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Die vorliegende Erfindung betrifft ein abbildendes Farbteilermodul, ein Mikroskop mit einem solchen Farbteilermodul sowie ein Verfahren zum Abbilden eines Objektfeldes in eine erste und eine zweite Bildebene.
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Solche abbildende Farbteilermodule werden z.B. in der Fluoreszenzmikroskopie biologischer Proben eingesetzt, um mehrfach gefärbte Proben simultan anzuregen und gleichzeitig zwei Fluoreszenzbilder zu beobachten oder aufzunehmen. Dazu werden bevorzugt monochrome Kameras eingesetzt, so daß eine Farbteilung mittels einem Farbteilermodul durchgeführt wird. Solch ein bekanntes Farbteilermodul beinhaltet üblicherweise eine Abbildungsoptik sowie einen 45° Strahlteiler und zwei Emissionsfilter, wobei der Strahlteiler z.B. in einem parallelisierten oder einem konvergenten Strahlengang angeordnet ist. Dadurch trifft das Licht mit einem jeweils unterschiedlicher Winkelspektrum für unterschiedliche Punkte des abzubildenden Objektfeldes auf den Strahlteiler. Dies führt dazu, daß sowohl der Strahlteiler als auch die Emissionsfilter als dielektrische Elemente ausgelegt werden müssen, was aufgrund der hohen Kosten solcher dielektrischen Elemente zu hohen Kosten bei dem Farbteilermodul führen. Des weiteren wird die Sensitivität durch die endliche Effizienz der dielektrischen Elemente verringert und es sind viele störende Grenzflächen (der drei dielektrischen Elemente) vorhanden.
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Die Eigenschaften eines solchen dielektrischen Strahlteilers sind winkelabhängig und haben z.B. eine [1-cos(a)] Charakteristik der spektralen Eigenschaften als Funktion des Lichteinfallswinkels, was folglich zu einer spektral inhomogenen Teilung über das Feld führt. Des weiteren ist die Lage des Übergangs zwischen dem Reflexions- und dem Transmissionsband im Allgemeinen unterschiedlich für die p- und die s-Polarisation. Da bei Fluoreszenzanwendungen das zu detektierende Licht meist unpolarisiert ist, ergibt sich nachteilig eine spektrale Verbreitung des Übergangsbereichs.
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Die
DE 10 2006 056 429 B3 beschreibt ein Lasermikroskop mit räumlich trennendem Strahlteiler und die
US 2009/0316258 A1 beschreibt ein Mikroskop mit einem Farbteiler.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein abbildendes Farbteilermodul mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Des weiteren soll ein verbessertes Verfahren zum spektral selektiven Abbilden eines Objektfeldes in eine erste und eine zweite Bildebene zur Verfügung gestellt werden.
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Die Aufgabe wird durch ein abbildendes Farbteilermodul mit einer eine erste und eine zweite Linse aufweisenden Abbildungsoptik zum Abbilden eines Objektfeldes in eine erste und eine zweite Bildebene und einem Farbteiler gelöst, der einen vom Objektfeld bis zum Farbteiler verlaufenden gemeinsamen Strahlengang in einen ersten Strahlengang, der bis zur ersten Bildebene verläuft, und in einen zweiten Strahlengang, der bis zur zweiten Bildebene verläuft, aufteilt, wobei der gemeinsame Strahlengang und der erste Strahlengang jeweils außeraxial durch die erste Linse verlaufen und der zweite Strahlengang außeraxial durch die zweite Linse verläuft.
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Unter einem außeraxialen Durchlaufen durch die erste bzw. zweite Linse wird hier insbesondere verstanden, daß der entsprechende Strahlengang nicht symmetrisch zur optischen Achse der Abbildungsoptik ist oder daß der entsprechende Strahlengang neben der optischen Achse bzw. von dieser beabstandet ist, so daß die optische Achse (im Bereich der entsprechenden Linse) nicht in dem entsprechenden Strahlengang liegt. Unter dem Strahlengang wird hier insbesondere verstanden, daß dies der Bereich ist, in dem sich das Licht bei der gewünschten bestimmungsgemäßen Abbildung ausbreitet.
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Das erfindungsgemäße abbildende Farbteilermodul wird nachfolgend auch als abbildendes spektrales Mehrkanalsystem bezeichnet.
