DE102019214929A1

DE102019214929A1 - Compact light sheet microscope

Info

Publication number: DE102019214929A1
Application number: DE102019214929.4A
Authority: DE
Inventors: Werner Knebel; Florian Fahrbach
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-09-28
Also published as: DE102019214929B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), umfassend ein Beleuchtungsobjektiv (5) zur Transmission von Beleuchtungslicht (21) von einer Beleuchtungsseite (23) zu einer Probenseite (25) in das Probenvolumen (31), und ein Detektionsobjektiv (7) zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht (55) vom Probenvolumen (31) zu einer Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7). Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines auf endlich korrigierten Objektivs (63) in einem Lichtblattmikroskop (1). Lichtblattmikroskope (1) haben den Nachteil, dass deren Aufbau Ist und keinen Zugang zu den konjugierten Ebenen (65) erlaubt. Das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop (1) verbessert die Lösungen aus dem Stand der Technik dadurch, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (45b) des Beleuchtungsobjektiv (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46b) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder dass das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (45b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46b) des Detektionsobjektivs (7).The invention relates to a light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31), comprising an illuminating objective (5) for transmitting illuminating light (21) from an illuminating side (23) to a specimen side (25) into the Sample volume (31), and a detection objective (7) for the transmission of scattered and / or fluorescent light (55) from the sample volume (31) to a detector side (53) of the detection objective (7). The invention also relates to the use of an objective (63) corrected to finite in a light sheet microscope (1). Light sheet microscopes (1) have the disadvantage that their structure is identical and does not allow access to the conjugate planes (65). The light sheet microscope (1) according to the invention improves the solutions from the prior art in that the illumination objective (5) has a greater distance (47) between the sample volume (31) and the main plane (45b) of the illumination objective (5) on the sample volume side than the focal length (46b) of the illumination objective (5) and / or that the detection objective (7) has a distance (47) between the sample volume (31) and the main plane (45b) of the detection objective (7) on the sample volume side which is greater than the Focal length (46b) of the detection lens (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes, umfassend ein Beleuchtungsobjektiv zur Transmission von Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungsseite zu einer Probenseite in das Probenvolumen, und ein Detektionsobjektiv zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht vom Probenvolumen zu einer Detektorseite des Detektionsobjektivs.The invention relates to a light sheet microscope for observing an object arranged in a sample volume, comprising an illumination objective for the transmission of illumination light from an illumination side to a sample side into the sample volume, and a detection objective for the transmission of scattered and / or fluorescent light from the sample volume to a detector side of the detection objective .

Lichtblattmikroskope sind aus dem Stand der Technik bekannt. In diesen wird mittels eines Beleuchtungsobjektivs Beleuchtungslicht in ein Probenvolumen fokussiert, wobei ein resultierender Fokus bevorzugt kein eindimensionaler Fokuspunkt bzw. Lichtfleck ist, sondern ein zweidimensional ausgedehnter Fokusbereich. Dies kann beispielsweise durch Einsatz einer Zylinderlinse erreicht werden. In diesem Fall spricht man von einem statischen Lichtblatt. Ebenso kann das Lichtblatt erzeugt werden, indem ein fokussierter Strahl des Beleuchtungslichts entlang einer Richtung gescannt wird, sodass sich ein sogenanntes virtuelles Lichtblatt herausbildet. Das Lichtblatt erstreckt sich entlang einer Längsrichtung, die parallel zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist, entlang einer Breitenrichtung, die senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist und entlang einer Höhenrichtung, die ebenfalls senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist. Die Ausdehnung des Lichtblattes ist im Allgemeinen in Längs- und Breitenrichtung um ein Vielfaches größer als die Ausdehnung in Höhenrichtung. Letztere wird auch als Dicke des Lichtblattes bezeichnet.Light sheet microscopes are known from the prior art. In these, illuminating light is focused into a sample volume by means of an illuminating objective, a resulting focus preferably not being a one-dimensional focal point or light spot, but a two-dimensionally extended focal area. This can be achieved, for example, by using a cylinder lens. In this case one speaks of a static light sheet. The light sheet can also be generated by scanning a focused beam of the illuminating light along a direction, so that a so-called virtual light sheet is formed. The light sheet extends along a longitudinal direction that is oriented parallel to the optical axis of the illumination objective, along a width direction that is oriented perpendicular to the optical axis of the illumination objective, and along a height direction that is also oriented perpendicular to the optical axis of the illumination objective. The expansion of the light sheet is generally many times greater in the longitudinal and width directions than the expansion in the height direction. The latter is also referred to as the thickness of the light sheet.

Ein Objekt, welches sich im Probenvolumen befindet, wird folglich im Wesentlichen in einem lokal begrenzten Bereich beleuchtet. Ist das Objekt transparent bzw. semitransparent, so wird ein Querschnitt beleuchtet. Lichtundurchlässige Objekte werden lediglich entlang des Umfangs beleuchtet und können in Beleuchtungsrichtung einen Schattenwurf aufweisen.An object which is located in the sample volume is consequently illuminated essentially in a locally limited area. If the object is transparent or semi-transparent, a cross-section is illuminated. Opaque objects are only illuminated along the perimeter and can cast shadows in the direction of illumination.

Ein Detektionsobjektiv ist derart angeordnet, dass dessen optische Achse senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist. Streu- und/oder Fluoreszenzlicht, welches von der beleuchteten Ebene des Objektes gestreut oder in der beleuchteten Ebene des Objektes emittiert (Fluoreszenzlicht) wurde, wird durch das Detektionsobjektiv aufgenommen und zu einem Detektor und/oder zu einer Beobachtungsvorrichtung weitergeleitet.A detection objective is arranged in such a way that its optical axis is oriented perpendicular to the optical axis of the illumination objective. Scattered and / or fluorescent light that has been scattered from the illuminated plane of the object or emitted in the illuminated plane of the object (fluorescent light) is picked up by the detection lens and passed on to a detector and / or to an observation device.

Die Beleuchtungs- und Detektionsobjektive der Lichtblattmikroskope aus dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass in deren Aufbauten Tubuslinsen verwendet werden. Allerdings ist ein solcher Aufbau, in dem Tubuslinse und Objektiv zumindest näherungsweise ein 4f-System bilden, sehr lang und zudem ein Zugang zur hinteren Brennebene bzw. Pupille des Beleuchtungsobjektivs und des Detektionsobjektivs nicht möglich, da diese Brennebenen in den Objektiven liegen. Lösungen aus dem Stand der Technik, die es erlauben, auf die hintere Brennebene bzw. Pupille zuzugreifen sind beispielsweise telezentrische 4f-Optiken: Diese benötigen sehr viel Platz. Typischerweise weist ein Scansystem aus dem Stand der Technik eine Baulänge von etwa 0,5 m auf. Linsenfreie Scansysteme aus dem Stand der Technik verwenden zusätzliche Spiegel und/oder teure und aufwendige parabolische Spiegel, die zudem präzise und zeitaufwendig justiert werden müssen.The illumination and detection objectives of the light sheet microscopes from the prior art have the disadvantage that tube lenses are used in their structures. However, such a structure, in which the tube lens and objective form at least approximately a 4f system, is very long and, in addition, access to the rear focal plane or pupil of the illumination objective and the detection objective is not possible, since these focal planes lie in the objectives. Solutions from the prior art that allow access to the rear focal plane or pupil are, for example, telecentric 4f optics: These require a great deal of space. A scanning system from the prior art typically has an overall length of approximately 0.5 m. Lens-free scanning systems from the prior art use additional mirrors and / or expensive and complex parabolic mirrors, which also have to be adjusted precisely and in a time-consuming manner.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein kompaktes Lichtblattmikroskop zu schaffen, das einfach zu justieren ist, und bei dem die hintere Brennebene des Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektivs unmittelbar zugänglich ist.The object of the present invention is therefore to create a compact light sheet microscope which is easy to adjust and in which the rear focal plane of the illumination and / or detection objective is directly accessible.

Das eingangs erwähnte erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop löst die obigen Aufgaben dadurch, dass das Beleuchtungsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs und/oder dass das Detektionsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Detektionsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs.The light sheet microscope according to the invention mentioned at the beginning achieves the above objects in that the illumination objective has a distance between the sample volume and the main plane of the illumination objective on the sample volume side which is greater than the focal length of the illumination objective and / or that the detection objective has a distance between the sample volume and the main plane on the sample volume side of the detection lens which is greater than the focal length of the detection lens.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines auf endlich korrigierten Objektivs als Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektiv in einem Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes.The invention further relates to the use of an objective corrected to finite as an illumination and / or detection objective in a light sheet microscope for observing an object arranged in a sample volume.

Unter einem Objektiv ist hierbei ein Licht sammelndes optisches System umfassend eine Anordnung refraktiver Optiken, insbesondere Linsen, und/oder Spiegeln, zu verstehen. Die Anordnung weist hierbei bevorzugt ein gemeinsames Gehäuse auf.An objective is to be understood here as an optical system that collects light, comprising an arrangement of refractive optics, in particular lenses and / or mirrors. The arrangement here preferably has a common housing.

Die vorliegende Erfindung kann anhand beispielhafter, jeweils für sich vorteilhafter Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Technische Merkmale der Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert und/oder weggelassen werden, sofern es nicht auf den durch das weggelassene technische Merkmal erzeugten technischen Effekt ankommt.The present invention can be further improved on the basis of exemplary configurations that are advantageous per se. Technical features of the configurations can be combined with one another and / or omitted as desired, provided that the technical effect produced by the omitted technical feature is not important.

So kann in einer Ausgestaltung das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv ein auf endlich korrigiertes Objektiv sein (auch als „Endlich-Objektiv“ bezeichnet). Ein solches auf endlich korrigiertes Objektiv kann als Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektiv in einem Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes verwendet werden, wobei das Beleuchtungsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs und/oder das Detektionsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Detektionsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs.Thus, in one embodiment, the illumination objective and / or the detection objective can be a finitely corrected objective (also referred to as a “finite objective”). Such a finite-corrected objective can be used as an illumination and / or detection objective in a light sheet microscope can be used to observe an object arranged in a sample volume, the illumination objective having a distance between the sample volume and the main plane of the illumination objective on the sample volume side which is greater than the focal length of the illumination objective and / or the detection objective has a distance between the sample volume and the main plane of the sample volume Has detection lens which is greater than the focal length of the detection lens.

Das Probenvolumen kann als abgegrenzter Bereich angesehen werden, der beispielsweise durch eine Küvette oder ein entsprechendes Volumenelement zur Aufnahme einer Probe oder eines Objektes begrenzt ist. Ebenso ist es denkbar, dass Charakteristika des Lichtblattes das Probenvolumen definieren. Der Scanbereich kann dabei eine Breite des Probenvolumens definieren, die Ausdehnung des Lichtblattes entlang der optischen Achse über die zweifache Rayleigh-Länge kann beispielsweise eine Länge des Probenvolumens definieren und die Dicke des Lichtblattes in Höhenrichtung kann eine Höhe des Probenvolumens definieren.The sample volume can be viewed as a delimited area which is limited, for example, by a cuvette or a corresponding volume element for receiving a sample or an object. It is also conceivable that characteristics of the light sheet define the sample volume. The scan area can define a width of the sample volume, the extension of the light sheet along the optical axis over twice the Rayleigh length can define, for example, a length of the sample volume and the thickness of the light sheet in the vertical direction can define a height of the sample volume.

