Оптическая система для получения промежуточного изображения при осуществлении контрастных методов в микроскопах

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаньЛЮеепвРЕСПУБЛИК ЕН ТЕЛЬСТВ В 1193/24183 ГДР05.8002 В/2105.79 что, с целью уменьш тов нри сохранении поляризованных пуч введены по крайней .няющие призмы, рас выходным зрачком об промежуточным изоб тель преломления П падения 7 связаны 164 1.84. Бюл. У 43ан Бейер и РайнКарл-Цейсс-Иена82(088,8) нц (ГДР"-чи Систе сло при апо п и 1, о тличто между ектива и его ажением введен еская полуволчающая выходным зр нромежуточн поляризацио вая пластин я теком об омп мент,межутозрачка но-о СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 777 (89) 143 (22) 23. (31) МРС (32) 28, (33) ГДР (46) 23. (72) Хер (71) ФЕБ (53) 535 7) 1. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ УЩЕСТВЛЕНИИ КОНТРАСТНЫХ МЕТОДОВ ОСКОПАХ, содержащая конденса" оляризатор, объектив для полу" промежуточного иэображения та, анализатор, оптические енты, сопрягающие выходной зраполяризационно-оптический злерасположенный в плоскости прочного изображения выходногоо т л и ч а ю щ а я с я тем,За) С 02 В 21/14 ения ее габариортогональности ов лучей, в нее мере три отклооложенные между ъектива и его ажением, показа- которых,и угол соотношением.Изобретение применяется для контрастирования в фазовоя контрастеили в контрасте интерференционнойкартины, действующей с поляризованнымсветом, органических или неорганических объектов, не поглощающихв проходящем свете и имеющих в падающем свете отражательную способность,равную окружающей среде.Система служит преимущественно вкачестве дополнительного устройствав сочетании с подобранными к этомуустройствами Фазового контрастаили контраста интерференционной картины для микроскопов для наблюденияв проходящем или в отраженном светено она может быть и существеннойсоставной частью микроскопа. Приэтом, например, для фазового контраста не надо особых фазово-контрасных объективов, а необходимые кольцевые Фазовые пластинки могут бытьрасположены на изображении зрачкаобъектива, созданном частью системы промежуточного изображения,На том же месте можно вставлять необходимые для осуществления поляризационно-оптического контраста интерференционной картины призмы Волластона. Таким образом, возможнабыстрая смена между обоими видамиконтраста,Изобретение прежде всего используется в биологии и медицине, однакои в технических областях, как например, в химии и металлографии дляконтрастирования фазовых объектов.Это такие микроскопические объекты,которые при нормальном наблюдении всветлом поле совсем не контрастированы или контрастированы только незначительно. 1 ОФт;щ 25 ЗО 1 4 4 О Известна система промежуточного изображения, которая выполняет усло". вие сохранения линейной поляризации путем обеспечения требования что промежуточное изображение зрачка объектива получается еще перед первым отражающим элементом (например патент Австрии Р 313222, 50кл. 42 1 12/01, 1974).На это предложение не выгодно в конструктивном отношении, так как при посильной затрате на коррекцию необходима определенная минимальная 55 длина, которая или приводит к неприемлемой смотровой высоте или, как представлено на примере, требует дорогой и непригодной в конструктивном отношении отклоняющей системы, которая ход лучей наблюдения подводит обратно к тубусу микроскопа, расположенному на нормальной смотровой высоте.Известна оптическая система для получений промежуточного изображения при осуществлении контрастных методов в микроскопах, содержащая конденсор, поляризатор, объектив для получения промежуточного изображения предмета, анализатор, оптические компоненты, сопрягающие выходной зрачок и поляриэационно-оптический элемент, расположенный в плоскости промежуточного изображения выходного зрачка (хозяйственный патент ГДР Р 53890, кл. 421, 38, 19 б 7 г.).