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Der Farbteiler kann ein spezieller dielektrischer Filter sein, der durch seine besondere Anordnung im Strahlengang und Auslegung die Funktionalitäten eines Farbteilers und eines Emissionsfilters in einem einzelnen Element vereint. Dieser wird im folgenden als Kombinationsfilter bezeichnet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul kann somit in vorteilhafter Weise der Farbteiler die Eigenschaften eines Farbteilers und eines Emissionsfilters (bevorzugt für den zweiten Strahlengang) in sich vereinen.
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Somit kann mit der Abbildungsoptik ein spektral selektives Abbilden des Objektfeldes in die erste und zweite Bildebene durchgeführt werden, wobei mittels dem Farbteiler bzw. dem Kombinationsfilter die spektrale Aufspaltung durchgeführt wird, so daß kein zusätzlicher Strahlteiler, wie bei herkömmlichen Farbteilermodulen, notwendig ist. Das erfindungsgemäße Farbteilermodul kann daher auch als strahlteilerloses Farbteilermodul bzw. strahlteilerloses Mehrkanalsystem bezeichnet werden.
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Die Abbildungsoptik kann insbesondere als 1:1 -Abbildungsoptik ausgebildet sein.
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Die Abbildungsoptik kann eine Pupille aufweisen und der Farbteiler ist bevorzugt in der Pupille angeordnet. Insbesondere ist der Farbteiler in der Pupille zwischen beiden Linsen angeordnet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul kann der Farbteiler für den ersten Strahlengang eine Reflexion und für den zweiten Strahlengang eine Transmission bewirken.
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Die Abbildungsoptik kann bevorzugt als telezentrische 4f-Abbildungsoptik ausgebildet sein.
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Zwischen der ersten Linse und der ersten Bildebene ist bevorzugt ein weiterer Farbfilter angeordnet. Ferner kann zwischen der zweiten Linse und der zweiten Bildebene ein weiterer Farbfilter angeordnet sein.
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Der Farbfilter bzw. Kombinationsfilter und/oder der weitere Farbfilter bzw. der weitere Kombinationsfilter kann insbesondere als Interferenzfilter und/oder als Emissionsfilter ausgebildet sein.
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Ferner kann bei dem abbildenden Farbteilermodul der Farbteiler auswechselbar vorgesehen sein.
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Das abbildende Farbteilermodul kann als Kameraadapter ausgebildet sein, so daß das erste und zweite Bild gleichzeitig aufnehmbar sind. Dies kann durch eine oder zwei Kameras durchgeführt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul kann ein zweites abbildendes Farbteilermodul vorgesehen sein, das eine eine dritte Linse aufweisende zweite Abbildungsoptik zum Abbilden eines weiteren Objektfeldes in eine dritte und vierte Bildebene und einen weiteren Farbteiler, der einen vom weiteren Objektfeld verlaufenden weiteren gemeinsamen Strahlengang in einen dritten Strahlengang, der bis zur dritten Bildebene verläuft, und in einen vierten Strahlengang, der bis zur vierten Bildebene verläuft, aufteilt, wobei der weitere gemeinsame Strahlengang und der dritte Strahlengang durch die dritte Linse verlaufen und wobei entweder a) das weitere Objektfeld mit der ersten oder zweiten Bildebene zusammenfällt oder auf diese abgebildet wird oder b) das Objektfeld mit der dritten oder vierten Bildebene zusammenfällt oder auf diese abgebildet wird.
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Zwischen beiden Farbteilermodulen kann eine Zwischenabbildungsoptik vorgesehen sein.
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Das zweite Farbteilermodul kann in gleicher Weise wie das erfindungsgemäße Farbteilermodul ausgebildet und weitergebildet sein. Des weiteren ist es möglich, daß bei dem zweiten Farbteilermodul dem weiteren Farbteiler ein reflektives Element nachgeordnet ist, das eine Faltung des vierten Strahlenganges bewirkt, so daß der vierte Strahlengang durch den weiteren Farbteiler und die dritte Linse verläuft. In diesem Fall umfaßt die zweite Abbildungsoptik bevorzugt nur die dritte Linse. Ferner sind der weitere Farbteiler und das reflektive Element bevorzugt so angeordnet, daß nach der durch beide Elemente bewirkten Strahlengangfaltung der dritte und vierte Strahlengang nicht zusammenfallen, sondern z.B. einen vorbestimmten Winkel einschließen.
