DE4330347A1 - Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls - Google Patents
Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines LichtstrahlsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Selektion und De
tektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls,
mit einer Selektionseinrichtung und einer Detektionseinrich
tung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vor
richtung der in Rede stehenden Art, die sich zum Einsatz in der
konfokalen Fluoreszenzmikroskopie eignet.
Aus der Literaturstelle "Proceedings of Scanning, Vol. 13,
Supplement I, 1991, Seiten 1-76 und 1-77" ist ein konfokales
Fluoreszenzmikroskop bekannt, mit dem sich der Spektralbereich
eines Farbstoffes detektieren läßt. Ein von einem Laser erzeug
ter Lichtstrahl wird mit Hilfe optischer Bausteine zu einem zu
mikroskopierenden Objekt geführt und von diesem reflektiert
bzw. regt dort Fluoreszenzstoffe an. Der Reflexions- oder
Fluoreszenzlichtstrahl wird mittels eines Strahlteilers aus
gekoppelt und über ein optisches Filter einem Detektor zugelei
tet. Das Filter erfüllt die Aufgabe, den Spektralbereich des
Farbstoffes auszublenden. Ist der relevante Farbstoff in dem zu
mikroskopierenden Objekt enthalten, so wird dieser aufgrund der
hohen Intensität von dem Detektor erkannt. Folglich ist es auf
diese Weise bei einer bspw. biomedizinischen Anwendung möglich,
eingefärbte Zellen bzw. Zellstrukturen in einem Objekt nachzu
weisen.
Auch ist es bereits bekannt, die zuvor beschriebene Mikrosko
piertechnik in erweitertem Umfange anzuwenden. So werden bspw.
unterschiedliche Zellbestandteile gleichzeitig mit zwei oder
mehreren Farbstoffen gefärbt, um die räumliche Korrelation der
Zellbestandteile feststellen bzw. untersuchen zu können. Im
Rahmen dieser Anwendung ist es jedoch erforderlich, die unter
schiedlichen Spektralbereiche der jeweiligen Farbstoffe aus dem
insgesamt reflektierten Lichtstrahl auszublenden. Dazu werden
bislang Strahlteiler und optische Filter verwendet, die auf den
jeweiligen Spektralbereich exakt abgestimmt sind. Jeder ausge
blendete Lichtstrahl wird dann in für sich bekannter Weise ei
nem eigens dafür vorgesehenen Detektor zugeführt.
Die zuvor genannte, zur Selektion und Detektion mindestens
zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls dienende Vorrich
tung, von der die hier vorliegende Erfindung ausgeht, hat den
ganz erheblichen Nachteil, daß für jeden Farbstoff ein beson
deres Filter erforderlich ist. Insbesondere im Hinblick auf die
Möglichkeit der Detektion verschiedener Farbstoffe bzw. Farb
stoffkombinationen hat dies zur Folge, daß eine Vielzahl von
Filtern - systembedingt - bereitgestellt sein muß. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die
Intensität des von dem Objekt reflektierten Lichtstrahls durch
die Filter verringert wird. Dies hat wiederum zur Folge, daß
für eine zuverlässige Selektion und Detektion von Spektralbe
reichen an die Detektoren erhöhte optische und ggf. elektroni
sche Anforderungen gestellt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbe
reiche eines Lichtstrahls anzugeben, die sich bei einfachster
Konstruktion zur zuverlässigen Selektion und Detektion unter
schiedlicher Spektralbereiche eignet. Die Selektion und Detek
tion der unterschiedlichen Spektralbereiche soll gleichzeitig
und mit hoher Ausbeute erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Selektion und Detektion
mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls löst die
voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches
1. Danach ist eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art derart
ausgebildet, daß die Selektionseinrichtung Mittel zur spektra
len Zerlegung des Lichtstrahls und Mittel einerseits zum Aus
blenden eines ersten Spektralbereichs und andererseits zur Re
flexion zumindest eines Teils des nicht ausgeblendeten Spek
tralbereichs und die Detektionseinrichtung einen im Strahlen
gang des ausgeblendeten ersten Spektralbereichs angeordneten
ersten Detektor und einen im Strahlengang des reflektierten
Spektralbereichs angeordneten zweiten Detektor umfaßt.
