DE102004012257A1

DE102004012257A1 - Beleuchtungswechselvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE102004012257A1
Application number: DE102004012257A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hachioji Aono
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2004-10-28
Also published as: US20040196549A1; US7170676B2

Abstract

Der verwendete Lichtweg wechselt zwischen einem ersten Lichtweg (Qa) und einem zweiten Lichtweg (Qb). Der erste Lichtweg (Qa) wird verwendet, um das von einer Lichtquelle (1) abgegebene Licht durch das Beleuchtungssystem (10) entlang einer optischen Achse eines Objektivs (11) zu leiten. Der zweite Lichtweg (Qb) wird verwendet, um das von der Lichtquelle (2) abgegebene Licht durch das Beleuchtungssystem (10) und das Objektiv (11) zu leiten, wodurch das Zielobjekt (102) im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungswechselvorrichtung und das Verfahren des Beleuchtungswechsels zwischen totaler Reflexionsbeleuchtung und standardmäßiger Fluoreszenzbeleuchtung zur Untersuchung eines Präparats durch ein Objektiv.
Die Aufmerksamkeit wird im vorliegenden Fall auf TIRF-Mikroskope (total internal reflection fluorescence; Mikroskope mit totaler interner Reflexion) gerichtet. Wie in 12 dargestellt, reflektieren TIRF-Mikroskope das Licht vollständig an der Grenze zwischen einem Deckglas 100 und einem Präparat 102. Dabei regt abklingendes Licht, das in einem kleinen Bereich des Präparats 102 von einigen hundert Nanometern oder weniger auftritt, einen Fluoreszenzstoff im Präparat an. Infolgedessen wird in dem kleinen Bereich nahe des Deckglases 100 Fluoreszenzlicht erzeugt. Durch TIRF-Mikroskope wird nur dieses Fluoreszenzlicht betrachtet. Da TIRF-Mikroskope einen sehr dunklen Hintergrund aufweisen, sind Untersuchungen mit einem hohen Kontrast und mit einem schwachen differierenden Fluoreszenzlicht möglich.
Das abklingende Licht 103 erreicht nicht den tiefen Bereich des Präparats 102, der sich vom Deckgias 100 entfernt befindet. Folglich kann dieser tiefe Bereich nicht betrachtet werden.
Aus diesem Grunde ermöglicht das Wechseln zwischen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts eine Untersuchung des Bereichs des Präparats 102 nahe des Deckglases 10 mit einem hohen Kontrast, zudem kann das gesamte Präparat 102 betrachtet werden. Insbesondere bei der Untersuchung physiologischer Besonderheiten mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit ist ein schnelles Wechseln zwi schen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts nötig.
In den japanischen Patentanmeldungen KOKAI-Publikationen Nr. 9-159922 und Nr. 2002-31762 wird beispielsweise der Wechsel zwischen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts durch ein Objektiv beschrieben. Insbesondere in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Publikation Nr. 9-159922 wird eine Technik beschrieben, bei der ein Reflektionsspiegel für die Beleuchtung parallel zum Objektiv verschoben wird, wodurch die Einfallsposition des Lichts auf das Objektiv von der optischen Achse der Linse weg verschoben wird, was wiederum zu einer Änderung des Austrittswinkels des Lichts aus der Linse führt. In der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Publikation Nr. 2002-31762 wird eine Technik zur Änderung des Winkels eines Spiegels beschrieben, der sich in der Mitte des Beleuchtungssystems befindet, wobei der Austrittswinkel des Lichts aus dem Objektiv geändert wird.
Sowohl bei der in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Publikation Nr. 9-159922 beschriebenen Vorrichtung, bei der der Spiegel in der Mitte des Beleuchtungssystems parallel verschoben wird, als auch bei der in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Publikation Nr. 2002-31762 beschriebenen Vorrichtung, bei der der Winkel des Spiegels verändert wird, muss der einzelne Spiegel zwischen genau definierten Positionen hin und her bewegt werden, wenn ein Wechsel zwischen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts vorgenommen wird.
Durch diese Hin- und Herbewegung des Spiegels ist es im Verhältnis zur Geschwindigkeit eines solchen Wechsels schwer, die Position präzise festzulegen, in der der Spiegel angehalten werden muss. Es ist nicht möglich, bei einem zweimaligen Wechsel das vor dem Wechsel betrachtete Bild exakt wiederherzustellen, es sei denn, die Präzision der Position, in der der Spiegel angehalten wird, kann verbessert werden.
