DE202007003260U1 - Vorrichtung zur bildgebenden Probenerfassung - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur bildgebenden Erfassung einer Probe (10), mit einem Beleuchtungsstrahlengang, über den der Probe (10) ein Beleuchtungslicht zuführbar ist, und mit einem Detektionsstrahlengang, über den von der Probe (10) emittiertes Emissionslicht einem bildgebenden Detektor (38) zuführbar ist,
wobei der Beleuchtungsstrahlengang, in den das von einer Lichtquelle (12, 14, 16) erzeugte Beleuchtungslicht über einen Einkoppelport (22) einkoppelbar ist, eine Strahlformungsoptik (32) zur Formung eines zur Beleuchtung der Probe geeigneten Beleuchtungsstrahls (34) aufweist und der Detektionsstrahlengang eine Bildgebungsoptik (36) zur Abbildung der Probe auf den Detektor (38) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Homogenisierungsmittel (26; 28) zur Homogenisierung des Beleuchtungslichtes einen Diffuser (28) mit einer aktiven Diffuseroberfläche umfassen, die eine Vielzahl deterministisch verteilter Mikrolinsen (282) aufweist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur bildgebenden Erfassung einer Probe, mit einem Beleuchtungsstrahlengang, über den der Probe ein Beleuchtungslicht zuführbar ist, und mit einem Detektionsstrahlengang, über den von der Probe emittiertes Emissionslicht einem bildgebenden Detektor zuführbar ist, wobei der Beleuchtungsstrahlengang, in den das von einer Lichtquelle erzeugte Beleuchtungslicht über einen Einkoppelport einkoppelbar ist, eine Strahlformungsoptik zur Formung eines zur Beleuchtung der Probe geeigneten Beleuchtungsstrahls aufweist und der Detektionsstrahlengang eine Bildgebungsoptik zur Abbildung der Probe auf den Detektor aufweist.
  • Stand der Technik
  • Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise als sogenannte Fluoreszenz-Reader hinlänglich bekannt. Der typische Einsatzbereich derartiger Systeme ist die bildgebende Erfassung von Mikrotiterplatten, d.h. in der Regel rechteckiger Platten standardisierter Größe mit einer Vielzahl von Vertiefungen oder Wells, in denen fluoreszenzmarkierte Proben vorliegen. In der Regel unterscheiden sich die Proben in einem oder mehreren fluoreszenzrelevanten Parametern, sodass eine vergleichende Bildauswertung Rückschlüsse auf Eigenschaften der unterschiedlichen Well-Inhalte erlaubt. Insbesondere bei Fluoreszenz-Anwendungen sind zusätzlich zu den oben genannten Elementen Filtereinheiten vorgesehen, die das Licht im Beleuchtungsstrahlengang und im Detektionsstrahlengang jeweils auf nicht-überlappende Spektralbereiche einschränken.
  • In jüngerer Zeit ist ein erheblicher Trend zur Verwendung sogenannten Biochips zu erkennen. Ähnlich wie bei der Mikrotiterplatte stellt der Biochip auf einer Probenfläche standardisierter Größe ein standardisiertes Muster von Probenelementen mit unterschiedlichen Parametern zur Verfügung. Die typische Größe, in der Mikrochips angeboten werden, entspricht denjenigen bekannter Mikroskop-Objektträger. Wie oben im Zusammenhang mit Mikrotiterplatten erläutert ist es auch bei Verwendung von Biochips das Ziel, durch vergleichende Bildauswertung Rückschlüsse auf Eigenschaften einzelner Probenelemente zu ziehen.
  • Die US 6,853,454 B1 offenbart einen gattungsgemäßen Fluoreszenz-Reader zur bildgebenden Erfassung von Biochips.
  • Aufgrund der stark unterschiedlichen Standardmaße von Mikrotiterplatten und Biochips sowie weiteren gebräuchlichen Probenformen, wie etwa Nanotiterplatten, die in ihrer Größe zwischen den Biochips und den Mikrotiterplatten liegen, werden in der Regel unterschiedliche Vorrichtungen für jede dieser Probenarten verwendet. Dies ist zum einen teuer, weiter hinsichtlich des Platzbedarfs mehrerer Instrumente nachteilig und schließlich auch unter dem Aspekt der Vergleichbarkeit von Ergebnissen nicht wünschenswert.
