DE10115589A1 - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart eine Beleuchtungseinrichtung (1) mit einem Laser (3), der einen Lichtstrahl (7) emittiert, der auf ein mikrostrukturiertes optisches Element (13) gerichtet ist, das das Licht des Lasers spektral verbreitert. Der Laser (3) und das mikrostrukturierte optische Elemente (13) sind zu einem Modul zusammengefasst.
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Laser, der einen
Lichtstrahl emittiert, der auf ein mikrostrukturiertes optisches Element gerichtet
ist, das das Licht des Lasers spektral verbreitert.
Aus der Offenlegungsschrift DE 198 53 669 A1 ist eine Ultrakurzpulsquelle mit
steuerbarer Mehrfachwellenlängenausgabe offenbart, die insbesondere in
einem Multiphotonenmikroskop Anwendung findet. Das System weist einen
Ultrakurzimpulslaser zur Erzeugung ultrakurzer optischer Impulse einer festen
Wellenlänge und zumindest einen Wellenlängenumwandlungskanal auf.
Die Patentschrift US 6.097.870 offenbart eine Anordnung zur Generierung
eines Breitbandspektrum im sichtbaren und infraroten Spektralbereich. Die
Anordnung basiert auf einer mikrostrukturierten Faser, in die das Licht eines
Pumplasers eingekoppelt wird. Das Pumplicht wird in der
mikrostrukturierten Faser durch nichtlineare Effekte verbreitert. Als
mikrostrukturierte Faser findet auch sog. Photonic-Band-Gap-Material oder
"photonic crystal fibres", "holey fibers" oder "microstructured fibers"
Verwendung. Es sind auch Ausgestaltungen als sog. "Hollow fiber" bekannt.
Eine weitere Anordnung zur Generierung eines Breitbandspektrums ist in der
Veröffentlichung von Birks et al.: "Supercontinuum generation in tapered
fibers", Opt. Lett. Vol. 25, p. 1415 (2000), offenbart. In der Anordnung wird eine
herkömmliche Lichtleitfaser mit einem Faserkern, die zumindest entlang eines
Teilstücks eine Verjüngung aufweist verwendet. Lichtleitfasern dieser Art sind
als sog. "tapered fibers" bekannt.
Aus der PCT-Anmeldung mit der Publikationsnummer WO 00/04613 ist ein
optischer Verstärker bekannt, dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der
Wellenlänge einstellbar ist. Ferner ist in der genannten Publikation eine auf
diesem Prinzip beruhende Faserlichtquelle offenbart.
Bogenlampen sind als breitbandige Lichtquellen bekannt und werden in vielen
Bereichen verwendet. Exemplarisch sei hier die US-Patentschrift 3,720,822
"XENON PHOTOGRAPHY LIGHT" genannt, die eine Xenon-Bogenlampe zur
Beleuchtung in der Photografie offenbart.
Insbesondere in der Mikroskopie sind zur Beleuchtung mikroskopischer
Präparate universelle Beleuchtungseinrichtungen mit hoher Leuchtdichte
wichtig. In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl
abgerastert. Hierzu werden oft Laser als Lichtquelle eingesetzt. Aus der EP 0 495 930:
"Konfokales Mikroskopsystem für Mehrfarbenfluoreszenz" ist
beispielsweise ein Anordnung mit einem einzelnen mehrere Laserlinien
emittierenden Laser bekannt. Derzeit werden hierfür meist Mischgaslaser,
insbesondere ArKr-Laser, eingesetzt. Als Probe werden beispielsweise mit
Fluoreszenzfarbstoffen präparierte, biologische Gewebe oder Schnitte
untersucht. Im Bereich der Materialuntersuchung wird oft das von der Probe
reflektierte Beleuchtungslicht detektiert. Auch Festkörperlaser und
Farbstofflaser, sowie Faserlaser und Optisch-Parametrische-Oszillatoren
(OPO), denen ein Pumplaser vorgeordnet ist, werden häufig verwendet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtungen haben
mehrere Nachteile. Die bekannten breitbandigen Beleuchtungseinrichtungen
weisen meist eine im Vergleich zu faserbasierenden
Beleuchtungseinrichtungen geringe Leuchtdichte auf, während diese dem
Benutzer nur diskrete Wellenlängenlinien zur Verfügung stellen, deren
spektrale Lage und Breite, wenn überhaupt, nur in geringem Maße einstellbar
ist. Durch diese Begrenzung des Arbeitsspektrums sind die bekannten
Beleuchtungseinrichtungen nicht flexibel einsetzbar.
