.
Wie bereits angedeutet, wirken sich die störenden Reflexionen
bei einem Objektiv bzw. bei einer Abbildungsoptik geringer numerischen Apertur und/oder
bei einer geringen Vergrößerung aus. Daher wird die erfindungsgemäße
Vorgehensweise vorzugsweise bei einer solchen Abbildungsoptik zum Einsatz kommen.
Unter einer geringen Vergrößerung ist insbesondere eine Vergrößerung
von 0,5x bis 4x, in Einzelfällen bis zu 10x, zu verstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante könnte mindestens
ein Mittel vorgesehen sein, mit welchem eine zur de Séramont-Anordnung vergleichbare
Kontrastierung erzielbar ist. Dieses Mittel könnte beispielsweise eine Verdreheinrichtung
aufweisen, mit welcher das Polarisationsmittel und/oder das Analysatormittel und/oder
das optische Bauteil verdreht werden kann. Die jeweilige Komponente könnte
also in entsprechend – manuell oder motorisch – verdrehbaren Halterungen
angeordnet sein.
Hinsichtlich eines Nachrüstsatzes für ein Makroskop oder
für ein Mikroskop wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des
Patentanspruchs 16 gelöst. Demgemäß umfasst ein Nachrüstsatz
ein Polarisationsmittel, ein Analysatorsmittel und ein optisches Bauteil. Polarisationsmittel,
Analysatorsmittel und optisches Bauteil werden derart in den Strahlengang des Mikroskops
bzw. Mikroskops eingebracht, dass hierdurch eine Abbildungsvorrichtung nach einem
der Ansprüche 1 bis 15 ausbildbar ist. Mit einem solchen Nachrüstsatz
kann in ganz besonders vorteilhafter Weise ein herkömmliches Makroskop bzw.
Mikroskop zu einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung umgerüstet
werden, und zwar auch dann, wenn das jeweilige Gerät schon seit langem bei
dem Endanwender installiert ist. Eine Voraussetzung hierfür ist allerdings,
dass das jeweilige Gerät entsprechende Einbau- oder Einschubmöglichkeiten
aufweist, in welche die jeweiligen Komponenten in den Strahlengang eingebracht werden
können, wobei die jeweiligen Komponenten (Polarisationsmittel, Analysatorsmittel
und optisches Bauteil) in entsprechenden kompatiblen Halterungen oder in zu den
Einbau- bzw. Einschubmöglichkeiten komplementär ausgebildeten Bauteilen
angeordnet sind.
Zusammenfassend kann hervorgehoben werden, dass die erfindungsgemäße
Abbildungsvorrichtung einen zum differentiellen Interferenzkontrast (DIC) vergleichbaren
Aufbau zumindest bezüglich der Polarisationsmittel und Analysatorsmittel aufweist.
Das üblicherweise dort vorgesehene Wollaston-Prisma ist nicht erforderlich.
Es ist vielmehr das einstellbare optische Bauteil vorgesehen. Somit kann in ganz
besonders vorteilhafter Weise in einem Abbildungsmodus ein differentielles Interferenzkontrastverfahren
bzw. ein hierzu geeigneter Aufbau in Form der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung
auch für Objektive schwacher Vergrößerung zur Verfügung gestellt
werden. In einem weiteren Abbildungsmodus kann eine Hellfeld-Abbildung realisiert
werden, wo in vorteilhafter Weise störende Reflexe unterdrückt werden
können. Zwischen den zwei Abbildungsmodi kann durch die Einstellung des einstellbaren
optischen Bauteils hin- und hergeschaltet bzw. umgeschaltet werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden
auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines optischen Bauteils,
3 eine schematische Darstellung des optischen Bauteils
aus 2 in einem anderen Betriebszustand und
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
bei welchem eine mögliche Adaption des optischen Bauteils an der Abbildungsoptik
gezeigt ist.