Unter der jeweiligen probenvolumenseitigen Hauptebene ist die Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs bzw. des Detektionsobjektivs zu verstehen, welche näher am Probenvolumen angeordnet ist. Die Brennweite der entsprechenden Objektive wird von den entsprechenden Hauptebenen aus gemessen. Erfindungsgemäß ist jeder Raumpunkt des Probenvolumens weiter von der probenvolumenseitigen Hauptebene entfernt als die Brennweite.The respective main plane on the sample volume side is to be understood as the main plane of the illumination objective or of the detection objective, which is arranged closer to the sample volume. The focal length of the respective lenses is measured from the respective main planes. According to the invention, each point in space of the sample volume is further away from the main plane on the sample volume side than the focal length.

Unter einem auf endlich korrigiertem Objektiv (Endlich-Objektiv) ist zu verstehen, dass dieses auf die Abbildung endlich entfernter konjugierter Ebenen optimiert ist. D.h., dass ein abzubildendes Objekt und das reelle Bild des Objektes in endlicher Entfernung von der jeweiligen objektseitigen oder bildseitigen Hauptebene entfernt sind. Äquivalent hierzu ist der Begriff einer auf endlich korrigierten Optik (Endlich-Optik) zu verstehen. Im Gegensatz dazu liegt bei einer sogenannten Unendlich-Optik oder einem Unendlich-Objektiv eine konjugierte Ebene unendlich weit entfernt von der Optik bzw. dem Objektiv. Die Optimierung eines Endlich-Objektivs oder einer Endlich-Optik erfolgt bezüglich der Form und des Materials der verwendeten Linsen zur gleichmäßigen Verteilung der Brechung auf alle Ober- bzw. Grenzflächen. Endlich-Optiken und Endlich-Objektive sind somit nicht dafür optimiert, kollimiertes Licht im Brennpunkt zu fokussieren bzw. Licht aus einer punktförmigen, im Brennpunkt angeordneten Lichtquelle zu kollimieren.A finitely corrected objective (finite objective) is to be understood as meaning that it is optimized for the imaging of finitely distant conjugate planes. This means that an object to be imaged and the real image of the object are at a finite distance from the respective object-side or image-side main plane. The term “finite optics” is to be understood as equivalent to this. In contrast to this, in so-called infinite optics or an infinite lens, a conjugate plane is infinitely far away from the optics or the lens. The optimization of a finite lens or a finite optic takes place with regard to the shape and the material of the lenses used for the uniform distribution of the refraction on all surfaces or interfaces. Finite optics and finite lenses are therefore not optimized to focus collimated light in the focal point or to collimate light from a point-shaped light source arranged in the focal point.

Eine der von der jeweiligen Hauptebene endlich weit entfernten konjugierten Ebenen liegt bevorzugt im Probenvolumen. Bevorzugt liegt diese konjugierte Ebene zentral im Probenvolumen oder definiert das Zentrum des Probenvolumens. Das Probenvolumen kann sich von der korrigierten Ebene ausgehend hin zum und weg vom jeweiligen Objektiv erstrecken. Die zugehörige zweite konjugierte Ebene ergibt sich durch Abbildung der ersten konjugierten Ebene durch das Objektiv.One of the conjugate planes finitely distant from the respective main plane is preferably located in the sample volume. This conjugate plane is preferably located centrally in the sample volume or defines the center of the sample volume. The sample volume can extend from the corrected plane towards and away from the respective objective. The associated second conjugate plane results from the imaging of the first conjugate plane through the objective.

Die zweite konjugierte Ebene befindet sich auf der dem Probenvolumen abgewandten Seite des jeweiligen Objektivs und befindet sich beim Beleuchtungsobjektiv in einem Abstand zur lichtquellenseitigen Hauptebene, beim Detektionsobjektiv in einem Abstand zur detektorseitigen Hauptebene, wobei der jeweilige Abstand größer ist als die Brennweite des entsprechenden Beleuchtungsobjektivs oder Detektionsobjektivs.The second conjugate plane is located on the side of the respective objective facing away from the sample volume and is at a distance from the main plane on the light source side in the case of the illumination objective and at a distance from the main plane on the detector side in the case of the detection objective, the respective distance being greater than the focal length of the corresponding illumination objective or detection objective .

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops ist es vorteilhaft, wenn das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv ein Spiegelobjektiv ist. Spiegelobjektive sind frei von jeglichen refraktiven Optiken und somit können chromatische Abbildungsfehler vermieden werden. Objektive, die auf refraktiven Optiken basieren, können zwar Korrektur- oder Kompensationselemente aufweisen, welche chromatische Abbildungsfehler minimieren oder korrigieren, allerdings erhöhen diese den technischen Aufwand und die Kosten. Insbesondere, wenn ein breiter Spektralbereich, der beispielsweise den UV-Bereich, den sichtbaren Bereich und den Nahinfrarotbereich (NIR) abdecken soll, gewünscht ist, lässt sich eine adäquate Korrektur über diesen gesamten Bereich nicht realisieren. Ferner erfordert die Verwendung refraktiver Optiken im Ultravioletten oder Infraroten Materialien, welche in diesen Spektralbereichen nicht absorbieren.In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, it is advantageous if the illumination objective and / or the detection objective is a mirror objective. Mirror lenses are free of any refractive optics and thus chromatic aberrations can be avoided. Objectives based on refractive optics can indeed have correction or compensation elements which minimize or correct chromatic imaging errors, but these increase the technical effort and costs. In particular, if a broad spectral range, which is intended to cover the UV range, the visible range and the near infrared range (NIR), for example, is desired, an adequate correction over this entire range cannot be implemented. Furthermore, the use of refractive optics in the ultraviolet or infrared requires materials that do not absorb in these spectral ranges.

Die Verwendung von katadioptrischen Objektiven ist ebenso möglich. Diese umfassen reflektive und brechende optische Elemente. Letztere sind bevorzugt chromatisch korrigiert.The use of catadioptric lenses is also possible. These include reflective and refractive optical elements. The latter are preferably corrected chromatically.

Ein weiterer Vorteil von Spiegelobjektiven ist eine im Vergleich zu refraktiven Objektiven typischerweise größere numerische Apertur (NA) bei gleichem freiem Arbeitsabstand und Baulänge. Der freie Arbeitsabstand ist der Abstand zwischen dem vorderen, dem Probenvolumen zugewandten optischen Element (Linse oder Spiegel) und der abzubildenden Ebene. Ein großer freier Arbeitsabstand ist für die Lichtblattmikroskopie wünschenswert.Another advantage of mirror objectives is a typically larger numerical aperture (NA) compared to refractive objectives with the same free working distance and overall length. The free working distance is the distance between the front optical element (lens or mirror) facing the sample volume and the plane to be imaged. A large free working distance is desirable for light sheet microscopy.

Besonders bevorzugt ist das als Spiegelobjektiv ausgestaltete Beleuchtungsobjektiv und/oder Detektionsobjektiv eine auf endlich entfernte konjugierte Ebenen korrigierte Optik. Ferner kann das Spiegelobjektiv asphärische Oberflächen zur Korrektur von sphärischen Aberrationen aufweisen.Particularly preferably, the illumination objective and / or detection objective configured as a mirror objective is an optical system corrected to finitely distant conjugate planes. Furthermore, the Mirror lens have aspherical surfaces for correcting spherical aberrations.

Das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv kann in einer weiteren Ausgestaltung ein Immersionsobjektiv sein. Bevorzugt können die verwendeten Objektive Immersionsobjektive im Endlich-Aufbau sein, weiter bevorzugt zusätzlich Spiegelobjektive sein.In a further embodiment, the illumination objective and / or the detection objective can be an immersion objective. The objectives used can preferably be immersion objectives in the finite structure, more preferably also mirror objectives.

Hierbei kann sich das Probenvolumen in einer Probenkammer befinden, welche mit einem Immersionsmedium gefüllt ist. Insbesondere kann das Objektiv bzw. können die Objektive eine transparente, zum Probenvolumen weisende und sich im Immersionsmedium befindliche Grenzfläche aufweisen, die sphärisch oder zylindrisch im Mittelpunkt der Krümmung eines Spiegels des Spiegelobjektiv angeordnet ist. Die transparente Grenzfläche kann beispielsweise eine dünne Membran aus Fluorethylenpropylen (FEP) oder aus Glas sein.Here, the sample volume can be located in a sample chamber which is filled with an immersion medium. In particular, the objective or objectives can have a transparent interface, facing the sample volume and located in the immersion medium, which is arranged spherically or cylindrically in the center of the curvature of a mirror of the mirror objective. The transparent interface can be, for example, a thin membrane made of fluoroethylene propylene (FEP) or made of glass.

Im Strahlengang des Beleuchtungsobjektivs kann die Krümmung der Grenzfläche auf eine ideale Strahlqualität in der Fokusebene des Detektionsobjektivs optimiert sein. Im Strahlengang des Detektionsobjektivs kann die Krümmung der Grenzfläche auch für abzubildende Bereiche, die nicht auf der optischen Achse des Detektionsobjektivs liegen, für eine ideale Bildqualität optimiert sein. Hierfür kann die Verwendung einer asphärischen Krümmung oder einer zusätzlichen Linse vorteilhaft sein. Ebenso kann eine zusätzliche Meniskuslinse an der der Probe bzw. dem Objekt zugewandten Seite des Objektivs vorgesehen sein, sodass eine dispersionsfreie Nutzung des Objektivs in beliebigen Immersionsmedien möglich ist.In the beam path of the illumination objective, the curvature of the interface can be optimized for an ideal beam quality in the focal plane of the detection objective. In the beam path of the detection objective, the curvature of the boundary surface can also be optimized for ideal image quality for areas to be imaged that do not lie on the optical axis of the detection objective. The use of an aspherical curvature or an additional lens can be advantageous for this. An additional meniscus lens can also be provided on the side of the objective facing the sample or the object, so that dispersion-free use of the objective in any immersion media is possible.

Durch eine Verschiebung des Linsensystems, d.h. des Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektivs und der Lichtquelle (im Falle eines Beleuchtungsstrahlenganges) bzw. des Detektors (im Falle eines Detektionsstrahlenganges) kann die Vergrößerung der Abbildung einstellbar sein. Ferner kann hierbei die Nutzung eines einstellbaren Spiegels (DM) für die Korrektur von Aberrationen vorteilhaft sein. Auch ist es denkbar, dass Korrekturoptiken in den Strahlengang einschwenkbar sind, beispielsweise statische Phasenplatten.The magnification of the image can be adjusted by shifting the lens system, i.e. the illumination and / or detection objective and the light source (in the case of an illumination beam path) or the detector (in the case of a detection beam path). The use of an adjustable mirror (DM) for correcting aberrations can also be advantageous here. It is also conceivable that correction optics can be pivoted into the beam path, for example static phase plates.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops kann auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs ein optischer Lichtwellenleiter angeordnet sein, über den Beleuchtungslicht in das Beleuchtungsobjektiv einkoppelbar ist. Die Einkopplung des Beleuchtungslichts über einen optischen Lichtwellenleiter hat den Vorteil, dass über diesen eine flexible Anbindung möglich ist. Ferner kann eine Auskoppelfacette des optischen Lichtwellenleiters, über welche das Beleuchtungslicht aus dem optischen Lichtwellenleiter ausgekoppelt wird, d.h. das Ende des optischen Lichtwellenleiters, beweglich, insbesondere verschiebbar sein. Ein weiterer Vorteil eines optischen Lichtwellenleiters ist, dass die Lichtquelle, welche das Beleuchtungslicht emittiert, vom Lichtblattmikroskop entfernt angeordnet sein kann.In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, an optical light waveguide can be arranged on the illumination side of the illumination objective, via which the illumination light can be coupled into the illumination objective. Coupling in the illuminating light via an optical light wave guide has the advantage that a flexible connection is possible via this. Furthermore, a decoupling facet of the optical light waveguide, via which the illuminating light is decoupled from the optical light waveguide, i.e. the end of the optical light waveguide, can be movable, in particular displaceable. Another advantage of an optical light waveguide is that the light source which emits the illuminating light can be arranged at a distance from the light sheet microscope.