In erfindungsgemäßer Weise wird aus dem spektral zerlegten
Lichtstrahl ein erster Spektralbereich ausgeblendet. Der nicht
ausgeblendete Spektralbereich wird - gleichzeitig - zumindest
zum Teil reflektiert, wobei sowohl der ausgeblendete erste
Spektralbereich als auch der hier reflektierte Spektralbereich
mittels jeweils eines Detektors detektiert wird, und zwar durch
Anordnung der Detektoren im jeweiligen Strahlengang. In erfin
dungsgemäßer Weise ist demnach erkannt worden, daß die Kombina
tion von Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und Reflek
tieren des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs zu einer
scharfen Trennung und somit einzelnen Detektion der so vonein
ander getrennten Spektralbereiche führt. Auf die jeweiligen
Spektralbereiche abgestimmte Filter sind somit nicht erforder
lich.
Wie bereits zuvor erwähnt, wird aus dem spektral zerlegten
Lichtstrahl ein erster Spektralbereich ausgeblendet und der
nicht ausgeblendete Spektralbereich wird reflektiert. Die zum
Ausblenden dienenden Mittel sind dabei derart ausgelegt, daß
der ausgeblendete erste Spektralbereich exakt dem hier zu
detektierenden Spektralbereich entspricht. Gleiches gilt für
den reflektierten Spektralbereich, der durch besondere Ausge
staltung der Reflexionsfläche definierbar ist. Dieser reflek
tierte Spektralbereich kann im Rahmen einer besonders vorteil
haften Ausgestaltung durch im Strahlengang des reflektierten
Spektralbereichs angeordnete Mittel im Umfange eines zweiten -
definierten - Spektralbereichs ausgeblendet werden. Der zweite
Detektor wäre dann im Strahlengang des ausgeblendeten zweiten
Spektralbereichs angeordnet, wobei auch hier wieder eine Selek
tion - durch den zweiten Detektor selbst - stattfinden könnte.
Sofern eine Selektion und Detektion weiterer Spektralbereiche
erforderlich ist, könnten die Mittel zum Ausblenden des zweiten
Spektralbereichs - wie im Falle der Mittel zum Ausblenden des
ersten Spektralbereichs - Vorkehrungen zur Reflexion zumindest
eines Teils des hier nicht ausgeblendeten Spektralbereichs um
fassen. Auch hier wäre der zweite Detektor im Strahlengang des
ausgeblendeten zweiten Spektralbereichs angeordnet. Im Strah
lengang des nunmehr weiter reflektierten Spektralbereichs wäre
dann ein dritter Detektor anzuordnen, so daß insgesamt drei
Spektralbereiche detektierbar sind. Auch im Strahlengang des
weiter reflektierten Spektralbereichs könnten Mittel zum Aus
blenden des dritten Spektralbereichs vorgesehen sein, so daß
dann der dritte Detektor im Strahlengang des ausgeblendeten
dritten Spektralbereichs angeordnet ist. Die zuvor genannte An
ordnung, nämlich die Vorkehrung mehrerer Spektralbereiche aus
blendenden und reflektierenden Mittel sowie Detektoren, könnte
auch in kaskadierter Form kombiniert sein, so daß der jeweils
ausgeblendete Spektralbereich detektiert und der jeweils
reflektierte Spektralbereich ggf. abermals ausgeblendet und
ebenfalls detektiert werden kann.
Hinsichtlich einer besonders kompakten Ausgestaltung der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung ist es von besonderem Vorteil, wenn
die zum Ausblenden und ggf. zur Reflexion dienenden Mittel und
der jeweils dazugehörende Detektor als integrale Baugruppe aus
geführt sind. Zur Kaskadierung wären hier entsprechende Bau
gruppen zu kombinieren, die lediglich hinsichtlich ihrer Anord
nung und Dimensionierung aufeinander abzustimmen sind.
Hinsichtlich einer konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung ist es im Hinblick auf eine einfache Konstruk
tion von Vorteil, wenn die Mittel zur spektralen Zerlegung des
Lichtstrahls als Prisma ausgeführt sind. Ebenso könnte es sich
hierbei um ein optisches Gitter oder gar um ein Hologramm han
deln. Wesentlich ist jedenfalls, daß eine spektrale Zerlegung
des einfallenden Lichtstrahls stattfindet, so daß ein divergie
render Lichtstrahl zur Verfügung steht.
