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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Mikroskops.
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Die
moderne Lichtmikroskopie erfordert immer häufiger Beleuchtungs- und Bildstrahlengänge, die
wesentlich komplexer sind als die eines klassischen Mikroskopstativs.
Mit der ständig
verbesserten Auflösung
solcher Mikroskope, die heute bereits die von Abbé beschriebenen
Grenzen des Lichtmikroskops bei weitem unterschritten haben, steigen
die Anforderungen an die mechanische Stabilität der optischen Anordnung.
Mit fortschreitender Automatisierung und Beschleunigung der Bildaufnahme
nimmt die Anzahl mechanischer Teile zu (beispielsweise Objektiv
oder Probentisch), die schnell bewegt werden müssen. Soll es dabei zu keiner
mechanischen Einkopplung von das Ergebnis verfälschenden Erschütterungen
kommen, muß eine
weit über
das gegenwärtig
realisierte Maß hinausgehende
mechanische Stabilität
und Steifigkeit, gepaart mit einer weit überdurchschnittlichen Schwingungsdämpfung,
gewährleistet
sein. Bisher bekannte Mikroskopsysteme wie beispielsweise das in
der
EP 0 363 931 B1 beschriebene
Scanning-Laser-Mikroskop sind Aufbauten auf optischen, schwingungsdämpfenden
Tischen oder sogenannten Breadboards. Allerdings ist bei solchen
bekannten Systemen lediglich ein konventionelles Mikroskopstativ
auf einen schwingungsgedämpften
Tisch aufgesetzt. Dies verhindert die Einkopplung von Erschütterungen
aus der Umgebung des Mikroskops, verhindert jedoch nicht die Einkopplung
von Erschütterungen,
die im oder am Mikroskop selber entstehen. So können beispielsweise durch die
Bewegung eines Verschiebetisches, der am Mikroskopstativ gelagert
ist, Schwingungen im Mikroskopstativ selbst generiert werden.
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Das
Problem wird dadurch verschärft,
daß konventionelle
Mikroskop-Stative in komplexen mikroskopischen Aufbauten lediglich
ein Kernelement bilden, an das weiterführende Funktionsblöcke angeflanscht
werden müssen.
Als Beispiele für
angeflanschte Funktionseinheiten seien hier Laser-Scanköpfe genannt,
wie sie in der konfokalen Mikroskopie Anwendung finden, Mikrodissektionsvorrichtungen oder
TIRF-Einkopplungen. Durch diese angeflanschten Erweiterungen wird
die Steifigkeit des Gesamtsystems verringert und die Schwingungsneigung
verstärkt.
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Die
US 6,311,945 B1 betrifft
einen optischen Tisch, bei dem eine Platte mittels Schwingungsdämpfern an
einem Rahmen aufgehängt
ist.
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Die
DE 34 01 478 A1 betrifft
eine an einem Rahmen über
Schwingungsdämpfer
aufgehängte vertikale
optische Arbeitsplatte, bei der auf beiden Seiten optische Elemente
angebracht werden können.
Die Platte ist an ihren Umfang von einen Verstärkungsrahmen umgeben, an welchem
ein Schirm schwenkbar gelagert ist, der dem Schutz des optischen
Aufbaus vor äußeren Einflüssen, wie
Luftströmen,
Temperaturunterschieden und akustischen Störungen, dient.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mikroskop mit kompaktem
Aufbau zu schaffen, bei welchem die erforderliche Stabilität und Steifigkeit
zusammen mit einer verbesserten Schwingungsdämpfung realisiert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Mikroskop gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein
Verfahren zum Herstellen eines solchen Mikroskops ist in Anspruch
32 aufgezeigt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
vorteilhaft, dass dadurch, dass ein vorzugsweise zentraler Teil
des Mikroskop-Strahlengangs in einer Aussparung innerhalb des plattenförmigen Körpers im wesentlichen
parallel zu der Oberseite und der Unterseite des Körpers verläuft und
mindestens ein weiterer Teil des Strahlengangs oberhalb und/oder
unterhalb des plattenförmigen
Körpers
verläuft,
ein Aufbau geschaffen werden kann, der für hohe Stabilität und Steifigkeit
bei hoher Schwingungsdämpfung
sorgt, während
außerdem
eine sehr kompakte Anordnung der optischen Elemente des Mikroskops
ermöglicht wird.
