Микроскоп с переменным фазовым контрастом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКЙХРЕСПУБЛИН 09) (И) р С 02 В 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ЗОБРЕТЕНИЯ(71) Ленинградский орденаКрасного Знамени институтмеханики и оптики(54)(57) МИК ЗОВЬМ КОНТРА титель с кол ектив, линзо выходного зр затор, оптич зрачком, ком НЫМ Ф ОСКОП С ПЕРЕМЕН ТОМ, содержащий цевой диафрагмо ую систему пере чка объектива, ски сопряженный енсатор, окуляр освей, объ в носа оляри с эт анаОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИД лизатор, о т л и ч а ю щ и й с я 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, поляризато" ры размещены по 2-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 прозрачнуюдругом, размеры этой зоны соответствуют размерам кольцевой диафрагмы осветителя, а плоскости поляризации поляроидных пленок взаимно перпендикулярны.Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к оптическим микроскопам.Известен фазово-контрастный микроскоп, содержащий осветитель с кольцевой диафрагмой, объектив, линзовуюсистему переноса выходного зрачкаобъектива, четвертьволновую фазовуюпластинку, оптически сопряженнуюс этим зрачком, размеры которой соответствуют размерам кольцевой диафрагмы осветителя, и,окуляр 1.Недостатком такой конструкцииявляется отсутствие возможности изменять фазовый контраст наблюдаемых 15объектов,Наиболее близким к предпагаемому,по технической сущности является микроскоп с переменным фазовым контрастом,содержащий осветитель с кольцевой диафрагмой, объектив, линзовую системупереноса выходного зрачка объектива,поляризатор, оптически сопряженныйс этим зрачком, компенсатор, окуляри анализатор С 21.25В известном микроскопе поляризатор выполнен с кольцевой зоной, размеры которой равны размерам изображения кольцевой диафрагмы осветителя, а плоскость поляризации перпендикуляр 30 на плоскости поляризации остальной зоны поляризатора. Благодаря наличию компенсатора эта схема позволяет получить переменный фазовый контраст с произвольной разностью фаз и соот- З 5 ношением амплитуд между прямым и диафрагированным светом. Однако в известном микроскопе трудно применять объективы с большими увеличениями и числовыми апертурами, поскольку для работы с такими объективами требуется кольцевая зона с весьма малыми размерами. Например, для объектива с фокусным расстоянием 1,8 мм требуется зона с диаметром 2 мм и с шириной кольца 0,3 мм. Зто 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 эоны (так, чтобы ее плоскость поляризации была перпендикулярна плоскости поляризации остальной зоны поляроида)55 тоже становится весьма сложной задачей. Применять же линзовую систему переноса с увеличением более 1 неце- х лесообразно из-за ухудшения качестваизображения. Поэтому в таком микроскопе реально применимы только объективы слабых и средних увеличений и числовых апертур. Это снижаетэксплуатационные характеристики прибора, сужает круг решаемых задач, затрудняет исследования тонких структур объектов, а именно для такихисследований наиболее целесообразенметод переменного фазового контраста. Цель изобретения - обеспечение возмохности 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 Е-образной схеме и выполнены из поляроидной пленки, расположенной между двумя плоскопараллельными пластинами с односторонним зеркальным покрытием, обращеннымк пленке, причем покрытие первой походу луча пластины имеет в каждом изполяризаторов кольцевую зону, зеркальную в одном из них и прозрачную вдругом, размеры этой зоны соответствуют размерам кольцевой диафрагмы осветителя, а плоскости поляризации поляроидных пленок взаимно перпендикулярны,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 Е-образной схеме. Каждый из поляризаторов 6 и 8, в свою очередь, состоит из примыкающих друг к другу плоскопараллельной пластины 12 на поверхности 13 которой нанесено зеркальное покрытие, имеющее кольцевую зону 14, поляроидной пленки 15, 5 и плоскопараллельной пластины 16, на поверхности 17 которой нанесено сплошное зеркальное покрытие. Покрытия на пластинах 12 и 16 поляризаторов 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 диафрагмы 2 осветителя 1, а поляроидные пленки 15 ориентированы