Durch die Verwendung von mikrostrukturierten Fasern, wie es in der bereits
erwähnten US-Patentschrift 6,097,870 beschrieben ist, wird ein breites
kontinuierliches Wellenlängenspektrum zugänglich. Anordnungen der
offenbarten Art sind jedoch insbesondere auf Grund der Komplexität der
einzelnen optischen Komponenten und deren Justierung zueinander
umständlich zu handhaben, unflexibel und störungsanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung zu
schaffen, die die aufgezeigten Nachteile und Probleme vermeidet bzw. löst.
Die objektive Aufgabe wird durch eine Anordnung gelöst, die die Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 beinhaltet.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie universell einsetzbar, leicht zu
handhaben und flexibel ist und darüber hinaus Licht aus einem breiten
Wellenlängenbereich bietet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Beleuchtungseinrichtung ein
Gehäuse mit einer Lichtaustrittsöffnung auf, aus der das spektral verbreiterte
Licht austritt. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere die optischen
Komponenten vor äußeren Einflüssen und insbesondere vor Verschmutzung
geschützt sind.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausgestaltungsvariante, in der dem
mikrostrukturierten optischen Element eine Optik nachgeordnet ist, die das
spektral verbreiterte Licht zu einem Strahl formt. Diese Optik befindet sich
vorzugsweise innerhalb des Gehäuses unmittelbar vor oder in der
Lichtaustrittsöffnung. Hinsichtlich der Strahlensicherheit ist eine, vorzugsweise
am Gehäuse angebrachte, Warnlampe vorgesehen, die dem Benutzer die
Aktivität der Beleuchtungseinrichtung anzeigt.
Als Laser sind alle gängigen Lasertypen verwendbar. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist der Laser ein Kurzpulslaser, beispielsweise ein
modenverkoppelter oder modengekoppelter Festkörperlaser, der Lichtpulse
einer Dauer von 100 fs bis 10 ps emittiert.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung,
die eine Vorrichtung zur Variierung der Leistung des spektral verbreiterten
Lichtes beinhaltet. Ganz besonders vorteilhaft ist es, hierbei die
Beleuchtungseinrichtung derart auszugestalten, dass die Leistung des
spektral verbreiterten Lichtes bezüglich mindestens einer auswählbaren
Wellenlänge oder mindestens eines auswählbaren Wellenlängenbereichs
variierbar oder vollständig ausblendbar ist.
Als Vorrichtung zur Variierung der Leistung des spektral verbreiterten Lichtes
sind vorzugsweise akustooptische oder elektrooptische Elemente, wie
beispielsweise akustooptische, einstellbare Filter (acusto optical tunable filter,
AOTF), einsetzbar. Ebenso sind dielektrische Filter oder Farbfilter
verwendbar, die vorzugsweise kaskadiert angeordnet sind. Eine besondere
Flexibilität wird dadurch erreicht, dass die Filter in Revolvern oder in
Schiebefassungen angebracht sind, die ein leichtes Einbringen in den
Strahlengang des spektral verbreiterten Lichtes ermöglichen.
In einer anderen Ausgestaltungsform ist vorgesehen, das spektral verbreiterte
Licht räumlich spektral aufzuspalten, um mit einer geeigneten variablen
Blendenanordnung oder Filteranordnung spektrale Anteile zu unterdrücken
oder ganz auszublenden und anschließend die verbliebenen Spektralanteile
wieder zu einem Strahl zu vereinigen. Zur räumlich spektralen Aufspaltung ist
beispielsweise ein Prisma oder ein Gitter verwendbar.