In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit den selben
Bezugszeichen gekennzeichnet. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung 1. Die Abbildungsvorrichtung
1 umfasst eine Lichtquelle 2 (z.B. eine herkömmliche Weißlichtquelle)
und einen schematisch angedeuteten Detektor bzw. eine Tubuslinse 3. Im
Falle eines Makroskops erfolgt die Beobachtung des abgebildeten Objekts durch die
schematisch angedeutete Tubuslinse 3, so dass in strenge genommen der Abbildungsstrahlengang
bis in das Auge des Bedieners sich erstreckt.
Die Abbildungsvorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Abbildungsoptik
4. Mit dem Bezugszeichen 5 ist die Objektebene
der Abbildungsvorrichtung 1 angedeutet, an welcher das Objekt (üblicherweise
auf einem Objektträger oder Objekttisch) positioniert wird. Der Einfachheit
halber wird mit dem Bezugszeichen 5 im Folgenden auch das abzubildende
Objekt gekennzeichnet. Somit erstreckt sich der Beleuchtungsstrahlengang
6 von der Lichtquelle 2 bis zum Objekt 5. Der Abbildungsstrahlengang
7 erstreckt sich vom Objekt 5 bis zur Tubuslinse 3 bzw.
bis zum – in 1 nicht gezeigten – Auge
eines Bedieners. Das Licht bzw.
Beleuchtungslicht der Lichtquelle 2 wird an dem Strahlteiler
8 in Richtung der Abbildungsoptik 4 und des Objekts
5 reflektiert. Das am Objekt 5 reflektierte Beleuchtungslicht
wird zumindest teilweise von der Abbildungsoptik 4 in Richtung der Tubuslinse
3 abgebildet und passiert hierbei zumindest größtenteils den
Strahlteiler 8, welcher ein geeignetes Transmissions- bzw. Reflexionsverhältnis
aufweist. Beispielsweise könnte die der Lichtquelle zugewandte Oberfläche
des Strahlteilers 8 einen Reflexionskoeffizienten von 0,4 aufweisen, so
dass lediglich 40 Prozent des Lichts der Lichtquelle von dem Strahlteiler
8 in Richtung des Objekts 5 reflektiert wird. Das am Objekt
5 reflektierte Licht wird dann ebenfalls zu 40 Prozent in Richtung der
Lichtquelle reflektiert, der verbleibende Anteil von ca. 60 Prozent des vom Objekt
reflektierten Lichts kann dann allerdings den Strahlteiler 8 in Richtung
Detektor bzw. Tubuslinse 3 passieren. Dementsprechend handelte es sich
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1
um einen Auficht-Beleuchtungsstrahlengang, wobei zwischen dem Objekt 5
und dem Strahlteiler 8 sich sowohl der Beleuchtungsals auch der Abbildungsstrahlengang
6 bzw. 7 erstreckt.
Im Beleuchtungsstrahlengang 6 und zwischen der Lichtquelle
2 und dem Strahlteiler 8 ist das Polarisationsmittel
9 angeordnet, mit welchem das Licht der Lichtquelle 2 in einen
vorgebbaren Polarisationszustand verbracht wird. Im Abbildungsstrahlengang
7 und zwischen dem Strahlteiler 8 und der Tubuslinse
3 ist das Analysatormittel 10 angeordnet. Bei dem Analysatormittel
10 handelt es sich wie bei dem Polarisationsmittel 9 ebenfalls
um einen linearen Polarisationsfilter, wobei das Polarisationsmittel 9
relativ zu dem Analysatormittel 10 derart angeordnet ist, dass deren Polarisationsrichtung
im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert sind (gekreuzte Ausrichtung).
Erfindungsgemäß ist zwischen der Abbildungsoptik
4 und dem Objekt 5 das einstellbare optische Bauteil
11 angeordnet. Mit dem optischen Bauteil 11 kann das vom Polarisationsmittel
9 linear polarisierte Licht der Lichtquelle 2 weitgehend depolarisiert
werden, so dass das Objekt 5 mit depolarisiertem Licht beleuchtet wird.