  • Ansätze zur Bereitstellung von Kombinationsgeräten, mit denen sowohl Mikrotiterplatten als auch Biochips bildgebend erfasst werden können, begegnen vor allem der Problematik der geeigneten Probenbeleuchtung, sofern keine teuren, anfälligen und messzeitintensiven Scannervorrichtungen realisiert werden. Im Detektionsbereich, d.h. im Hinblick auf die Bildgebungsoptik, sind sehr leistungsstarke Zoom-Objektive oder, wie z.B. in der oben genannten US 6,853,454 B1 offenbart, austauschbare Einzelbereichsobjektive bekannt.
  • Im Hinblick auf die Beleuchtung der Probe sind der Übernahme dieser Technologie jedoch enge Grenzen gesetzt. Wenig kritisch ist das Problem in Fällen, in denen als Lichtquelle stark divergente Elemente, wie beispielsweise Lampen oder LEDs verwendet werden. Diese Arten von Lichtquellen weisen jedoch ein breites bis sehr breites Emissionsspektrum auf, das zudem eine geringe spektrale Leistungsdichte zeigt. Entsprechend müssen gerade im Bereich der Fluoreszenzmessungen sehr leistungsstarke Filtersysteme eingesetzt werden, durch die ein großer Teil der erzeugten optischen Leistung verloren geht. Entsprechend schwach fällt die Beleuchtungsintensität und damit die Fluoreszenzanregung aus. Dies führt im besten Fall zu langen Messdauern, kann jedoch in ungünstigeren Fällen eine Messung unmöglich machen.
  • Daher wird zur Beleuchtung die Verwendung von Lasern mit schmalbandiger Emission und hoher spektraler Leistungsdichte häufig bevorzugt. Einige der früheren Vorbehalte gegen die Verwendung von Laserstrahlung als Beleuchtungslicht, nämlich die hohen Kosten und geringe Flexibilität aufgrund des schmalen Emissionsspektrums sind heute weitgehend obsolet, da durch die Verwendung einer Mehrzahl von Lasern ein hinreichend großes Spektrum abgedeckt werden kann und die Kosten und der Platzbedarf einer Mehrzahl von Lasern insbesondere bei Verwendung kleiner Festkörperlaser gegenüber früheren Zeiten wesentlich reduziert werden konnten. Allerdings neigt der Laserstrahl, der in der Regel ein gaußförmiges Intensitätsprofil aufweist, dazu, diese räumliche Intensitätsverteilung auch bei den zur Beleuchtung ausgedehnter Proben erforderlichen Aufweitung beizubehalten. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Probenbeleuchtung, die die vergleichende Bildauswertung wesentlich erschwert.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen zur bildgebenden Probenerfassung, insbesondere bildgebende Fluorimeter, derart weiterzubilden, dass die laserbasierte, gleichförmige Beleuchtung großer Probenflächen erleichtert wird. Eine derartige Erleichterung würde zur vereinfachten Konstruktion von Kombinationsgeräten zur Vermessung von Proben unterschiedlicher Größen führen.
  • Darlegung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass in dem Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Homogenisierungsmittel zur Homogenisierung des Beleuchtungslichtes einen Diffuser mit einer aktiven Diffuseroberfläche umfassen, die eine Vielzahl deterministisch verteilter Mikrolinsen aufweist.
  • Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Mikrolinsendiffusers wird vor der Strahlformungsoptik ein divergentes Lichtbündel definierter Divergenz mit gleichförmiger räumlicher Intensitätsverteilung bereitgestellt. Der Divergenzwinkel ist dabei im Wesentlichen unabhängig von der Art und Strahlform des eingestrahlten Lichtes. Dies bedeutet insbesondere, dass auch die, wie oben erläutert, bevorzugten Laser eingesetzt werden können.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrolinsendiffuser werden beispielsweise unter der Handelsmarke "Engineered Diffuser" von der Firma RPC Photonics, Inc., 330 Clay Road, Rochester, NY 14623, vertrieben. Die bekannten Diffuser sind für verschieden Strahlumrisse und Divergenzwinkel erhältlich. Die weitere Größenanpassung zur möglichst effizienten, d.h. vollständigen Beleuchtung ohne randständigen Beleuchtungsüberschuss, mittels einer Strahlformungsoptik ist für den Fachmann leicht zu realisieren.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Mikrolinsen des Diffusers haben vorzugsweise eine vorbestimmte Verteilung von Krümmungsradien zwischen 50 Mikrometern und 250 Mikrometern und bevorzugt eine vorbestimmte Verteilung von Linsendurchmessern zwischen 20 Mikrometern und 80 Mikrometern. Die konkrete Verteilung, d.h. sowohl räumliche Verteilung als auch Mengenverteilung der einzelnen Arten von Mikrolinsen, ist abhängig von dem gewünschten Streubild.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrolinsen-Diffuser sind grundsätzlich sowohl für den reflektiven wie auch für den transmissiven Einsatz geeignet. Aus Bauraumgründen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch bevorzugt, den Diffuser so im Beleuchtungsstrahlengang anzuordnen, dass das Beleuchtungslicht durch ihn hindurchtritt, d.h. im transmissiven Modus.