Zur Beeinflussung der zu selektierenden und schließlich zu de
tektierenden Spektralbereiche könnte das Prisma bzw. das Gitter
oder das Hologramm um eine vorzugsweise orthogonal zum ein
fallenden Lichtstrahl verlaufende Achse schwenkbar ausgeführt
sein. Insoweit ließe sich der Spektralbereich bei feststehenden
Mitteln zum Ausblenden einfachst beeinflussen.
Die Mittel zum Ausblenden eines Spektralbereichs könnten als
Blende, vorzugsweise als Spaltblende, ausgeführt sein. Handelt
es sich dabei um Mittel einerseits zum Ausblenden eines Spek
tralbereichs und andererseits zur Reflexion zumindest eines
Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs, so könnten
diese als Spiegelblende ausgeführt sein, die auf mindestens ei
ner ihrer dem einfallenden Licht zugewandten Oberflächen eine
vorzugsweise total reflektierende Beschichtung bzw. einen Spie
gel aufweist. Sowohl der Spalt der Spaltblende als auch die re
flektierende Fläche bzw. die reflektierenden Flächen könnten in
ihrer Position und/oder Winkelstellung veränderbar sein, wozu
diese Veränderungen vorzugsweise über einen Motorantrieb konti
nuierlich, d. h. stufenlos, erfolgen könnten. In Ergänzung zu
der Verstellbarkeit des zuvor beispielhaft genannten Prisma
läßt sich auch hier der zu selektierende Spektralbereich ein
stellen bzw. vorgeben, wobei durch kombinierte Einstellbarkeit
einerseits der Mittel zur spektralen Zerlegung und andererseits
der Mittel zum Ausblenden und Reflektieren eine besonders ex
akte Vorgabe bzw. Einstellung des interessierenden Spektralbe
reichs stattfinden kann.
Zur Vermeidung von Beeinflussungen durch Streulicht bzw. zur
Unterdrückung des primären Anregungslichtes könnten die Mittel
zum Ausblenden eines Spektralbereichs und ggf. zur Reflexion
zumindest eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs
in vorteilhafter Weise weitere Mittel zum Ausblenden von Spek
trallinien aufweisen. Dabei könnte es sich vorzugsweise um sog.
Lichtfallen handeln. Diese Mittel zum Ausblenden von Spektral
linien könnten als nicht reflektierende Bereiche bzw. lichtab
sorbierende Bereiche ausgeführt sein, wobei es sich hier
schlicht und einfach um Sacklöcher handeln könnte, worin sich
das einfallende Licht nach Mehrfachreflexion "totläuft". Diese
zum Ausblenden von Spektrallinien dienenden besonderen Mittel
könnten wiederum als integrale Bestandteile der zum Ausblenden
der zu detektierenden Spektralbereiche dienenden Mittel ausge
führt sein.
Des weiteren wäre es auch denkbar, die als Lichtfallen dienen
den, nicht reflektierenden Bereiche in ihrer Position und/oder
Winkelstellung veränderbar zu gestalten, so daß auch insoweit
eine exakte Einstellbarkeit gegeben ist. Die Veränderung könnte
vorzugsweise über einen Motorantrieb kontinuierlich erfolgen,
so daß bestimmte Streulichtzustände kompensierbar sind.
Auch wäre es denkbar, in den unterschiedlichen Strahlengängen
der ausgeblendeten und/oder reflektierten Spektralbereiche
grundsätzlich Mittel zur Reduktion von Streulicht anzuordnen,
so daß durch Streulicht bedingte Störeinflüsse weitgehendst
vermieden sind.
Hinsichtlich einer exakten Abstimmung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Mittel zur spektralen
Zerlegung des Lichtstrahls und die Mittel zum Ausblenden eines
Spektralbereichs und ggf. zur Reflexion zumindest eines Teils
des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs in ihrer Winkelstel
lung und/oder Position relativ zueinander veränderbar sind. In
soweit könnte zur Vorgabe des zu detektierenden Spektralbe
reichs eine exakte Abstimmung stattfinden. Auch könnten die
verschiedenen Mittel zum Ausblenden eines Spektralbereichs und
ggf. zur Reflexion zumindest eines Teils des nicht ausgeblende
ten Spektralbereichs unter- bzw. zueinander in ihrer Winkel
stellung und/oder Position relativ zueinander veränderbar sein.