Цель изобретения - создать устрой ство, осуществляющее при применении светопольных объективов для нормальных или больших полей и высокого качества изображения фазового контраста и поляризационно-оптического интерференционного- контраста быстрое переключение одного вида наолюдения на другой, как это желательно для многих микроскопических исследований, в частности виньи: объектов, и имеющее уменьшенные габариты при сохранении ортогональности поляризованных пучков лучей.Задачей изобретения является создание системы промежуточного изображения для осуществления контрастности в микроскопах при применении светлопольных объективов для нормальных или больших нолей, которая вводится в ход лучей н прн помощи отражающих элементов и проекционной оптики создает доступные промежуточные изображения плоскости предмета и зрачка объектива, При этом отражающие элементы расположены и согласованы один с другим так чтобы свет линейно-поляризованный в зрачке объектива, в промежуточном иэображении зрачка объектива опять получился в качестве линейно-поляризованного света. Это соответствует условиям поляризации, необходимым для поляризационно-оптического иэображения интерференционного контраста, при котором важно разложение линейно- поляризованного света, падающего на призму Волластона, состоящую из двоякопреломляющего материала и112расположенную в пространстве предмета, на обыкновенную и необыкновенную составляющие, колеблющихся перпендикулярно одна другой и линейно- поляризованных, Обе составляющие, смещенные в сторону на незначительную величину, выходят из призмы Волластона. В последнейрасположенной в плоскости изображения и на изображении или вблизи от изоб ражения зрачка объектива и тем самым внутри системы промежуточного изображения, обе составляющие опять соединяются в один луч. Однако это будет только в том случае, если они 15 у призмы Волластона, расположенной на стороне изображения, получаются в качестве линейно-поляризованного света.Из теоретической оптики известно, что при полном внутреннем отражении на стеклянной поверхности между составляющими лучей, колеблющимися па" раллельно и перпендикулярно плоскости падения, встречается зависимая 25 от угла падения 1 и показателя преломления стекла 1 разность фаз о . Су5592 4этой части обыкновенный луч остается обыкновенным и необыкновенный луч остается необыкновенным.Так как падающие на плоскости призм отображающие лучи имеют немного различное наклонение и поэтому достигают отражающих поверхностей под различными углами падения Ч разность фаз не одинаковая для всех лучей и для внеосевых лучей надо считаться с незначительной эллиптичностью поляризованного света, которая в крайнем случае не больше 17.и на практике почти не мешает. Так как апертуры углов отображающих световых пучков на разных поверхностях в общем различны, кроме того, возможна оптимизация призмами с различным показателем преломления. В общем случае показатель преломления призм и угол падения 1 связаны соотноше- нием,. Ч для осевого луча при отклонении 90 составляет 45 , Так при й = 5,о б60 , так что после троекратногооотражения разность фаз составляет 180 , и равнодействующая обеих составляющих лучей колеблется в той же плоскости как прежде, т.е. она является линейно-поляризованной, Подобный эффект достигается при помощичетырех призм, если И (смотря пообстоятельствам и Ч ) изменяется так,что Б = 45 .Если направление колебаний сос тавляющих лучей включением поляризационно-оптической пластинки Ъ /2бвращается на 90 , например, вследствие вращения плоскости падения с одной до следующей призмы, обыкно венный на отражающей поверхности луч на следующей поверхности превращается в необыкновенный, и необыкновенный луч превращается в обыкновенный, и, таким образом, разность фаз, 55 образованная от этих обоих отражений, составляет нуль, При помощи пластинки 9 /2 достигается, что и в где- число призм.На чертеже представлена схема уст.ройства,Пучок световых лучей 1 от источника света линейно поляризуетсяполяризатором 2, ориентированнымпод 45 относительно расположеннойОв пространстве предмета призмы Волластона 3 и разлагается ею на обыкновенную и необыкновенную составляющие, колеблющиеся перпендикулярноодна другой.