так, что их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны. Нормали к зеркальным поверхностям поляризаторов 6 и 8 развернуты относительно оптической оси на небольшой угол, определяемый размерами линз в системах 4 и 7, Поскольку задняя апертура микрообъективов25 обычно не превышает 0,03,то и размеры этих линз невелики. В реальной системе указанный угол будет не больше 10-14Применение в микроскопе объективов ЗО любых увеличений и апертур становится возможным за счет того, что изгото. вить зеркальное покрытие с кольцевой зоной любых, в том числе и достаточно малых, размеров не представляет техни-. ческих трудностей (например, напылением в ваккуме с соответствующей маской). Ориентирование поляроидных пле- нок может быть выполнено поворотом всего поляризатора. Микроскоп работает следующим образом.Осветитель 1 с кольцевой диафрагмой 2 освещает объект наблюдения па 45 раллельным пучком лучей. При этом кольцевая диафрагма 2 изображается в бесконечности. Пучки лучей, прямо- прошедшие и дифрагироваццые объектом, проходят через объектив 3. В выходном зрачке 5 объектива 3 при этом50 образуется изображение кольцевой диафрагмы 2. Линзовая система 4 переносит это изображение в плоскость поляризатора 6. Прямой и дифрагированцый свет отражается от зеркальных покрытий этого элемента. Причем прямой свет проходит через прозрачное кольцо пласкопараллельной пластины 12, поляроидную пленку 15, отражается от сплошного зеркального покрытия плоскопараллельцой пластины 16и вновь выходит через поляроиднуюпленку 15 и прозрачное кольцо плоскопараллельной пластины 12, При этомон становится плоско поляризованным.Дифрагированный свет отражается отзеркального покрытия пласкопараллельной пластины 12. Вторая линзовая система 7 образует второе иэображениекольцевой диафрагмы 2 в плоскостиполяризатор 8. Здесь прямой свет отражается от зеркального кольца пласкопараллельной пластины 12, а дифрагированный свет проходит через поляроидную пленку 15, отражается отсплошного зеркального покрытия плоскопараллельной пластины 16, вновьпроходит через поляроидную пленку15 и прозрачный участок плоскопараллельной пластины 12. При этом онстановится плоско поляризованным.Поскольку поляроидные пленки 15 вполяризаторах 6 и 8 ориентированытак, что их плоскости поляризациивзаимно перпендикулярны, то прямойи дифрагированный свет становятсяполяризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Это позволяетс помощью компенсатора 9 вводитьпроизвольную разность фаз между прямым и дифрагированцым светом. Прямойи дифрагированцый свет ицтерферируюти в фокальной плоскости окуляра 10образуется фазово-контрастное изображение объекта. Вращая анализатор 11можно произвольно изменять соотношение амплитуд прямого и дифрагированного света, Плоскополяризованцыйсвет, отражаясь от металлическогозеркального покрытия в поляризаторах6 и 8, становится поляризованнымэллиптически. Однако при углах падения эта эллиптичность столь мала,что ею можно пренебречь. Кроме того,развернув эти поляризаторы так, чтобы плоскость поляризации совпала сплоскостью падеция или быпа перпендикулярна ей,можно совершенна исключить этот эффект. Для конкретной реализации прибора применима схема, изображенная ца фиг. 1, где системы 4 и 7 выполнены идентичными, в виде двухлццзовых оборачивают;х систем с увеличением Х1, каждый компонент которых выпал1107092 Составитель В. КравченкРедактор С. Патрушева Техред А,Ач Корректор Е.Сирахмащ щщ щщщ щЫщщщщщ щщ щ щ щщ щщТираж 497ственного комитетабретений и открытийЖ"35, Раушская наб.щ ащщщ щ 755/33ВНИИПИпо113035 аказ одписное осуд ам и сква д. 4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна нен в виде ахроматической склейки.Поляризаторы 6 и 8 сменные и имеюткольцевые зоны диаметром от 3 до0,9 мм в зависимости от увеличенияи апертуры объектива 3. Толщинаплоскопараллельных пластин 12 и 1 бравна 0,5 мм. В микроскопе применящются объективы от 4 х 0,12 до 100 х 1,25,Таким образом, предлагаемый микроскоп позволяет легко применять обЪективы практически любых апертур иувеличения, что значительно улучша ет эксплуатационные характеристикиприбора, позволяет проводить болеетонкие исследования и расширяет кругзадач, решаемых с его помощью.