  • Bekanntermaßen weisen Laserstrahlen eine hohe Kohärenz auf. Dies kann im gestreuten und aufgeweiteten Strahl zur Bildung eines sogenannten Speckle-Musters führen, das zu einer inhomogenen Beleuchtung der Probe führt. Um dem entgegen zu wirken, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Homogenisierungsmittel weiter einen dem Diffuser vorgeschalteten Kohärenzreduzierer aufweisen. Dieser kann bei einer günstigen Ausführungsform z.B. eine rotierende Keilscheibe umfassen. Es ist darauf zu achten, dass die Rotationsgeschwindigkeit so an die typischen Belichtungszeiten des Detektors angepasst ist, dass während der Belichtungszeit eine hinreichend gute zeitliche Mittelung des Speckle-Musters zustande kommt, sodass tatsächlich eine im Mittel homogene Probenbeleuchtung realisiert ist.
  • Um mit derselben Vorrichtung Proben, die in ihrer Größe stark differieren, wie insbesondere Mikrotiterplatten und Biochips, beleuchten zu können, ist bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Strahlformungsoptik eine Mehrzahl motorisch auswechselbarer Beleuchtungsobjektive, die Beleuchtungsstrahlen unterschiedlicher Divergenz erzeugen, aufweist. Diese sind vorzugsweise auf einem motorisch verfahrbaren Trägerelement angeordnet. Aufgrund des durch den erfindungsgemäß eingesetzten Mikrolinsen-Diffuser einheitlich gestalteten Eingangslichtbündels der Strahlformungsoptik können die auswechselbaren Objektive vergleichsweise einfach und leicht ausgestaltet sein. Dies ermöglich auch bei kleinem Bauraum die Anordnung mehrerer Objekte auf einem verfahrbaren Trägerelement, wie beispielsweise einem verschiebbaren Schlitten oder einer drehbaren Trommel, das zur Durchführung automatisierter Messungen motorisch antreibbar ist.
  • Insbesondere in der Fluorimetrie findet man häufig Anordnungen, bei denen der Beleuchtungsstrahlengang und der Detektionsstrahlengang bereichsweise, insbesondere im Bereich der Probe, colinear und antiparallel verlaufen. Hiervon rückt die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform ab. Danach ist vorgesehen, dass der Beleuchtungsstrahlengang in einem spitzen Winkel gegenüber dem Detektionsstrahlengang und der Probennormalen angeordnet ist. D.h., die Probe wird unter einem schrägen Einfallswinkel beleuchtet. Wie sich herausgestellt hat, hat dies keine Nachteile im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Messung.
  • Wie bereits erwähnt, wird die Verwendung von Lasern als Lichtquelle bevorzugt. Günstigerweise ist vorgesehen, dass als Lichtquelle eine Mehrzahl von Lasern unterschiedlicher Wellenlängen dient, deren Licht separat oder kombiniert dem Einkoppelport zuführbar ist. Die Zuführung kann dabei über eine vorzugsweise schaltbare Spiegelanordnung zur Auswahl und/oder Kombination von Komponenten des Lichtes der Lichtquelle, d.h. insbesondere der einzelnen Laserstrahlen erfolgen. Bei einer anderen Ausführungsform können ein oder mehrere Farbteilerspiegel untereinander angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch die Zuführung über Lichtleiter denkbar.
  • Um ein kompaktes Gerät zur Verfügung zu stellen, ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens der Beleuchtungsstrahlengang, eine Probenhalterung, der Detektionsstrahlengang und der Detektor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und die Probenhaltung als ein aus dem Gehäuse ausfahrbares Element gestaltet ist. Dies kann beispielsweise in Form einer ausfahrbaren Schublade oder einer Klappe sein. Vorteilhafterweise sind in der Probenhalterung Ausnehmungen zur Aufnahme von Proben standardisierter Größe vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass die Proben, sofern sie den Standardmaßen entsprechen, reproduzierbar bei jeder Messung demselben Messort zugeführt werden. Dies steigert die Vergleichbarkeit der Ergebnisse.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist auch die Lichtquelle, insbesondere eine Mehrzahl von Lasern, vorzugsweise Festkörperlaser, in dem gemeinsamen Gehäuse integriert.
