DE10012462A1 - Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts - Google Patents

Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts

Info

Publication number
DE10012462A1
DE10012462A1 DE10012462A DE10012462A DE10012462A1 DE 10012462 A1 DE10012462 A1 DE 10012462A1 DE 10012462 A DE10012462 A DE 10012462A DE 10012462 A DE10012462 A DE 10012462A DE 10012462 A1 DE10012462 A1 DE 10012462A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical component
beam path
light
designed
illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10012462A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10012462B4 (de
Inventor
Juergen Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Heidelberg GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Heidelberg GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Heidelberg GmbH
Priority to DE10012462A priority Critical patent/DE10012462B4/de
Priority to GB0105281A priority patent/GB2366393B/en
Priority to JP2001070538A priority patent/JP5114762B2/ja
Priority to US09/805,315 priority patent/US6555826B2/en
Publication of DE10012462A1 publication Critical patent/DE10012462A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10012462B4 publication Critical patent/DE10012462B4/de
Priority to JP2012064069A priority patent/JP2012177923A/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/0056—Optical details of the image generation based on optical coherence, e.g. phase-contrast arrangements, interference arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/0068—Optical details of the image generation arrangements using polarisation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/0076—Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts (1), vorzugsweise bei der konfokalen Fluoreszenz-Rastermikroskopie, mit einem Beleuchtungsstrahlengang (4) einer weiteren Lichtquelle (5), wobei die Beleuchtungsstrahlengänge (2, 4) zumindest teilweise einander überlagerbar sind und ist zur Vereinfachung der Justierung sowie zur Reduktion der optischen Bauteile im Beleuchtungsstrahlengang dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem der Beleuchtungsstrahlengänge (2, 4) mindestens ein optisches Bauteil (7) angeordnet ist und das Licht verändert, und dass die optischen Eigenschaften des Bauteils derart beeinflussbar bzw. veränderbar sind, dass sich das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs (2, 4) im Objektbereich in seiner Form verändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts, vorzugsweise bei der konfokalen Fluoreszenz-Rastermikroskopie, mit einem Be­ leuchtungsstrahlengang einer Lichtquelle und mindestens einem weiteren Be­ leuchtungsstrahlengang einer weiteren Lichtquelle, wobei die Beleuchtungsstrahlen­ gänge zumindest teilweise einander überlagerbar sind.
Vorrichtungen der gattungsbildenden Art sind insbesondere bei der konfokalen Fluor­ eszenz-Rastermikroskopie aus der WO 95 21 393 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird zur Erhöhung der lateralen Auflösung ein Probenpunkt mit einem Anregungs­ lichtstrahl beleuchtet, wodurch die hierdurch mit Anregungslicht beaufschlagten Fluoreszenzmoleküle in einen angeregten Zustand versetzt werden. Der Proben­ punkt wird darüber hinaus mit einem Stimulationslichtstrahl geeigneter Wellenlänge beleuchtet, wodurch Fluoreszenzmoleküle, die sich im angeregten Zustand befinden, durch den Prozess der stimulierten Emission wieder in den Grundzustand versetzten lassen. Der Anregungslichtstrahl und der Stimulationslichtstrahl sind hierbei derart angeordnet, dass ihre Intensitätsverteilungen bzw. Beleuchtungsmuster im Objektbe­ reich sich teilweise überdecken. Die in dem Überdeckungsbereich liegenden Fluor­ eszenzmoleküle werden nach der Anregung mit dem Anregungslichtstrahl durch sti­ mulierte Emission sofort in den Grundzustand überführt, so dass Fluoreszenzlicht nur von den Fluoreszenzmolkülen detektiert wird, die sich im Beleuchtungsmuster des Anregungsstrahls jedoch nicht im Beleuchtungsmuster des Stimulationsstrahls bzw. im Überdeckungsbereich der beiden Beleuchtungsmuster befinden. Das stimulierte Emissionslicht bzw. das reflektierte Stimulationslicht wird mit Hilfe von optischen Fil­ tern aus dem Detektionsstrahlengang des Rastermikroskops ausgefiltert, so dass lediglich Fluoreszenzlicht aus dem Bereich des Beleuchtungsmusters des Anre­ gungsstrahls detektiert wird der um den Überdeckungsbereich der beiden Be­ leuchtungsmuster reduziert ist. Diese Reduktion ermöglicht die Verkleinerung des zur Fluoreszenzemission beitragenden Objektbereichs unterhalb die Grenzen der beugungsbegrenzten Abbildung, und stellt somit eine Auflösungsverbesserung dar.