Zur Variierung der Leistung des spektral verbreiterten Lichtes ist in einer
weiteren Ausführungsvariante ein Fabry-Perot-Filter vorgesehen. Auch LCD-
Filter sind einsetzbar.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die direkt am Gehäuse
Bedienelemente zur Einstellung der Lichtleistung und der spektralen
Zusammensetzung des spektral verbreiterten Lichtes aufweist. In einer
anderen Ausführungsform werden diese Parameter an einem externen
Bedienpult oder an einem PC eingestellt und die Einstelldaten in Form von
elektrischen Signalen an die Beleuchtungseinrichtung bzw. an die Vorrichtung
zur Variierung der Leistung des spektral verbreiterten Lichtes übertragen.
Besonders anschaulich ist die Einstellung über Schieber (Slider), die auf
einem Display angezeigt sind und beispielsweise mit einer Computermaus
bedient werden.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Divergenz und der
Durchmesser des Lichtstrahles, der von dem Laser emittiert und auf das
mikrostrukturierte optische Element gerichtet ist, erheblichen Einfluss auf die
spektrale Verteilung innerhalb des spektral verbreiterten Lichtes hat. In einer
besonders bevorzugten und flexiblen Ausgestaltung beinhaltet die
Beleuchtungseinrichtung eine Fokussieroptik, die den Lichtstrahl des Lasers
auf das mikrostrukturierte optische Element fokussiert. Besonders vorteilhaft
ist eine Ausführung der Fokussieroptik als Variooptik, beispielsweise als
Zoomoptik.
In der Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen,
die eine Analyse des in der Wellenlänge verbreiterten Lichtes insbesondere
hinsichtlich der spektralen Zusammensetzung und der Lichtleistung
ermöglicht. Die Analysevorrichtung ist derart angeordnet, dass ein Teil des
spektral verbreiterten Lichtes beispielsweise mit Hilfe eines Strahlteilers
abgespalten und der Analysevorrichtung zugeführt wird. Die
Analysevorrichtung ist vorzugsweise ein Spektrometer. Sie enthält
beispielsweise ein Prisma oder ein Gitter zur räumlich spektralen Aufspaltung
und ein CCD-Element oder einen Mehrkanalphotomultiplier als Detektor. In
einer Anderen Variante beinhaltet die Analsysevorrichtung einen
Multibanddetektor. Auch Halbleiterspektrometer sind verwendbar.
Zur Feststellung der Leistung des spektral verbreiterten Lichtes sind die
Detektoren derart ausgestaltet, dass ein zur Lichtleistung proportionales
elektrisches Signal erzeugt wird, das von einer Elektronik oder einem
Computer auswertbar ist.
Ganz besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform, die eine Anzeige für die
Leistung des spektral verbreiterten Lichtes und/oder für die spektrale
Zusammensetzung des spektral verbreiterten Lichtes beinhaltet. Die Anzeige
ist vorzugsweise direkt an dem Gehäuse oder dem Bedienpult angebracht. In
einer anderen Ausführungsform dient der Monitor eines PCs zur Anzeige der
Leistung bzw. der spektralen Zusammensetzung.
Das mikrostrukturierte optische Element ist in einer bevorzugten
Ausgestaltung des Scanmikroskops aus einer Vielzahl von mikrooptischen
Strukturelementen aufgebaut, die zumindest zwei unterschiedliche optische
Dichten aufweisen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der
das optische Element einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich
beinhaltet, wobei der erste Bereich eine homogene Struktur aufweist und in
dem zweiten Bereich eine mikroskopische Struktur aus mikrooptischen
Strukturelementen gebildet ist. Von Vorteil ist es außerdem, wenn der erste
Bereich den zweiten Bereich umschließt. Die mikrooptischen Strukturelemente
sind vorzugsweise Kanülen, Stege, Waben, Röhren oder Hohlräume.
Das mikrostrukturierte optische Element besteht in einer anderen
Ausgestaltung aus nebeneinander angeordnetem Glas- oder
Kunststoffmaterial und Hohlräumen. Besonders zu bevorzugen ist die
Ausführungsvariante, bei der das mikrostrukturierte optische Element aus
Photonic-Band-Gap-Material besteht und als Lichtleitfaser ausgestaltet ist,
wobei vorzugsweise eine optische Diode zwischen dem Laser und der
Lichtleitfaser vorgesehen ist, die eine Rückreflexion des Lichtstrahles des
Lasers, die von den Enden der Lichtleitfaser herrührt, unterdrückt.