Wenn die Beleuchtung an der Spiegelposition einen großen Querschnitt aufweist, wird ein großer Spiegel verwendet. Dies schränkt die Geschwindigkeit eines Wechsels zwischen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts ein. Die Zeitspanne für einen Wechsel bei parallelem Verschieben des Spiegels beträgt beispielsweise mindestens 0,5 Sekunden. Andererseits beträgt die Wechselzeitspanne bei Änderung des Spiegelwinkels beispielsweise mindestens 0,1 Sekunden. In beiden Fällen ist die Zeitspanne also im Vergleich zu einer Zeitspanne in einer Größenordnung von 1/100 Sekunde, die für den Wechsel zwischen einer Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts benötigt wird, nicht zufrieden stellend.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Beleuchtungswechselvorrichtung die folgenden Bestandteile auf: ein Objektiv mit einer numerischen Apertur, durch die eine totale Reflexionsbeleuchtung eines Objekts ermöglicht wird; eine Lichtquelle, die für eine Befeuchtung sorgt; ein Beleuchtungssystem, welches das Licht von der Lichtquelle auffängt und es zum Objektiv und zu einem Beleuchtungswechselbereich weiterleitet, der einen ersten und einen zweiten Lichtweg auswählt, wobei das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle, wenn der erste Lichtweg gewählt wird, durch das Beleuchtungssystem geleitet wird, um entlang einer optischen Achse des Objektivs geleitet zu werden und das Zielobjekt in einem standardmäßigen Untersuchungsmodus zu beleuchten, und wobei das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle, wenn der zweite Lichtweg gewählt wird, durch das Beleuchtungssystem und das Objektiv geleitet wird, um das Zielobjekt in einem Untersuchungsmodus der totalen Reflexion zu beleuchten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Wechsel der Beleuchtung Folgendes: die Hindurchleitung oder Unterbrechung eines ersten Laserstrahles eines ersten Laseroszillators durch einen ersten Verschlussmechanismus an einer Laserabgabestation des ersten Laseroszillators; die Hindurchleitung oder Unter brechung eines zweiten Laserstrahles eines zweiten Laseroszillators durch einen zweiten Verschlussmechanismus an einer Laserabgabestation des zweiten Laseroszillators; Weiterleitung des ersten Laserstrahls, nachdem er den ersten Verschlussmechanismus durchlaufen hat, entlang einer optischen Achse eines Objektivs über ein Beleuchtungssystem, wodurch ein Zielobjekt durch ein standardmäßiges Fluoreszenzlicht beleuchtet wird; und Weiterleitung des zweiten Laserstrahls, nachdem er den zweiten Verschlussmechanismus durchlaufen hat, durch das Objektiv über das Beleuchtungssystem, wodurch das Zielobjekt durch die totale Reflexion des Fluoreszenzlichts beleuchtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 ist eine Ansicht, in der eine Beleuchtungswechselvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
2 ist ein Beispiel des in die Vorrichtung integrierten ersten und zweiten Verschlussmechanismus;
3 ist eine schematische Ansicht, in der die Bedingungen für eine totalen Reflexion dargestellt werden;
4 ist eine Ansicht, in der eine Beleuchtungswechselvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
5 ist eine Ansicht, in der eine Beleuchtungswechselvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
6 ist eine Ansicht, in der eine weitere Beleuchtungswechselvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
7 ist eine Ansicht, in der eine Beleuchtungswechselvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
8 ist eine Ansicht eines Bildaufnahmesystems, das im Lichtweg eines Auflichtsystems angebracht ist, das in der Beleuchtungswechselvorrichtung des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels integriert ist;
9 ist eine Ansicht eines Bildaufnahmesystems, das im Lichtweg eines Durchlichtsystems angebracht ist, das in der Beleuchtungswechselvorrichtung des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels integriert ist;
10 ist eine Ansicht, in der eine Vorrichtung zur Änderung der Wellenlänge dargestellt ist, die sich in der Beleuchtungswechselvorrichtung der Erfindung befindet; 11 ist eine Ansicht, in der eine Variante der Beleuchtungswechselvorrichtung der Erfindung dargestellt ist; und
12 ist eine Ansicht, in der die Untersuchung mit totaler Reflexion von Fluoreszenzlicht erklärt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
1 ist eine Ansicht, in der das erste Ausführungsbeispiel dargestellt wird, bei dem eine Beleuchtungswechselvorrichtung in einem Mikroskop integriert ist. Wie in der Figur dargestellt, weist diese einen ersten und einen zweiten Laseroszillator 1 und 2 auf. Ein erster und ein zweiter Verschlussmechanismus 3 und 4 sind an den Abgabestationen des ersten und des zweiten Laseroszillators 1 bzw. 2 befestigt. Der erste und der zweite Verschlussmechanismus 3 und 4 werden durch einen Verschlussregler 7 geöffnet bzw. geschlossen. Der erste und zweite Lichtleiter 5 und 6 sind an die Abgabestationen des ersten und des zweiten Verschlussmechanismus 3 bzw. 4 angeschlossen.
Der erste und der zweite Verschlussmechanismus 3 bzw. 4 haben beispielsweise eine mechanische Struktur. 2 zeigt ein Konstruktionsbeispiel des ersten und des zweiten Verschlussmechanismus 3 und 4. Wie in der Figur dargestellt, sind zwei Klingen 301 und 302 beispielsweise an einer Verschlussdrehachse 300 befestigt, so dass diese sich um die Achse 300 in Richtung der Pfeile A bzw. B drehen können. Die Klingen 301 und 302 haben im Wesentlichen eine halbrunde Form und verfügen über schnellen Wechselmodus zum Wechseln der Modi der Vorrichtung zwischen dem Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion und dem Standard-Untersuchungsmodus in einem kurzem Zeitraum in einer Größenordnung von 1/100 Sekunde.