Diese Plattformstruktur erlaubt die Integration verschiedenster
Funktionseinheiten und deren Produktion aus einem Guß.
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Das
Mikroskopobjektiv kann eine integrierte Tubuslinse aufweisen, oder
es ist zusätzlich
zu dem Objektiv eine Tubuslinse vorgesehen, welche gleichfalls mit
dem plattenförmigen
Körper
in Verbindung steht.
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Vorzugsweise
verläuft
der Teil des Strahlengangs des Mikroskops oberhalb und/oder unterhalb des
plattenförmigen
Körpers
im wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite. Dabei
sind an der Oberseite und/oder der Unterseite und/oder in der Aussparung
Strahlumlenkelemente vorgesehen, um eine Verbindung zwischen den
verschiedenen Teilen des Strahlengangs bzw. zwischen den verschiedenen
Ebenen des Strahlengangs herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform
fällt das
Beobachtungslicht von der dem Objektiv entgegengesetzten Seite auf
das Präparat
und das vom Objektiv aufgesammelte Licht wird vorzugsweise in der
Aussparung innerhalb des plattenförmigen Körpers zu einem Detektor geführt, der
in der Verlängerung
dieses Teils des Strahlengangs angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist ein zweiter Detektor, z.B. für
einen anderen Wellenlängenbereich
des von dem Mikroskopobjektiv aufgesammelten Lichts, in dem oberhalb
oder unterhalb des plattenförmigen
Körpers verlaufenden
Teil des Strahlengangs oder in der Verlängerung desselben angeordnet.
Ein Strahlumlenkungselement, das sich entweder dauerhaft im Strahlengang
befindet und diesen in zwei Strahlengänge aufteilt (dies geschieht
z.B. mittels dichroischer Strahlteiler oder Polwürfel) oder das wahlweise in
den Strahlengang eingebracht wird und den Strahl dann in die eine
Ebene ablenkt, während
dieser Strahlengang in Abwesenheit des Elements in der gleichen
Ebene verbleibt, sorgt dafür,
daß die
beiden Detektoren das ihnen zugedachte Licht wahrnehmen.
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Um
ein Umlenkelement wahlweise in den Strahlengang bringen oder daraus
wieder entfernen zu können,
oder aber um zwischen verschieden ausgelegten Strahlteilern wechseln
zu können,
muß das Umlenkelement
gewechselt werden können.
Das geschieht vorzugsweise dadurch, daß mehrere Umlenkelemente nebeneinander
auf einem linearen Schieber montiert sind, dessen Verschiebeachse
in einer zur zentralen optischen Achse des Mikroskopkörpers senkrecht
verlaufenden Aussparung verläuft.
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Vorzugsweise
wird der oberhalb bzw. unterhalb des plattenförmigen Körpers verlaufende Teil des
Strahlengangs auch dazu benutzt um Licht aus mindestens einer Auflicht-Beleuchtungsquelle
in das Mikroskop einzukoppeln, wobei dieser Teil des Strahlengangs
und der dem zweiten Detektor Licht zuführende Teil des Strahlengangs
dann gegenüberliegend
auf zwei verschiedenen Seiten des plattenförmigen Körpers in zu der Oberseite bzw.
der Unterseite des plattenförmigen
Körpers
parallelen Ebenen angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine solche
Anordnung symmetrisch zu dem innerhalb des plattenförmigen Körpers im
wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite verlaufenden
Teil des Strahlengang.
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Die
Vereinigung bzw. Trennung von Auflicht-Beleuchtungsstrahlengang
und Beobachtungsstrahlengang, erfolgt vorzugsweise mittels eines
selektiven Strahlumlenkelements, welches als dichroitischer Langpaß ausgebildet
sein kann, um Beleuchtungslicht im wesentlichen zum Mikroskopobjektiv hin
abzulenken und von dem Mikroskopobjektiv aufgesammeltes Licht im
wesentlichen durchzulassen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine
umgekehrte Ausgestaltung, d.h. ein dichroitischer Kurzpaß möglich. Vorzugsweise
ist das selektive Strahlumlenkelement in der Aussparung in dem innerhalb
des plattenförmigen
Körpers
im wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite verlaufenden
Teil des Strahlengangs angeordnet.