2 veranschaulicht die Wirkungsweise als depolarisierend
wirkendes optisches Bauteil 11. Das in 2 gezeigte
optische Bauteil 11 weist zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete
Platten 12, 13 gleicher Dicke auf. Sowohl die Platte
12 als auch die Platte 13 besteht aus identischem optischen Material,
und zwar aus einem doppelbrechenden, einachsigen Kristall. Die kristalloptischen
Achse beider Platten 12, 13 sind durch die Doppelpfeile entsprechend
angedeutet. Die kristalloptische Achse der Platte 12 ist derart ausgerichtet,
dass ein von oben in die Platte 12 eintretender Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen
14, 15 aufgespalten wird, nämlich in den ordentlichen Teilstrahl
14 und den außerordentlichen Teilstrahl 15. Insoweit handelt
es sich hierbei um eine Winkelaufspaltung, die beiden Teilstrahlen 14,
15 durchlaufen nämlich die Platte 12 in unterschiedlichen
Winkeln. Die aus der Platte 12 austretenden und in die Platte
13 eintretenden Teilstrahlen 14, 15 werden auf Grund
der entsprechend anderes ausgerichteten kristalloptischen Achse der Platte
13 wieder zusammengeführt, so dass die Winkelaufspaltung der beiden
Teilstrahlen 14, 15 durch die Platte 13 kompensiert bzw.
rückgängig gemacht wird. Hierdurch weisen die räumlich zusammengeführten
Teilstrahlen 14, 15 einen Gangunterschied zueinander auf. In
2 ist lediglich ein Lichtstrahl einer bestimmten Wellenlänge
gezeigt. Da das Licht der Lichtquelle 2 allerdings mehrere Wellenlängenanteile
des sichtbaren Spektrums aufweist, erfolgt für Licht jeder Wellenlänge
eine etwas abweichender Gangunterschied, so dass es insgesamt unter Berücksichtigung
sämtlicher Wellenlängenanteile des Beleuchtungslichts zu einer Durchmischung
von unterschiedlichsten Polarisationszuständen kommt, was einer Depolarisationswirkung
entspricht.
3 zeigt das optische Bauteil 11 aus
2 in einer anderen Einstellung bzw. in einem anderen
Betriebsmodus. Das in 3 gezeigte optische Bauteil
11 weist – wie auch das in 2 gezeigte
optische Bauteil 11 – zwei im Westen parallel zueinander angeordnete
Platten 12, 13 auf. Sowohl die Platte 12 als auch die
Platte 13 besteht aus identischem dopplebrechenden und einachsigem optischen
Material. Die kristalloptischen Achse der beiden Platten 12,
13 sind durch die Doppelpfeile entsprechend angedeutet. Gegenüber
2 ist die Platte 13 bezüglich der optischen
Achseum 90° gedreht. Die kristalloptische Achse der Platte
12 ist derart ausgerichtet, dass ein von oben in die Platte 13
eintretender Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen 14, 15 aufgespalten
wird, nämlich in den ordentlichen Teilstrahl 14 und den außerordentlichen
Teilstrahl 15. Die kristalloptische Achse der Platte 13 ist nun
in dieser Einstellung derart ausgerichtet, dass die beiden Teilstrahlen
14, 15 nicht wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß
2 wieder zusammengeführt werden, sondern dass
eine räumliche Aufspaltung beibehalten wird. Auf Grund der Achslage der beiden
Platten 12, 13
und deren identische Dicke weisen die beiden Teilstrahlen nach
Durchgang durch die beiden Platten 12, 13 keinen Gangunterschied,
sondern einen Lateralversatz zueinander zueinander auf.