Der erste und der zweite Lichtleiter 5 und 6 verfügen über einen ersten und einen zweiten Laseremissionsbereich 8 bzw. 9. Der erste Lichtleiter 5 und der erste Laseremissionsbereich 8 weisen einen ersten Lichtdurchlassbereich auf. Der zweite Lichtleiter 6 und der zweite Laseremissionsbereich 9 weisen einen zweiten Lichtdurchlassbereich auf.
Der erste und zweite Laserstrahl aus dem ersten und zweiten Laseremissionsbereich dringen in ein Beleuchtungssystem 10 ein. Das Beleuchtungssystem 10 leitet den ersten und zweiten Laserstrahl aus dem ersten bzw. zweiten Laseremissionsbereich 8 bzw. 9 auf den Lichtweg des Mikroskops. Im Mikroskop befindet sich über der optischen Achse O des Lichtwegs ein Objektiv 11.
Einbuchtungen 303 bzw. 304. Die Verschlussdrehachse 300 ist jeweils an einem Ende der Klingen 301 und 302 angebracht. Der erste und der zweite Verschlussmechanismus 3 und 4 sind jeweils so angeordnet, dass bei offen stehenden Klingen 301 und 302 die optischen Achsen X1 und X2 des ersten und zweiten Laseroszillators 1 bzw. 2 zwischen den Klingen 301 und 302 verlaufen. Der erste und der zweite Verschlussmechanismus 3 und 4 können elektronische Verschlüsse sein, die beispielsweise aus Flüssigkristallen, akusto-optischen Filtern usw. bestehen.
Der Verschlussregler 7 wechselt den Modus der Vorrichtung zwischen dem Modus zur Untersuchung mit totaler Reflexion des Fluoreszenzlichts (im Folgenden „Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion") und einer Untersuchung unter Verwendung des standardmäßigen Fluoreszenzlichts (im Folgenden „Standard- Untersuchungsmodus"). Im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion öffnet der Verschlussregler 7 den zweiten Verschlussmechanismus 4 und schließt den ersten Verschlussmechanismus 3. Andererseits schließt der Verschlussregler 7 im Standard-Untersuchungsmodus den zweiten Verschlussmechanismus 4 und öffnet den ersten Verschlussmechanismus 3. Zudem verfügt der Verschlussregler 7 über einen sehr schnellen Wechselmodus zum Wechseln der Modi der Vorrichtung zwischen dem Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion und dem Standard-Untersuchungsmodus in einem kurzem Zeitraum in einer Größenordnung von 1/100 Sekunde.
Der erste und der zweite Lichtleiter 5 und 6 verfügen über einen ersten und einen zweiten Laseremissionsbereich 8 bzw. 9. Der erste Lichtleiter 5 und der erste Laseremissionsbereich 8 weisen einen ersten Lichtdurchlassbereich auf. Der zweite Lichtleiter 6 und der zweite Laseremissionsbereich 9 weisen einen zweiten Lichtdurchlassbereich auf.
Der erste und zweite Laserstrahl aus dem ersten und zweiten Laseremissionsbereich dringen in ein Beleuchtungssystem 10 ein. Das Beleuchtungssystem 10 leitet den ersten und zweiten Laserstrahl aus dem ersten bzw. zweiten Laseremissionsbereich 8 bzw. 9 auf den Lichtweg des Mikroskops. Im Mikroskop befindet sich über der optischen Achse O des Lichtwegs ein Objektiv 11.
Das Beleuchtungssystem 10 enthält entlang einer optischen Achse O' eine Kollimationslinse 12, eine Apertur 13 und einen Kondensor 14. Die Kollimationslinse 12 wandelt die aus dem ersten und zweiten Laseremissionsbereich 8 bzw. 9 emittierten Laserstrahlen (divergierende Strahlen) in paralleles Licht um. Die Kollimationslinse 12 verfügt über eine sogenannte Sammellinsenkraft. Der Kondensor 14 wandelt die Laserstrahlen, die durch die Kollimationslinse verlaufen, in konvergentes Licht um. Auch der Kondensor 14 verfügt über Sammellinsenkraft.
Der Abstand zwischen der Kollimationslinse 12 und Apertur 13 entspricht der Brennweite f1 der Kollimationslinse 12. Der Abstand zwischen der Apertur 13 und dem Kondensor 14 entspricht der Brennweite f2 des Kondensors 14. Das Beleuchtungssystem 10 hat also eine telezentrische optische Systemstruktur.
Die optische Achse O' des Beleuchtungssystems 10 kreuzt die optische Achse O des Untersuchungssystems. Ein dichroitischer Spiegel 15 befindet sich an der Stelle, an der sich die optischen Achsen O' und O kreuzen. Ein Deckglas 100 wird auf das Objektiv 11 über die optische Achse O gelegt. Ein Präparat 102 wird auf dem Deckglas 100 platziert.