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Grundsätzlich kann
noch ein weiterer Teil des Strahlengangs des Mikroskops in einer
weiteren Aussparung innerhalb des plattenförmigen Körpers im wesentlichen parallel
zu der Oberseite und der Unterseite verlaufen, wobei die im Inneren
des plattenförmigen
Körpers
im wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite verlaufenden
Teile des Strahlengangs unter einem Winkel, vorzugsweise etwa 90°, zueinander
angeordnet sein können.
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Vorzugsweise
ist das Mikroskopobjektiv im wesentlichen senkrecht zu der Oberseite
bzw. der Unterseite des plattenförmigen
Körpers
oberhalb oder unterhalb desselben angeordnet. Vorzugweise ist die
Tubuslinse in der Aussparung in dem innerhalb des plattenförmigen Körpers im
wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite verlaufenden
Teil des Strahlengangs angeordnet, so dass die zentrale optische
Achse des Mikroskops innerhalb des plattenförmigen Körpers verläuft. Dabei ist zweckmäßigerweise
zwischen der Tubuslinse und dem Mikroskopobjektiv ein Strahlumlenkelement
oberhalb bzw. unterhalb des Mikroskopobjektivs in der Aussparung in
dem innerhalb des plattenförmigen
Körpers
im wesentlichen parallel zu der Oberseite und der Unterseite verlaufenden
Teil des Strahlengangs angeordnet, welches hinsichtlich seines Ablenkwinkels
steuerbar sein kann.
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Der
plattenförmige
Körper
kann als quaderförmige
Platte mit zwei parallelen Plattenoberflächen ausgebildet sein, die
vorzugsweise von Metallplatten gebildet werden, zwischen denen ein
Grundkörper angeordnet
ist, wobei die Aussparung(en) für
die innerhalb des plattenförmigen
Körpers
verlaufenden Teile des Strahlengangs in dem Grundkörper ausgebildet
sein können.
Vorzugsweise ist der Grundkörper
gegossen, beispielsweise aus einem Mineralguß. Eine besonders einfache
Herstellung eines solchen gegossenen Grundkörpers wird dadurch ermöglicht, dass
die Aussparung(en) beim Gießen
umgossen werden, so dass keine nachträgliche Bearbeitung erforderlich
ist. Gleichzeitig können
bei dieser Herstellungsweise Anlage-Paßflächen bereits
beim Guß berücksichtigt
werden. Außerdem
können
metallische Ankerflächen
mit Bohrungen oder Gewinden oder Gewindebuchsen paßgenau eingegossen
werden.
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Die
Plattenoberflächen
des Mikroskopkörpers
können
vielfältige
optische Elemente wie z.B. Spiegel, Prismen, Strahlteiler oder optische
Umlenkelemente aufnehmen, und mit deren Hilfe lassen sich auf der
jeweiligen Ebene komplexe Strahlengänge „komponieren". Diese Elemente
sind vorzugsweise motorisiert und erlauben dadurch eine über die
Umlenkung auf verschiedene Ebenen hinausgehende Flexibilität des Strahlengangs.
Die Ebenen umfassen einerseits mindestens eine Ebene innerhalb des
Mikroskopkörpers,
welche eine erste optische Achse des Mikroskops enthält und mindestens
eine weitere Ebene in einem der beiden Halbräume beiderseits des Mikroskopkörpers.
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Das
vorzugsweise bezüglich
der zentralen optische Achse symmetrische Konstruktionsprinzip des
plattenförmigen
Mikroskopkörpers
erlaubt es, aus im wesentlichen baugleichen Elementen ein aufrechtes
oder inverses Mikroskop aufzubauen. Durch die Montage aller wesentlichen
optischen mechanischen Elemente an einer rigiden Grundstruktur in Form
des plattenförmigen
Mikroskopkörpers
wird eine mechanische Steifigkeit erreicht, wie sie kein bisheriges
Stativkonzept bietet. Dieser Vorteil kommt besonders dann zum Tragen,
wenn an der steifen Gesamtstruktur nicht nur passive optische Elemente, sondern
auch bewegte Elemente befestigt bzw. in diese integriert werden.