Das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop kann weiter verbessert werden, indem auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs eine Scanvorrichtung angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse des jeweiligen Objektivs beweglich und/oder verkippbar ist. Mittels der Scanvorrichtung kann ein Strahlengang von in das Beleuchtungsobjektiv einzukoppelndem Beleuchtungslicht bezüglich seiner Entfernung zur optischen Achse und/oder seines Winkels zur optischen Achse variiert werden. Es können somit zwei getrennte Scanvorrichtungen auf der Detektorseite und der Beleuchtungsseite vorgesehen sein. Ebenso kann eine gemeinsam genutzte Scanvorrichtung auf der Detektorseite und der Beleuchtungsseite vorgesehen sein.The light sheet microscope according to the invention can be further improved by arranging a scanning device on the illumination side of the illumination objective and / or on the detector side of the detection objective, which is movable and / or tiltable with respect to an optical axis of the respective objective. By means of the scanning device, a beam path of illuminating light to be coupled into the illuminating objective can be varied with regard to its distance to the optical axis and / or its angle to the optical axis. Two separate scanning devices can thus be provided on the detector side and the illumination side. A shared scanning device can also be provided on the detector side and the illumination side.

Eine Verkippung des Strahlengangs des Beleuchtungslichtes, d.h. eine Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs wird durch eine fokussierende Optik (oder das fokussierende optische System des Objektivs) in einen Versatz umgesetzt und entsprechend ein Versatz in eine Verkippung.A tilting of the beam path of the illuminating light, i.e. a tilting of the illuminating beam path, is converted into an offset by a focusing optics (or the focusing optical system of the objective) and, accordingly, an offset is converted into a tilt.

Da die Verwendung von Endlich-Objektiven keinen kollimierten Beleuchtungsstrahlengang erfordert, kann der Strahldurchmesser des Beleuchtungsstrahls vorteilhafterweise kleiner gewählt werden. Folglich kann auch die Scanvorrichtung kleiner gewählt werden, was neben Kostenersparnis auch zu einem Geschwindigkeitszuwachs des Scanvorgangs führen kann.Since the use of finite lenses does not require a collimated illumination beam path, the beam diameter of the illumination beam can advantageously be selected to be smaller. Consequently, the scanning device can also be selected to be smaller, which, in addition to cost savings, can also lead to an increase in the speed of the scanning process.

Eine bevorzugt kombinierte Variation des Versatzes und der Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs mittels der Scanvorrichtung erlaubt es, die Position des Lichtblatts im Probenvolumen, d.h. im Objekt zu variieren und beispielsweise durch das Objekt zu scannen, ohne dass das Probenvolumen oder das Beleuchtungsobjektiv bewegt werden müssen.A preferably combined variation of the offset and tilting of the illumination beam path by means of the scanning device allows the position of the light sheet in the sample volume, i.e. in the object, to be varied and, for example, to be scanned through the object without the sample volume or the illumination objective having to be moved.

Insbesondere kann das Lichtblatt in Breiten- und Höhenrichtung verschiebbar sein und somit das Beleuchten von Objekten ermöglichen, die (beispielsweise aufgrund ihrer Größe) mittels eines einzigen Lichtblattes nicht gänzlich beleuchtet werden können. Die Breitenrichtung kann als Richtung definiert werden, die innerhalb der Fokusebene des Detektionsobjektivs bzw. einer dazu parallelen Ebene liegt, d.h. senkrecht zur Detektionsachse und parallel zur Beleuchtungsachse, orientiert ist. Entsprechend kann die Höhenrichtung als Richtung definiert werden, die senkrecht zur Beleuchtungsebene liegt, aber parallel zur Detektionsachse der optischen Achse des Detektionsobjektivs orientiert ist. Bevorzugt sind die Breiten- und die Höhenrichtung senkrecht zueinander orientiert.In particular, the light sheet can be displaced in the width and height direction and thus enable the illumination of objects which (for example due to their size) cannot be completely illuminated by means of a single light sheet. The width direction can be defined as a direction which lies within the focal plane of the detection objective or a plane parallel to it, ie is oriented perpendicular to the detection axis and parallel to the illumination axis. Correspondingly, the height direction can be defined as a direction which is perpendicular to the plane of illumination but which is oriented parallel to the detection axis of the optical axis of the detection objective. The width and height directions are preferably oriented perpendicular to one another.

Der Versatz und/oder die Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs kann bei Benutzung des optischen Lichtwellenleiters auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass das bewegliche Ende des Lichtwellenleiters mittels einer entsprechenden Vorrichtung verschoben und/oder verkippt wird. Ebenso ist die Verwendung eines Kippspiegels oder mehrerer Kippspiegel möglich, um die Beleuchtung, das heißt die Lage des Lichtblattes, zu variieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungsobjektiv ein oder mehrere elektrisch fokussierbare Linsen (engl.: electrically tunable lenses, ETL) beinhalten, deren Verstellung ebenfalls eine Variation der Lage des Lichtblatts ermöglicht. Sowohl das Beleuchtungsobjektiv, als auch das Detektionsobjektiv können bei allen diesen Varianten bezogen auf ihre räumliche Position statisch ausgestaltet sein und beim Scannen bezüglich dieser keine Beweglichkeit erfordern.The offset and / or the tilting of the illumination beam path can be implemented in a simple manner when using the optical fiber-optic cable in that the movable end of the optical fiber is displaced and / or tilted by means of a corresponding device. It is also possible to use one tilting mirror or several tilting mirrors in order to vary the lighting, that is to say the position of the light sheet. Alternatively or additionally, the lighting objective can contain one or more electrically focusable lenses (electrically tunable lenses, ETL), the adjustment of which also enables the position of the light sheet to be varied. In all of these variants, both the illumination objective and the detection objective can be configured statically in relation to their spatial position and do not require any mobility with respect to this during scanning.

Eine Verschiebung des Lichtblattes ist vorteilhafterweise damit verbunden, dass die Lage des Bereichs, welcher vom Lichtblatt beleuchtet und vom Detektionsobjektiv detektiert wird, über eine Scanvorrichtung nachgeregelt werden kann. Insbesondere, wenn das Lichtblatt entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs, also entlang der Höhenrichtung, verschoben wird, kann durch ein Nachregeln des Detektionsobjektivs stets eine scharfe Abbildung der beleuchteten Ebene auf einem Detektor sichergestellt sein. Allgemein kann diese Scanvorrichtung wie im Fall der Scanvorrichtung im Beleuchtungsstrahlengang auf verschiedene Weisen umgesetzt werden, die äquivalent zu den bereits oben für den Beleuchtungsstrahlengang genannten Varianten sein können. Ebenso ist eine Verschiebung des Lichtblattes entlang der Breitenrichtung möglich. In diesem Fall kann eine Scanvorrichtung im Detektionsstrahlengang den Detektionsstrahlengang nachregeln. Für beide Optionen des Nachregelns können verschiedene Kombinationen von ETL + Galvo bzw. Galvo + ETL verwendet werden, wobei der Effekt einer ETL wie oben beschrieben vorteilhaft durch eine Verschiebung des Objektivs und/oder Detektors bzw. der Lichtquelle erreicht werden. Die Verschiebung findet vorzugsweise senkrecht zur Beleuchtungsachse statt, so dass ein z-Stapel aufgenommen werden kann.A displacement of the light sheet is advantageously associated with the fact that the position of the area which is illuminated by the light sheet and detected by the detection lens can be readjusted via a scanning device. In particular, when the light sheet is displaced along the optical axis of the detection objective, that is to say along the height direction, readjusting the detection objective can always ensure a sharp image of the illuminated plane on a detector. In general, as in the case of the scanning device, this scanning device can be implemented in the illuminating beam path in various ways, which can be equivalent to the variants already mentioned above for the illuminating beam path. It is also possible to shift the light sheet along the width direction. In this case, a scanning device in the detection beam path can readjust the detection beam path. For both options of readjustment, different combinations of ETL + galvo or galvo + ETL can be used, the effect of an ETL, as described above, being advantageously achieved by shifting the objective and / or detector or the light source. The shift preferably takes place perpendicular to the illumination axis, so that a z-stack can be recorded.

Bevorzugt kann die Scanvorrichtung in der beleuchtungsseitigen Brennweite (Brennebene) des Beleuchtungsobjektivs und/oder in der detektorseitigen Brennweite des Detektionsobjektivs angeordnet sein. Diese Anordnung der Scanvorrichtung hat den Vorteil, dass beispielsweise eine Verkippung der Scanvorrichtung einer Veränderung der Lage (Parallelversatz) des Strahlenganges, beispielsweise einer Lichtquelle oder zum Detektor, entspricht. Zu beachten ist dabei, dass lediglich die Scanvorrichtung in der Brennweite angeordnet ist, nicht jedoch eine punktförmige Lichtquelle oder der Fokus einer Lichtquelle, da dies zur Kollimation das Beleuchtungslichts führen würde.The scanning device can preferably be arranged in the illumination-side focal length (focal plane) of the illumination objective and / or in the detector-side focal length of the detection objective. This arrangement of the scanning device has the advantage that, for example, a tilting of the scanning device corresponds to a change in the position (parallel offset) of the beam path, for example a light source or to the detector. It should be noted that only the scanning device is arranged in the focal length, but not a point light source or the focus of a light source, since this would lead to the collimation of the illuminating light.

Die Verkippung und der Versatz können durch ein Scannersystem der Scanvorrichtung erfolgen. Es können ein erster Scanspiegel und ein zweiter Scanspiegel vorgesehen sein, wobei der erste Scanspiegel kleiner als der zweite Scanspiegel sein kann und somit höhere Scanfrequenzen ermöglicht. Auf diese Weise kann beispielsweise während des langsamen Versatzes des Strahls noch eine schnellere Verkippung erzeugt werden. Ein solches Scannersystem kann einen parallelen Versatz des Strahlenganges ermöglichen. Ferner kann der Abstand zwischen dem Scannersystem und dem Objektiv beliebig und/oder veränderlich sein. Im Vergleich zu den Lichtblattmikroskopen aus dem Stand der Technik benötigt diese Ausgestaltung keine sogenannte Scanlinse, welche ein reelles Zwischenbild erzeugt, wobei in diesem Fall eine Scanvorrichtung an der Position des reellen Zwischenbildes der Scanlinse angeordnet ist. Somit kann insbesondere auf die optisch besonders aufwendige Scanlinse verzichtet werden. Bevorzugt können für ein Scannersystem der Scanvorrichtung kompakte MEMS-Spiegel (engl.: microelectromechanical systems) verwendet werden.The tilting and the offset can be done by a scanner system of the scanning device. A first scanning mirror and a second scanning mirror can be provided, wherein the first scanning mirror can be smaller than the second scanning mirror and thus enables higher scanning frequencies. In this way, for example, even faster tilting can be generated during the slow displacement of the beam. Such a scanner system can enable a parallel offset of the beam path. Furthermore, the distance between the scanner system and the objective can be arbitrary and / or variable. In comparison to the light sheet microscopes from the prior art, this embodiment does not require a so-called scanning lens, which generates a real intermediate image, in which case a scanning device is arranged at the position of the real intermediate image of the scanning lens. In particular, the optically particularly complex scan lens can thus be dispensed with. Compact MEMS mirrors (microelectromechanical systems) can preferably be used for a scanner system of the scanning device.