Die Emissionsrichtung des ersten Laseremissionsbereichs 8 stimmt mit der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10 überein. Der erste Laseremissionsbereich 8 emittiert somit einen ersten Laserstrahl (im Folgenden „Licht Qa") entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10.
Da sich der erste Laseremissionsbereich 8 an der oben beschriebenen Stelle befindet, durchläuft das abgegebene Licht Qa das Beleuchtungssystem 10, wird vom dichroitischen Spiegel 15 reflektiert, tritt in das Objektiv 11 ein und beleuchtet das Präparat 102. Das Präparat 102 wird folglich durch standardmäßiges Fluoreszenzlicht (gebrochene Auflichtbeleuchtung) beleuchtet.
Andererseits verläuft die Emissionsrichtung des zweiten Laseremissionsbereichs 9 senkrecht zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10. Der zweite Laseremissionsbereich 9 emittiert somit einen zweiten Laserstrahl (im Folgenden „Licht Qb") im rechten Winkel zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10.
Ein Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion befindet sich quer zur Laseremissionsrichtung des zweiten Laseremissionsbereichs 9, und ist dabei um einen vorgegebenen Abstand zur optischen Achse verschoben. Das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion reflektiert das vom zweiten Laseremissionsbereich 9 emittierte Licht Qb im rechten Winkel, so dass das Licht Qb parallel versetzt zur optischen Achse O' verläuft.
Das Licht Qb ist insbesondere um beispielsweise einige Millimeter zur optischen Achse O' versetzt, verläuft aber parallel dazu. Der Abstand zwischen den Lichtstrahlen Qa und Qb beträgt also einige Millimeter.
Da sich das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion an der oben beschriebenen Stelle befindet, wird das vom Prisma 16 reflektierte Licht Qb durch das Beleuchtungssystem 10 geleitet, anschließend vom dichroitischen Spiegel 15 so reflektiert, dass es parallel versetzt zur optischen Achse O des optischen Untersuchungssystems verläuft und in das Objektiv 11 eintritt. Das Präparat 102 wird folglich durch total reflektiertes Fluoreszenzlicht (gebrochene Auflichtbeleuchtung) beleuchtet.
Der Austrittswinkel des Lichts Qb zum Objektiv 11 wird ausschließlich durch die versetzte Stellung der optischen Achse O des Lichts Qb bestimmt, wenn dieses auf das Objektiv 11 trifft. Der Austrittswinkel ist also direkt vom Einfallspunkt des zweiten Laserstrahls in das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion abhängig, das den Strahl durch totale interne Reflexion reflektiert.
Anders ausgedrückt befindet sich das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion an einer Position, an der der Einfallswinkel des Lichts Qb in Bezug auf das Deckglas 100 größer ist als der kritische Winkel der totalen Reflexion. Das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion ist so angeordnet, dass das Licht Qb [Anm. des Übersetzers. Satz im Original nicht vollständig].
3 ist eine schematische Ansicht zur Erklärung der Bedingungen für eine totale Reflexion. So ist beispielsweise der Brechungsindex n_O von Öl oder Glas 1,52, während der Index n_W von Wasser 1,33 beträgt. Unter der Voraussetzung, dass der Einfallswinkel eines Laserstrahls θ ist und der Winkel θ entspricht sin θ > 1,33/1,52, wird der Laserstrahl am Rand zwischen Öl oder Glas und Wasser total reflektiert.
Die Apertur NA des Objektivs 11 ist durch
NA = (Brechungsindex n_O von Öl oder Glas)
X sin θ definiert.
Dementsprechend wird der Laserstrahl total reflektiert, wenn die Apertur NA des Objektivs 11 größer ist als der Brechungsindex n_W von Wasser (= 1,33).
Insbesondere, wenn ein Objektiv 11 mit einer Vergrößerung von 60 verwendet wird, entspricht die Brennweite f des Objektivs 11 f = (180 mm/60) = 2mm,wobei 180 mm die Brennweite der bilderzeugenden Linse (nicht abgebildet) zur Umwandlung in konvergentes Licht ist. Das Untersuchungslicht durchläuft das Objektiv 11 und wird durch die optische Struktur des Mikroskops bestimmt.
Der Abstand x1 für die totale Reflexion des Laserstrahls am Brennpunkt der Linse 11 zwischen der optischen Achse des Objektivs 11 und der Einfallsposition des Laserstrahls in die Linse 11 wird definiert durch
x1 = 3 mm (Brennweite des Objektivs 11)
X 1,33 (Brechungsindex n_W von Wasser) = 3,99.
Der Durchmesser der Blende x2 des Objektivs 11 wird definiert durch
X2 = 3 mm (Brennweite des Objektivs 11)
X 1,45 (Apertur NA des Objektivs 11) = 4,35.