Beispiele sind ein Fokustrieb des Objektivs, ein x-y-Verschiebetisch für das Präparat, Laserscan-Vorrichtungen
wie z.B. in der
DE
103 28 308 A1 beschrieben, oder dynamische Strahlablenkungselemente
beispielsweise zur wahlweisen Beleuchtung einer Probe mit verschiedenen
Lichtstrahlenbündeln
(im Folgenden als „Polytrop" bezeichnet). Ein
Beispiel für
einen solchen Polytrop ist in der nachveröffentlichten
deutschen Offenlegungsschrift
10 2006 028 530 A1 beschrieben.
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Weiterhin
lässt sich
sogar der Strahlengang einer so komplexen Beleuchtungseinrichtung
wie eines Monochromators („Polychrome") komplett in den plattenförmigen Mikroskopkörper integrieren.
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Als „plattenförmig" sollen alle Körper betrachtet
werden, deren Dicke maximal die Hälfte, vorzugsweise maximal
ein Viertel, der kürzesten
Abmessung des Körpers
senkrecht dazu (d.h. Breite bzw. Länge) beträgt. Dabei können Durchbrechungen der Plattenoberflächen in
Form von Bohrungen u.ä.
vorhanden sein.
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Mit „im wesentlichen
parallel” bzw. „im wesentlichen
senkrecht" ist gemeint,
dass eine Abweichung von maximal 5 Grad von eine exakten Parallelität bzw. dem
exakten Lot vorliegt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1a einen
Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, aufrechten
Mikroskops entlang der Linie Ia-Ia von 1b;
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1b und
c perspektivische Ansichten von oben bzw. unten auf das Mikroskop
von 1a;
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2a und
b jeweils einen Querschnitt in der Art von 1a durch
zwei weitere Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Mikroskops;
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3a eine
Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mikroskops;
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3b eine
perspektivische Ansicht des Mikroskops von 3a; und
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3c eine
teiltransparente perspektivische Ansicht des Mikroskops von 3a.
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Die 1a–c zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Mikroskops in
einer Schnittbilddarstellung (1a), in
einer Ansicht von oben (1b) sowie
in einer Ansicht von unten (1c). Bei
dem dargestellten Mikroskop sind vier Objektive 1 in hängender
Anordnung, also nach unten weisend, integriert. Sie sind auf einem
linearen Verfahrtisch 2 montiert und können so wahlweise in den optischen
Strahlengang 3 des Mikroskops gebracht und auf ein Präparat 4 fokussiert
werden. Der Verfahrtisch 2 ist auf der Unterseite eines plattenförmigen Körpers 5 montiert,
welcher als optischer Tischkörper
ausgebildet ist. Dieser plattenförmige
Körper 5 ist
wie ein optischer schwingungsdämpfender
Tisch (oft auch als „Breadboard" bezeichnet) verformungsfest
und schwingungsdämpfend
aufgebaut. Neben den bekannten Materialen für optische Tische wie z.B.
einer Metallstruktur in Sandwichbauweise mit einer wabenförmigen Innenlage weist
bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der
plattenförmige
Körper
einen gegossenen Grundkörper,
beispielsweise aus Mineralguss auf, auf dessen Vorteile noch näher eingegangen
wird.
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Der
plattenförmige
Körper 5 weist
jeweils oben und unten präzis
plane, parallele Plattenoberflächen 6 und 7 auf,
welche zusätzlich
durch eine metallische Haut (in den 1a–1c nicht
dargestellt; in den 2a, 2b, 3a und 3b mit „8" bezeichnet) abgedeckt
sein können,
um die optischen und mechanischen Funktionselemente leichter befestigen
zu können.