Beispielsweise ist mit einem solchen Scannersystem der Drehpunkt des Strahlbündels entlang der optischen Achse einstellbar. Das heißt auch, dass z.B. wenn das Objektiv verschoben wird, um die Vergrößerung zu ändern, diese Verschiebung durch den Scannersystem kompensiert werden kann, so dass auch in diesem Fall der Drehpunkt des Strahls wieder in der (beleuchtungsseitigen oder detektorseitigen) Fokusebene des Objektivs liegt.For example, with such a scanner system, the fulcrum of the beam can be adjusted along the optical axis. This also means that, for example, if the objective is shifted in order to change the magnification, this shift can be compensated by the scanner system, so that in this case, too, the pivot point of the beam is again in the focal plane (on the illumination side or on the detector side) of the objective.

Ferner kann im erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskop auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs ein räumliches Lichtmodulationselement angeordnet sein, welches mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Bereiche unterschiedlicher optischer Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften aufweist.Furthermore, a spatial light modulation element can be arranged in the light sheet microscope according to the invention on the illumination side of the illumination objective and / or on the detector side of the detection objective, which has at least two spatially separated areas of different optical transmission and / or reflection properties.

Rein beispielhaft können Mikrospiegelaktuatoren (englisch: digital mirror device), kurz DMD, deformierbare Spiegel (englisch: deformable mirror), kurz DM oder räumliche Lichtmodulatoren (englisch: spatial light modulator), kurz SLM als räumliches Lichtmodulationselement verwendet werden.Purely by way of example, micromirror actuators (digital mirror device), DMD for short, deformable mirrors, DM for short, or spatial light modulators, SLM for short, can be used as spatial light modulation elements.

Ein DMD besteht aus einer Anordnung einzeln schaltbarer Spiegel, bevorzugt Mikrospiegel, mit denen Muster erzeugt werden können. Die Schaltstellungen der einzelnen Spiegel sind diskret und können beispielsweise binär oder trinär sein. Ein DMD erlaubt beispielsweise die Darstellung einer Ringblende.A DMD consists of an arrangement of individually switchable mirrors, preferably micromirrors, with which patterns can be generated. The switching positions of the individual mirrors are discrete and can be binary or trinary, for example. A DMD allows, for example, the representation of a ring diaphragm.

Ein DM weist eine kontinuierliche verspiegelte Oberfläche auf, die durch Aktuatoren verformbar ist. In Abhängigkeit von der Anzahl von Aktuatoren sind mit einem DM beinahe beliebige Oberflächenkurven der verspiegelten Oberfläche möglich, sodass dieser es erlaubt, Fehler in der Optik des entsprechenden Objektivs auszugleichen. Ferner ermöglicht ein DM, den Beleuchtungsstrahlengang und/oder den Detektionsstrahlengang bezüglich seiner Konvergenz oder Divergenz zu ändern, d.h. beispielsweise das Beleuchtungslicht zu fokussieren bzw. zu defokussieren.A DM has a continuous mirrored surface that can be deformed by actuators. Depending on the number of actuators, almost any surface curve of the mirrored surface is possible with a DM, so that it allows errors in the optics of the corresponding lens to be compensated. Furthermore, a DM enables the illuminating beam path and / or the detection beam path to be changed with regard to its convergence or divergence, i.e., for example, to focus or defocus the illuminating light.

Ein SLM arbeitet beispielsweise mit doppelbrechenden Flüssigkristallen um ortsabhängig das transmittierte oder reflektierte Licht mit Phasenunterschieden zu beaufschlagen. Durch eine entsprechende Ansteuerung kann eine fokussierende oder defokussierende Phasenplatte im SLM ausgebildet sein.An SLM works, for example, with birefringent liquid crystals in order to apply phase differences to the transmitted or reflected light depending on the location. A focusing or defocusing phase plate can be formed in the SLM by means of a corresponding control.

Das räumliche Lichtmodulationselement kann bevorzugt homogen ausgeleuchtet sein und erlaubt es durch die Konfiguration der einzelnen Bereiche, flexible Beleuchtungsmuster zu erzeugen. Im Detektionsstrahlengang kann das räumliche Lichtmodulationselement bevorzugt dafür verwendet werden, etwaige Fehler des Detektionsobjektivs auszugleichen bzw. über die Änderung des Strahlenganges durch das Detektionsobjektiv hindurch die Lage der Ebene zu variieren, welche auf dem Detektor scharf abgebildet wird. Die Lage dieser Ebene kann somit beispielsweise einer Lageänderung des Lichtblattes vom Detektionsobjektiv weg bzw. auf dieses zu nachgeregelt werden. Ferner kann das räumliche Lichtmodulationselement im Detektionsstrahlengang zur Manipulation des Streu- und/oder Fluoreszenzlichtes genutzt werden, beispielsweise zur Filterung von Raumfrequenzen.The spatial light modulation element can preferably be illuminated homogeneously and, through the configuration of the individual areas, allows flexible lighting patterns to be generated. In the detection beam path, the spatial light modulator element can preferably be used to compensate for any errors in the detection lens or to vary the position of the plane that is sharply imaged on the detector by changing the beam path through the detection lens. The position of this plane can thus, for example, be readjusted for a change in position of the light sheet away from the detection lens or towards it. Furthermore, the spatial light modulator element in the detection beam path can be used to manipulate the scattered and / or fluorescent light, for example to filter spatial frequencies.

Durch die mögliche Fokussierung bzw. Defokussierung im Beleuchtungsstrahlengang ist es möglich, das sich ausbildende Lichtblatt entlang bzw. entgegen der Längsrichtung, das heißt parallel zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs, zu verschieben.Due to the possible focusing or defocusing in the illumination beam path, it is possible to shift the light sheet that is being formed along or against the longitudinal direction, that is to say parallel to the optical axis of the illumination objective.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops kann auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs ein brennweitenveränderliches optisches Element angeordnet sein. Wie zuvor beschrieben kann durch eine Änderung der Divergenz oder Konvergenz im Beleuchtungsstrahlengang die Lage des Lichtblattes entlang bzw. entgegen der optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs variiert werden und/oder im Detektionsstrahlengang die Lage der scharf auf den Detektor abgebildeten Ebene variiert und insbesondere das Detektionsobjektiv auf eine Lageänderung des Lichtblattes vom Detektionsobjektiv weg oder auf dieses zu nachgeregelt werden.In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, an optical element with variable focal length can be arranged on the illumination side of the illumination objective and / or on the detector side of the detection objective. As described above, by changing the divergence or convergence in the illumination beam path, the position of the light sheet along or against the optical axis of the illumination objective can be varied and / or the position of the plane sharply imaged on the detector can be varied in the detection beam path, and in particular the detection objective can be varied in response to a change in position of the light sheet can be readjusted away from the detection lens or towards this.

Insbesondere kann das brennweitenveränderliche optische Element als elektrisch durchstimmbare Linse (englisch: electrically tunable lens), kurz ETL, ausgestaltet sein.In particular, the focal length variable optical element can be configured as an electrically tunable lens, or ETL for short.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop sowohl ein brennweitenveränderliches optisches Element, als auch eine Scanvorrichtung aufweisen. Eine derartige Kombination erlaubt es, das auszubildende Lichtblatt im Probenvolumen in allen drei Raumrichtungen zu verschieben und gemäß dieser Verschiebung die Lage der Ebene, welche vom Detektionsobjektiv scharf auf den Detektor abgebildet wird, der Lageänderung des Lichtblattes nachzuregeln, so dass die scharf abgebildete Ebene mit der Ebene, in welcher das Lichtblatt ausgebildet ist, übereinstimmt.In a particularly advantageous embodiment, the light sheet microscope according to the invention can have both an optical element with variable focal length and a scanning device. Such a combination makes it possible to shift the light sheet to be formed in the sample volume in all three spatial directions and, according to this shift, to adjust the position of the plane that is sharply imaged by the detection lens on the detector, the change in position of the light sheet, so that the sharply mapped plane with Plane in which the light sheet is formed, coincides.

Ein ähnlicher Effekt wie durch eine ETL kann auch linsenfrei erreicht werden, indem die Faser vor- und zurückgeschoben wird.An effect similar to that of an ETL can also be achieved without a lens by pushing the fiber back and forth.

Ferner ist ein Scanmodus vorteilhaft, bei dem die Faser nicht in der hinteren Brennebene liegt, jedoch eine Taumelbewegung ausführt. Eine Taumelbewegung ist als seitlicher Versatz gekoppelt mit einer entsprechenden Verkippung zu verstehen, wobei diese kombinierte Bewegung in der konjugierten Ebene näherungsweise einem parallelen Versatz des Strahls entspricht.Furthermore, a scan mode is advantageous in which the fiber is not located in the rear focal plane, but performs a wobbling motion. A tumbling movement is to be understood as a lateral offset coupled with a corresponding tilt, this combined movement in the conjugate plane approximately corresponding to a parallel offset of the beam.

Ferner kann eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops eine Lichtquellenanordnung vorsehen, die Licht mindestens einer Wellenlänge emittiert. Die Lichtquellenanordnung kann mindestens eine Lichtquelle, d.h. auch zwei, drei oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Die Lichtquellen können diskret oder kontinuierlich sein oder diskrete und kontinuierliche spektrale Anteile aufweisen. Ferner kann die mindestens eine Lichtquelle ein Freistrahl-Laser oder ein fasergekoppelter Laser sein.Furthermore, a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention can provide a light source arrangement which emits light of at least one wavelength. The light source arrangement can have at least one light source, i.e. also two, three or more light sources. The light sources can be discrete or continuous or have discrete and continuous spectral components. Furthermore, the at least one light source can be a free-beam laser or a fiber-coupled laser.

Wird ein fasergekoppelter Laser verwendet, so kann eine Strahlaufweitung direkt durch einen Kollimator erfolgen, wobei dem Auftreten möglicher chromatischer Abbildungsfehler vorgebeugt werden kann, indem achromatische Kollimatoren verwendet werden. Ebenso ist es möglich, auf reflektive Kollimatoren zurückzugreifen.If a fiber-coupled laser is used, the beam can be expanded directly by a collimator, whereby the occurrence of possible chromatic imaging errors can be prevented by using achromatic collimators will. It is also possible to use reflective collimators.

Werden Freistrahl-Laser verwendet, so können Vorrichtungen zur Strahlaufweitung vorgesehen sein. Diese können hinsichtlich chromatischer Abbildungsfehler korrigiert sein oder reflektive Optiken verwenden.If free-beam lasers are used, devices for beam expansion can be provided. These can be corrected for chromatic aberrations or use reflective optics.

Die Lichtquellenanordnung kann einen Ultrakurzpulslaser oder eine extrem breitbandige Lichtquelle, beispielsweise in Form eines Weißlichtlasers, aufweisen.The light source arrangement can have an ultrashort pulse laser or an extremely broadband light source, for example in the form of a white light laser.

Ebenso ist es möglich, dass die Lichtquellenanordnung gleichzeitig oder in einer alternierenden oder anderweitig getakteten Abfolge Licht mindestens zweier Spektralbereiche aus einem oder verschiedenen Lasern zur Verfügung stellt. Die mindestens zwei Spektralbereiche können sich stark voneinander unterscheiden, beispielsweise wenn Wellenlängen aus dem ultravioletten Spektralbereich (zum Beispiel um 405 nm) und Wellenlängen aus dem Nahinfrarotbereich (zum Beispiel 1300 nm) verwendet werden.It is also possible for the light source arrangement to provide light from at least two spectral ranges from one or different lasers at the same time or in an alternating or otherwise clocked sequence. The at least two spectral ranges can differ greatly from one another, for example if wavelengths from the ultraviolet spectral range (for example around 405 nm) and wavelengths from the near infrared range (for example 1300 nm) are used.