Eine ganz besonders bevorzugte und einfach zu realisierende
Ausführungsvariante beinhaltet als mikrostrukturiertes optisches Element eine
herkömmliche Lichtleitfaser mit einem Faserkerndurchmesser von ca. 9 µm,
die zumindest entlang eines Teilstücks eine Verjüngung aufweist.
Lichtleitfasern dieser Art sind als sog. "tapered fibers" bekannt. Vorzugsweise
ist die Lichtleitfaser insgesamt 1 m lang und weist eine Verjüngung auf einer
Länge von 30 mm bis 90 mm auf. Der Durchmesser der Lichtleitfaser beträgt
in einer bevorzugten Ausgestaltung im Bereich der Verjüngung ca. 2 µm. Der
Faserkerndurchmesser liegt entsprechend im Nanometerbereich.
Die Beleuchtungseinrichtung ist ganz besonders für die Beleuchtung einer
mikroskopischen Probe, insbesondere in einem Scanmikroskop oder
konfokalen Scanmikroskop, einsetzbar.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und
wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung,
Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit
einem Spektrometer und einer Anzeige,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit
einem Leistungsmesser und einer Anzeige,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit
einer Vorrichtung zur Variierung der Leistung,
Fig. 6 eine Ausführung des mikrostrukturierten optischen
Elements,
Fig. 7 schematisch ein konfokales Scanmikroskop und
Fig. 8 eine weitere Ausführung des mikrostrukturierten
optischen Elements.
Fig. 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 1, die einen Laser 3 beinhaltet, der
als diodenlasergepumpter, modengekoppelter Ti : Saphir-Laser 5 ausgeführt ist
und der einen gepulsten Lichtstrahl 7, der gestrichelt gezeichnet ist, emittiert.
Die Dauer der Lichtpulse beträgt ca. 100 fs bei einer Repetitionsrate von ca.
80 MHz. Der Lichtstrahl 7 wird mit der Fokussieroptik 9, die als Zoomoptik 11
ausgestaltet und entlang der Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahles
verschiebbar angeordnet ist, auf ein mikrostrukturiertes optisches Element 13,
das aus einem Kristall 15 aus Photonic-band-Gap-Material besteht, fokussiert.
In dem mikrostrukturierten optischen Element wird das Licht des Lasers
spektral verbreitert. Alle Komponenten befinden sich in einen Gehäuse 17 mit
einer Lichtaustrittsöffnung 19, durch die das spektral verbreiterte Licht 21, als
divergent verlaufender Strahl, das Gehäuse verlässt. Das Spektrum des
spektral verbreiterten Lichts 21 reicht von ca. 300 nm bis 1600 nm, wobei die
Lichtleistung über das gesamte Spektrum weitgehend konstant ist.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel analog zu der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform. In der Lichtaustrittsöffnung 19 befindet sich eine Optik 23,
die das spektral verbreiterte Licht 21 derart zu einem spektral verbreiterten
Lichtstrahl 25 formt, dass dieser kollimiert verläuft. Die Optik 23 ist als
Variooptik ausgeführt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel analog zu der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform. Das mikrostrukturierte optische Element 13 besteht aus
Photonic-band-Gap-Material und ist als Lichtleitfaser 27 ausgebildet. Das aus
der Lichtleitfaser 27 austretende, spektral verbreiterte Licht 21, wird mit Hilfe
der Optik 29 zu einem kollimierten, spektral verbreiterten Lichtstrahl 25
geformt. Mit dem Strahlteiler 31 wird ein Teillichtstrahl 33 des spektral
verbreiterten Lichtstrahls 25 abgespalten und auf eine Analysevorrichtung 35
gelenkt. Diese beinhaltet ein Prisma 37, das den Teillichtstrahl 33 räumlich
spektral zu einem in der Auffächerungsebene divergent verlaufenden
Lichtbündel 39 auffächert und auf eine Photodiodenzeile 41 zur Detektion des
Lichtes richtet. Die Photodiodenzeile 41 erzeugt zur Leistung des Lichtes des
jeweiligen Spektralbereichs proportionale elektrische Signale, die einer
Verarbeitungseinheit 43 zugeführt werden. Dort werden die Signale
aufbereitet und an eine Anzeige 44 weitergeleitet. Diese besteht aus einem
am Gehäuse angebrachten LCD-Display 45 auf dem in Form eines Graphen
47 innerhalb eines Koordinatensystems mit zwei Achsen 49, 51 die
Zusammensetzung des spektral verbreiterten Lichtes 21 angezeigt wird. An
der Achse 49 ist die Wellenfänge aufgetragen und an der Achse 51 die
Leistung des Lichtes. Die gezeigte Beleuchtungseinrichtung beinhaltet ein
Bedienpult 53 mit einem Regelknopf 55, der zur Einstellung der
Ausgangsleistung des Ti : Saphir-Laser 5 dient. Durch Einstellung der Leistung
des Lichtstrahles 7 ist es möglich die Leistung des spektral verbreiterten
Lichtes 21 zu variieren.