Bei den bekannten gattungsbildenden Vorrichtungen ist die Justierung des Anre­ gungs- und des Stimulationslichtstrahls problematisch, da beide Lichtstrahlen räum­ lich wohl definiert zueinander angeordnet sein müssen. Die einzelnen optischen Komponenten werden hierzu manuell oder motorisch positioniert, was insbesondere im Hinblick auf die Langzeitstabilität mit hohem konstruktiven Aufwand verbunden ist.
Auch die auf Temperaturänderung beruhende Längenausdehnung der optischen Gesamtanordnung ist ebenfalls zu kompensieren. In Abhängigkeit der zu erzeugen­ den Form des Beleuchtungsmusters des Stimulationslichtstrahls kann es erforderlich sein, dass mehrere optische Bauteile zum Einsatz kommen, was die Anzahl der Ju­ stierungsfreiheitsgrade nachteilig erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts auszugestalten und weiterzubilden, bei der die Justierung vereinfacht werden und die Anzahl der optischen Bauteile pro Stimulationsstrahlen­ gang reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts löst die voran­ stehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist eine gat­ tungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem der Beleuchtungsstrahlengänge mindestens ein optisches Bauteil angeordnet ist und das Licht verändert, und dass die optischen Eigenschaften des Bauteils derart beeinfluß­ bar bzw. veränderbar sind, dass sich das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungs­ strahlengangs im Objektbereich in seiner Form verändert.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass die Justierung des optischen Bauteils dadurch vereinfacht werden kann, dass das optische Bauteil in seiner opti­ schen Eigenschaft beeinflußbar bzw. veränderbar ist. Wenn die optische Eigenschaft des Bauteils verändert wird, verändert das Bauteil das Licht des entsprechenden Beleuchtungsstrahlengangs und somit das Beleuchtungsmuster im Objektbereich. Hierdurch kann das Beleuchtungsmuster dieses Beleuchtungsstrahlengangs relativ zu dem eines anderen Beleuchtungsstrahlengangs in seiner Form und/oder in seiner räumlichen Lage verändert werden, wodurch die Beleuchtungsstrahlengänge sich zueinander justieren lassen.
In vorteilhafter Weise kann - vergleichbar zur Justierung - durch die Veränderung der optischen Eigenschaft des Bauteils ein Temperaturdrift des Geräts ausgeglichen werden, so dass jederzeit wohl definierte und optimale Beleuchtungs- bzw. Detektionsbedingungen vorliegen. Im Idealfall kann durch die Verwendung eines in seiner optischen Eigenschaft veränderbaren Bauteils auf eine konstruktiv aufwendige Justier- und Driftkompensationsvorrichtung verzichtet werden, wodurch sich in besonders vorteilhafter Weise der optische Strahlengang vereinfacht und darüber hinaus die Herstellungskosten reduzieren.
Auch kann durch das in seiner optischen Eigenschaft veränderbare optische Bauteil durch entsprechende Strahlbeeinflussung bzw. -veränderung die gleiche Wirkung erzielt werden wie mit mehreren einzelnen optischen Bauteilen, so dass die Anzahl der optischen Bauteile reduziert werden kann.
Ein optisches Bauteil ist vorzugsweise im weiteren Beleuchtungsstrahlengang ange­ ordnet. Dementsprechend wirkt dieses lediglich auf den weiteren Beleuchtungs­ strahlengang, so dass hierdurch die Form des Beleuchtungsmusters des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs im Objektbereich verändert wird. Der weitere Beleuchtungsstrahlengang könnte hierbei als Stimulationslichtstrahl verwendet wer­ den.
Ein optisches Bauteil könnte auch im Beleuchtungs- und/oder im Detektionsstrahlen­ gang angeordnet sein. Hierdurch wird die Form des Beleuchtungsmusters des Be­ leuchtungsstrahlengangs im Objektbereich bzw. die Form des für den Detektor de­ tektierbaren Detektionsmusters des Objektbereichs verändert. Auch eine kombinierte Anordnung von mehreren optischen Bauteilen in den Beleuchtungs- bzw. dem De­ tektionsstrahlengang ist denkbar. Hierdurch könnte beispielsweise mit einem im weiteren Beleuchtungsstrahlengang angeordneten optischen Bauteil das Be­ leuchtungsmuster des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs im Objektbereich asym­ metrisch geformt und durch die Anordnung eines weiteren optischen Bauteils im Beleuchtungsstrahlengang das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs im Objektbereich spiegelsymmetrisch zum weiteren Beleuchtungsmuster ausgebildet werden. Diese Vorgehensweise könnte zur Abrasterung des Objekts mit einem anistropen oder hexagonalen Pixelmuster dienen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das optische Bauteil in einer zur Fokusebene des Objektivs konjungierten Fourierebene angeordnet. Hierdurch kann bei entsprechender Ausgestaltung des optischen Bauteils nach den Prinzipien der Fourieroptik auf alle Ortsfrequenzen in gleicher Weise oder unterschiedlich gewirkt werden.