Der plattenförmige
Körper 5 ist
weiterhin von einem Einschnitt 21a sowie zylindrischen
bzw. rechteckigen Öffnungen 21b und 10 durchzogen,
welche der Strahlführung
dienen oder statische oder bewegte Umlenkelemente aufnehmen können. Im
gezeigten Beispiel verläuft
eine zentrale horizontale optische Achse 9a koaxial in
der Öffnung 21b sowie
eine weitere optische Achse 3 des Mikroskops im senkrechten
Schacht 10. Eine Ablenkung eines Strahlengangs des Mikroskops
von der zentralen optischen Achse 9 in die senkrechte optische Achse 3,
welche durch das Mikroskopobjektiv 1 verläuft, wird
mittels eines Strahlablenkelements 11 erreicht. Das Umlenkelement 11 kann
dabei entweder fest oder beweglich gelagert sein, wobei es bei einer beweglichen
Lagerung vorzugsweise auf einem Scanner-Aktor montiert ist. Auf
die Einkopplung von Licht zur Beleuchtung des Präparats 4 wird weiter
unten anhand der 2a näher eingegangen.
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Licht,
welches vom Präparat 4 kommend durch
das Mikroskopobjektiv 1 eingesammelt wird, wird durch das
Umlenkelement 11 in Richtung der horizontalen optischen
Achse 9a umgelenkt und erreicht über eine fokussierende Tubuslinse 12 einen Bildsensor 13 im
Inneren einer Kamera 14. Selbstverständlich kann dieses Licht auch
anderweitig ausgewertet oder mittels eines Okulars das Präparat 4 auch
direkt betrachtet werden. In den senkrecht zur zentralen horizontalen
optischen Achse 9a sowie senkrecht zur optischen Achse 3 des
Mikroskops verlaufenden Einschnitt 21a kann ein weiteres
Umlenkelement eingebracht werden, welches vorzugsweise motorisch
gewechselt werden kann.
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Dies
ist in
2a bzw.
2b in
zwei Varianten beispielhaft dargestellt. Gemäß
2a sind mehrere
auswählbare
Umlenkelemente
22a, b, c in dem Einschnitt
21a vorgesehen,
die in die optische Achse
9a des Mikroskops gebracht werden
können, um
den Strahlengang von der optischen Achse
9a des Mikroskops
wahlweise z.B. nach oben aus dem plattenförmigen Körper
5 umlenken. Diese
Umlenkung kann auch wellenlängenselektiv
oder polarisationsabhängig
erfolgen. Somit wirkt ein entsprechendes Umlenkelement
22a,
b oder c wie ein selektiv betätigbarer „Beam-Multiplexer", wie er in der
WO 2004/077121 A1 beschrieben
ist, um eine bestimmte Eingangs- und/oder Ausgangsstrahlrichtung
selektiv auszuwählen.
Vorzugsweise sind solche Umlenkelemente
22a–c direkt
auf der metallischen Haut
8 montiert.
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In 2b ist
ein Beispiel für
ein Strahlumlenkelement 22d gezeigt, welches den Strahlengang von
der optischen Achse 9a nach unten ablenkt.
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Durch
solche Umlenkelemente 22a–d werden drei Räume für die weitere
Strahlführung
eröffnet:
- 1. Der Raum im Inneren des Körpers 5,
welcher die Tubuslinse 12 aufnimmt. Die primäre Kamera 14 kann
dabei, wie in der 1a gezeigt, an den Raum im Innern
des Körpers 5 angeflanscht
sein (in der Verlängerung
der zylindrischen Bohrung 21b mit der zugehörigen optischen
Achse 9a), oder es kann auch die Kamera selbst in das Innere
des Körpers 5 integriert
sein.
- 2. Der Halbraum 23 oberhalb des Körpers 5. Er kann beispielsweise
wie in der 2a gezeigt zur Realisierung
der Einkopplung eines Auflichtstrahlengangs 24 entlang
einer optischen Achse 9b dienen, wobei diese Achse 9b bei
der hier gezeigten Ausführungsform
in einer Ebene parallel zur Plattenoberfläche 6 liegt. Dies
wird gemäß der 2a durch
eine weitere Tubuslinse 25 sowie ein zusätzliches
Ablenkelement 26 realisiert, welche beide wiederum am Körper 5 befestigt
sind.