Mit dem unterhalb der beiden Platten 12, 13 gezeigten
Kreis in 3 ist schematisch eine Querschnittsfläche
des Beleuchtungsstrahlengangs 6 an einem Ort zwischen dem optischen Bauteil
11 und dem Objekt 5 gezeigt. Mit den drei dargestellten Punkten
ist jeweils eine durch die Platten 12, 13 erzielte Einzelaufspaltung
gekennzeichnet. Mit dem Pfeilende des Pfeils in dem Kreis ist die resultierende
Aufspaltung des einen Teilstrahls angedeutet, der aufgrund der Anordnung der beiden
Platten erzielbar ist. Somit wird der von oben in die Platte 12 eintretende
eine Lichtstrahl des Beleuchtungsstrahlengangs 6 nach Durchlaufen der zweiten
Platte in zwei Telstrahlen aufgeteilt, nämlich jeweils am Ende des Pfeils in
dem Kreis aus 3. Die Strahlaufspaltung wird allerdings
derart gewählt, dass deren Betrag unterhalb des lateralen Auflösungsvermögens
der Abbildungsvorrichtung bzw. der Abbildungsoptik 4 liegt, so dass kein
sichtbares Doppelbild entsteht. In Verbindung mit einer Kontrastverstellung nach
der Séramont-Mehtode entspricht eine solche Anordnung dem differenzierten Interfenzkontrast
in der Mikroskopie. Eine Kontrastverstellung kann beispielsweise durch Verdrehen
des Polarisationsmittels 9 und/oder des Analysatormittels 10 und/oder
des optischen Bauteils 11 bzw. der Platte 12 und/oder
13 erzielt werden.
4 zeigt lediglich schematisch in einem Ausführungsbeispiel
angedeutet, wie das optische Bauteil 11 aus den 2
und 3 an der Abbildungsoptik 4 adaptiert ist.
Dies ist derart realisiert, dass das optische Bauteil 11 in einem hülsenförmigen
Bauteil 16 angeordnet ist. Das Bauteil 16 kann reversibel an die
Abbildungsoptik 4 adaptiert werden, beispielsweise indem es an dem Gehäuse
der Abbildungsoptik 4 festgeklemmt wird oder mit einer Arretierung versehen
ist, die zu einem Bajonettverschluss vergleichbar ausgebildet ist oder diesem ähnelt.
Insoweit kann mit dem Bauteil 16 das optische Bauteil 11 einfach
und schnell adaptiert bzw. entfernt werden. Da die Abbildungsoptik 4 einen
großen Arbeitsabstand aufweist, typischerweise in der Größenordnung
von 60 mm, ist hierfür genügend Platz vorhanden. Der innere Teil
17 des Bauteils 16 ist hierbei drehfest an der Abbildungsoptik
4 angeordnet. Der äußere Teil 18 des Bauteils
16 kann gegenüber der Abbildungsoptik 4 und dem inneren Teil
17 verdreht werden, was mit Hilfe des schematisch gezeigten Lagers
19 möglich ist. Der innere Teil 17 haltert die Platte
12und der äußere Teil 18 haltert die Platte
13. Durch ein Verdrehen von dem äußeren Teil 18 relativ
zur Abbildungsoptik 4 und zum inneren Teil 17 kann das einstellbare
optische Bauteil 11 zwischen dem in 2 und
dem in 3 gezeigten Betriebszustand umgeschaltet werden.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die
voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung
der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele
einschränken.
- 1
- Abbildungsvorrichtung
- 2
- Lichtquelle
- 3
- Tubuslinse
- 4
- Abbildungsoptik
- 5
- Objektebene bzw. Objekt
- 6
- Beleuchtungsstrahlengang
- 7
- Abbildungsstrahlengang
- 8
- Strahlteiler
- 9
- Polarisationsmittel
- 10
- Analysatormittel
- 11
- optische Bauteil
- 12
- erste Platte von (11) aus 2 bzw. 3
- 13
- zweite Platte von (11) aus 2 bzw. 3
- 14
- ordentlicher Teilstrahl
- 15
- außerordentlicher Teilstrahl
- 16
- hülsenförmiges Bauteil mit (11)
- 17
- innerer Teil von (16)
- 18
- äußerer Teil von (16)
- 19
- Lager zwischen (17) und (18)