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Insbesondere kann zwischen dem weiteren Farbteiler und dem reflektiven Element zumindest ein dritter Farbteiler angeordnet sein, der für einen vorbestimmten Wellenbereich mittels Reflexion eine weitere Strahlengangfaltung für einen fünften Strahlengang (bzw. weitere Strahlengänge) bewirkt, der weder mit dem dritten noch mit dem vierten Strahlengang zusammenfällt. In dieser Art und Weise kann mittels dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul das Objektfeld spektral selektiv in fünf oder mehr Bildebenen abgebildet werden.
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Bei dem zweiten Farbteilermodul können ferner die dritte und vierte Bildebene zusammenfallen.
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Im allgemeinen können so auch mehr als zwei (erfindungsgemäße) Farbteilermodule hintereinander geschaltet sein. Natürlich kann dazu auch eine Zwischenabbildung eingesetzt werden, die das Bild in das Objektfeld des jeweiligen Farbteilermoduls abbildet.
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Ferner kann das erfindungsgemäße Farbteilermodul in einem Mikroskop verwendet werden. Insbesondere wird somit auch ein Mikroskop, insbesondere ein Lichtrastermikroskop oder ein Laser-Scanning-Mikroskop, mit einem erfindungsgemäßen Farbteilermodul bereitgestellt.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum spektral selektiven Abbilden eines Objektfeldes in eine erste und eine zweite Bildebene mit einer eine erste und eine zweite Linse aufweisenden Abbildungsoptik und einem Farbteiler, bei dem mittels dem Farbteiler ein vom Objektfeld bis zum Farbteiler verlaufender gemeinsamer Strahlengang in einen ersten Strahlengang, der bis zur ersten Bildebene verläuft, und in einen zweiten Strahlengang, der bis zur zweiten Bildebene verläuft, so aufgeteilt wird, daß sowohl der gemeinsame Strahlengang als auch der erste Strahlengang jeweils außeraxial durch die erste Linse verlaufen und der zweite Strahlengang außeraxial durch die zweite Linse verläuft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in gleicher Weise wie das erfindungsgemäße Farbteilermodul weitergebildet werden.
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Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Farbteilermoduls 1;
- 2 eine schematische Draufsicht der Linse 2 von 1;
- 3 eine schematische Detailansicht zur Erläuterung der Abbildung des Objektfeldes 5 in die erste Bildebene 6;
- 4 schematisch die Kombination mehrerer Farbteilermodule,
- 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines weiteren Farbteilermoduls 1';
- 6 eine weitere Ansicht zur Erläuterung der Ausführungsform gemäß 5;
- 7 eine Draufsicht der Linse 2' der Ausführungsform gemäß 5 und 6;
- 8 eine Ansicht zur Erläuterung der Abbildung des Objektfeldes in die erste Bildebene bei der Ausführungsform gemäß 5 bis 7;
- 9 eine Ansicht zur Erläuterung einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß 5-8;
- 10-14 verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung der Farbfilter 10 bzw. 10' und 13 bzw. 13', und
- 15 eine schematische Darstellung eines Mikroskops mit einem erfindungsgemäßen Farbteilermodul.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße abbildende Farbteilermodul 1 eine erste und zweite Linse 2, 3, die eine Abbildungsoptik 4 bilden.
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Die Abbildungsoptik 4 ist so ausgelegt, daß sie ein Objektfeld 5, das beispielsweise ein Zwischenbild einer mikroskopischen Abbildung sein kann, in eine erste Bildebene 6 sowie eine zweite Bildebene 7 abbildet.