- 3. Der Halbraum 27 unterhalb des Grundkörpers 5.
Entsprechend der 2b kann dieser Halbraum 27 beispielsweise
zur Aufnahme einer zweiten, alternativ benutzten Kamera 28,
wie z.B. einer Farbkamera, zusätzlich
zu der primären
Kamera 14 dienen.
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Die
Ablenkung von Strahlen, welche aus dem plattenförmigen Körper 5 herausgeführt wurden, wiederum
in eine Richtung parallel zu den äußeren Oberflächen 6 und 7 des
plattenförmigen
Körpers 5, wie
beispielsweise durch in den 2a und 2b gezeigte
Umlenkelemente 26 (oben) bzw. 29 (unten) führt zu einer
optimalen Nutzung der mechanischen Eigenschaften des plattenförmigen Körpers 5.
Im Beispiel der 2a und 2b liegen
die Strahlengänge
rechts der Umlenkelemente 26 und 29 (es sind dies
der Auflichtstrahlengang 24 bzw. der Strahlengang der zur
Kamera 28 führt)
in der Horizontalen. Selbstverständlich
kann der komplette Mikroskopkörper 5 auch
außerhalb
der Horizontalen ausgerichtet sein. Wesentlich für diese bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist lediglich, dass durch die Führung der Strahlen außerhalb
des plattenförmigen Körpers parallel
zu den Oberflächen 6 und 7 des
plattenförmigen
Körpers 5 diese
Flächen
oben und unten für
optische Aufbauten genutzt werden kann. Durch die Strahlführung nahe
an den Oberflächen 6 und 7 des
plattenförmigen
Körpers 5 und
die Befestigung der benötigten
optischen Elemente an diesen Oberflächen wird die schwingungsdämpfende
Eigenschaft des Körpers 5 optimal
ausgenutzt. Die Umlenkelemente 26 und 29 können dabei
in jede beliebige Richtung parallel zum plattenförmigen Körper 5 weisen, je
nachdem, wohin man den Strahl im Interesse einer maximal kompakten
Strahlführung
leiten möchte.
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Die 3a bis 3c zeigen
einen kompletten Aufbau, bei dem ein im wesentlichen aus Linsen 31,
Spiegeln 32 und einem Scan-Spiegel 33 bestehender
Polytrop 30 auf die Oberfläche eines plattenförmigen Körpers 5 montiert
ist, welcher wiederum mit einem Gerüst 40 in Verbindung
steht. Währen
die 3a eine Aufsicht auf den plattenförmigen Körper 5 zeigt,
sind in den 3b und 3c wesentliche Teile
des Aufbaus in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei in
der Darstellung der 3c der plattenförmige Körper 5 halbtransparent
gezeichnet ist, um das System besser zu veranschaulichen.
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Alternativ
könnte
ein solcher Polytrop aber auch komplett in entsprechende Öffnungen
des Körpers 5 in
den Innenraum des Körpers
integriert sein.
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Mit
einem solchen Polytrop 30 können in Kombination mit einem
erfindungsgemäßen Mikroskop
verschiedene Beleuchtungsmodi realisiert werden. Eine erste Beleuchtungsvariante
ist die Auflicht-Fluoreszenzmikroskopie mit Weitfeld-Beleuchtung.
Hierzu sind die in der 2a gezeigten Umlenkelemente 22a, 22b und 22c als
Farbteiler ausgelegt. Sie reflektieren kurzwelliges Anregungslicht, das
aus dem Halbraum 23 oberhalb des Grundkörpers 5 kommt in das
Mikroskop und erlauben es dem längerwelligen
Emissionslicht, nach Passieren der Tubuslinse 12 auf den
Bildsensor 13 einer monochromen CCD-Kamera 14 zu
gelangen. Durch die Verwendung des Polytrops 30 können solche
Auflicht-Fluoreszenzmessungen Weitfeldmessungen sein, wobei der
zugehörige
Auflichtbeleuchtungsstrahlengang 24 gemäß der 3a ausgewählt ist. Alternativ
können
die Auflicht-Fluoreszenzmessungen auch als Messung des evaneszenten
Lichtfelds durchgeführt
werden. Hierzu wird der Scanspiegel 33 des Polytrops 30 gegenüber der 3a so
verstellt, dass ein Laserstrahl 34 nach Passieren einer
Scanlinse 35 zur Realisierung eines Rastermodus so in das
Ablenkelement 26 eingekoppelt wird, dass er wiederum in
den Bereich innerhalb des plattenförmigen Körpers 5 umgelenkt
wird.