In solchen Anwendungsfällen ist die Verwendung von Spiegelobjektiven besonders vorteilhaft, da diese keine Dispersion und folglich keine chromatischen Abbildungsfehler aufweisen.In such applications, the use of mirror objectives is particularly advantageous, since they have no dispersion and consequently no chromatic imaging errors.

Im erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskop sind bevorzugt entlang der optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet, die eine probenvolumenseitige Brennebene des Beleuchtungsobjektiv in das Probenvolumen verschieben und/oder entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet, welche die probenvolumenseitigen Brennebene des Detektionsobjektivs in das Probenvolumen verschieben.In the light sheet microscope according to the invention, there are preferably no optical elements with a refractive power arranged along the optical axis of the illumination objective, which shift a focal plane of the illumination objective on the sample volume side into the sample volume and / or no optical elements with a refractive power arranged along the optical axis of the detection objective, which the focal plane on the sample volume side of the detection objective into the sample volume.

Mit anderen Worten sind keine Linsen vorhanden, deren Verwendung den optischen Aufbau des Beleuchtungsobjektivs und/oder des Detektionsobjektivs derart modifizieren, dass aus einem endlich Aufbau ein unendlich Aufbau wird.In other words, there are no lenses whose use modify the optical structure of the illumination objective and / or the detection objective in such a way that a finite structure becomes an infinite structure.

Ebenso ist bevorzugt keine weitere Linse vorhanden, die als Tubuslinse bezeichnet werden kann oder als solche wirkt.Likewise, there is preferably no further lens which can be referred to as a tube lens or which acts as such.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen näher erläutert. Die spezifischen Ausgestaltungen sind jeweils für sich vorteilhaft, wobei die technischen Merkmale der gezeigten Ausgestaltungen beliebig miteinander kombiniert und/oder weggelassen werden können. Gleiche technische Merkmale und technische Merkmale mit gleicher Funktion oder technischer Wirkung werden mit demselben Bezugszeichen versehen. Auf doppelte Erklärung wird der Übersichtlichkeit halber verzichtet.The present invention is explained in more detail below on the basis of exemplary configurations. The specific configurations are each advantageous in themselves, with the technical features of the configurations shown being able to be combined with one another and / or omitted as desired. The same technical features and technical features with the same function or technical effect are provided with the same reference symbols. For the sake of clarity, no duplicate explanation is made.

Es zeigen:

1a eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
1b die schematische Darstellung einer Taumelbewegung der Lichtquelle;
2a eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
2b das Lichtblattmikroskop der 2a mit einem Kippspiegelsystem;
3 eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
4 eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
5 eine fünfte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops; und
6 eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops.

Show it:

1a a first embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
1b the schematic representation of a tumbling movement of the light source;
2a a second embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
2 B the light sheet microscope of 2a with a tilting mirror system;
3 a third embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
4th a fourth embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
5 a fifth embodiment of the light sheet microscope according to the invention; and
6th a sixth embodiment of the light sheet microscope according to the invention.

1a zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtblattmikroskop 1 in einer ersten Ausgestaltung. In den 1a bis 5 sind jeweils lediglich optische Hauptbestandteile 3 des Lichtblattmikroskops 1 gezeigt. Mechanische Aufbauten sowie elektrische Steuerung oder Auswertung sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Die Objektive 5, 7 sind spezielle Ausgestaltungen von Linsensystemen 6. 1a shows a light sheet microscope according to the invention 1 in a first embodiment. In the 1a to 5 are only the main optical components 3 of the light sheet microscope 1 shown. Mechanical structures and electrical control or evaluation are not shown for the sake of clarity. The lenses 5 , 7th are special designs of lens systems 6th .

Das Lichtblattmikroskop 1 umfasst ein Beleuchtungsobjektiv 5 und ein Detektionsobjektiv 7, welche jeweils eine optische Achse 9 aufweisen. Eine optische Achse des Beleuchtungsobjektivs 9a ist im Wesentlichen senkrecht zu einer optischen Achse des Detektionsobjektivs 9b orientiert.The light sheet microscope 1 includes an illumination lens 5 and a detection lens 7th each having an optical axis 9 exhibit. An optical axis of the illumination lens 9a is essentially perpendicular to an optical axis of the detection lens 9b oriented.

Der Einfachheit halber sind beide Objektive 5, 7 schematisch mit einer Bikonvexlinse 11 gezeigt, können allerdings in realen Ausgestaltungen eine Vielzahl von Linsen unterschiedlicher Form (bikonvex, plan-konvex, konvex-konkav, plan-konkav, bikonkav) umfassen.Both lenses are for simplicity 5 , 7th schematically with a biconvex lens 11 shown, can, however, comprise a multiplicity of lenses of different shapes (biconvex, plano-convex, convex-concave, plano-concave, biconcave) in real configurations.

Die in 1a gezeigten Objektive 5, 7 sind als refraktive Objektive 13 ausgestaltet, können allerdings auch in Form eines Spiegelobjektivs 15 ausgestaltet sein. 1 zeigt ein solches Spiegelobjektiv 15, welches das im Lichtblattmikroskop 1 gezeigte Beleuchtungsobjektiv 5 und/oder das gezeigte Detektionsobjektiv 7 ersetzen kann.In the 1a shown lenses 5 , 7th are called refractive lenses 13th designed, but can also be in the form of a mirror lens 15th be designed. 1 shows such a mirror lens 15th which that in the light sheet microscope 1 Illumination lens shown 5 and / or the detection lens shown 7th can replace.

Analog der 1a können die refraktiven Objektive 13 der 2, 3 und 4 durch Spiegelobjektive 15 ersetzt werden und die Spiegelobjektive 15 der Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 können entsprechend gegen refraktive Objektive 13 ausgetauscht werden.Analogous to the 1a can use the refractive lenses 13th of the 2 , 3 and 4th by Mirror lenses 15th to be replaced and the mirror lenses 15th the configurations of the light sheet microscope 1 can accordingly against refractive lenses 13th be replaced.

In 1a ist ferner ein optischer Lichtwellenleiter 17 in Form einer optischen Faser 19 gezeigt, über welche Beleuchtungslicht 21 zu einer Beleuchtungsseite 23 des Beleuchtungsobjektivs 5 geleitet wird. Das Beleuchtungslicht 21 wird in das Beleuchtungsobjektiv 5 eingekoppelt und wie in 1a schematisch dargestellt durch die Bikonvexlinse 11 zu einer Probenseite 25 fokussiert.In 1a is also an optical fiber 17th in the form of an optical fiber 19th shown about what illuminating light 21 to a lighting side 23 of the lighting lens 5 is directed. The illuminating light 21 gets into the lighting lens 5 coupled and as in 1a shown schematically by the biconvex lens 11 to a sample page 25th focused.

Der gezeigte Beleuchtungsstrahlengang 27 ist rein schematisch und stark vereinfacht dargestellt. Gleiches gilt für einen Detektionsstrahlengang 29 des Detektionsobjektivs 7.The shown illumination beam path 27 is shown purely schematically and greatly simplified. The same applies to a detection beam path 29 of the detection lens 7th .

Das Beleuchtungslicht 21 wird in einem Probenvolumen 31 fokussiert und bildet in diesem ein Lichtblatt 33 aus. Das Probenvolumen 31 erstreckt sich in einer Längsrichtung 35, einer Breitenrichtung 37 und einer Höhenrichtung 39, wobei die Ausdehnung in Längs- 35 und Breitenrichtung 37 deutlich größer ist als in Höhenrichtung 39.The illuminating light 21 is in a sample volume 31 focuses and forms a sheet of light in it 33 out. The sample volume 31 extends in a longitudinal direction 35 , a width direction 37 and an altitude direction 39 , where the expansion in longitudinal 35 and width direction 37 is significantly larger than in the height direction 39 .

Im Probenvolumen 31 ist ein Objekt 41 angeordnet.In the sample volume 31 is an object 41 arranged.

Sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 weist zwei Hauptebenen 43 auf, die lediglich schematisch in 1 eingezeichnet sind. Das Beleuchtungsobjektiv 5 hat eine beleuchtungsseitige Hauptebene 43a und eine probenvolumenseitige Hauptebene 43b, die sich in ihrer Position in Längsrichtung 35 unterscheiden können. Analog sind für das Detektionsobjektiv 7 die probenvolumenseitige Hauptebene 43b und eine detektorseitige Hauptebene 43c eingezeichnet. Von den entsprechenden Hauptebenen 43a, 43b und 43c ausgehend werden eine beleuchtungsseitige 45a, eine probenvolumenseitige 45b und eine detektorseitige Brennweite 45c gemessen. Die Brennweiten 45a und 45b des Beleuchtungsobjektivs 5 sind für das Beleuchtungsobjektiv 5 stets identisch und zudem in 1 identisch mit den Brennweiten 45b und 45c des Detektionsobjektivs 7. In anderen Ausgestaltungen können sich die Brennweiten 45a, 45b des Beleuchtungsobjektivs 5 von den Brennweiten 45b, 45c des Detektionsobjektivs unterscheiden.Both the lighting lens 5 , as well as the detection lens 7th has two main levels 43 which are only shown schematically in 1 are shown. The lighting lens 5 has a main level on the lighting side 43a and a main plane on the sample volume side 43b that are in their position lengthways 35 can distinguish. The same applies to the detection lens 7th the main plane on the sample volume side 43b and a main plane on the detector side 43c drawn. From the relevant main levels 43a , 43b and 43c The starting point is an illumination-side 45a, a sample volume-side 45b and a detector-side focal length 45c measured. The focal lengths 45a and 45b of the lighting lens 5 are for the lighting lens 5 always identical and also in 1 identical to the focal lengths 45b and 45c of the detection lens 7th . In other configurations, the focal lengths 45a , 45b of the lighting lens 5 of the focal lengths 45b , 45c of the detection lens.

Im Allgemeinen weist das Beleuchtungsobjektiv 5 eine Brennweite 46a und das Detektionsobjektiv eine Brennweite 46b auf.In general, the lighting lens 5 a focal length 46a and the detection lens has a focal length 46b on.

Wie aus 1a deutlich zu erkennen, ist ein Abstand 47 zwischen der probenvolumenseitigen Hauptebene 43b beider Objektive 5, 7 und dem Probenvolumen 31 größer als die jeweilige probenvolumenseitige Brennweite 45b.How out 1a Clearly recognizable is a distance 47 between the main plane on the sample volume side 43b both lenses 5 , 7th and the sample volume 31 greater than the respective focal length on the sample volume side 45b .

In 1a ist ferner ein Filter 49 und ein Detektor 51 gezeigt, die sich auf einer Detektorseite 53 des Detektionsobjektivs 7 befinden. Das Detektionsobjektiv 7 sammelt Streu- und/oder Fluoreszenzlicht 55 vom Probenvolumen 31 und transmittiert dieses zur Detektorseite 53, wo es auf den Detektor 51 fokussiert wird.In 1a is also a filter 49 and a detector 51 shown on a detector side 53 of the detection lens 7th are located. The detection lens 7th collects scattered and / or fluorescent light 55 on the sample volume 31 and transmits this to the detector side 53 where it is on the detector 51 is focused.