  • Zur Erreichung einer weitgehend automatisierten Messung kann günstigerweise wenigstens ein Sensorelement zur Erkennung der Probengröße sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der erkannten Probengröße die motorische Auswechslung der Beleuchtungsobjektive derart anzusteuern, dass die Probe vollständig ausleuchtbar ist. Als Sensoren kommen beispielsweise Mikroschalter in der Probenhalterung oder optische Sensoren im Bereich der Probenhalterung in Frage. Da die auswechselbaren Beleuchtungsobjektive in ihren optischen Eigenschaften vorzugsweise an die standardisierten Probengrößen angepasst sind, kann auf diese Weise ohne Zutun des Benutzers stets die optimale Probenausleuchtung realisiert werden. Bei einer Ausführungsform erfolgt eine Anpassung der Detektionsoptik in analoger Weise.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 2: eine gegenüber 1 um 90° versetzte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 3: eine schematische Darstellung eines "Engineered Diffuser".
  • 4: eine schematische Darstellung eines bevorzugten Beleuchtungsfeldes und
  • 5: ein schematisches Intensitätsprofil eines bevorzugten Beleuchtungsstrahls.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Darstellung von 1 gibt insbesondere den zur Beleuchtung und Detektion einer als Probe dienenden Mikrotiterplatte 10 realisierten Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang wieder. Die Mikrotiterplatte 10 weist eine Vielzahl von Ausnehmungen ("Wells") 11 auf, in denen zu untersuchende Substanzen enthalten sind. Die Substanzen sind vorzugsweise mit einem Fluorophor markiert oder selbst fluoreszierend. Das Ausmaß der Fluoreszenz ist dabei vorzugsweise von bestimmten chemischen Bedingungen in den einzelnen Wells abhängig, wobei der Experimentator vorzugsweise den Zusammenhang zwischen den chemischen Bedingungen und der räumlichen Position der einzelnen Wells auf der Mikrotiterplatte 10 kennt. Zur Erzeugung eines Beleuchtungslichtes dienen bei der dargestellten Ausführungsform drei Laser 12, 14, 16, die Laserlicht unterschiedlicher Wellenlängen aussenden. Mit Hilfe von Farbteilerspiegeln 18, 20 kann das Licht der Laser 12, 14, 16 einzeln oder in irgendeiner Kombination auf einen als Einkoppelport dienenden Einkoppelspiegel 22 gelenkt werden. Alternativ zu der Spiegelanordnung von 1 ist auch eine Einkopplung des Beleuchtungslichtes mittels eines Lichtleiters, z.B. einer Glasfaser, möglich. Der eingekoppelte Lichtstrahl 24 zeigt aufgrund seiner Herkunft aus einer bzw. mehreren Laserquellen eine starke Kohärenz. Diese ist aufgrund des entstehenden Speckle-Musters bei der nachfolgenden Aufweitung zur Beleuchtung der Mikrotiterplatte 10 nachteilig. Bei der Ausführungsform von 1 ist daher eine rotierende Keilscheibe 26 im Strahlengang des Einkoppelstrahls 24 angeordnet. Die rotierende Keilscheibe verhindert die Ausbildung eines Speckle-Musters über längere Zeiträume, sodass im zeitlichen Mittel eine homogene Beleuchtung möglich wird. Der als Kohärenzreduzierer wirkenden Keilscheibe 26 ist ein Mikrolinsendiffuser 28 nachgeschaltet. Details des Mikrolinsendiffusers 28 werden weiter unten im Zusammenhang mit den 3 bis 5 beschrieben. Der Diffuser 28 bewirkt, dass der Einkoppelstrahl 24 zu einem divergenten Strahlbündel mit definiertem Divergenzwinkel 30 und im Wesentlichen gleichförmiger Intensitätsverteilung aufgeweitet wird.
  • Ein Beleuchtungsobjektiv 32 formt einen Beleuchtungsstrahl, der eine möglichst exakte Abdeckung des interessierenden Zielbereichs der Mikrotiterplatte bietet.