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Die erste und zweite Linse 2, 3 weisen jeweils die gleiche Brennweite f auf und liegen auf einer gemeinsamen optischen Achse 8. Der Abstand der beiden Linsen 2, 3 beträgt 2f. Der Abstand des Objektfeldes bzw. der Ebene, in der das Objektfeld 5 liegt, zur ersten Linse 2 beträgt f. In gleicher Weise beträgt der Abstand zwischen der ersten Bildebene 6 und der ersten Linse 2 wiederum f und auch der Abstand zwischen der zweiten Linse 3 und der zweiten Bildebene 7 beträgt f. Die Abbildungsoptik 4 ist somit als 1:1-Abbildungsoptik ausgelegt und kann auch als telezentrische 4f-Abbildungsoptik bezeichnet werden.
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Die Abbildungsoptik 4 weist zwischen beiden Linsen 2, 3 eine Pupille 9 auf, in der ein erster Farbfilter 10 angeordnet ist, der Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbereiches transmittiert und Licht außerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereiches reflektiert. Ferner ist in der Pupille 9 noch eine Blende 11 vorgesehen.
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Wie in 1 angedeutet ist, läuft das Licht des Objektfeldes 5 außeraxial durch die erste Linse 2 und trifft auf den ersten Farbfilter 10. Dieser Farbfilter 10 kann insbesondere ein spezieller dielektrischer Filter sein, der durch seine besondere Anordnung im Strahlengang und Auslegung die Funktionalitäten eines Farbteilers und eines Emissionsfilters in einem einzelnen Element vereint. Dieser wird im folgenden als Kombinationsfilter bezeichnet. Das vom ersten Farbfilter 10 reflektierte Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des vorbestimmten Wellenlängenbereiches läuft somit erneut durch die erste Linse 2, trifft auf einen Umlenkspiegel 12, läuft durch einen zweiten Farbfilter 13 und trifft dann auf die erste Bildebene 6. Der zweite Farbfilter 13 ist so ausgelegt, daß er nur Licht eines ersten Wellenlängenbereiches, der verschieden ist zu dem vorbestimmten Wellenlängenbereich (nachfolgend auch als zweiter Wellenlängenbereich bezeichnet), transmittiert.
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Das vom ersten Farbfilter 10 transmittierte Licht trifft die zweite Linse 3 außeraxial und wird von dieser in die zweite Bildebene 7 abgebildet.
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Das erfindungsgemäße Farbteilermodul 1 weist somit einen gemeinsamen Strahlengang 14 auf, der vom Objektfeld 5 durch die erste Linse 2 bis zum ersten Farbfilter 10 läuft. In diesem gemeinsamen Strahlengang 14 ist sowohl Licht des ersten Wellenlängenbereiches als auch Licht des zweiten Wellenlängenbereiches enthalten. Der erste Farbfilter 10 dient nun neben seiner Eigenschaft als Farbfilter noch als Teiler, der den gemeinsamen Strahlengang 14 in einen ersten Strahlengang 15, der vom ersten Farbfilter 10 über die erste Linse 2, den Umlenkspiegel 12, den zweiten Farbfilter 13 bis zur ersten Bildebene 6 verläuft, und in einen zweiten Strahlengang 16, der vom ersten Farbfilter 10 über die zweite Linse 3 bis zur zweiten Bildebene 7 verläuft, teilt.
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Somit wird das Objektfeld 5 sowohl in die erste als auch in die zweite Bildebene 6, 7 abgebildet, wobei bei der Abbildung in die erste Bildebene 6 ein gefalteter Strahlengang vorliegt und die erste Linse 2 zweimal durchlaufen wird und bei der Abbildung in die zweite Bildebene 7 kein gefalteter Strahlengang vorliegt und die erste Linse 2 sowie die zweite Linse 3 genau einmal durchlaufen wird. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da die erste und zweite Linse 2, 3 jeweils außeraxial durchlaufen werden, wie in 1 gezeigt ist. Der optische Aufbau des Farbteilermoduls 1 kann daher als lateral asymmetrischer, telezentrischer Aufbau bezeichnet werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul 1 kann somit das Objektfeld 5 als erstes Bild 17 nur mit Licht des ersten Wellenlängenbereiches in die erste Bildebene 6 und als zweites Bild 18 nur mit Licht des zweiten Wellenlängenbereiches in die zweite Bildebene 7 abgebildet werden.