In einer konkreten Ausführungsform verändert das optische Bauteil die Phase des Lichts. Alternativ hierzu könnte die Amplitude oder die Polarisation des Lichts verän­ dert werden. Auch eine Kombination der Veränderung der Phase, der Amplitude oder der Polarisation des Lichts durch das optische Bauteil ist denkbar.
Das optische Bauteil könnte als durchleuchtendes oder als reflektierendes Bauteil in dem ihm zugeordneten Strahlengang ausgeführt sein:
Zur Veränderung der optischen Eigenschaft des Bauteils ist dieses als adaptive Optik ausgeführt. Es kann auf den gesamten Lichtstrahl in gleicher Weise oder lokal unter­ schiedlich wirken.
Im Konkreten könnte das optische Bauteil als LCD (Liquid Crystal Divice) ausgeführt sein. Durch geeignete Beschaltung des LCD-Elements kann pixelweise die Phase des auftreffenden Lichts verzögert und/oder die Amplitude des auftreffenden Lichts reduziert werden. Da bei einem LCD-Element jedes einzelne Pixel direkt ansteuerbar ist, ist diese Anordnung in besonders vorteilhafter Weise sehr flexibel und gestattet auch eine Veränderung der optischen Eigenschaften des Bauteils während des Be­ triebs.
In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Bauteil als Farb-LCD ausgeführt. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn das Farb-LCD-Element in ei­ nem Strahlengang angeordnet ist, in dem Licht unterschiedlicher Wellenlängen ver­ läuft. Durch entsprechende Einstellung des Farb-LCD-Elements kann dieses pixel­ weise chromatisch selektiv auf Licht einer oder mehrerer Wellenlängen wirken.
Ganz allgemein könnte das optische Bauteil als mikromechanisches System ausge­ führt sein. Insbesondere könnte das optische Bauteil als DMD (Digital Micro Mirror) oder als GLV (Grating Light Valve) ausgeführt sein. Auch diese optischen Bauteile können pixelweise angesteuert werden, so dass einzelne Bereiche aus dem entspre­ chenden Strahlengang herausreflektiert bzw. beeinflußt werden können. Alternativ hierzu könnte ein deformierbarer Spiegel als optisches Bauteil verwendet werden. Einzelne Bereiche des deformierbaren Spiegels lassen sich in ihrer Oberflächenform verändern, so dass sich das Beleuchtungs- bzw. das Detektionsmuster des entsprechenden Strahlengangs in seiner Form verändert.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Veränderung der optischen Eigenschaften des optischen Bauteils mit vorgebbaren Ereignissen synchronisierbar. So könnte beispielsweise das optische Bauteil mit der Intensitätsmodulation bzw. der Pulsfolge der Lichtquelle synchronisiert werden. Eine Synchronisation der Scaneinrichtung des Rastermikroskops mit dem optischen Bauteil könnte in vorteilhafter Weise zur Kompensation von chromatischen Quer- bzw. Längsfehlern der verwendeten Optik des Rastermikroskops dienen, die eine laterale bzw. axiale Abhängigkeit des jeweiligen Beleuchtungspunkts aufweisen kann. Darüber hinaus kann zur Optimierung der Signalausbeute eine Synchronisation der Detektoreinrichtung mit der Veränderung der optischen Eigenschaft des Bauteils vorgesehen sein.
Das optische Bauteil kann auf den gesamten Strahlengang oder auf einen Teil des Strahlengangs wirken. Vorzugsweise ist das optische Bauteil derart dimensioniert, dass es größer als der Querschnitt des mit ihm wechselwirkenden Strahlengangs ist, so dass das optische Bauteil auf den gesamten Beleuchtungsstrahlengang wirkt. Al­ ternativ hierzu wäre jedoch der umgekehrte Fall denkbar, nämlich dass der Quer­ schnitt des Strahlengangs größer als die Dimension des optischen Bauteils ist.
