偏振光学干涉对比度的排列和方法(PlasDIC-塑料DIC)

申请(专利)号DE10219804

摘要

    该方法包括用自然光（非偏振）照射物体，将穿过物体的光转换成线性偏振光，将线性偏振光分成寻常光束和非寻常光束，使这些光束干涉，滤除相同偏振光并形成所得干涉图的图像。还包括以下独立权利要求：a）用于显微物体成像的偏振光干涉对比的装置。

本发明涉及一种差分干涉对比度的方法，其中用自然光照射物体，并且来自物体的光仅在穿过物体之后才被偏振。观测是用已知的剪切干涉仪完成的。

该方法包括用自然光（非偏振）照射物体，将穿过物体的光转换成线性偏振光，将线性偏振光分成寻常光束和非寻常光束，使这些光束干涉，滤除相同偏振光并形成所得干涉图的图像。 还包括以下独立权利要求：a）用于显微物体成像的偏振光干涉对比的装置。

权利要求书

    1.一种用于物体微观成像的偏振光学干涉对比方法，包括以下步骤：用自然（非偏振）光照射物体-将穿过物体的光转换为线偏振光-将线偏振光分裂为整齐且非同寻常的光束干涉普通和非寻常光束滤除均匀偏振光，并对由此产生的干涉图进行成像。

    2.一种用于显微镜中的偏振光学干涉对比度的装置，其中提供了光源，该光源通过聚光器将光映射到物体上，其中还提供了透镜，穿过物体的光通过该透镜成像到透镜出射光瞳中，其中第一偏振器从属于透镜，其线性偏振来自透镜的光，其中剪切干涉仪布置在透镜出射光瞳附近的第一偏振器之后，并且其中第二偏振器设置在干涉仪之后。

说明书

    本发明涉及用于偏振光干涉对比的装置和方法。

    本发明特别适用于任何（光学各向同性或各向异性）载体材料应用相位物体的高对比度显微成像。 B.使用差分干扰对比（differentialsInterference Contrast）的细胞培养。

用显微镜检查的物体可以分为振幅物体和区分相位物体。 虽然幅度对象用于表示改变所使用的光的亮度或颜色，因此直接可见的相位对象仅改变光的相位位置，例如B.通过折射率或环境厚度的偏差。由于人眼以及电子成像器相位位置的变化一定不能检测相位对象，因此对改变相位采取额外的措施以转移幅度变化。

    为此，已经开发了各种方法，它们被称为相衬和干涉衬方法。

    第一种干涉对比方法之一是由Francis Smith在1947年提出的英国专利GB 639 014中开发的。 在显微镜的光路中，每个聚光器焦平面和物镜焦平面都有一个沃拉斯顿棱镜。 在第一沃拉斯顿棱镜前面的光束路径中是偏振器，其被布置成产生线性偏振光。 经过第二Wollaston棱镜之后，借助于第二偏振器分析器（分析器）打开光。 照明侧上的沃拉斯顿棱镜的任务是由像侧沃拉斯顿棱镜产生的任务补偿光瞳路径差，使得可以使用全照明孔径。

    该方法的进一步发展是在1952年由Georges Nomarski在法国专利FR 1 059 123中指出的。 Wollaston棱镜的空间取向被修改为将寻常光线和非寻常光线分离和统一成一个，以便能够移动位于棱镜外部的平面，并且因此是布置光学元件的更好的一种可能性。

Maxilian Pluta在1963年（美国专利3,495，890）提出将成像侧Wollaston棱镜替换为两个串联的棱镜，从而能够在3个步骤中离散地改变图像分割的尺寸。