  • In jedem der mit einer fluoreszenzfähigen Substanz befüllen Wells 11 der Mikrotiterplatte 10 wird durch den Beleuchtungsstrahl 34 eine Fluoreszenzemission ausgelöst. Diese wird von einem Detektionsobjektiv 36 erfasst, welches die Mikrotiterplatte 10 auf einen bildgebenden Detektor 38 abbildet. Der Detektor 38 ist vorzugsweise eine CCD-Kamera.
  • Der Übersichtlichkeit der Zeichnung halber ist nur der Strahlengang für einen der Wells 11 gezeigt. Außerdem sind Details des Beleuchtungsobjektivs 32 und des Detektionsobjektivs 38 nicht dargestellt. Auch zusätzliche, in der Fluorimetrie bekannte, notwendige und selbstverständliche Elemente, wie beispielsweise Filter sind in 1 nicht dargestellt. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist mindestens ein Emissionsfilter im Detektionsstrahlengang erforderlich, der das aufgrund der Stokes-Verschiebung längerwellige Fluoreszenz-Emissionslicht zum Detektor 38 passieren lässt und kürzerwelliges, reflektiertes Beleuchtungslicht abblockt. Derartige Filter sind vorzugsweise in einem Bereich der Detektionsoptik 36 mit im Wesentlichen parallelem Strahlengang angeordnet. Auf ähnliche Weise können auch im Beleuchtungsstrahlengang, insbesondere im Bereich der Beleuchtungsoptik 32, Filter angeordnet sein.
  • 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie 1, jedoch in einer um 90° versetzten Seitenansicht. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt das Beleuchtungsobjektiv 32 in zweifacher Ausführung 32, 32' vor, wobei jedes der Objektive 32, 32' andere optische Strahlformungseigenschaften hat. So wird, ausgehend von dem um den Divergenzwinkel 32 aufgeweiteten Ausgangsstrahl des Mikrolinsendiffusers 28 von dem Objektiv 32 der bereits beschriebene Beleuchtungsstrahl 34 geformt. Das Objektiv 32' ist hingegen in der Lage, einen Beleuchtungsstrahl 34' zu formen, der gegenüber dem Beleuchtungsstrahl 34 einen anderen Divergenzwinkel aufweist (gestrichelt dargestellt in 2). Die Objektive 32 und 32' sind auf einem verfahrbaren Schlitten 40 angeordnet und können so wahlweise in den Beleuchtungsstrahlengang integriert oder aus ihm herausgenommen werden. Beispielsweise kann das Objektiv 32 ausgelegt sein, mit dem Beleuchtungsstrahl 34 eine Mikrotiterplatte 10 vollständig auszuleuchten, während das Objektiv 32' ausgelegt sein kann, mit seinem Beleuchtungsstrahl 34' eine kleinere Fläche, beispielsweise die Fläche eines Biochips, vollständig auszuleuchten. Selbstverständlich ist auch die Anordnung von mehr als zwei Beleuchtungsobjektiven auf einem Schlitten oder alternativ auf einer Trommel möglich.
  • 3 zeigt stark vereinfacht eine schematische Darstellung eines Mikrolinsendiffusers. Der Diffuser 28 besteht aus einem transparenten Substrat 281, das einseitig mit Mikrolinsen 282 unterschiedlicher Größen und Krümmungen besetzt ist. Die optische Wirkung einzelner Mikrolinsen 282 ist in 3 schematisch dargestellt. Gleichwohl kann die Gesamtwirkung des Mikrolinsendiffusers 28 in dieser schematischen Darstellung nicht wiedergegeben werden. Wie bereits erwähnt, ist es die Wirkung des Mikrolinsendiffusers einen einfallenden Lichtstrahl in ein Lichtbündel mit definiertem Divergenzwinkel und definiertem Strahlumfang zu verwandeln, das wenigstens in seinem Zentralbereich eine gleichmäßige Intensitätsverteilung aufweist. Dies wird durch eine geeignete räumliche und anteilmäßige Verteilung der Mikrolinsen mit verschiedenen Krümmungen und Radien auf dem Substrat 281 erreicht.
  • 4 gibt einen bevorzugten Strahlumriss eines Beleuchtungsstrahls 34 wieder, wie er mithilfe eines Mikrolinsendiffusers 28 und einem nachgeschalteten Beleuchtungsobjektiv erzeugt werden kann.