Mit Hilfe des optischen Bauteils kann das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungs­ strahlengangs und/oder des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs definiert geformt werden. Insbesondere könnte ein torusförmiges Beleuchtungsmuster des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs zur Erhöhung der lateralen Auflösung äußerst vorteilhaft sein, wenn der Torus in der Fokalebene des Objektivs lokalisiert ist und symmetrisch zum Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet ist. Hierdurch können die im Überdeckungsbereich der beiden Beleuchtungsmuster angeregten Fluoreszenzmoleküle zur stimulierten Emission angeregt werden, so dass bei geeig­ neter Detektion nur Fluoreszenzlicht aus dem um den Überdeckungsbereich redu­ zierten Bereich des Beleuchtungsmusters detektierbar ist. Zusätzlich könnte ein im Beleuchtungsstrahlengang angeordnetes optisches Bauteil das Beleuchtungsmuster derart formen, dass dieses im wesentlichen die Form eines Tonnenkörpers, Qua­ ders, Würfels oder die einer Sphäre aufweist. Letztendlich ist die Form des jeweiligen Beleuchtungsmusters an die Randbedingungen der applikativen Anwendung anzupassen, beispielsweise mit dem Ziel einer maximalen Auflösung bei maximalem Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
In ganz besonders vorteilhafter Weise ist das Beleuchtungsmuster des weiteren Be­ leuchtungsstrahlengangs komplementär zum Beleuchtungsmuster des Be­ leuchtungsstrahlengangs ausgebildet, so dass eine Auflösungserhöhung in allen Raumrichtungen möglich ist.
Insbesondere für die quantitative Auswertung ist ein in allen Raumrichtungen isotro­ pes Beleuchtungsmuster von großem Vorteil, da die hierdurch gewonnenen Objekt­ bilder in allen Raumrichtungen die gleiche Auflösung und somit eine äquidistante Pixelgröße aufweisen.
Zur Maximierung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses ist vorgesehen, dass das Be­ leuchtungsmuster derart ausgebildet ist, dass es zumindest weitgehend eine homo­ gene Intensitätsverteilung aufweist. Hierdurch werden die Fluoreszenzmoleküle, die von dem Beleuchtungsmuster mit Licht beaufschlagt werden mit gleicher Intensität zur Fluoreszenz angeregt bzw. die Fluoreszenzmoleküle, die mit dem weiteren Be­ leuchtungsmuster zur stimulierten Emission angeregt werden, werden mit der gleichen Übergangswahrscheinlichkeit in den Grundzustand überführt. Hierzu ist es vorgesehen, dass die Intensitätsverteilung des Beleuchtungsmusters im Randbereich stark abfällt, so dass ein möglichst scharfer Übergang von dem zu messenden Be­ reich zu dem stimulierten Bereich gegeben ist.
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 an­ hand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzug­ ten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im all­ gemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Aus­ führungsform,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts 1 bei der konfokalen Fluoreszenz-Rastermikroskopie. Das Fluoreszenz-Rastermikroskop weist einen Be­ leuchtungsstrahlengang 2 einer Lichtquelle 3 auf, der zur punktförmigen Fluores­ zenzanregung des Objekts 1 dient. Zur stimulierten Emission von Fluoreszenzmole­ külen in einem wohl definierten Objektbereich dient ein weiterer Beleuchtungsstrahlengang 4 einer weiteren Lichtquelle 5, wobei die Beleuchtungs­ stahlengänge 2, 4 einander überlagerbar sind. Die beiden Beleuchtungsstrahlen­ gänge 2, 4 werden mit Hilfe des Strahlteilers 6 zusammengeführt.
Erfindungsgemäß ist in dem Beleuchtungsstrahlengang 4 ein optisches Bauteil 7 an­ geordnet, dass das Licht des Beleuchtungsstrahlengangs 4 verändert. Die optischen Eigenschaften des Bauteils 7 sind derart beeinflußbar bzw. veränderbar, dass sich das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs 4 im Objektbereich in sei­ ner Form verändert.
Das optische Bauteil 7 ist in einer zur Fokusebene des Objektivs 8 konjungierten Fourierebene angeordnet.
Das optische Bauteil 7 verändert die Phase sowie die Amplitude des Lichts und ist als durchleuchtendes Bauteil ausgeführt.
Bei dem optischen Bauteil 7 handelt es sich um ein LCD-Element, das pixelweise die Phase des auftreffenden Lichts um λ/2 verzögert. Somit können in Abhängigkeit der Beschaltung des LCD-Elements einzelne Ortsfrequenzen um λ/2 phasenverzögert und darüber hinaus in ihrer Amplitude abgeschwächt werden. Durch die Phasen- bzw. Amplitudenveränderung des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs 4 durch das optische Bauteil 7 wird das Beleuchtungsmuster des weiteren Beleuchtungsstrahlengangs 4 im Objektbereich in seiner Form verändert.
Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung. Hierbei ist das optische Bauteil als deformierbarer Spiegel 9 ausgeführt, der als reflektierendes Bauteil in dem weiteren Beleuchtungsstrahlengang 4 angeordnet ist. Der deformierbare Spiegel 9 ist mit Hilfe der Piezoaktoren 10 verstellbar.
Die Fig. 3 zeigt eine zur Fig. 2 alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Licht der Lichtquelle 5 trifft auf den Strahlteilerwürfel 11 und wird in Richtung der schematisch gezeigten Aufweitungsoptik 12 reflektiert. Nach Durchlau­ fen des als LCD-Element ausgeführten optischen Bauteils 7 trifft das Licht des wei­ teren Beleuchtungsstrahlengangs 4 auf den Spiegel 13, der das Licht durch das op­ tische Bauteil 7, die Aufweitungsoptik 12, den Strahlteilerwürfel 11 zu dem Strahl­ teiler 6 reflektiert. Am Strahlteiler 6 wird der weitere Beleuchtungsstrahlengang 4 mit dem Beleuchtungsstrahlengang 2 der Lichtquelle 3 zusammengeführt.
Die Veränderung der optischen Eigenschaften des Bauteils 7 ist bei dieser Aus­ führungsform mit vorgebbaren Ereignissen synchronisierbar. Das optische Bauteil 7 ist über das gestrichelt eingezeichnete Synchronisationsmittel 14 mit der gepulsten Laserlichtquelle 5 und mit der Laserlichtquelle 3 verbunden. In Abhängigkeit der Pulsfolge des gepulsten Lasers 5 kann das optische Bauteil 7 beschalten werden. Über das gestrichelt eingezeichnete Synchronisationsmittel 15 ist das optische Bauteil 7 mit der Scaneinrichtung 16 verbunden. Hierüber ist eine Synchronisation der Scaneinrichtung 16 mit dem optischen Bauteil 7 möglich. In gleicher Weise ist das optische Bauteil 7 über das gestrichelt eingezeichnete Synchronisationsmittel 17 mit dem Detektor 18 verbunden.
In den Fig. 1 bis 3 wirkt das optische Bauteil 7 auf den gesamten weiteren Be­ leuchtungsstrahlengang 4. In den Fig. 1 bis 3 ist das Anregungspinhole 19 des Beleuchtungsstrahlengangs 2 sowie das Detektionspinhole 20 des Detektionsstrahlengangs 21 eingezeichnet. Die Beleuchtungsstrahlengänge 2, 4 werden von dem Detektionsstrahlengang 21 mit Hilfe des Strahlteilers 22 voneinander getrennt.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erör­ terten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezugszeichenliste
1
Objekt
2
Beleuchtungsstrahlengang
3
Lichtquelle von (
2
)
4
weiterer Beleuchtungsstrahlengang
5
Lichtquelle von (
4
)
6
Strahlteiler
7
optisches Bauteil
8
Objektiv
9
deformierbarer Spiegel
10
Piezoaktoren von (
9
)
11
Strahlteilerwürfel
12
Aufweitungsoptik
13
Spiegel
14
Synchronisationsmittel zwischen (
5
,
3
) und (
6
)
15
Synchronisationsmittel zwischen (
6
) und (
15
)
16
Scanneinrichtung
17
Synchronisationsmittel zwischen (
17
) und (
6
)
18
Detektor
19
Anregungspinhole
20
Detektionspinhole
21
Detektionsstrahlengang
22
Strahlteiler

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts (1), vorzugsweise bei der konfo­ kalen Fluoreszenz-Rastermikroskopie, mit einem Beleuchtungsstrahlengang (2) einer Lichtquelle (3) und mindestens einem weiteren Beleuchtungsstrahlengang (4) einer weiteren Lichtquelle (5), wobei die Beleuchtungsstrahlengänge (2, 4) zumindest teil­ weise einander überlagerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem der Beleuchtungs­ strahlengänge (2, 4) mindestens ein optisches Bauteil (7) angeordnet ist und das Licht verändert, und dass die optischen Eigenschaften des Bauteils (7) derart beein­ flußbar bzw. veränderbar sind, dass sich das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs (2, 4) im Objektbereich in seiner Form verändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Bauteil (7) im Detektionsstrahlengang angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das opti­ sche Bauteil (7) in einer zur Fokusebene des Objektivs (8) konjugierten Fourierebene angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) die Phase des Lichts verändert.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) die Amplitude des Lichts verändert.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) die Polarisation des Lichts verändert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als durchleuchtendes oder als reflektierendes Bauteil ausge­ führt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als adaptive Optik ausgeführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als LCD (Liquid Crystal Device) ausgeführt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als Farb-LCD ausgeführt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als mikromechanisches System ausgeführt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als DMD (Digital Micro-Mirror) ausgeführt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als GLV (Grating Light