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Alternativ
zu den oben beschriebenen Auflicht-Fluoreszenzmessungen mit Weitfeld-Beleuchtung können auch
Auflicht-Fluoreszenzmessungen mit strukturierter Beleuchtung sowie
Slitscan-Konfokalmessungen realisiert werden, wobei in beiden Fällen der
Strahlengang
24 genutzt wird. Als vierter alternativer
Beleuchtungsmodus können
konfokale Auflicht-Laserscanning-Fluoreszenzmessungen durchgeführt werden.
Hierbei wird der Laserstrahl
34 wie bei der oben beschriebenen
evaneszenten Feld-Beleuchtung ebenfalls durch die Scanlinse
35 eingekoppelt,
nachdem er eine zweidimensionale Strahlablenkungsvorrichtung
36 („Scankopf") durchlaufen hat.
Die Strahlablenkungsvorrichtung
36 ist dabei vorzugsweise
wie in der
DE 103
28 308 A1 beschrieben ausgelegt. Durch die zweidimensionale Bewegung
der Strahlablenkungsvorrichtung
36 kann die in den Figuren
nicht dargestellte Probe abgerastert werden, wobei das Emissionslicht
von der Probe durch den gesamten Strahlengang rückwärts verläuft und erst nach der Strahlablenkungsvorrichtung
36 vom
Anregungsstrahl getrennt wird.
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Bei
entsprechend geschickter Strahlführung können selbstverständlich noch
weitere alternative oder an die beschriebenen Aufbauten anschließende optische
Elemente, wie z.B. ein Spektrometer, auf der optischen Tischfläche des
Körpers 5 untergebracht
werden.
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Die
Vorteile einer erfindungsgemäßen Mikroskopvorrichtung
liegen in der Vielseitigkeit des Mikroskop-Plattform-Konzepts, der
Kompaktheit des Aufbaus, wie z.B. anhand der 3b ersichtlich,
sowie der realisierbaren Stabilität und Schwingungsdämpfung des
Systems. Durch schnelle Bewegung entstehende Schwingungen werden
maximal schnell gedämpft
und zusätzlich
wird ihr Effekt dadurch minimiert, dass alle Komponenten in Phase
schwingen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der plattenförmige
Körper 5 gegossen
(1a–1c)
bzw. er weist einen gegossenen Grundkörper 41 auf, an dem
Metallplatten 8 befestigt werden (2a, 2b, 3a–3c). Dies
hat den Vorteil, dass beispielsweise besonders gut schwingungsdämpfende
Materialien wie z.B. ein Mineralguß zum Einsatz kommen können. Dabei kann
ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Mikroskops verwendet werden,
bei dem Öffnungen
im plattenförmigen
Körper 5,
wie sie beispielsweise in der 1a mit
dem Bezugszeichen 21a, 21b oder dem Schacht 10 gezeigt
sind, einfach und kostengünstig
bereits beim Gießen
des Grundkörpers
berücksichtigt
werden können.
So kann beispielsweise in einer plattenförmigen Gußform für den Körper 5 durch Einbau
von zylinder- oder
quaderförmigen
Elementen in die Gießform
je nach Anwendungsbereich des Mikroskops eine entsprechende Öffnung im
plattenförmigen
Körper 5 freigehalten werden.
Es ist somit gewährleistet,
dass das Mikroskop ohne wesentliche konstruktive Änderungen schnell
an Kundenwünsche
angepaßt
werden kann. Zusätzliche
nachträgliche
Bearbeitungsschritte, wie das Bohren oder Sägen von Öffnungen, entfallen.