    最近才由Kenichi Kusaka在美国专利6,229，644中提出DIC显微镜具有类似结构。

所有这些解决方案的共同之处在于必须用偏振光照明物体。 因此，照明光束路径中的透镜和每个光学元件都具有各向同性特性。这些元件的光学各向异性将显著改变图像干扰过渡图像的特性。 特别地，不能使用载玻片来制造塑料，因为它起双折射作用。 由此，它们使用塑料培养皿作为载玻片分离细胞培养物。 检查必须将细胞培养物应用于常规盖玻片，这需要额外的准备时间和精力，并且阻碍了活培养物的检查。

    为了消除这些缺点，DE-OS 100 04 135提出使用具有确定光学性质的特殊培养皿。 然而，制造和选择可使用的材料是复杂的。因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点并指定偏振光学对比方法，在该方法中，光学各向异性载体材料或残余应力透镜或聚光器也可用于待显微镜观察的物体。

    根据本发明，该目的通过偏振光干涉对比的方法来实现，其特征列于第一权利要求中。 根据本发明的用于偏振光干涉对比的装置的特征在权利要求2中指定。 与已知方法相反，用自然的非偏振光照射布置在载玻片上的物体。 因此，来自载玻片或物镜或聚光器的各向异性（例如，由残余应力引起的双折射）不起作用。 只有在通过透镜之后，光才线性偏振并被馈送到剪切干涉仪。 用作检偏器的第二偏振器滤除在相同方位角上振动的光的那些相干分量，使得创建可见干涉图。 如果间隙的宽度是可调节的，则是有利的。 当间隙宽度b的条件特别有利时是足够的，其中b是与物平面相关的剪切尺寸，f是聚光器的焦距，λ是光波长。 违反该条件导致对比度的劣化。

    当使用单色光工作时，间隙也可以有利地由多个平行的照明柱代替，其间隔d是条件应该满足的。 照明柱的这种布置也可以实现为具有光栅常数d的光栅。

    根据Smith的Wollaston棱镜可以有利地用作剪切干涉式Nomarski干涉仪，或者可以使用根据Jamin-Lebedeff的干涉仪。如果至少一个偏振器在其偏振方向上是可调节的，则产生本发明的有利实施方式。 当两个偏振器的偏振方向彼此成90°角时，获得特别好的结果。

    本发明的另一个有利实施例是偏振器-剪切干涉仪-检偏器组合与照明间隙或栅格的照明柱的方位角同步可以旋转，使得制备中处于不同方位角的所有结构将由于方位角效应而消失，一个接一个地形成对比。 这消除了另外必要的工作台旋转。

    图1是图1的示意图。 图2示意性地示出了照明间隙处的尺寸关系

在图1中，图1是图1中的 如图1所示，来自灯1的光经由间隙2和位于培养皿4中的物体上的聚光器3。 B.对细胞培养物成像。 物平面5由中间像平面7中的物镜6成像。 在该中间像平面7的位置处，布置了沃拉斯顿棱镜8，其嵌入在交叉的极元件9和10之间。

    寻常光束11和非寻常光束12在不同点13、14处穿透待检查物体。 位置13和14之间的距离是所谓的剪切，其在图1中被放大地示出。 图1用于说明。

    在图1中，图2是图1中的 图2示意性地示出了在间隙2 17的平面中表示的中间像平面7中的干涉条纹15、16的结果的背投影。 对于根据本发明的方法，选择间隙2的宽度，使得在间隙宽度方向上的有效光瞳路径差小于或等于四分之一波长或小于或等于光瞳中干涉条纹间隔的四分之一，有利地从零级干涉输出。

    在这种条件下，遵循sinc函数的场对比度不小于0.64。

    这个事实的数学描述可以再次在公式（1）中找到。

(bB)/f<λ/4

    如果使用单色光代替白光，则照明间隙由各种照明列代替，其中各个列各自满足λ四分之一条件。

    该条件由公式（2）表示。

(dB)/f=λ

    本发明的实施不是所示出的实施例。 专业发展不会导致本发明领域的脱离。

    光源和聚光器之间的间隙或光栅也可以穿过不同形状的，例如B.圆形孔径可以被替换，但是反差的恶化导致了什么。

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