Valve) ausgeführt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) als deformierbarer Spiegel (8) ausgeführt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der optischen Eigenschaften des optischen Bauteils (7) mit vorgebbaren Ereignissen synchronisierbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) mit der Intensitätsmodulation oder der Pulsfolge der Lichtquelle und/oder mit der Scaneinrichtung (16) des Rastermikroskops und/oder mit der Detektorein­ richtung (18) des Rastermikroskops synchronisierbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauteil (7) auf den gesamten Beleuchtungsstrahlengang oder auf einen Teil des Beleuchtungsstrahlengangs wirkt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungsstrahlengangs (2) und/oder des wei­ teren Beleuchtungsstrahlengangs (4) zu definierten Formen, insbesondere in die Form eines Torus, Tonnenkörpers, Quaders, Würfels, Doppelkegels oder einer Sphäre, formbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsmusters in allen Raumrichtungen isotrop ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsmuster derart ausgebildet ist, dass es zumindest weitgehend eine homogene Intensitätsverteilung aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das die Inten­ sitätsverteilung des Beleuchtungsmusters im Randbereich stark abfällt.
DE10012462A 2000-03-15 2000-03-15 Beleuchtungsvorrichtung für die konfokale Fluoreszenz-Rastermikroskopie Expired - Lifetime DE10012462B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10012462A DE10012462B4 (de) 2000-03-15 2000-03-15 Beleuchtungsvorrichtung für die konfokale Fluoreszenz-Rastermikroskopie
GB0105281A GB2366393B (en) 2000-03-15 2001-03-02 Confocal fluorescence microscope with apparatus for illuminating a specimen
JP2001070538A JP5114762B2 (ja) 2000-03-15 2001-03-13 試料照射装置
US09/805,315 US6555826B2 (en) 2000-03-15 2001-03-13 Apparatus for illuminating a specimen and confocal fluorescence scanning microscope
JP2012064069A JP2012177923A (ja) 2000-03-15 2012-03-21 試料照射装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10012462A DE10012462B4 (de) 2000-03-15 2000-03-15 Beleuchtungsvorrichtung für die konfokale Fluoreszenz-Rastermikroskopie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10012462A1 true DE10012462A1 (de) 2001-09-20
DE10012462B4 DE10012462B4 (de) 2004-07-08

Family

ID=7634723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10012462A Expired - Lifetime DE10012462B4 (de) 2000-03-15 2000-03-15 Beleuchtungsvorrichtung für die konfokale Fluoreszenz-Rastermikroskopie

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6555826B2 (de)
JP (2) JP5114762B2 (de)
DE (1) DE10012462B4 (de)
GB (1) GB2366393B (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10154699A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-28 Max Planck Gesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum räumlich eng begrenzten Anregen eines optischen Übergangs
DE10325460A1 (de) * 2003-04-13 2004-11-11 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Räumlich hochauflösendes Abbilden
DE102006009833A1 (de) * 2006-03-01 2007-09-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren und Mikroskop zur räumlich hochauflösenden Untersuchung von Proben
US7430045B2 (en) 2003-04-13 2008-09-30 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. High spatial resolution imaging
WO2008145371A3 (de) * 2007-06-01 2009-03-26 Max Planck Gesellschaft Wellenlängen- oder polarisationssensitiver optischer aufbau und dessen verwendung
US7539115B2 (en) 2003-04-13 2009-05-26 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Creating a permanent structure with high spatial resolution
US7599115B2 (en) 2003-09-05 2009-10-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Raster microscope
DE102012101778A1 (de) 2012-03-02 2013-09-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanmikroskopisches Verfahren und Scanmikroskop
DE102014113908A1 (de) * 2014-09-25 2016-03-31 Carl Zeiss Ag Laserscansystem

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20020602A1 (it) * 2002-07-10 2004-01-12 Infm Istituto Naz Per La Fisi Microscopio ottico atto ad operare una modulazione tridimensionale rapida della posizione del punto di osservazione
JPWO2004036284A1 (ja) * 2002-09-30 2006-02-16 独立行政法人科学技術振興機構 共焦点顕微鏡、共焦点顕微鏡を用いた蛍光測定方法及び偏光測定方法
US7064824B2 (en) * 2003-04-13 2006-06-20 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. High spatial resoulution imaging and modification of structures
JP4615886B2 (ja) * 2004-04-01 2011-01-19 オリンパス株式会社 走査型光学顕微鏡
ES2243129B1 (es) * 2004-04-23 2006-08-16 Universitat Politecnica De Catalunya Perfilometro optico de tecnologia dual (confocal e interferometrica) para la inspeccion y medicion tridimensional de superficies.