Dementsprechend liegt der Bereich des Lasereinfallswinkels für eine totale Reflexion des Laserstrahls zwischen x1 und x2. Aus diesem Grund ist das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion so angeordnet, dass der Einfallswinkel des Laserstrahls innerhalb des Bereiches zwischen x1 und x2 liegt. Die Position des Prismas 16 wird entsprechend der Projektionsvergrößerung des Beleuchtungssystems 10 verändert.
Im Folgenden wird die Verwendung der Vorrichtung mit oben beschriebenem Aufbau erläutert.
Im Standard-Untersuchungsmodus schließt der Verschlussregler 7 zunächst den zweiten Verschlussmechanismus 4 und öffnet den ersten Verschlussmechanismus 3. Der erste Laseroszillator 1 strahlt einen ersten Laserstrahl aus. Der erste Laserstrahl dringt über den ersten Verschlussmechanismus 3 in den ersten Lichtleiter 5 ein, durchläuft den ersten Lichtleiter 5 und erreicht den ersten Laseremissionsbereich B.
Das vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittierte Licht Qa ist divergentes Licht. Das divergente Licht Qa wird durch die Kollimationslinse 12 in paralleles Licht umgewandelt. Das parallele Licht Qa durchläuft die Apertur 13 und den Kondensor 14, wo es in kondensiertes (gebündeltes) Licht umgewandelt wird. Das kondensierte Licht Qa wird vom dichroitischen Spiegel 15 reflektiert und konvergiert am hinteren Brennpunkt des Objektivs 11. Das konvergente Licht Qa durchläuft das Objektiv 11 als paralleles Licht und trifft auf das Deckglas 100.
Dabei wird das Präparat 102 mit standardmäßigem Fluoreszenzlicht beleuchtet, da das Licht Qa auf das Deckglas 100 trifft, nachdem es entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems und der optischen Achse O des optischen Untersuchungssystems verlaufen ist.
Andererseits öffnet der Verschlussregler 7 im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion den zweiten Verschlussmechanismus 4 und schließt den ersten Verschlussmechanismus 3. Der zweite Laseroszillator 2 gibt einen zweiten Laserstrahl ab. Der zweite Laserstrahl dringt über den zweiten Verschlussmechanismus 4 in den zweiten Lichtleiter 6 ein, durchläuft diesen zweiten Lichtleiter 6 und erreicht den zweiten Laseremissionsbereich 9. Das vom zweiten Laseremissionsbereich 9 emittierte Licht Qb ist divergentes Licht.
Das divergente Licht Qb durchläuft die Kollimationslinse 12 und wird dadurch in paralleles Licht mit einem vorbestimmten Neigungswinkel umgewandelt. Das parallele Licht Qb durchläuft die Apertur 13 und den Kondensor 14, wo es in kondensiertes Licht, das versetzt aber parallel zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems verläuft, umgewandelt wird. Das kondensierte Licht Qb wird vom dichroitischen Spiegel 15 reflektiert und konvergiert am hinteren Brennpunkt des Objektivs 11. Dieses konvergierte Licht Qb aus dem Objektiv 11 trifft auf das Deckglas 100.
Die Reflexionsposition auf dem Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion ist so eingestellt, dass der Einfallswinkel des Lichts Qb in Bezug auf das Deckglas 100 größer ist als der kritische Winkel der totalen Reflexion. Daraus resultiert, dass das Licht Qb, welches vom Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion reflektiert wird, zu Licht für eine Untersuchung mit totaler Fluoreszenzreflexion wird.
Das Licht Qb trifft also in einem Winkel auf das Deckglas 100, der größer ist als der kritische Winkel der totalen Reflexion, so dass in einem kleinen Bereich des Präparats 102 von einigen hundert Nanometern oder weniger abklingendes Licht 103 generiert wird. Der Fluoreszenzstoff in diesem Präparat 102 wird durch das abklingende Licht 103 angeregt. Daher wird nur Fluoreszenzlicht beobachtet, das durch den Fluoreszenzstoff in dem kleinen Bereich nahe des Deckglases 100 generiert wird.
Im Schnellwechselmodus ändert der Verschlussregler 7 abwechselnd den Modus der Vorrichtung in einer kurzen Zeitspanne in einer Größenordnung von beispielsweise 1/100 Sekunde vom Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion zum Standard-Untersuchungsmodus. Insbesondere befinden sich der erste und zweite Verschlussmechanismus 3 bzw. 4 an den Abgabestationen des ersten und zweiten Laseroszillators 1 bzw. 2. Der Durchmesser des ersten und zweiten Laserstrahls an den Abgabestationen des ersten und zweiten Oszillators 1 und 2 ist klein, wodurch der zur Schattierung des ersten und zweiten Laserstrahls benötigte Bereich verkleinert wird. Dadurch kann die Zeitspanne, die zur Schattierung des ersten und zweiten Laserstrahls benötigt wird, auf beispielsweise 1/100 Sekunde verkürzt werden. Der Modus zur Untersuchung des Präparats 102 auf dem Deckglas 100 kann somit sehr schnell zwischen dem Standard-Fluoreszenzuntersuchungsmodus und dem Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion gewechselt werden.
Wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, befinden sich der erste und zweite Verschlussmechanismus 3 und 4, die sehr schnell von einer Stellung in die andere umgestellt werden können, an den Abgabestationen des ersten und zweiten Laseroszillators 1 bzw. 2. Des Weiteren befindet sich das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion an einer Stelle, an der der Einfallswinkel des Lichts in Bezug auf das Deckglas 100 größer ist als der kritische Winkel der totalen Reflexion. Das vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittierte Licht Qa verläuft entlang der optischen Achse O des Beleuchtungssystems. Daraus resultiert, dass der Modus zur Untersuchung des Präparats 102 auf dem Deckglas 100 sehr schnell in einem sehr kurzen Zeitraum in der Größenordnung von beispielsweise 1/100 Sekunde zwischen dem Standard- Fluoreszenzuntersuchungsmodus und dem Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion gewechselt werden kann.
Der erste und zweite Laserstrahl, die vom ersten bzw. zweiten Laseroszillator 1 und 2 emittiert werden, treffen direkt auf den ersten bzw. zweiten Verschlussmechanismus 3 und 4, ohne einer Verformung ausgesetzt zu sein. Der Durchmesser des ersten und zweiten Laserstrahls beträgt beispielsweise ungefähr 1 mm. Demzufolge können die Verschlussöffnungen des ersten und zweiten Verschlussmechanismus 3 und 4 klein konstruiert werden, so dass der Verschlussmechanismus 3 und 4 sehr schnell geöffnet und geschlossen werden können.
Da die Lichtstrahlen Qa und Qb, die für die Standarduntersuchung bzw. die Untersuchung mit totaler Reflexion verwendet werden, verschiedene Lichtwege durchlaufen müssen, sind sie voneinander vollkommen unabhängig. Dadurch wird ebenfalls ein sehr schneller Wechsel zwischen den Lichtstrahlen Qa und Qb ermöglicht.
Wie bereits beschrieben, wechselt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zwischen den Lichtstrahlen Qa und Qb, wodurch sich die Vorrichtung vom bekannten Stand der Technik unterscheidet, bei der der Spiegel verschoben wird. Bei der Erfindung können die durch eine Standarduntersuchung und eine Untersuchung mit totaler Reflexion gewonnenen Bilder genau nachgebildet werden, selbst wenn sehr schnell zwischen der Standarduntersuchung und der Untersuchung mit totaler Reflexion gewechselt wird.
Da das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion zudem sehr klein ist, kann nahe der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems angebracht werden. Aus diesem Grunde kann der Abstand zwischen dem Lichtstrahl Qa, der zur Standard-Fluoreszenzuntersuchung verwendet wird, und dem Lichtstrahl Qb, der zur Untersuchung mit totaler Reflexion eingesetzt wird, auf beispielsweise wenige Millimeter verringert werden. Dabei sollte beachtet werden, dass der Abstand zwischen dem Lichtstrahl Qa und dem Lichtstrahl Qb nicht einfach dadurch auf wenige Millimeter verkürzt werden kann, dass der erste und zweite Laseremissionsbereich 8 und 9 parallel zueinander angeordnet werden, da die Emissionsbereiche 8 und 9 über mechanische Kontaktflächen an den Enden des ersten und zweiten Lichtleiters 5 bzw. 6 verfügen und aus diesem Grunde ein Durchmesser ϕ von ca. 5 bis 10 mm erforderlich ist.
Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben. Elemente, die den in 1 dargestellten Elementen ähnlich sind, werden mit den entsprechenden Referenznummern bezeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
In 4 ist eine Beleuchtungswechselvorrichtung zur Verwendung in einem Mikroskop gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Emissionsrichtung des ersten Laseremissionsbereichs 8 verläuft senkrecht zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems. Daher gibt der erste Laseremissionsbereich 8 die Lichtstrahlen Qa senkrecht zur optischen Achse O' ab.
Das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion befindet sich quer zur Emissionsrichtung des ersten Laseremissionsbereichs 8. Das Mikroprisma 16 befindet sich auf der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems und wird dazu verwendet, das vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittierte Licht Qa zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems zu leiten.
Da sich das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion an der oben beschriebenen Stelle befindet, durchläuft das vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittierte Licht Qa das Beleuchtungssystem 10, wird vom dichroitischen Spiegel 15 reflektiert, verläuft entlang der optischen Achse O des optischen Untersuchungssystems, dringt auf das Objektiv 11 ein und beleuchtet das Präparat 102 im Standard-Fluoreszenzuntersuchungsmodus.
Der zweite Laseremissionsbereich 9 ist so angeordnet, dass seine Emissionsrichtung in einem vorbestimmten Abstand zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems versetzt ist. Der zweite Laseremissionsbereich 9 emittiert das Licht Qb in einer parallel zur optischen Achse O' verlaufenden Richtung.