1a zeigt ferner, dass die optische Faser 19, insbesondere ein Ende 57 der optischen Faser 19 an einer Scanvorrichtung 59 angeordnet ist, welche entlang der Breitenrichtung 37 und/oder der Höhenrichtung 39 beweglich ist. Dies ist durch eine Verschiebung 61 schematisch dargestellt. Die Verschiebung 61 ist schematisch und im Gegensatz zum Probenvolumen 31 und den Objektiven 5, 7 perspektivisch dargestellt und entspricht einer Verschiebung 61 entlang der Breitenrichtung 37. Eine Verschiebung in Breitenrichtung resultiert in einer probenvolumenseitigen Verschiebung 61b entgegen der Breitenrichtung 37 und umgekehrt. Dies ist durch unterschiedlich gezeichnete Pfeile angedeutet. Durch eine solche Verschiebung 61 ist es möglich, das Lichtblatt 33 entlang bzw. entgegen der Breitenrichtung 37 zu verschieben, bzw. durch eine hochfrequente Verschiebung 61 aufgrund der probenvolumenseitigen Verschiebung 61b ein virtuelles Lichtblatt (nicht gezeigt) im Probenvolumen 31 auszubilden. 1a also shows that the optical fiber 19th , especially one ending 57 the optical fiber 19th on a scanning device 59 which is arranged along the width direction 37 and / or the height direction 39 is movable. This is due to a shift 61 shown schematically. The postponement 61 is schematic and in contrast to the sample volume 31 and the lenses 5 , 7th shown in perspective and corresponds to a shift 61 along the width direction 37 . A shift in the width direction results in a shift on the side of the sample volume 61b against the latitude 37 and vice versa. This is indicated by differently drawn arrows. By such a shift 61 is it possible to use the light sheet 33 along or against the direction of width 37 to shift, or by a high-frequency shift 61 due to the shift in the sample volume 61b a virtual sheet of light (not shown) in the sample volume 31 to train.

Die Objektive 5, 7 der 1a sind jeweils auf endlich korrigierte Objektive 63. Diese auf endlich korrigierten Objektive 63 sind für in endlicher Entfernung angeordnete konjugierte Ebenen 65 optimiert, wobei dies bedeutet, dass Linsenfehler (nicht gezeigt) für derart angeordnete konjugierte Ebenen 65 minimiert sind. Die konjugierten Ebenen 65 sind der Übersichtlichkeit halber in 2, nicht aber in 1 eingezeichnet. Zu beachten ist hierbei, dass die konjugierten Ebenen des Beleuchtungsobjektivs 65a in einem gefalteten Strahlengang 67 angeordnet sind, die konjugierten Ebenen des Detektionsobjektivs 65b dagegen in einem nicht gefalteten Strahlengang 69.The lenses 5 , 7th of the 1a are each to finitely corrected lenses 63 . These on finally corrected lenses 63 are for conjugate planes arranged at finite distance 65 optimized, which means that lens errors (not shown) for conjugate planes arranged in this way 65 are minimized. The conjugate planes 65 are in. for the sake of clarity 2 but not in 1 drawn. It should be noted here that the conjugate planes of the illumination objective 65a in a folded beam path 67 are arranged, the conjugate planes of the detection lens 65b on the other hand, in a non-folded beam path 69 .

Im Stand der Technik (nicht gezeigt) weisen die Objektive 5, 7 in Lichtblattmikroskopen eine Strahlführung auf, bei der das Licht zwischen einem ersten Linsensystem (einem Objektiv 5, 7) und einem zweiten Linsensystem (Tubuslinse) näherungsweise kollimiert verläuft.In the prior art (not shown) the objectives 5 , 7th in light sheet microscopes a beam guidance in which the light is between a first lens system (an objective 5 , 7th ) and a second lens system (tube lens) runs approximately collimated.

1b zeigt schematisch, wie eine Taumelbewegung 70 des Endes 57 der Faser 19 aus einem Versatz 70a und einer Verkippung 70b zusammengesetzt ist. Diese Taumelbewegung 70 wird von der Bikonvexlinse 11 in einem Parallelversatz 70c umgesetzt. Die 1 b zeigt ferner in einer schematisch vereinfachten Darstellung diese beiden Freiheitsgrade 129, den Versatz 70a (hochrunter) und die Verkippung 70b (vertikal) sowie den Versatz vor-zurück 70d, den Versatz links-rechts 70e und die Verkippung horizontal 70f. 1b shows schematically how a tumbling motion 70 of the end 57 the fiber 19th from an offset 70a and a tilt 70b is composed. This tumbling motion 70 is from the biconvex lens 11 in a parallel offset 70c implemented. The 1 b also shows in a schematic simplified representation of these two degrees of freedom 129 , the offset 70a (up and down) and the tilt 70b (vertical) as well as the forward-back offset 70d, the left-right offset 70e and the horizontal tilt 70f.

In 2a ist eine zweite Ausgestaltung des Lichtblattmikroskops 1 gezeigt.In 2a is a second embodiment of the light sheet microscope 1 shown.

In den folgenden 2a bis 6 sind der Übersichtlichkeit halber technische Merkmale, die in 1 gezeigt sind, wie beispielsweise die optischen Achsen 9, die Hauptebenen 43, das Probenvolumen 31, das Objekt 41 und dergleichen lediglich dann eingezeichnet, wenn diese zur Erklärung der gezeigten Ausgestaltung notwendig sind.In the following 2a to 6th are, for the sake of clarity, technical features that are included in 1 are shown, such as the optical axes 9 , the main levels 43 , the sample volume 31 , the object 41 and the like are only drawn in if they are necessary to explain the configuration shown.

Die in 2a gezeigte zweite Ausgestaltung weist eine zweite Scanvorrichtung 71 auf, die in Form eines Kippspiegels 73 ausgestaltet ist. Die in 2a gezeigte Ausgestaltung umfasst einen einzelnen Kippspiegel 73, wobei in weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 mehrere, beispielsweise zwei Kippspiegel 73 (siehe 2b) vorgesehen sein können, wobei jeder Kippspiegel 73 für die Verkippung um eine von zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen 75 verwendet werden kann.In the 2a The second embodiment shown has a second scanning device 71 on that in the form of a tilting mirror 73 is designed. In the 2a The embodiment shown comprises a single tilting mirror 73 , wherein in further refinements of the light sheet microscope according to the invention 1 several, for example two tilting mirrors 73 (please refer 2 B) can be provided, each tilting mirror 73 for tilting around one of two mutually perpendicular axes 75 can be used.

In der in 2a gezeigten Ausgestaltung liegen beide senkrecht zueinander stehenden Drehachsen 75 im Kippspiegel 73, wobei eine erste Drehung 77a um eine erste Drehachse 75a zu einer Bewegung des Lichtblattes 41 entlang der Breitenrichtung 37 führt und eine zweite Drehung 77b um eine zweite Drehachse 75b zu einer Verschiebung des Lichtblattes 41 entlang der Höhenrichtung 39. Hierbei ist zu beachten, dass eine zweite Drehung 77b um die zweite Drehachse 75b entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer Verschiebung des Lichtblattes 41 entgegen der Höhenrichtung 39 führt. Eine Bewegung des Beleuchtungslichtes 21 auf der Beleuchtungsseite 23 wird somit auf der Probenseite 25 invertiert.In the in 2a The embodiment shown are both mutually perpendicular axes of rotation 75 in the tilting mirror 73 , with a first rotation 77a around a first axis of rotation 75a to a movement of the light sheet 41 along the width direction 37 leads and a second turn 77b around a second axis of rotation 75b to a shift of the light sheet 41 along the height direction 39 . It should be noted that a second rotation 77b around the second axis of rotation 75b counterclockwise to shift the light sheet 41 against the height direction 39 leads. A movement of the illuminating light 21 on the lighting side 23 is thus on the sample side 25th inverted.

In 2a sind ebenso die beleuchtungsseitige Brennweite 45a und die probenvolumenseitige Brennweite 45b eingezeichnet, wobei sich die als Kippspiegel 73 ausgestaltete zweite Scanvorrichtung in der beleuchtungsseitigen Brennweite 45a des Beleuchtungsobjektiv 5 befindet. Diese Position ist besonders vorteilhaft, da eine Verkippung des Kippspiegels 73 in dieser Position das Beleuchtungslicht 21 auf der Probenseite 25 seitlich parallel versetzt.In 2a are also the focal length on the lighting side 45a and the focal length on the sample volume side 45b shown, with the as tilting mirror 73 configured second scanning device in the illumination-side focal length 45a of the lighting lens 5 is located. This position is particularly advantageous because the tilting mirror is tilted 73 in this position the illuminating light 21 on the sample side 25th laterally offset parallel.

Die optische Faser 19 der in 2 gezeigten zweiten Ausgestaltung weist eine Facette 81a auf, die in der der Faser 19 zugewandten konjugierten Ebene des Beleuchtungsobjektivs 65a liegt.The optical fiber 19th the in 2 The second embodiment shown has a facet 81a on that in the of the fiber 19th facing conjugate plane of the illumination lens 65a lies.

In 2b ist das Lichtblattmikroskop 1 der 2a mit einem Kippspiegelsystem 74 aus zwei Kippspiegeln 73 gezeigt. Das Kippspiegelsystem 74 ermöglicht es, jeden Kippspiegel 73 unabhängig um die jeweiligen beiden Drehachsen 75a, 75b zu drehen und die Drehungen 77a und 77b zu kombinieren.In 2 B is the light sheet microscope 1 of the 2a with a tilting mirror system 74 from two tilting mirrors 73 shown. The tilting mirror system 74 allows any tilting mirror 73 independently around the respective two axes of rotation 75a , 75b to spin and the twists 77a and 77b to combine.

Eine solche Kombination ermöglicht, abgesehen vom Versatz vor-zurück 70d, alle Freiheitsgrade 129, die in 1b gezeigt sind.Such a combination enables all degrees of freedom, apart from the front-back offset 70d 129 , in the 1b are shown.

Die 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1, wobei in dieser Ausgestaltung das von der optischen Faser 19, d.h. von dessen Facette 81a, eingespeiste Beleuchtungslicht 21 großflächig auf ein räumliches Lichtmodulationselement 85 fällt.The 3 shows a third embodiment of the light sheet microscope according to the invention 1 , in this embodiment that of the optical fiber 19th , ie from its facet 81a , fed-in illumination light 21 over a large area on a spatial light modulation element 85 falls.

Das in 3 dargestellte räumliche Lichtmodulationselement 85 ist ein Mikrospiegelaktuator 87, der im Folgenden mit DMD abgekürzt wird. Der DMD 85 weist mindestens zwei, im Allgemeinen eine Vielzahl (nicht gezeigter) Spiegelbereiche auf, die separat angesteuert werden können und den Beleuchtungsstrahlengang 27 im gezeigten Ausführungsbeispiel derart variieren können, dass ein erster Beleuchtungsstrahlengang 27a und ein zweiter Beleuchtungsstrahlengang 27b separat oder simultan erhalten werden können.This in 3 spatial light modulation element shown 85 is a micromirror actuator 87 , which is abbreviated as DMD in the following. The DMD 85 has at least two, generally a large number of mirror areas (not shown) that can be controlled separately and the illumination beam path 27 in the embodiment shown can vary in such a way that a first illumination beam path 27a and a second illumination beam path 27b can be obtained separately or simultaneously.