DE102004031048A1 (de) * 2004-06-25 2006-01-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskop
JP2006235420A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Yokogawa Electric Corp 共焦点顕微鏡
EP1705509B1 (de) * 2005-03-23 2009-09-16 Olympus Corporation Abtastuntersuchungsgerät
DE102005047884A1 (de) * 2005-10-06 2007-04-26 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanmikroskop und Scanverfahren mit einem Scanmikroskop
DE102007007162A1 (de) * 2007-02-09 2008-08-14 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Hologaphisches Informations-Display
JP4694538B2 (ja) * 2007-07-23 2011-06-08 オリンパス株式会社 走査型光学顕微鏡
JP5393406B2 (ja) * 2009-11-06 2014-01-22 オリンパス株式会社 パターン投影装置、走査型共焦点顕微鏡、及びパターン照射方法
DE102009055216A1 (de) 2009-12-22 2011-06-30 Carl Zeiss Microlmaging GmbH, 07745 Lumineszenzmikroskopie
JP5855431B2 (ja) * 2011-11-18 2016-02-09 オリンパス株式会社 顕微鏡装置
CN104541193A (zh) * 2012-07-05 2015-04-22 新加坡国立大学 光学显微镜和及其控制方法
FR3011931A1 (fr) 2013-10-14 2015-04-17 Bioaxial Sas Procede et dispositif de mesure optique
CN103983206A (zh) * 2014-05-12 2014-08-13 上海理工大学 基于可编程照明的干涉显微镜***
WO2016092161A1 (fr) 2014-12-09 2016-06-16 Bioaxial Sas Procédé et dispositif de mesure optique
EP3205257B1 (de) * 2016-02-15 2022-11-16 Leica Instruments (Singapore) Pte Ltd Beleuchtungsfilter für ein beleuchtungsfiltersystem eines chirurgischen, multispektralen fluoreszenzmikroskops mit einem räumlichen filtermuster
DE102017109645A1 (de) * 2017-05-05 2018-11-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Lichtmikroskop und Verfahren zum Bereitstellen von strukturiertem Beleuchtungslicht

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806776A (en) * 1980-03-10 1989-02-21 Kley Victor B Electrical illumination and detecting apparatus
DE3108389A1 (de) * 1980-03-10 1982-04-08 Victor B. 94702 Berkeley Calif. Kley "mikroskop mit elektrisch waehlbarer beleuchtung und betrachtung"
US4561731A (en) * 1980-03-10 1985-12-31 Kley Victor B Electronic illumination control
US5535052A (en) * 1992-07-24 1996-07-09 Carl-Zeiss-Stiftung Laser microscope
US5751475A (en) * 1993-12-17 1998-05-12 Olympus Optical Co., Ltd. Phase contrast microscope
EP0801759B1 (de) * 1994-02-01 2001-08-08 Stefan Dr. Hell Vorrichtung und verfahren zum optischen messen eines probenpunktes einer probe mit hoher ortsauflösung
US6333776B1 (en) * 1994-03-29 2001-12-25 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
US5866911A (en) * 1994-07-15 1999-02-02 Baer; Stephen C. Method and apparatus for improving resolution in scanned optical system
US5841577A (en) * 1996-02-16 1998-11-24 Carnegie Mellon University Light microscope having acousto-optic tunable filters
JPH10293256A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Olympus Optical Co Ltd レーザ走査型顕微鏡
DE19733193B4 (de) * 1997-08-01 2005-09-08 Carl Zeiss Jena Gmbh Mikroskop mit adaptiver Optik

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10154699B4 (de) * 2001-11-09 2004-04-08 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und Vorrichtung zum räumlich eng begrenzten Anregen eines optischen Übergangs
DE10154699A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-28 Max Planck Gesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum räumlich eng begrenzten Anregen eines optischen Übergangs
US7539115B2 (en) 2003-04-13 2009-05-26 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Creating a permanent structure with high spatial resolution
DE10325460A1 (de) * 2003-04-13 2004-11-11 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Räumlich hochauflösendes Abbilden
US7430045B2 (en) 2003-04-13 2008-09-30 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. High spatial resolution imaging
US7599115B2 (en) 2003-09-05 2009-10-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Raster microscope
DE102006009833B4 (de) * 2006-03-01 2009-01-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren und Mikroskop zur räumlich hochauflösenden Untersuchung von Proben