Da der zweite Laseremissionsbereich 9 wie oben beschrieben angeordnet ist, wird das von diesem Bereich emittierte Licht Qb durch das Beleuchtungssystem 10 geleitet und vom dichroitischen Spiegel 15 reflektiert. Daher verläuft das Licht Qb parallel versetzt zur optischen Achse O des optischen Untersuchungssystems, dringt in das Objektiv 11 ein und beleuchtet das Präparat 102. Das Präparat 102 wird somit im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet.
Wie bereits beschrieben, ist das Anordnungsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiter Laseremissionsbereich 8 und 9 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel entgegengesetzt, d. h., dass das vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittierte Licht Qa vom Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion reflektiert wird und verläuft entlang der optischen Achse O'. Des Weiteren ist der zweite Laseremissionsbereich 9 in einem vorbestimmten Abstand zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10 versetzt, wodurch das Licht Qb zwar versetzt, aber parallel zur optischen Achse O' verläuft. Das zweite Ausführungsbeispiel mit oben beschriebenem Aufbau bietet die gleichen Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben. Elemente, die den in 1 dargestellten Elementen ähnlich sind, werden mit den entsprechenden Referenznummern bezeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
In 5 ist eine Beleuchtungswechselvorrichtung zur Verwendung in einem Mikroskop gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Mikroprisma 16 befindet sich in einer festen Position. Der zweite Laseremissionsbereich 9 kann entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10 verschoben werden (d. h. in die durch Pfeil C angegebenen Richtungen).
Da der zweite Laseremissionsbereich 9 in Bezug auf das Mikroprisma 16 verschoben werden kann, kann die Versetzung des Lichts Qb in Bezug auf die optischen Achse O' angepasst werden, so dass der Einfallswinkel des Lichts Qb in Bezug auf das Deckglas 100 im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion eingestellt werden kann.
Anstatt den zweiten Laseremissionsbereich 9 so zu konstruieren, dass er entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10 verschoben werden kann (d. h. in die durch Pfeil C angegebenen Richtungen), kann der zweite Laseremissionsbereich 9 auch so angebracht werden, dass er zusammen mit dem Mikroprisma 16 senkrecht zur optischen Achse O' verschoben werden kann.
Um den Einfallswinkel des auf das Deckglas 100 auftreffenden Lichts einzustellen, kann die gesamte Konstruktion wie in 6 dargestellt modifiziert werden. Insbesondere befindet sich das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion in der Emissionsrichtung des ersten Laseremissionsbereichs 8 und leitet das Licht Qa zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10. Der zweite Laseremissionsbereich 9 ist mit einem vorgegebenen Abstand versetzt zur optischen Achse O' angeordnet. In diesem Fall kann der zweite Laseremissionsbereich 9 senkrecht zur optischen Achse O' verschoben werden (durch Pfeil D angegeben).
Mit dieser Einstellung kann ebenfalls der Einfallswinkel des Lichts Qb in Bezug auf das Deckglas 100 im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion eingestellt werden.
Im Folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben. Elemente, die den in 1 dargestellten Elementen ähnlich sind, werden mit den entsprechenden Referenznummern bezeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet.
In 7 ist eine Beleuchtungswechselvorrichtung zur Verwendung in einem Mikroskop gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich ist nur ein Laseroszillator 1 vorhanden und ein Strahlenteiler 20 ist an der Abgabestation des Laseroszillators 1 befestigt. Der Strahlenteiler 20 teilt den vom Laseroszillator 1 emittierten Laserstrahl, so dass zwei in verschiedene Richtungen verlaufende Strahlen entstehen.
Der erste und zweite Verschlussmechanismus 3 bzw. 4 sind an den jeweiligen Abgabestationen des Strahlenteilers 20 in Richtung der geteilten Strahlen befestigt. Ein erster Lichtleiter 5 ist an die Laseremissionsstation des ersten Verschlussmechanismus 3 angeschlossen. Auf gleiche Weise ist ein zweiter Lichtleiter 6 an die Laseremissionsstation des zweiten Verschlussmechanismus 4 angeschlossen.
Bei dieser Konstruktion wird ein Laserstrahl vom Laseroszillator 1 emittiert. Der Laserstrahl wird durch den Strahlenteiler 20 in zwei in verschiedene Richtungen verlaufende Strahlen geteilt. Einer dieser geteilten Strahlen wird zum ersten Verschlussmechanismus 3 geleitet, der andere zum zweiten Verschlussmechanismus 4.
In diesem Zustand öffnet/schließt der Verschlussregler 7 den ersten und zweiten Verschlussmechanismus 3 bzw. 4, je nachdem, ob gerade der Standard-Untersuchungsmodus oder der Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion verwendet wird. Die im Standard-Untersuchungsmodus und im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion vorgenommenen Arbeitsschritte ähneln denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Wie bereits beschrieben, wird der einzelne Laserstrahl beim vierten Ausführungsbeispiel durch den Strahlenteiler 20 geteilt. Die geteilten Strahlen werden vom ersten und zweiten Verschlussmechanismus 3 bzw. 4 geschaltet. Dementsprechend kann bei der Untersuchung des Präparats 102 wie beim ersten Ausführungsbeispiel in einem kurzem Zeitraum in einer Größenordnung von beispielsweise 1/100 Sekunde zwischen dem Standard-Untersuchungsmodus und dem Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion gewechselt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen ersten vier Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise modifiziert werden.