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Während bei
einem aufrechten Mikroskop die Fokussierung auch durch Bewegung
der Probe relativ zum Objektiv bewirkt werden kann, wird bei einem
inversen Mikroskop fast immer durch eine Bewegung des Objektivs
fokussiert. Insofern bedarf ein erfindungsgemäßes Mikroskop, welches invers
ausgebildet ist, einer Fokussiereinrichtung, die beispielsweise
dadurch realisiert werden kann, indem ein Objektivwechsler und eine
Objektivhebevorrichtung, wie sie beispielsweise in der
WO 2004/077123 A2 beschrieben
ist, verwendet wird, wobei vorzugsweise anstelle eines Objektivrevolvers
ein linearer Objektiv-Slider eingesetzt wird, wie dies beispielsweise
in
1c gezeigt ist, um Bauraum zu sparen.
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Die
in der
WO 2004/077123
A2 beschriebene Hebevorrichtung kann im vorliegenden Fall
dahingehend modifiziert werden, dass statt des dort gezeigten asymmetrischen
Aufbaus eine zentrisch angreifende und zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs
im wesentlichen symmetrische Hebevorrichtung realisiert werden kann,
die das für
die Einkopplung bzw. Auskopplung des Lichts verwendete Umlenkelement
(in den
1a,
2a und
2b mit dem
Bezugszeichen
11 bezeichnet) umgreift. Dies wird im vorliegenden
Fall dadurch ermöglicht, dass das
Umlenkelement
11, bedingt durch die Anordnung der zentralen
optischen Achse mit der Tubuslinse
12 im Inneren des plattenförmigen Körpers
5,
sehr nahe an dem Objektiv
1 angeordnet ist (beim inversen
Mikroskop weist das Objektiv nach oben, so dass das Umlenkelement
11 unterhalb
des Objektivs
1 angeordnet wäre, d.h. die Darstellung in
den
1a,
2a und
2b wäre um 180° zu drehen).
Auf diese Weise kann eine extrem steife Hebearmkonstruktion geschaffen
werden, die unmittelbar im plattenförmigen Körper
5 verankert ist,
wodurch eine maximal stabile und damit auch schnelle Fokusverstellung
ermöglicht
wird.
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Eine
solche Umlenkung befindet sich, wie bereits erwähnt, unmittelbar unterhalb
des Objektivs (bzw. im aufrechten Mikroskop unmittelbar oberhalb des
Objektivs) und damit relativ nahe an der Objektivpupille. Wenn man
dort statt einer festen Umlenkung eine im Winkel variable Umlenkung
realisiert, z.B. mittels eines Galvanometer-Scanners, kann man das
beleuchtete und beobachtete Probenfeld verstellen, ohne dass der
Pupillenstrahlengang übermäßig beeinflußt wird.
Dies wäre
ansonsten immer nur mit Hilfe einer Zwischenabbildung möglich, die eine
zur Objektivpupille konjugierte Ebene zugänglich macht. Somit kann durch
die beschriebene kompakte Anordnung eine Ebene nahe der Objektivpupille
zur Anbringung eines variablen Ablenkelements zugänglich gemacht
werden.
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Es
sind auch Situationen denkbar, bei denen man auf eine objektivnahe
Umlenkung verzichtet und statt dessen das Objektiv (oder eine Reihe
von Objektiven) in einem motorisierten Slider an der Stirnseite
(statt an der Oberseite oder Unterseite) des Mikroskopkörpers 5 befestigt.
Die übrigen
optischen Aufbauten müssen
dabei nicht verändert
werden. Bei einer solchen alternativen Objektivanordnung wird der Raum
unterhalb des Objektivs von mehreren Seiten freier zugänglich.
Dies ist beispielsweise bei der Mikroskopie von großen Präparaten,
z.B. von ganzen Tieren vorteilhaft, oder wenn komplexen elektrophysiologischen
Meßaufbautenfreier
Zugang zur Probe ermöglicht
werden soll. Es bietet sich – wie
auch in den anderen gezeigten Fällen – an, die
Manipulatoren unmittelbar an dem Mikroskopkörper 5 zu befestigen
und so eine maximal steife Gesamtkonstruktion zu gewährleisten.