Folglich wäre insoweit eine exakte Einstellung der unterschied
lichen "Ausblendungsstufen" möglich. Schließlich könnten die
Detektoren in ihrer Relativlage zu den Mitteln zum Ausblenden
eines Spektralbereichs und ggf. zur Reflexion zumindest eines
Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs in ihrer Win
kelstellung und/oder Position zueinander veränderbar sein. Auch
insoweit ließen sich die ausgeblendeten und zu detektierenden
Spektralbereiche abermals beeinflussen bzw. vorgeben, wobei
sämtliche zuvor genannten Veränderungen von Winkelstellungen
und/oder Positionen vorzugsweise über einen Motorantrieb erfol
gen können.
Schließlich sei ganz besonders hervorgehoben, daß die zuvor er
örterte erfindungsgemäße Vorrichtung im Strahlengang eines kon
fokalen Fluoreszenzmikroskops einsetzbar ist, wobei die Vor
richtung dem eigentlich Fluoreszenzmikroskop zur Aufnahme des
dort reflektierten Lichtstrahls bzw. Fluoreszenzlichtstrahls
nachgeschaltet ist.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie
genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei
terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1
nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er
läuterung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild ein konfokales
Fluoreszenzmikroskop mit einer erfindungsgemäßen Vor
richtung,
Fig. 2 in einem Diagramm ein über der Wellenlänge und der
Intensität eines Lichtstrahls aufgetragenes Koordina
tensystem, in dem die Spektren zweier Farbstoffe dar
gestellt sind,
Fig. 3 in einem schematischen Blockschaltbild ein erstes
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich
tung zur Selektion und Dektektion zweier Spektralbe
reiche eines Lichtstrahls,
Fig. 4 in einem schematischen Blockschaltbild ein zweites
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich
tung zur Selektion und Detektion dreier Spektralbe
reiche eines Lichtstrahls und
Fig. 5 in einem schematischen Blockschaltbild ein drittes
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich
tung, jedoch mit einer verstellbaren Selektionsein
richtung.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild den grund
sätzlichen Aufbau eines konfokalen Fluoreszenzmikroskops 1, bei
dem von einem Laser 2 ein Lichtstrahl 3 erzeugt wird. Der
Lichtstrahl 3 wird über einen Umlenkspiegel 4, einen Anregungs
filter 5, eine Linse 6 und eine Blende 7 einem Strahlteiler 8
zugeführt. Von dem Strahlteiler 8 wird der Lichtstrahl 3 um
etwa 90° umgelenkt und gelangt über eine weitere Linse 9, einen
schwenkbaren Scan-Spiegel 10, ein Okular 11 und ein Objektiv 12
zu dem zu mikroskopierenden Objekt 13. Von dem Objekt 13 wird
zumindest ein Teil des dort einfallenden Lichtstrahls 3 reflek
tiert. Der reflektierte Lichtstrahl 14 durchläuft das Objektiv
12, das Okular 11, den Scan-Spiegel 10 und die Linse 9 zurück
zu dem Strahlteiler 8. Dort wird der reflektierte Lichtstrahl
14 geradlinig durchgelassen und gelangt über eine Blende 15 zu
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 16, in der der Lichtstrahl 14
optisch weiterverarbeitet wird.
Fig. 2 zeigt die Spektren zweier Farbstoffe in einem Koordina
tensystem. Auf der Abszisse ist die Wellenlänge des Lichts in
Nanometer (nm) und auf der Ordinate ist die relative Intensität
des Lichts abgetragen.
Handelt es sich bei dem Laser 2 bspw. um einen Argon-Krypton-
Mischgaslaser, so wird von diesem insbesondere eine Argon-Linie
17 bei 488 nm und eine Krypton-Linie 18 beim 568 nm ausge
strahlt. Sind des weiteren Bestandteile des Objekts 13 selektiv
mit dem Farbstoff FITC (Fluoresceinisothiocyanat) und dem Farb
stoff Lissamin-Rhodamin eingefärbt, so werden der Farbstoff
FITC von der Argon-Linie 17 und der Farbstoff Lissamin-Rhodamin
von der Krypton-Linie 18 angeregt. Diese Anregungen bewirken im
Zusammenhang mit dem Farbstoff FITC eine Absorption 19 im Be
reich von etwa 495 nm und eine Emission 20 im Bereich von 528
nm. Bei dem Farbstoff Lissamin-Rhodamin erfolgt eine Absorption
21 im Bereich von etwa 574 nm und eine Emission 22 im Bereich
von etwa 602 nm.