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In 2 ist eine Draufsicht der ersten Linse 2 gezeigt, wobei schematisch die Durchtrittsbereiche für das Objektfeld 5 und das erste Bild 17 und somit für den gemeinsamen Strahlengang 14 und den ersten Strahlengang 15 eingezeichnet sind. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, gehen die Strahlengänge 14 und 15 außeraxial durch die erste Linse. Der zweite Strahlengang 16 geht außeraxial durch die zweite Linse 3, wie in 1 gezeigt ist.
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In 3 ist nur der gemeinsamen Strahlengang 14 sowie der erste Strahlengang 15 eingezeichnet, um die abbildende Eigenschaft der Abbildungsoptik 4 zu verdeutlichen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul 1 ist im Vergleich zu herkömmlichen Farbteilermodulen neben den beiden Farbfiltern kein zusätzlicher Strahlteiler notwendig, da der erste Farbfilter 10 bei dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul 1 zugleich als Strahlteiler dient. Somit kann die Anzahl der Bauelemente reduziert werden, was eine kostengünstigere Herstellung des erfindungsgemäßen Farbteilermoduls 1 ermöglicht. Damit weist das erfindungsgemäße Farbteilermodul 1 auch weniger Oberflächen auf, so daß weniger Verluste auftreten.
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Da der erste Farbfilter 10 im Parallelstrahlengang zwischen den beiden Linsen 2 und 3 angeordnet ist, liegt keine erhöhte Anfälligkeit für Astigmatismus vor. Nachdem die Einfallswinkel auf die beiden Farbfilter 10 und 13 kleiner als 45° bzw. sehr viel kleiner als 45° sind, können die Farbfilter 10, 13 steilere spektrale Kanten aufgrund einer geringeren Polarisationsaufspaltung der Übergangsbereiche aufweisen. Des weiteren liegt eine geringere Winkelabhängigkeit der spektralen Teilungseigenschaften vor, so daß eine spektral konstante Teilung über das Bildfeld möglich ist.
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Ferner ist es möglich, zwei Farbteilermodule 1 und 1' gemäß 1 bis 3 so anzuordnen, daß das erste Bild 17 in der ersten Bildebene 6 des ersten Farbteilermoduls 1 gemäß 1 bis 3 dann das Objektfeld für das zweite Farbteilermodul 1' gemäß 1 bis 3 ist, wie in 4 schematisch dargestellt ist. In gleicher Weise kann zusätzlich oder alternativ das zweite Bild 18 des Farbteilermoduls 1 als Objektfeld eines weiteren Farbteilermoduls 1' gemäß 1 bis 3 dienen. Der Reihenfolge der Farbteilermodule 1, 1' kann natürlich auch umgedreht werden, so daß ein Farbteilermodul 1 einem Farbteilermodul 1' nachgeordnet ist.
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Nachfolgend werden weitere mögliche Ausbildungen eines weiteren Farbteilermoduls 1' beschrieben.
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In 5 bis 8 ist eine mögliche Ausgestaltung eines weiteren Farbteilermoduls 1' gezeigt, die zu der Ausbildung gemäß 1 bis 3 ähnlich ist. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Abbildungsoptik 4' nur eine einzige Linse 2' aufweist, die sowohl vom gemeinsamen Strahlengang 14' als auch vom ersten und zweiten Strahlengang 15' und 16' durchlaufen wird. Aufgrund der ähnlichen Ausbildung werden ähnliche Elemente mit Bezugszeichen bezeichnet, die zur Unterscheidung lediglich mit dem Zeichen ' gekennzeichnet sind.
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Wie am besten 5 zu entnehmen ist, durchläuft der gemeinsame Strahlengang 14' die erste Linse 2' außeraxial und trifft auf den ersten Farbfilter 10', der nun mit der optischen Achse 8' einen Winkel von ungleich 90° einschließt, wobei hinter dem ersten Farbfilter 10 ein gegensinnig verkippter Spiegel 19' angeordnet ist (6). Des weiteren ist noch ein zweiter Umlenkspiegel 20' für den zweiten Strahlengang 16' vorgesehen.
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Durch die Verkippung des ersten Farbfilters 10' wird erreicht, daß der erste Strahlengang 15' beim Durchlaufen durch die erste Linse 20' sowohl in x- als auch in y-Richtung zum gemeinsamen Strahlengang 14' beim Durchlaufen der ersten Linse 2' versetzt angeordnet ist.
