Η μικροσκοπία αντίθεσης φάσης (PCM) είναι μια τεχνική οπτικής μικροσκοπίας που μετατρέπει τις μετατοπίσεις φάσης στο φως που διέρχεται από ένα διαφανές δείγμα σε αλλαγές φωτεινότητας στην εικόνα. Οι μετατοπίσεις φάσης είναι αόρατες, αλλά γίνονται ορατές όταν εμφανίζονται ως παραλλαγές φωτεινότητας.
Όταν τα φωτεινά κύματα ταξιδεύουν μέσω μέσου διαφορετικού από ένα κενό, η αλληλεπίδραση με το μέσο προκαλεί την αλλαγή του πλάτους και της φάσης του κύματος κατά τρόπο που εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου. Οι αλλαγές στο πλάτος (φωτεινότητα) προκύπτουν από τη σκέδαση και την απορρόφηση του φωτός, η οποία συχνά εξαρτάται από το μήκος κύματος και μπορεί να δημιουργήσει χρώματα. Ο φωτογραφικός εξοπλισμός και το ανθρώπινο μάτι είναι μόνο ευαίσθητοι στις παραλλαγές πλάτους. Χωρίς ειδικές ρυθμίσεις, οι αλλαγές φάσης είναι επομένως αόρατες. Ωστόσο, οι αλλαγές φάσης συχνά μεταφέρουν σημαντικές πληροφορίες.
Η βασική αρχή για να γίνει ορατές αλλαγές φάσης σε μικροσκοπία αντίθεσης φάσης είναι να διαχωριστεί το φωτεινό φως (φόντο) από το φως που έχει υποστεί διάσπαση του δείγματος (που αποτελεί τις λεπτομέρειες του προσκηνίου) και να χειριστεί διαφορετικά αυτά.
Το φωτεινό φως σχήματος δακτυλίου (που απεικονίζεται σε πράσινο στο σχήμα) που περνάει το δακτύλιο συμπυκνωτή επικεντρώνεται στο δείγμα του συμπυκνωτή. Ορισμένα από το φωτεινό φως είναι διάσπαρτα από το δείγμα (κίτρινο). Το υπόλοιπο φως δεν επηρεάζεται από το δείγμα και σχηματίζει το φως φόντου (κόκκινο). Κατά την παρατήρηση ενός μη χρωματισμένου βιολογικού δείγματος, το διάσπαρτο φως είναι αδύναμο και τυπικά μετατοπίζεται κατά -90 βαθμούς (λόγω του τυπικού πάχους των δειγμάτων και της διαφοράς δείκτη διάθλασης μεταξύ του βιολογικού ιστού και του περιβάλλοντος μέσου) σε σχέση με το φως του φόντου. Αυτό οδηγεί στο προσκήνιο (μπλε φορέα σε συνοδευτικό σχήμα) και υπόβαθρο (κόκκινο διάνυσμα) που έχει σχεδόν την ίδια ένταση, με αποτέλεσμα χαμηλή αντίθεση εικόνας.
Σε ένα μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης, η αντίθεση της εικόνας αυξάνεται με δύο τρόπους: δημιουργώντας εποικοδομητική παρεμβολή μεταξύ των διάσπαρτων και των ακτίνων φωτός φόντου σε περιοχές του οπτικού πεδίου που περιέχουν το δείγμα και μειώνοντας την ποσότητα του φωτός υποβάθρου που φτάνει στο επίπεδο της εικόνας [4]. Πρώτον, το φως του φόντου μετατοπίζεται κατά -90 βαθμούς περνώντας το μέσω ενός δακτυλίου μετατόπισης φάσης, ο οποίος εξαλείφει τη διαφορά φάσης μεταξύ του φόντου και των διασκορπισμένων ακτίνων φωτός.
Όταν το φως επικεντρώνεται στη συνέχεια στο επίπεδο της εικόνας (όπου τοποθετείται κάμερα ή προσοφθάλμιο), αυτή η μετατόπιση φάσης προκαλεί φόντο και διάσπαρτες ακτίνες φωτός που προέρχονται από περιοχές του οπτικού πεδίου που περιέχουν το δείγμα (δηλαδή το προσκήνιο) για να παρεμβαίνει εποικοδομητικά, με αποτέλεσμα την αύξηση της φωτεινότητας αυτών των περιοχών σε σύγκριση με τις περιοχές που δεν περιέχουν το δείγμα. Τέλος, το φόντο είναι αχνό ~ 70-90% από ένα γκρι δακτύλιο φίλτρου. Αυτή η μέθοδος μεγιστοποιεί την ποσότητα του διάσπαρτου φωτός που παράγεται από το φως φωτισμού, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την ποσότητα φωτός φωτισμού που φτάνει στο επίπεδο της εικόνας. Μερικά από τα διάσπαρτα φωτός που φωτίζουν ολόκληρη την επιφάνεια του φίλτρου θα μετατοπιστεί και θα μειωθεί από τους δακτυλίους, αλλά σε πολύ μικρότερο βαθμό από το φως του φόντου, το οποίο φωτίζει μόνο τους δακτυλίους μετατόπισης φάσης και γκρίζου φίλτρου.
Τα παραπάνω περιγράφουν την αντίθεση αρνητικής φάσης. Στη θετική του μορφή, το φως φόντου αντ 'αυτού μετατοπίζεται φάση από +90. Επομένως, το φως του φόντου θα είναι 180 μοίρες εκτός φάσης σε σχέση με το διάσπαρτο φως. Το διάσπαρτο φως θα αφαιρεθεί από το φως του φόντου για να σχηματίσει μια εικόνα με ένα πιο σκούρο προσκήνιο και ένα ελαφρύτερο φόντο.