Sollen die unterschiedlich eingefärbten Bestandteile des Ob
jekts 13 beim Mikroskopieren erkannt werden, so ist es erfor
derlich, die Emissionen 20 und 22 der Farbstoffe FITC und Lis
samin-Rhodamin zu detektieren. Folglich sind der FITC-Spektral
bereich 23 und der Lissamin-Rhodamin-Spektralbereich 24 der
Emissionen 20 und 22 zu detektieren. Dies erfolgt bei dem in
Fig. 1 dargestellten Fluoreszenzmikroskop 1 mit Hilfe der er
findungsgemäßen Vorrichtung 16 zur Selektion und Detektion un
terschiedlicher Spektralbereiche.
Fig. 3 zeigt nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Vorrichtung 16 zur Detektion zweier Spektralberei
che eines Lichtstrahls 14, mit einer Selektionseinrichtung 25
und einer Detektionseinrichtung 26.
In erfindungsgemäßer Weise weist die Selektionseinrichtung 25
Mittel 27 zur spektralen Zerlegung des Lichtstrahls 14 und Mit
tel 28 einerseits zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs
29 und andererseits zur Reflexion zumindest eines Teils 30 des
nicht ausgeblendeten Spektralbereichs und die Detektionsein
richtung 26 einen im Strahlengang des ausgeblendeten ersten
Spektralbereichs 29 angeordneten ersten Detektor 31 und einen
im Strahlengang des reflektierten Spektralbereichs angeordneten
zweiten Detektor 32 auf.
Fig. 3 zeigt des weiteren deutlich, daß die Selektionseinrich
tung 25 im Strahlengang des reflektierten Spektralbereichs 30
angeordnete Mittel 33 zum Aufblenden eines zweiten Spektralbe
reichs 34 umfaßt und daß der zweite Detektor 32 im Strahlengang
des ausgeblendeten zweiten Spektralbereichs 34 angeordnet ist.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ei
ner erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 weist die Selektionsein
richtung 25 im Strahlengang des reflektierten Spektralbereichs
30 angeordnete Mittel 33 einerseits zum Ausblenden eines zwei
ten Spektralbereichs 34 und andererseits zur weiteren Reflexion
zumindest eines Teils 35 des hier nicht ausgeblendeten Spek
tralbereichs auf. Der zweite Detektor 32 ist im Strahlengang
des ausgeblendeten zweiten Spektralbereichs 34 und ein dritter
Detektor 36 ist im Strahlengang des weiter reflektierten Spek
tralbereichs 35 angeordnet.
Die Selektionseinrichtung 25 des in Fig. 4 dargestellten Aus
führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 umfaßt
des weiteren im Strahlengang des weiter reflektierten Spektral
bereichs 35 angeordnete Mittel 38 zum Ausblenden eines dritten
Spektralbereichs 39, wobei der dritte Detektor 36 im Strahlen
gang des ausgeblendeten dritten Spektralbereichs 39 angeordnet
ist. Folglich werden mit dem hier dargestellten Ausführungsbei
spiel insgesamt drei Spektralbereiche 29, 34 und 39 selektiert
und detektiert. Entsprechend den Ausführungen in der allgemei
nen Beschreibung ist eine Kaskadierung mehrerer Spektralberei
che ausblendenden und reflektierenden Mittel sowie Detektoren
möglich, so daß ohne weiteres auch mehr als drei Spektralberei
che gleichzeitig selektierbar und detektierbar sind.
Bei den in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbei
spielen sind die Mittel 27 zur spektralen Zerlegung des Licht
strahls 14 als Prisma ausgeführt, wobei das Prisma bei dem in
Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel um eine ortho
gonal zum einfallenden Lichtstrahl 14 und zur Zeichenebene ver
laufende Achse 37 gemäß Pfeil 40 in Fig. 5 schwenkbar ist. Die
Mittel 28, 33 und 38 sind jeweils als Spaltblende ausgeführt,
wobei zur Reflexion zumindest eines Teils des nicht ausgeblen
deten Spektralbereichs auf einer dem einfallenden Licht zuge
wandten Oberfläche jeweils eine total reflektierende Beschich
tung 41 vorgesehen ist.