In 3 ist dargestellt, dass der erste 27a und der zweite Beleuchtungsstrahlengang 27b im Probenvolumen 31 derart fokussiert sind, dass Foki 81 sowohl in Breitenrichtung 37, als auch in Höhenrichtung 39 versetzt zueinander ausgebildet sind. In der Längsrichtung 35 sind die Foki 81 nicht zueinander versetzt. Bei der Darstellung in 3 ist zu beachten, dass sowohl der DMD 87, als auch das Probenvolumen 31 in einer perspektivischen Darstellung schematisch skizziert sind. Das Beleuchtungsobjektiv 5 und das Detektionsobjektiv 7 sind dagegen in einer einfachen schematischen Seitenansicht gezeigt. Die perspektivische Darstellung wird durch ein entsprechendes Koordinatensystem 89 verdeutlicht.In 3 is shown that the first 27a and the second illumination beam path 27b in the sample volume 31 are so focused that foci 81 both in the width direction 37 , as well as in height direction 39 are formed offset from one another. In the longitudinal direction 35 are the foci 81 not offset to each other. When shown in 3 it should be noted that both the DMD 87 , as well as the sample volume 31 are sketched schematically in a perspective view. The lighting lens 5 and the detection lens 7th are, however, shown in a simple schematic side view. The perspective representation is based on a corresponding coordinate system 89 made clear.

In weiteren Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 kann das räumliche Lichtmodulationselement 85 auch als deformierbarer Spiegel 91 oder als räumlicher Lichtmodulator 93 ausgestaltet sein. Beide Elemente 91, 93 sind in geschnittener Ansicht skizziert. Der deformierbare Spiegel 91 ist durch eine stetige und kontinuierlich verlaufende Spiegeloberfläche 92 gekennzeichnet, mit der das Beleuchtungslicht 21 beliebig modifiziert werden kann. Der räumliche Lichtmodulator 93 umfasst in der gezeigten Ausgestaltung einen Polarisator 95, eine Pixelelektrode 97, eine Flüssigkristallschicht 99, eine Rückseitenelektrode 101 und ein Reflexionselement 103.In further configurations of the light sheet microscope 1 can the spatial light modulation element 85 also as a deformable mirror 91 or as a spatial light modulator 93 be designed. Both elements 91 , 93 are sketched in a sectioned view. The deformable mirror 91 is through a steady and continuously running mirror surface 92 marked with the illuminating light 21 can be modified at will. The spatial light modulator 93 comprises a polarizer in the embodiment shown 95 , a pixel electrode 97 , a liquid crystal layer 99 , a back electrode 101 and a reflective element 103 .

Beide Elemente 91,93 sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf eine nähere Erläuterung ihrer Funktionsweise an dieser Stelle verzichtet wird.Both elements 91 , 93 are known from the prior art, so that a more detailed explanation of their mode of operation is dispensed with at this point.

Die Scanvorrichtung 59 der 1, der Kippspiegel 73 der 2, als auch das räumliche Lichtmodulationselement 85 der 3 können in anderen Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 zusätzlich zum oder alternativ anstelle des Filters 49 zwischen dem Detektionsobjektiv 7 und dem Detektor 51 im Detektionsstrahlengang 29 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Elemente 59, 73 und 85 in beliebiger Kombination in den Strahlengängen 27, 29 an den zuvor beschriebenen Positionen angeordnet sind.The scanning device 59 of the 1 , the tilting mirror 73 of the 2 , as well as the spatial light modulation element 85 of the 3 can be used in other configurations of the light sheet microscope 1 in addition to or as an alternative to the filter 49 between the detection lens 7th and the detector 51 in the detection beam path 29 be arranged. It is also possible that the elements 59 , 73 and 85 in any combination in the beam paths 27 , 29 are arranged in the positions described above.

Sowohl der räumliche Lichtmodulator 93, als auch der deformierbare Spiegel 91 erlauben es in gewissem Maße den Fokus 81 des Beleuchtungsstrahlengangs 27 entlang der Längsrichtung 35 zu variieren.Both the spatial light modulator 93 , as well as the deformable mirror 91 allow focus to some extent 81 of the illumination beam path 27 along the longitudinal direction 35 to vary.

In 4 ist eine weitere Möglichkeit gezeigt, diese Verschiebung entlang der Längsrichtung 35 zu realisieren. In der gezeigten vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 ist an der optischen Faser 19 ein brennweitenveränderliches optisches Element 105 angeordnet. Das brennweitenveränderliche optische Element 105 ist als elektrisch durchstimmbare Linse 107 ausgestaltet. Diese wird im Folgenden mit ETL abgekürzt (englisch: electrically tunable lens).In 4th Another possibility is shown, this shift along the longitudinal direction 35 to realize. In the fourth embodiment of the light sheet microscope according to the invention shown 1 is on the optical fiber 19th a focal length variable optical element 105 arranged. The focal length variable optical element 105 is available as an electrically tunable lens 107 designed. This is abbreviated as ETL in the following (English: electrically tunable lens).

Die ETL 107 weist für den ersten Beleuchtungsstrahlengang 27a eine erste Brennweite 109a und für den zweiten Beleuchtungsstrahlengang 27b eine zweite Brennweite 109b auf, wobei die erste Brennweite 109a kleiner ist als die zweite Brennweite 109b, so das sich für die Beleuchtungsstrahlengängen 27a, 27b eine erste Konvergenz 111a und einer zweite Konvergenz 111b ergibt, die sich voneinander unterscheiden.The ETL 107 points for the first illumination beam path 27a a first focal length 109a and for the second illumination beam path 27b a second focal length 109b on, being the first focal length 109a is smaller than the second focal length 109b , so that works for the illuminating beam paths 27a , 27b a first convergence 111a and a second convergence 111b results that differ from each other.

Die sich unterscheidenden Konvergenzen 111a, 111b führen dazu, dass sich die Foki 81 entlang der Längsrichtung 35 im Probenvolumen 31 verschieben. Dabei bildet sich bei der größeren ersten Konvergenz 111a ein erster Fokus 81a weiter in Längsrichtung 35 aus. In 4 ist zu beachten, dass das Probenvolumen 31 in Seitenansicht dargestellt ist, was durch das entsprechende Koordinatensystem 89 verdeutlicht wird. Auch die ETL 107, sowie die Objektive 5 und 7 und ein Umlenkspiegel 113 sind in der Seitenansicht dargestellt.The differing convergences 111a , 111b cause the foci 81 along the longitudinal direction 35 in the sample volume 31 move. In doing so, convergence is formed at the larger first 111a a first focus 81a further in the longitudinal direction 35 out. In 4th it should be noted that the sample volume 31 is shown in side view, what by the corresponding coordinate system 89 is made clear. Also the ETL 107 , as well as the lenses 5 and 7th and a deflecting mirror 113 are shown in the side view.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die ETL 107 beliebig mit Elementen der Gruppe bestehend aus der Scanvorrichtung 59, dem Kippspiegel 73 und dem räumlichen Lichtmodulationselement 85, kombiniert werden. Beispielsweise kann der feste Umlenkspiegel 113 durch den Kippspiegel 73 der 2 ersetzt werden.In a further embodiment, the ETL 107 arbitrarily with elements of the group consisting of the scanning device 59 , the tilting mirror 73 and the spatial light modulation element 85 , be combined. For example, the fixed deflecting mirror 113 through the tilting mirror 73 of the 2 be replaced.

Auch die ETL 107 kann im Detektionsstrahlengang 29 angeordnet sein, um die Lage eines Detektionsfokus 81c entlang oder entgegen der Höhenrichtung 39 zu variieren und bevorzugt an die Lage des Lichtblattes 33 anzupassen. Die Lage des Lichtblattes 33 kann durch die zuvor beschriebenen Elemente wie Scanvorrichtung 59, Kippspiegel 73 oder räumliches Lichtmodulationselement 85 entlang der Höhenrichtung 39 variiert werden. Sofern der Detektionsfokus 81c nicht an eine solche Variation angepasst wird, erfolgt eine unscharfe Abbildung des Lichtblattes 33 im Detektor 51.Also the ETL 107 can in the detection beam path 29 be arranged to the location of a detection focus 81c along or against the vertical direction 39 to vary and preferably to the position of the light sheet 33 adapt. The location of the light sheet 33 can through the elements described above such as scanning device 59 , Tilting mirror 73 or spatial light modulation element 85 along the height direction 39 can be varied. Unless the detection focus 81c is not adapted to such a variation, a blurred image of the light sheet occurs 33 in the detector 51 .

Die 5 zeigt das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop 1 in einer fünften Ausgestaltung, welche der in 1 gezeigten ersten Ausgestaltung ähnelt. Allerdings sind sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 Spiegelobjektive 15. Ferner sind die Spiegelobjektive 15 auf endlich korrigierte Objektive 63.The 5 shows the light sheet microscope according to the invention 1 in a fifth embodiment, which is the in 1 shown first embodiment is similar. However, both the lighting lens are 5 , as well as the detection lens 7th Mirror lenses 15th . Furthermore, the mirror lenses 15th on finally corrected lenses 63 .

Sowohl der Beleuchtungsstrahlengang 27, als auch der Detektionsstrahlengang 29 sind aufgrund der Nutzung von Spiegelobjektiven 15 variiert. Beispielsweise sind bei diesen die paraxialen Strahlen ausgeblendet. Die 5 zeigt ebenso die beleuchtungsseitige Hauptebene 43a des Beleuchtungsobjektivs 5, die probenvolumenseitigen Hauptebenen 43b des Beleuchtungs- 5 und Detektionsobjektivs 7 und die detektorseitige Hauptebene 43c des Detektionsobjektivs 7. Zu erkennen ist ebenfalls, dass auch in dieser Ausgestaltung die probenvolumenseitigen Brennweiten 45b beider Objektive 5,7 kleiner ist als der Abstand 47 zum Probenvolumen 31.Both the illumination beam path 27 , as well as the detection beam path 29 are due to the use of mirror lenses 15th varies. For example, the paraxial rays are masked out in these. The 5 also shows the main plane on the lighting side 43a of the lighting lens 5 , the main planes on the sample volume side 43b of the lighting 5 and detection lens 7th and the main plane on the detector side 43c of the detection lens 7th . It can also be seen that in this embodiment, too, the focal lengths on the sample volume side 45b both lenses 5 , 7th is smaller than the distance 47 to the sample volume 31 .

Auch die gezeigte fünfte Ausgestaltung weist ein über die Scanvorrichtung 59 bewegliches Ende 57 der optischen Faser 19 auf, sodass eine Verschiebung 61 des Endes 57 der Faser 19 zur probenvolumenseitigen Verschiebung 61b des Lichtblattes 33 im Probenvolumen 31 führt. Die Richtungen der Verschiebungen 61, 61b der fünften Ausgestaltung entsprechen jenen der ersten Ausgestaltung der 1.The fifth embodiment shown also has an over the scanning device 59 moving end 57 the optical fiber 19th on, making a shift 61 of the end 57 the fiber 19th for shifting the sample volume 61b of the light sheet 33 in the sample volume 31 leads. The directions of the shifts 61 , 61b of the fifth embodiment correspond to those of the first embodiment of FIG 1 .

Die 5 zeigt ferner eine Lichtquellenanordnung 114, die in der gezeigten Ausgestaltung eine einzelne Lichtquelle 115 umfasst. Die Lichtquelle 115 ist in Form eines Lasers 117 ausgestaltet und das von dieser emittierte Beleuchtungslicht 21 wird in die optische Faser 19 eingekoppelt und von dieser übertragen.The 5 also shows a light source arrangement 114 , which in the embodiment shown is a single light source 115 includes. The light source 115 is in the form of a laser 117 designed and the illuminating light emitted by this 21 gets into the optical fiber 19th coupled and transmitted from this.

In 6 ist eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 gezeigt. Sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 sind Spiegelobjektive 15, auf endlich korrigierte Objektive 63 und Immersionsobjektive 119.In 6th is a sixth embodiment of the light sheet microscope according to the invention 1 shown. Both the lighting lens 5 , as well as that Detection lens 7th are mirror lenses 15th , on finally corrected lenses 63 and immersion objectives 119 .