Fig. 4 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 1, die im Grundaufbau der in Fig. 3
dargestellten Beleuchtungseinrichtung entspricht. Das mikrostrukturierte
optische Element 13 besteht aus eine, eine Verjüngung 59 aufweisenden
Lichtleitfaser 57. Als Bedienpult ist ein Computer 63 eingesetzt. Als Anzeige
44 für die spektrale Zusammensetzung dient der Monitor 61 des Computers
63, dem die aufbereiteten elektrischen Signale der Verarbeitungseinheit
zugeführt werden. Die Darstellung erfolgt analog zur der in Fig. 3 gezeigten
Koordinatendarstellung. Der Computer 63 steuert entsprechend der
Benutzervorgabe eine Vorrichtung zur Variierung der Leistung 67 des spektral
verbreiterten Lichtes 21. Diese ist als AOTF 69 (acousto optical tunable filter)
ausgeführt. Außerdem ist eine Steuerung der Ausgangsleistung des Lasers 3
übr den Computer vorgesehen. Der Benutzer nimmt Einstellungen mit Hilfe
der Computermaus 65 vor. Auf dem Monitor 61 ist ein Slider 71 dargestellt,
der zur Einstellung der Gesamtleistung des spektral veränderten Lichtes 21
dient. Durch anklicken des Graphen 47 bei gleichzeitigem Verschieben der
Computermaus 65 wird ein gestrichelter Graph 73 erzeugt, der entsprechend
der Bewegung der Computermaus 65 verformbar ist. Im Augenblick eines
erneuten Klickens mit der Computermaus 65 wird über den Computer 63 die
Vorrichtung zur Variierung der Leistung 67 derart angesteuert, daß sich die
mit dem gestrichelten Graphen 73 vorgewählte spektrale Zusammensetzung
ergibt.
Fig. 5 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung wie in Fig. 1, die zusätzlich eine
Anzeige 75 für die Leistung des spektral verbreiterten Lichtes 21 beinhaltet,
die als reine Zahlendarstellungsanzeige ausgeführt ist. Mit dem Strahlteiler 31
wird ein Teilstrahl 33 von dem spektral verbreiterten Licht 21 abgespalten und
auf einen Photomultiplier 77 gelenkt, der ein zur Leistung des auftreffenden
Teilstrahles 33 proportionales elektrisches Signal erzeugt. Dieses wird in der
Verarbeitungseinheit 79 aufbereitet und an die Anzeige 75 übermittelt.
Fig. 6 zeigt eine Ausführung des mikrostrukturierten optischen Elements 13.
Dieses besteht aus Photonic-Band-Gap-Material, die eine besondere
wabenförmige Mikrostruktur 81 aufweist. Die gezeigte Wabenstruktur ist für
die Generierung von breitbandigem Licht besonders geeignet. Der
Durchmesser der Glasinnenkanüle 83 beträgt ca. 1,9 µm. Die innere Kanüle
83 ist von Glassteegen 85 umgeben. Die Glasstege 85 formen wabenförmige
Hohlräume 87. Diese mikrooptischen Strukturelemente bilden gemeinsam
einen zweiten Bereich 89, der von einem ersten Bereich 91, der Glasmantel
ausgeführt ist, umgeben ist.