Gemäß dem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
ist der Spalt 42 der Spaltblende sowohl in seiner Position als
auch in seiner Dimension gemäß den Pfeilen 43, 44 veränderbar,
wodurch sich vorgebbare bzw. einstellbare Spektralbereiche aus
blenden lassen. Ebenso sind die die reflektierende Beschichtung
41 tragenden Flächen sowohl in ihrer Position als auch in ihrer
Winkelstellung veränderbar, wodurch der reflektierte Spektral
bereich ebenfalls beeinflußbar ist.
Hinsichtlich der Vorkehrung lichtabsorbierender Bereiche bzw.
von Lichtfallen sowie hinsichtlich der Vermeidung bzw. Reduk
tion von Streulicht wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf
den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Hinsichtlich der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird
noch ergänzend darauf hingewiesen, daß die Mittel 27 zur spek
tralen Zerlegung des Lichtstrahls 14 und die Mittel 28 zum Aus
blenden eines ersten Spektralbereichs 29 bzw. zur Reflexion zu
mindest eines Teils 30 des nicht ausgeblendeten Spektralbe
reichs in ihrer Winkelstellung und Position relativ zueinander
veränderbar sind. Dies ist durch Pfeil 45 lediglich angedeutet.
Gleiches gilt für die Mittel 28 und 33 zum Ausblenden eines
Spektralbereichs 29 bzw. 34, was durch Pfeil 46 angedeutet ist.
Schließlich lassen sich auch die in Fig. 5 nicht gezeigten De
tektoren in ihrer Relativlage zu den Mitteln 28, 33 in ihrer
Winkelstellung und Position verändern.
Mit Nachdruck wird nochmals darauf hingewiesen, daß die in den
Fig. 3, 4 und 5 dargestellte und zuvor erläuterte erfindungsge
mäße Vorrichtung im Strahlengang eines in Fig. 1 schematisch
dargestellten Fluoreszenzmikroskops 1 verwendet bzw. angeordnet
sein kann.
Claims (23)
1. Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier
Spektralbereiche eines Lichtstrahls (14), mit einer
Selektionseinrichtung (25) und einer Detektionseinrichtung
(26),
dadurch gekennzeichnet, daß die Selek
tionseinrichtung (25) Mittel (27) zur spektralen Zerlegung des
Lichtstrahls (14) und Mittel (28) einerseits zum Ausblenden ei
nes ersten Spektralbereichs (29) und andererseits zur Reflexion
zumindest eines Teils (30) des nicht ausgeblendeten Spektralbe
reichs und die Detektionseinrichtung (26) einen im Strahlengang
des ausgeblendeten ersten Spektralbereichs (29) angeordneten
ersten Detektor (31) und einen im Strahlengang des reflektier
ten Spektralbereichs (30) angeordneten zweiten Detektor (32)
umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Selektionseinrichtung (25) im Strahlengang des reflektier
ten Spektralbereichs (30) angeordnete Mittel (33) zum Ausblen
den eines zweiten Spektralbereichs (34) umfaßt und daß der
zweite Detektor (32) im Strahlengang des ausgeblendeten zweiten
Spektralbereichs (34) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Selektionseinrichtung (25) im Strahlengang des reflektier
ten Spektralbereichs (30) angeordnete Mittel (33) einerseits
zum Ausblenden eines zweiten Spektralbereichs (34) und anderer
seits zur weiteren Reflexion zumindest eines Teils (35) des
hier nicht ausgeblendeten Spektralbereichs umfaßt, daß der
zweite Detektor (32) im Strahlengang des ausgeblendeten zweiten
Spektralbereichs (34) angeordnet ist und daß ein dritter Detek
tor (36) im Strahlengang des weiter reflektierten Spektralbe
reichs (35) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Selektionseinrichtung (25) im Strahlengang des weiter
reflektierten Spektralbereichs (35) angeordnete Mittel (38) zum
Ausblenden eines dritten Spektralbereichs (39) umfaßt und daß
der dritte Detektor (36) im Strahlengang des ausgeblendeten
dritten Spektralbereichs (39) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß mehrere Spektralbereiche (29, 34, 39) aus
blendende und reflektierende Mittel (28, 33, 38) sowie Detekto
ren (31, 32, 36) kaskadiert zueinander angeordnet sind, so daß
der jeweils ausgeblendete Spektralbereich (29, 34, 39) detek
tiert und der jeweils reflektierte Spektralbereich (30, 35)