После прохождения через кондеисор 4 оба частичных пучка, латеа.рально смещенных на незначительнуювеличину, проходят через плоскостьпредмета 5, объектив б и зрачокобъектива 7, обозначенный перекрестием, и отражаются на поверхности 9,полностью покрытой зеркальным слоем,стеклянного кубика 8, состоящегоиз двух склеенных прямоугольных призм,Так как составляющие светового потока с различным направлением колебаний падают на поверхность 9перпендикулярно или параллельно плоскости падения, линейная поляризациядля обеих составляющих сохраняется.На призмах 10, 13 и 14, состоящихаз стекла с приближенным показателемвую диафрагму (не представлена) окуляра,расположенную в направлении 20. Показатель преломления стекла призмы 19 при этом незначительный. Призму 19 можно заменять и другой поверхностью, покрытой зеркальным слоем,Дальнейший пример конкретного исполнения относится к возможности применения четырех полных внутреннихотражений и стеклянных призм болеенизкого показателя преломления. Устройство соответствует устройству,представленному на чертеже, однакозаменяют поверхностЬ 9, совершеннопокрытую зеркальным слоем, тонкимслоем воздуха " 0,01 мм и призмы сполным внутренним отражением 8, 10,13 и 14 призмами из стекла показателя преломления И = 1,554. В этомслучае на каждой поверхности приугле падения Мч 5 получается разность фаз 5 - 45 , Поскольку плоскости падения отражающих поверхностей призм 9 и 10 повернуты, обыкновенная составляющая превращаетсяв необыкновенную и наоборот, такчто разности фаз взаимно уничтожаются. Зту трудность можно устранитьвведением поляризационно-оптическойпластинки 9 /2 21, так как она вращает направление колебаний на 90 ,так что складываются разности фаэ,возникающие при отражении на четырех названных призмах, и на изображении зрачка опять получается линейно-поляризованный свет,25 ЗО 35 Путем вариации устройства отражающих элементов и построения изображения возможны дальнейшие варианты. В частности, различными показателями преломления призм с полным внутренним отражением возможна оптимизация относительно изменяющихся иэ призмы в призму апертурных углов изображающих пучков лучей. 5 1125592 преломления л "У, оба частичных пучка подвергаются полному внутреннему отражению. Между составляющими каждого частичного пучка, колеблющимися параллельно и перпендикулярно плоскости падения, при этом имеется разность фаз ю60 , такОчто на призме 10 из линейно-поляризованного света получается эллинтически поляризованный свет, Так как одина ковый процесс состоится на призмах 13 и 14, названная разность фаэ накопляется и на изображении зрачка 1 б, обозначенном перекрестием и оозданном линзовой системой 11 онаоУ15 составляет % 180 , так что там опять получается линейно-поляризованный свет.В призму Волластона 15, расположенную в плоскости иэображения, сле- И довательно входят два частичных пучка, латерально смещенных на незначительную величину, колеблющихся перпендикулярно одна другой и в общем имеющих незначительную разность фаз, которые в пространственно соединеннбм состоянии выходят из призмы.Анализатор 17, ориентированный перпендикулярно или параллельно поляризатору 2, пропускает только колеблющиеся в его направлении пропускания составляющие обеих перпенди кулярно один другому колеблющихся частичных пучков, которые интерферируют один с другим, Созданное объективом 6 и линзовой системой 11 промежуточное изображение 12 предмета, расйоложенного в плоскости предмета 5, в которое для целей измерения можно вводить пластинки с сеткой штрихов или другие маркировки линзовой системой 18 через призму 19 и поверхность 9, совершенно покрытую зеркальным слоем, 45 контрастированно изображается в поле1125592 Составитель Л, Мухинаедактор Р. Цицика Техред А.Бабинец Корректор Л. Пилипенк аказ 8537/36ВНИИПИ Го писно по дела 113035, МоскПатент", г. Ужгород, уп. Проектная,Филиал Тираж 496дарственного изобретений Ж, Рауш Покомитета СССРоткрытийкая наб., д.