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Wenn man die Linse 2' in vier gedachte Quadranten 21, 22, 23 und 24 aufteilt, wie in 7 gezeigt ist, liegt der gemeinsame Strahlengang 14' in den Quadranten 22' und 23' und liegt der erste Strahlengang 15' im Quadrant 24'.
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Das vom ersten Farbfilter 10' transmittierte Licht (also Licht des zweiten Wellenlängenbereichs) trifft auf den Spiegel 19', wird an diesem reflektiert und läuft erneut durch den ersten Farbfilter 10' in einer derartigen Richtung, daß der zweite Strahlengang 16' die erste Linse 2' im Quadrant 21' durchdringt (7). Somit ist der zweite Strahlengang 16' in der Linse 2' zum gemeinsamen Strahlengang 14' sowohl in x- als auch in y-Richtung versetzt. Der Versatz in x-Richtung ist gleich wie beim ersten Strahlengang 15'. Der Versatz in y-Richtung ist vom Absolutbetrag gleich, jedoch in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zum ersten Strahlengang 15', wie in 7 ersichtlich ist.
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In 8 ist wiederum der Strahlengang für die Abbildung in die erste Bildebene 6' in gleicher Weise wie in 3 gezeigt.
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Bei der Ausführungsform gemäß 6 bis 8 liegt somit ein telezentrischer Aufbau mit nur einer einzigen Linse 2' vor, wobei zum Objektfeld 5' eine laterale Verschiebung vorliegt. Damit kann eine sehr kompakte Bauform erreicht werden. Ferner heben sich Korrekturfehler der ersten Linse 2' durch den zweimaligen Durchgang sowohl für die Abbildung in die erste als auch in die zweite Bildebene 6', 7' auf. Auch können unterschiedliche Abbildungsverhältnisse durch Brennweitentoleranzen der Linsen, was bei der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 auftreten kann, vermieden werden.
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Zusätzlich zu dem ersten Farbfilter kann z.B. ein weiterer Farbfilter mit einer etwas anderen Verkippung zwischen dem Farbfilter 10' und dem Spiegel 19' angeordnet werden, so daß eine Kaskadierung mehrerer zueinander verkippter Farbfilter vorliegt. Dadurch kann die Ausführungsform gemäß 6 bis 8 auf mehr als zwei Kanäle erweitert werden.
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Eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 5 bis 8 wird nachfolgend in Verbindung mit 9 erläutert, wobei die Darstellung in 9 der Darstellung in 6 entspricht. Diese Abwandlung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 5 bis 8 im wesentlichen nur darin, daß der erste Farbfilter 10' als rückseitenverspiegelter Farbfilter 10' mit einem definiert keilwinkligen Substrat und somit monolithisch ausgebildet ist. Ansonsten ist der Aufbau gleich wie bei der Ausführungsform gemäß 5 bis 8, so daß auf die entsprechende Beschreibung der 5 bis 8 verwiesen werden kann.
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Das erfindungsgemäße Farbteilermodul kann beispielsweise als Kameraadapter ausgebildet sein. So können z.B. in der ersten und zweiten Bildebene 6, 7 Kameras (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die spektral unterschiedlichen Bilder 17, 18 aufzunehmen.
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Die Farbteilermodule 1' gemäß 5 - 8 und 9 können auch so ausgelegt sein, daß die beiden spektral unterschiedlichen Bilder 17', 18' mit einem einzigen Kamerachip aufgenommen werden. Dazu können z.B. die beiden Spiegel 12' und 20' weggelassen werden, so daß die erste und zweite Bildebene 6', 7' zusammenfallen und in der xy-Ebene liegen, wodurch in der xy-Ebene das erste und zweite Bild 17', 18' in der y-Richtung nebeneinander liegen. Ein entsprechend angeordneter Kamerachip 38' ist schematisch in 5 und 8 eingezeichnet und der entsprechende Strahlverlauf ist gestrichelt dargestellt. Natürlich ist es auch bei dieser Variante möglich, eine Zwischenabbildung von den Bildebenen 6' und 7' in den Kamerachip 38' durchzuführen.
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Die Farbfilter 10, 13 bzw. 10', 13' sind insbesondere Interferenzfilter oder Emissionsfilter. Sie können jeweils als Lang-, Band- oder Kurzpaßfilter ausgelegt sein.