DE102006009833A1 (de) * 2006-03-01 2007-09-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren und Mikroskop zur räumlich hochauflösenden Untersuchung von Proben
US7646481B2 (en) 2006-03-01 2010-01-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and microscope for high spatial resolution examination of samples
DE102006062823B4 (de) * 2006-03-01 2010-11-25 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren und Mikroskop zur räumlich hochauflösenden Untersuchung von Proben
US7903247B2 (en) 2006-03-01 2011-03-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and microscope for high spatial resolution examination of samples
WO2008145371A3 (de) * 2007-06-01 2009-03-26 Max Planck Gesellschaft Wellenlängen- oder polarisationssensitiver optischer aufbau und dessen verwendung
US8755116B2 (en) 2007-06-01 2014-06-17 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Wavelength or polarization sensitive optical assembly and use thereof
DE102012101778A1 (de) 2012-03-02 2013-09-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanmikroskopisches Verfahren und Scanmikroskop
WO2013127893A1 (de) 2012-03-02 2013-09-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanmikroskopisches verfahren und scanmikroskop
DE102014113908A1 (de) * 2014-09-25 2016-03-31 Carl Zeiss Ag Laserscansystem

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001290081A (ja) 2001-10-19
JP5114762B2 (ja) 2013-01-09
DE10012462B4 (de) 2004-07-08
GB2366393A (en) 2002-03-06
US6555826B2 (en) 2003-04-29
JP2012177923A (ja) 2012-09-13
US20010042837A1 (en) 2001-11-22
GB0105281D0 (en) 2001-04-18
GB2366393B (en) 2002-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10012462A1 (de) Vorrichtung zur Beleuchtung eines Objekts
EP2860566B1 (de) Hochauflösende Scanning-Mikroskopie
EP2102695B1 (de) Verfahren und anordnung zur parallelisierten mikroskopischen bildgebung
EP3271772B1 (de) Verfahren und anordnung zur lichtblattmikroskopischen untersuchung einer probe
EP3532885B1 (de) Optische anordnung, multispot-scanning-mikroskop und verfahren zum betreiben eines mikroskops
DE102006009831B4 (de) Verfahren und Mikroskop zur räumlich hochauflösenden Untersuchung von Proben
DE10154699B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum räumlich eng begrenzten Anregen eines optischen Übergangs
DE10004191A1 (de) Hochleistungs-Grossfeld-Rastermikroskop
WO2009024529A1 (de) Sted-fluoreszenzmikroskopie mit zweiphotonen-anregung
EP3497502B1 (de) Lichtblattmikroskop
EP3507642B1 (de) Verfahren zum justieren eines laserscanning-fluoreszenzmikroskops und laserscanning-fluoreszenzmikroskop mit einer automatischen justiervorrichtung
DE102006026204A1 (de) Mikroskop mit erhöhter Auflösung
EP3497501B1 (de) Lichtblattmikroskop
DE102007002583A1 (de) Optische Anordnung und Verfahren zum Steuern und Beeinflussen eines Lichtstrahls
WO2019206646A1 (de) Optikanordnung zur flexiblen mehrfarbbeleuchtung für ein lichtmikroskop und verfahren hierzu
DE102012217967A1 (de) Konfokales Mikroskop mit frei einstellbarer Probenabtastung
DE10228374A1 (de) Verfahren zur Mikroskopie und Mikroskop
DE102005009188A1 (de) Punktscannendes Laser-Scanning-Mikroskop sowie Verfahren zur Einstellung eines Mikroskopes
WO2000037985A2 (de) Anordnung zur separierung von anregungs- und emissionslicht in einem mikroskop
DE10247247A1 (de) Optische Anordnung und Mikroskop
DE102008019957B4 (de) Verfahren zum Bestrahlen einer Probe mit Licht und Fluoreszenzlichtmikroskop mit einer Beleuchtungseinheit zum Bestrahlen einer Probe mit Licht
DE102014119027A1 (de) Vorrichtung zur Multispot-Scan-Mikroskopie
EP3475750B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein mikroskop
DE102005013116A1 (de) Phasenfilter und ein Mikroskop
DE102018110072A1 (de) Optikanordnung zur strukturierten Beleuchtung für ein Lichtmikroskop und Verfahren hierzu

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LEICA MICROSYSTEMS HEIDELBERG GMBH, 68165 MANNHEIM

8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: LEICA MICROSYSTEMS CMS GMBH, 35578 WETZLAR, DE

R071 Expiry of right