Die Immersionsobjektive 119 weisen eine transparente Grenzfläche 121 auf, die in eine Immersionsflüssigkeit 123 einer Probenkammer 125 eingetaucht sind. Die transparenten Grenzflächen 121 können sphärisch oder zylindrisch sein, wobei der Mittelpunkt der Krümmung im Fokus 81 des jeweiligen Objektivs angeordnet sein kann.The immersion objectives 119 exhibit a transparent interface 121 on that in an immersion liquid 123 a sample chamber 125 are immersed. The transparent interfaces 121 can be spherical or cylindrical with the center of curvature in focus 81 of the respective lens can be arranged.

Die gezeigten transparenten Grenzflächen 121 können als dünne Membran 127, beispielsweise aus FEP oder Glas hergestellt sein.The transparent interfaces shown 121 can as a thin membrane 127 , for example made of FEP or glass.

Die technischen Merkmale der in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen sind beliebig miteinander kombinierbar, sodass beispielsweise die Scanvorrichtung 59 der 1 mit der ETL 107 der 4 und den Spiegel- 15 und Immersionsobjektiven 119 der 6 in einer nicht gezeigten Ausgestaltung vorgesehen sein können.The technical characteristics of the 1 to 6th The embodiments shown can be combined with one another as desired, so that, for example, the scanning device 59 of the 1 with the ETL 107 of the 4th and the mirror 15th and immersion objectives 119 of the 6th can be provided in an embodiment not shown.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: LichtblattmikroskopLight sheet microscope
33: optische Hauptbestandteilemain optical components
55: BeleuchtungsobjektivLighting lens
66th: LinsensystemLens system
77th: DetektionsobjektivDetection lens
99: optische Achseoptical axis
9a9a: optische Achse des Beleuchtungsobjektivsoptical axis of the illumination lens
9b9b: optische Achse des Detektionsobjektivsoptical axis of the detection lens
1111: BikonvexlinseBiconvex lens
1313th: refraktives Objektivrefractive lens
1515th: SpiegelobjektivMirror lens
1717th: optischer Lichtwellenleiteroptical fiber optic cable
1919th: optische Faseroptical fiber
2121: BeleuchtungslichtIlluminating light
2323: BeleuchtungsseiteLighting side
2525th: ProbenseiteSample side
2727: BeleuchtungsstrahlengangIlluminating beam path
27a27a: erster Beleuchtungsstrahlengangfirst illumination beam path
27b27b: zweiter Beleuchtungsstrahlengangsecond illumination beam path
2929: DetektionsstrahlengangDetection beam path
3131: ProbenvolumenSample volume
3333: LichtblattLight sheet
3535: LängsrichtungLongitudinal direction
3737: BreitenrichtungWidth direction
3939: HöhenrichtungHeight direction
4141: Objektobject
4343: HauptebeneMain level
43a43a: beleuchtungsseitige Hauptebenemain level on the lighting side
43b43b: probenvolumenseitige Hauptebenemain plane on the sample volume side
43c43c: detektorseitige Hauptebenemain level on the detector side
45a45a: beleuchtungsseitige Brennweitefocal length on the lighting side
45b45b: probenvolumenseitige Brennweitefocal length on the sample volume side
45c45c: detektorseitige Brennweite focal length on the detector side
46a46a: Brennweite des BeleuchtungsobjektivsFocal length of the lighting lens
46b46b: Brennweite des DetektionsobjektivsFocal length of the detection lens
4747: Abstanddistance
4949: Filterfilter
5151: Detektordetector
5353: DetektorseiteDetector side
5555: Streu- und/oder FluoreszenzlichtScattered and / or fluorescent light
5757: Endeend
5959: ScanvorrichtungScanning device
6161: Verschiebungshift
61b61b: probenvolumenseitige Verschiebungsample volume shift
6363: auf endlich korrigiertes Objektivon finally corrected lens
6565: konjugierte Ebeneconjugate plane
65a65a: konjugierte Ebene des Beleuchtungsobjektivsconjugate plane of the illumination lens
65b65b: konjugierte Ebene des Detektionsobjektivsconjugate plane of the detection objective
6767: gefalteter Strahlengangfolded beam path
6969: nicht gefalteter Strahlengangnon-folded beam path
7070: TaumelbewegungTumbling motion
70a70a: VersatzOffset
70b70b: VerkippungTilt
70c70c: ParallelversatzParallel offset
70d70d: Versatz vor-zurückOffset front-back
70e70e: Versatz links-rechtsLeft-right offset
70f70f: Verkippung horizontalHorizontal tilt
7171: zweite Scanvorrichtungsecond scanning device
7373: KippspiegelTilting mirror
7474: KippspiegelsystemTilting mirror system
7575: DrehachseAxis of rotation
75a75a: erste Drehachsefirst axis of rotation
75b75b: zweite Drehachsesecond axis of rotation
77a77a: erste Drehungfirst turn
77b77b: zweite Drehungsecond rotation
8181: Fokusfocus
81a81a: Facettefacet
81c81c: Detektionsfokus Detection focus
8383: ÖffnungswinkelOpening angle
8585: räumliches Lichtmodulationselementspatial light modulation element
8787: MikrospiegelaktuatorMicromirror actuator
8989: KoordinatensystemCoordinate system
9191: deformierbarer Spiegeldeformable mirror
9393: räumlicher Lichtmodulatorspatial light modulator
9292: stetige und kontinuierliche Spiegeloberflächesteady and continuous mirror surface
9595: PolarisatorPolarizer
9797: PixelelektrodePixel electrode
9999: FlüssigkristallschichtLiquid crystal layer
101101: RückseitenelektrodeBack electrode
103103: ReflexionselementReflective element
105105: brennweitenveränderliches optisches Elementfocal length variable optical element
107107: elektrisch durchstimmbare Linse (ETL)electrically tunable lens (ETL)
109a109a: erste Brennweitefirst focal length
109b109b: zweite Brennweitesecond focal length
111a111a: erste Konvergenzfirst convergence
111b111b: zweite Konvergenzsecond convergence
113113: UmlenkspiegelDeflection mirror
114114: LichtquellenanordnungLight source arrangement
115115: LichtquelleLight source
117117: Laserlaser
119119: ImmersionsobjektivImmersion lens
121121: transparente Grenzflächetransparent interface
123123: ImmersionsflüssigkeitImmersion liquid
125125: ProbenkammerSample chamber
127127: dünne Membranthin membrane
129129: FreiheitsgradeDegrees of freedom

Claims

Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), umfassend ein Beleuchtungsobjektiv (5) zur Transmission von Beleuchtungslicht (21) von einer Beleuchtungsseite (23) zu einer Probenseite (25) in das Probenvolumen (31), und ein Detektionsobjektiv (7) zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht (55) vom Probenvolumen (31) zu einer Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Beleuchtungsobjektivs (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder dass das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46b) des Detektionsobjektivs (7).Light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31), comprising an illumination objective (5) for transmitting illuminating light (21) from an illumination side (23) to a sample side (25) into the sample volume (31) , and a detection objective (7) for the transmission of scattered and / or fluorescent light (55) from the sample volume (31) to a detector side (53) of the detection objective (7), characterized in that the illumination objective (5) is at a distance (47) between the sample volume (31) and the sample volume-side main plane (43b) of the illumination objective (5) which is greater than the focal length (46a) of the illumination objective (5) and / or that the detection objective (7) has a distance (47) between the Sample volume (31) and the sample volume-side main plane (43b) of the detection objective (7) which is greater than the focal length (46b) of the detection objective (7).

Lichtblattmikroskop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein auf endlich korrigiertes Objektiv (63) ist.Light sheet microscope (1) Claim 1 , characterized in that the illumination objective (5) and / or the detection objective (7) is a finitely corrected objective (63).

Lichtblattmikroskop (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein Spiegelobjektiv (15) ist.Light sheet microscope (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the illumination objective (5) and / or the detection objective (7) is a mirror objective (15).

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein Immersionsobjektiv (119) ist.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the illumination objective (5) and / or the detection objective (7) is an immersion objective (119).

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) ein optischer Lichtwellenleiter (17) angeordnet ist, über den Beleuchtungslicht (21) in das Beleuchtungsobjektiv (5) einkoppelbar ist.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that an optical light waveguide (17) is arranged on the illumination side (23) of the illumination objective (5), via which illumination light (21) can be coupled into the illumination objective (5).

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) eine Scanvorrichtung (59) angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse (9a, 9b) des jeweiligen Objektivs (5, 7) beweglich und/oder verkippbar ist.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that a scanning device (59) is arranged on the illumination side (23) of the illumination objective (5) and / or on the detector side (53) of the detection objective (7) which, with respect to an optical axis (9a, 9b) of the respective Objective (5, 7) is movable and / or tiltable.

Lichtblattmikroskop (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scanvorrichtung (59) in der beleuchtungsseitigen Brennweite (45a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder in der detektorseitigen Brennweite (45c) des Detektionsobjektivs (7) angeordnet ist.Light sheet microscope (1) Claim 6 , characterized in that the scanning device (59) is arranged in the illumination-side focal length (45a) of the illumination objective (5) and / or in the detector-side focal length (45c) of the detection objective (7).

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) ein räumliches Lichtmodulationselement (85) angeordnet ist, welches mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Bereiche unterschiedlicher optischer Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften aufweist.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that on the lighting side (23) of the lighting lens (5) and / or on the detector side (53) of the Detection objective (7) a spatial light modulation element (85) is arranged, which has at least two spatially separated areas of different optical transmission and / or reflection properties.

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) ein brennweitenveränderliches optisches Element (105) angeordnet ist.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that an optical element (105) with variable focal length is arranged on the illumination side (23) of the illumination objective (5) and / or on the detector side (53) of the detection objective (7).

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquellenanordnung (114) vorgesehen ist, die Licht mindestens einer Wellenlänge emittiert.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that a light source arrangement (114) is provided which emits light of at least one wavelength.

Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der optischen Achse (9a) des Beleuchtungsobjektivs (5) keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet sind, die eine probenvolumenseitige Brennebene (45b) des Beleuchtungsobjektivs (5) in das Probenvolumen (31) verschieben und/oder entlang der optischen Achse (9b) des Detektionsobjektivs (7) keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet sind, welche die probenvolumenseitigen Brennebene (45b) des Detektionsobjektivs (7) in das Probenvolumen (31) verschieben.Light sheet microscope (1) according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that no optical elements with a refractive power are arranged along the optical axis (9a) of the illumination objective (5) which shift a sample volume-side focal plane (45b) of the illumination objective (5) into the sample volume (31) and / or along the optical axis (9b) of the detection objective (7) no optical elements with a refractive power are arranged, which shift the sample volume-side focal plane (45b) of the detection objective (7) into the sample volume (31).

Verwendung eines auf endlich korrigierten Objektivs (63) als Beleuchtungs- (5) und/oder Detektionsobjektiv (7) in einem Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), wobei das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und einer probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Beleuchtungsobjektivs (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite (46b) des Detektionsobjektivs (7).Use of an objective (63) corrected to finite as an illumination (5) and / or detection objective (7) in a light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31) Distance (47) between the sample volume (31) and a sample volume-side main plane (43b) of the illumination objective (5) which is greater than the focal length (46a) of the illumination objective (5) and / or the detection objective (7) has a distance (47) ) between the sample volume (31) and the sample volume-side main plane (43b) of the detection objective (7) which is greater than the focal length (46b) of the detection objective (7).