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Ferner können die Farbfilter 10, 13 bzw. 10', 13' austauschbar und/oder mit veränderbaren Filtereigenschaften vorgesehen sein. So kann z.B. ein drehbares Filterrad 25 (10) mit mehreren unterschiedlichen Filtern 26, 27, 28, 29 vorgesehen sein, wobei durch Drehung des Filterrades immer einer der Filter in die Arbeitsstellung als erster Farbfilter 10 bzw. 10' oder zweiter Farbfilter 13 bzw. 13' gebracht werden kann und der Pfeil P1 in Richtung des einfallenden Lichtes andeutet.
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Ferner können zwei Filterräder 30, 31 hintereinander angeordnet sein, wie in 11 angedeutet ist. Eines der beiden Filterräder 30, 31 kann mit mehreren unterschiedlichen Langpaßfiltern und das andere der beiden Filterräder 30, 31 kann mit mehreren unterschiedlichen Kurzpaßfiltern bestückt sein. Die Filterräder 30 und 31 können so gedreht werden, daß jeweils einer der Filter in Arbeitsstellung gebracht werden kann, so daß durch eine Kombination der dann hintereinander angeordneten Filter ein einstellbarer Bandpaß vorliegt.
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Natürlich müssen keine Filterräder vorgesehen sein. So kann z.B. ein sich linear erstreckender Langpaßfilter 32 vor einem sich linear erstreckenden Kurzpaßfilter 33 angeordnet sein, die relativ zueinander (Doppelpfeil P2) verschiebbar sind, so daß ein einstellbarer Bandpaßfilter vorliegt (12).
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Ferner ist es möglich, einen sich linear erstreckenden Segmentfilter 34 mit mehreren Segmenten 35 vorzusehen (13), die jeweils vorbestimmte Filtereigenschaften (z.B. Lang-, Band- oder Kurzpaßfilter) aufweisen. Durch Positionierung des entsprechenden Segmentes 35 kann dann die gewünschte Filtereigenschaft erreicht werden.
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In 14 ist ein sich linear erstreckender Verlaufsfilter 36 vorgesehen, der, wie durch den Doppelpfeil P2 angedeutet ist, verschoben werden kann und somit ein vorbestimmter Abschnitt in den Arbeitsbereich, der durch die Klammer 37 angedeutet ist, gebracht wird.
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Die beschriebenen Verschiebungen bzw. Drehungen können entweder manuell oder motorisch erfolgen.
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In 15 ist der erfindungsgemäße Farbteiler 1 als Dual-Kamera-Adapter ausgebildet, wobei an dem Farbteiler 1 zwei Kameras 39 und 40 zur Aufnahme des ersten und zweiten Bildes 17, 18 angebracht sind. Das Farbteilermodul 1 mit den beiden Kameras 39 und 40 dient zur mikroskopischen Beobachtung einer mehrfach gefärbten Probe 41 bei simultaner Anregung mittels eines Beleuchtemoduls 42. Dazu ist die gesamte Vorrichtung als Mikroskop ausgebildet und weist einen Hauptteiler 43 sowie ein Objektiv 44 auf.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Farbteilermoduls wird somit ein Mikroskop bereitgestellt, bei dem zwei Farbkanäle gleichzeitig detektiert werden können. Damit wird eine Vermeidung von Bildartefakten durch Probenbewegung und/oder -veränderung während des sonst üblichen Farbkanalwechsels vermieden. Auch kann die Belastung insbesondere schnell bleichender oder fototoxisch empfindlicher Proben (insbesondere Lebendzellen) verringert werden. Ferner kann durch die simultane Detektion von zwei Farbkanälen die Experimentdauer halbiert werden, was insbesondere bei datenintensiven Mikroskopiertechniken wichtig ist.
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Des weiteren können sensitive, monochrome Kameras 39 und 40 eingesetzt werden.
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Die Darstellung des Mikroskops in 15 ist rein beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann das Mikroskop als Lichtrastermikroskop (beispielsweise Laserscanning-Mikroskop) ausgebildet sein. Es wird somit auch ein Mikroskop mit dem erfindungsgemäßen Farbteilermodul 1 offenbart.