  • 5 zeigt schematisch ein Intensitätsprofil des Beleuchtungsstrahls 34 von 4. Wie man erkennen kann, ist die Intensität in einem Zentralbereich des Beleuchtungsstrahls 34 im Wesentlichen konstant. Lediglich an den Strahlrändern ergibt sich ein steiler Intensitätsabfall. Bei der Auslegung des Beleuchtungsobjektivs ist im Hinblick auf die Form und Größe der zu beleuchtenden Probe vorzugsweise darauf zu achten, dass der Zentralbereich konstanter Intensität möglichst gut mit der zu beleuchtenden Fläche übereinstimmt.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung erläuterten und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Im Lichte der hier offenbarten Lehre ist dem Fachmann ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten anhand gegeben. Insbesondere sind Mikrolinsendiffusoren bekannt, die andere Strahlcharakteristiken als die gezeigten liefern.
  • 10
    Mikrotiterplatte
    11
    Well
    12
    Laser
    14
    Laser
    16
    Laser
    18
    Farbteilerspiegel
    20
    Farbteilerspiegel
    22
    Einkoppelspiegel
    24
    Einkoppelstrahl
    26
    rotierbare Keilscheibe
    28
    Mikrolinsendiffuser
    281
    Substrat von 28
    282
    Mikrolinse von 28
    30
    Divergenzwinkel
    32
    Beleuchtungsobjektiv
    32'
    Beleuchtungsobjektiv
    34
    Beleuchtungsstrahl
    34'
    Beleuchtungsstrahl
    36
    Detektionsobjektiv
    38
    CCD-Detektor
    40
    Objektivschlitten

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur bildgebenden Erfassung einer Probe (10), mit einem Beleuchtungsstrahlengang, über den der Probe (10) ein Beleuchtungslicht zuführbar ist, und mit einem Detektionsstrahlengang, über den von der Probe (10) emittiertes Emissionslicht einem bildgebenden Detektor (38) zuführbar ist, wobei der Beleuchtungsstrahlengang, in den das von einer Lichtquelle (12, 14, 16) erzeugte Beleuchtungslicht über einen Einkoppelport (22) einkoppelbar ist, eine Strahlformungsoptik (32) zur Formung eines zur Beleuchtung der Probe geeigneten Beleuchtungsstrahls (34) aufweist und der Detektionsstrahlengang eine Bildgebungsoptik (36) zur Abbildung der Probe auf den Detektor (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Beleuchtungsstrahlengang angeordnete Homogenisierungsmittel (26; 28) zur Homogenisierung des Beleuchtungslichtes einen Diffuser (28) mit einer aktiven Diffuseroberfläche umfassen, die eine Vielzahl deterministisch verteilter Mikrolinsen (282) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen (282) eine vorbestimmte Verteilung von Krümmungsradien zwischen 50 Mikrometern und 250 Mikrometern aufweisen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen (282) eine vorbestimmte Verteilung von Linsendurchmessern zwischen 20 Mikrometern und 80 Mikrometern aufweisen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffuser (28) so im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet ist, dass das Beleuchtungslicht durch ihn hindurchtritt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsmittel (26; 28) weiter einen dem Diffuser (28) vorgeschalteten Kohärenzreduzierer (26) aufweisen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohärenzreduzierer eine rotierende Keilscheibe (26) umfasst.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungsoptik eine Mehrzahl motorisch auswechselbarer, Beleuchtungsstrahlen (34, 34') unterschiedlicher Divergenz erzeugende Beleuchtungsobjektive (32, 32') aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Beleuchtungsobjektiven (32, 32') auf einem motorisch verfahrbaren Trägerelement (40) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsstrahlengang in einem spitzen Winkel gegenüber dem Detektionsstrahlengang und der Probennormalen angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Mehrzahl von Lasern (12, 14, 16) unterschiedlicher Wellenlängen dient, deren Licht separat oder kombiniert dem Einkoppelport (22) zuführbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dadurch gekennzeichnet, dass dem Einkoppelport (22) eine Spiegelanordnung (18, 20) zur Auswahl und/oder Kombination von Komponenten des Lichtes der Lichtquelle (12, 14, 16) vorgelagert ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Beleuchtungsstrahlengang, eine Probenhalterung, der Detektionsstrahlengang und der Detektor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und die Probenhalterung als ein aus dem Gehäuse ausfahrbares Element gestaltet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenhalterung Ausnehmungen zur Aufnahme von Proben standardisierter Größe aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, soweit rückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensorelement zur Erkennung der Probengröße sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der erkannten Probengröße die motorische Auswechslung der Beleuchtungsobjektive (32, 32') derart anzusteuern, dass die Probe vollständig ausleuchtbar ist.
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