ggf. abermals ausgeblendet und ebenfalls detektiert wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zum Ausblenden und ggf. zur Reflexion
dienenden Mittel (28, 33, 38) und der jeweils dazugehörende De
tektor (31, 32, 36) als integrale Baugruppe ausgeführt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittel. (27) zur spektralen Zerlegung des
Lichtstrahls (14) als Prisma, optisches Gitter oder Hologramm
ausgeführt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Prisma, Gitter oder Hologramm um eine vorzugsweise orthogo
nal zum einfallenden Lichtstrahl (14) verlaufende Achse
schwenkbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittel (28, 33, 38) zum Ausblenden eines
Spektralbereichs (29, 34, 39) als Blende, vorzugsweise als
Spaltblende, ausgeführt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittel (28, 33, 38) einerseits zum Aus
blenden eines Spektralbereichs (29, 34, 39) und andererseits
zur Reflexion zumindest eines Teils (30, 35) des nicht ausge
blendeten Spektralbereichs als Spiegelblende ausgeführt sind,
die auf mindestens einer ihrer dem einfallenden Licht zugewand
ten Oberflächen eine vorzugsweise total reflektierende Be
schichtung (41) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Spalt (42) der Spaltblende in seiner Position
und/oder Dimension veränderbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die reflektierende Fläche bzw. die reflektierenden Flächen in
ihrer Position und/oder Winkelstellung veränderbar ist bzw.
sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Veränderung kontinuierlich, vorzugsweise über
einen Motorantrieb, erfolgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittel (28, 33, 38) zum Ausblenden eines
Spektralbereichs (29, 34, 39) und ggf. zur Reflexion zumindest
eines Teils (30, 35) des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs
(30, 35) weitere Mittel zum Ausblenden von Spektrallinien, ins
besondere Lichtfallen, aufweisen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zum Ausblenden von Spektrallinien als nicht reflek
tierende Bereiche bzw. lichtabsorbierende Bereiche und als in
tegrale Bestandteile der Mittel zum Ausblenden und ggf. zur Re
flexion ausgeführt sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die nicht reflektierenden Bereiche in ihrer Position und/oder
Winkelstellung veränderbar sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Veränderung kontinuierlich, vorzugsweise über einen Motor
antrieb, erfolgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß in den unterschiedlichen Strahlengängen der
ausgeblendeten und/oder reflektierten Spektralbereiche (29, 34,
39 bzw. 30, 35) Mittel zur Reduktion von Streulicht angeordnet
sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittel (27) zur spektralen Zerlegung des
Lichtstrahls (14) und die Mittel (28, 33, 38) zum Ausblenden
eines Spektralbereichs (29, 34, 39) und ggf. zur Reflexion zu
mindest eines Teils (30, 35) des nicht ausgeblendeten Spektral
bereichs in ihrer Winkelstellung und/oder Position relativ zu
einander veränderbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß die verschiedenen Mittel (28, 33, 38) zum
Ausblenden eines Spektralbereichs (29, 34, 39) und ggf. zur Re
flexion zumindest eines Teils (30, 35) des nicht ausgeblendeten
Spektralbereichs in ihrer Winkelstellung und/oder Position re
lativ zueinander veränderbar sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Detektoren (31, 32, 36) in ihrer Rela
tivlage zu den Mitteln (28, 33, 38) zum Ausblenden eines Spek
tralbereichs (29, 34, 39) und ggf. zur Reflexion zumindest ei
nes Teils (30, 35) des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs in
ihrer Winkelstellung und/oder Position zueinander veränderbar
sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Veränderung kontinuierlich, vorzugs
weise über einen Motorantrieb, erfolgt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekenn
zeichnet durch die Verwendung im Strahlengang eines konfokalen
Fluoreszenzmikroskops (1).
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