Fig. 7 zeigt schematisch ein konfokales Scanmikroskop 93. Der von der
Beleuchtungseinrichtung 1 kommende Lichtstrahl 25 wird von einem
Strahlteiler 95 zum Scanmodul 97 reflektiert, das einen kardanisch
aufgehängten Scanspiegel 99 beinhaltet, der den Lichtstrahl 25 durch die
Mikroskopoptik 101 hindurch über bzw. durch das Präparat 103 führt. Der
Lichtstrahl 25 wird bei nicht transparenten Präparaten 103 über die
Objektoberfläche geführt. Bei biologischen Präparaten 103 oder transparenten
Präparaten 103 kann der Lichtstrahl 25 auch durch das Präparat 103 geführt
werden. Dies bedeutet, dass aus verschiedenen Fokusebenen des Präparats
103 nacheinander durch den Lichtstrahl 25 abgetastet werden. Die
nachträgliche Zusammensetzung ergibt dann ein dreidimensionales Bild des
Präparates. Der von der Beleuchtungseinrichtung 1 kommende Lichtstrahl 25
ist in der Abbildung als durchgezogene Linie dargestellt. Das vom Präparat
103 ausgehende Licht 105 gelangt durch die Mikroskopoptik 101 und über das
Scanmodul 97 zum Strahlteiler 95, passiert diesen und trifft auf Detektor 107,
der als Photomultiplier ausgeführt ist. Das vom Präparat 103 ausgehende
Licht 105 ist als gestrichelte Linie dargestellt. Im Detektor 107 werden
elektrische, zur Leistung des vom Präparat 103 ausgehenden Lichtes 105
proportionale Detektionssignale erzeugt und weiterverarbeitet. Das bei einem
konfokalen Scanmikroskop üblicherweise vorgesehene Beleuchtungspinhole
109 und das Detektionspinhole 111 sind der Vollständigkeit halber
schematisch eingezeichnet. Weggelassen sind wegen der besseren
Anschaulichkeit hingegen einige optische Elemente zur Führung und Formung
der Lichtstrahlen. Diese sind einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann
hinlänglich bekannt.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Ausführung des mikrostrukturierten optischen
Elements 13. In dieser Ausführung besteht das mikrostrukturierte optische
Element 13 aus einer herkömmlichen Lichtleitfaser 113 mit einem
Außendurchmesser von 125 µm und einem Faserkern 115, der einen
Durchmesser von 6 µm aufweist. Im Bereich einer 300 mm langen Verjüngung
117 ist der Aussendurchmesser der Lichtleitfaser 113 auf 1,8 µm reduziert. In
diesem Bereich beträgt der Durchmesser des Faserkerns 115 nur noch
Bruchteile von Mikrometern.
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform
beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und
Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich
der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
1
Beleuchtungseinrichtung
3
Laser
5
Ti : Saphir-Laser
7
Lichtstrahl
9
Fokussieroptik
11
Zoomoptik
13
mikrostrukturiertes optisches Element
15
Kristall
17
Gehäuse
19
Lichtaustrittsöffnung
21
spektral verbreitertes Licht
23
Optik
25
spektral verbreiterter Lichtstrahl
27
Lichtleitfaser
29
Optik
31
Strahlteiler
33
Teillichtstrahl
35
Analysevorrichtung
37
Prisma
39
Lichtbündel
41
Photodiodenzeile
43
Verarbeitungseinheit
44
Anzeige
45
LCD-Display
47
Graph
49
Achse
51
Achse
53
Bedienpult
55
Regelknopf
57
Lichtleitfaser
59
Verjüngung
61
Monitor
63
Computer
65
Computermaus
67
Vorrichtung zur Variierung der Leistung
69
AOTF
71
Slider
73
Graph
75
Anzeige
77
Photomultiplier
79
Verarbeitungseinheit
81
Mikrostruktur
83
Glasinnenkanüle
85
Glassteege
87
Hohlräume
89
zweiter Bereich
91
erster Bereich
93
konfokales Scanmikroskop
95
Strahlteiler
97
Scanmodul
99
Scanspiegel
101
Mikroskopoptik
103
Präparat
105
vom Präparat ausgehendes Licht
107
Detektor
109
Beleuchtungspinhole
111
Detektionspinhole
113
Lichtleitfaser
115
Faserkern
117
Verjüngung
Claims (24)
1. Beleuchtungseinrichtung (1) mit einem Laser (3), der
einen Lichtstrahl (7) emittiert, der auf ein mikrostrukturiertes optischen
Element (13) gerichtet ist, das das Licht des Lasers spektral verbreitert,
dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (3) und das mikrosturkurierte
optische Element (13) zu einem Modul zusammengefasst sind.
2. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) ein Gehäuse (17) mit
einer Lichtaustrittsöffnung (19) aufweist, aus der das spektral verbreiterte Licht
(21) austritt.
3. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass dem mikrostrukturierten optischen Element (13) eine
Optik (23) nachgeordnet ist, die das spektral verbreiterte Licht zu einem Strahl
formt.
4. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) eine Vorrichtung zur
Variierung der Leistung (67) des spektral verbreiterten Lichtes (21) beinhaltet.
5. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) eine Vorrichtung zur
Variierung der Leistung (67) des spektral verbreiterten Lichtes mindestens
einer auswählbaren Wellenlänge oder mindestens eines auswählbaren
Wellenlängenbereichs beinhaltet.
6. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das spektral verbreiterte Licht (21) innerhalb
auswählbarer Wellenlängen oder auswählbarer Wellenlängenbereiche
vollständig ausblendbar ist.
7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4
bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedienpult (53) zur Auswahl der
Leistung des spektral verbreiterten Lichtes vorgesehen ist.
8. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) eine Fokussieroptik (9)
beinhaltet, die den Lichtstrahl (7) des Lasers (3) auf das mikrostrukturierte
optische Element (13) fokussiert.
9. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fokussieroptik (9) eine Variooptik ist.
10. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Strahlteiler (31) vorgesehen ist, der einen Teilstrahl
(33) des spektral verbreiterten Lichtes (21) auf eine Analysevorrichtung (35)
richtet.
11. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (35) ein Spektrometer ist.
12. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (35) ein Leistungsmesser ist.
13. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige (44) für die Leistung des
spektral verbreiterten Lichtes (21) vorgesehen ist.
14. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige (44) für die spektrale
Zusammensetzung des spektral verbreiterten Lichtes (21) vorgesehen ist.
15. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass mikrosturkurierte optische Element (13) aus einer
Vielzahl von mikrooptischen Strukturelementen aufgebaut ist, die zumindest
zwei unterschiedliche optische Dichten aufweisen.
16. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass das mikrosturkurierte optische Element (13) einen
ersten Bereich (91) und einen zweiten Bereich (89) beinhaltet, wobei der erste
Bereich (91) eine homogene Struktur aufweist und in dem zweiten Bereich
(89) eine Mikrostruktur (81) aus mikrooptischen Strukturelementen gebildet ist.
17. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Bereich (91) den zweiten Bereich (89)
umschließt.
18. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche
15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mikrostrukturierte optische
Element (13) aus nebeneinander angeordnetem Glas- oder Kunststoffmaterial
und Hohlräumen (87) besteht.
19. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche
15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrooptischen Strukturelemente
Kanülen (83), Stege (85), Waben, Röhren oder Hohlräume (87) sind.
20. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das mikrosturkurierte optische Element aus Photonic-
Band-Gap-Material besteht.
21. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das mikrosturkurierte optische Element als Lichtleitfaser
(27, 57) ausgestaltet ist.
22. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (27, 57) eine Verjüngung (59) aufweist.
23. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) in
einem Mikroskop zur Beleuchtung eines Präparats (103) verwendbar ist.
24. Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) in
einem konfokalen Scanmikroskop (93) zur Beleuchtung eines Präparats (103)
verwendbar ist.
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