Jedes der ersten vier Ausführungsbeispiele kann beispielsweise ein wie in 8 oder 9 dargestelltes Bildaufnahmesystem enthalten. In 8 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem sich quer zur optischen Achse O des Untersuchungssystems ein Bildaufnahmesystem 30 mit Auflicht befindet, welches in die ersten vier Ausführungsbeispielen integriert wird. In diesem Fall befindet sich ein Strahlenteiler 31 am Schnittpunkt der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems mit der optischen Achse O des Untersuchungssystems. Der Strahlenteiler 31 wird anstelle des dichroitischen Spiegels 15 der ersten vier Ausführungsbeispiele angeordnet. Der Strahlenteiler 31 reflektiert die Lichtstrahlen Qa und Qb zum Objektiv 11 und überträgt ein Bild des Präparats vom Objektiv 11 zum Bildaufnahmesystem 30.
Ein Sperrfilter 32, eine bilderzeugende Linse 33 und eine CCD-Kamera 34 sind entlang der optischen Achse O des Untersuchungssystems angeordnet. Die CCD-Kamera 34 nimmt ein Bild des Präparats 102 auf, das durch das vom Objektiv 11, dem Strahlenteiler 31, dem Sperrfilter 32 und der bilderzeugenden Linse 33 übertragene Licht entsteht.
Das Bild des Präparats 102 wird erzeugt, wenn das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus oder im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird, oder wenn es beleuchtet wird, während abwechselnd schnell zwischen den beiden Modi gewechselt wird.
Die CCD-Kamera 34 nimmt das Bild des Präparats 102 auf, das erzeugt wird, wenn das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus oder im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird, oder wenn es beleuchtet wird, während abwechselnd schnell zwischen den beiden Modi gewechselt wird. Die Kamera 34 gibt anschließend ein Bildsignal gemäß dem aufgenommenen Bild aus.
Ein Monitor 35 wird an die CCD-Kamera 34 angeschlossen, der das Bildsignal von der CCD-Kamera 34 empfängt und das Bild anzeigt, das erzeugt wird, wenn das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus oder im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird, oder wenn es beleuchtet wird, während abwechselnd schnell zwischen den beiden Modi gewechselt wird.
In 9 wird ein Beispiel dargestellt, bei dem sich ein Bildaufnahmesystem 40 quer zur optischen Achse O des Durchlichtsystems befindet, welches in die ersten vier Ausführungsbeispiele integriert ist. In diesem Fall befindet sich ein Objektiv 41 auf der Untersuchungsseite quer zur optischen Achse 0 des Untersuchungssystems. Das Objektiv 41 auf der Untersuchungsseite liegt dem Objektiv 11 (Objektiv auf der Beleuchtungsseite) gegenüber und das Deckglas 100 befindet sich dazwischen. Ein Absorptionsfilter 42, eine bilderzeugende Linse 33 und eine CCD-Kamera 34 sind entlang der optischen Achse O des Untersuchungssystems angeordnet.
Die CCD-Kamera 34 nimmt ein Bild des Präparats 102 auf, das durch die Linse auf der Untersuchungsseite 41, den Absorptionsfilter 42 und die bilderzeugende Linse 33 geleitet wird. Das Bild des Präparats 102 wird im Objektiv 11 auf der Beleuchtungsseite erzeugt, wenn das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus oder im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird, oder wenn es beleuchtet wird, während abwechselnd schnell zwischen den beiden Modi gewechselt wird.
Die CCD-Kamera 34 nimmt das übertragene Bild des Präparats 102 auf und gibt ein Bildsignal gemäß dem aufgenommenen Bild aus. Ein Monitor 35 ist an die CCD-Kamera 34 angeschlossen, der das Bildsignal von der CCD-Kamera 34 empfängt und das Bild anzeigt, das erzeugt wird, wenn das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus oder im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet wird, oder wenn es beleuchtet wird, während abwechselnd schnell zwischen den beiden Modi gewechselt wird.
In den ersten drei Ausführungsbeispielen können drei oder mehr Laseroszillatoren verwendet werden. In diesem Fall wird der von einem der Laseroszillatoren emittierte Laserstrahl entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems geleitet. Die Laserstrahlen, die von den anderen Laseroszillatoren emittiert werden, werden an anderen Stellen parallel versetzt zur optischen Achse O' entlang geleitet.
Die Laseroszillatoren 1 und 2 können Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenformen emittieren. So wird beispielsweise jedem Laserstrahl eine Wellenlänge zugewiesen, die für den Zweck der Untersuchung des Präparats 10 geeignet ist. Durch Bestrahlung des Präparats 102 mit einem Laserstrahl, der eine für den Untersuchungszweck geeignete Wellenlänge aufweist, kann das Präparat 102 im Standard-Untersuchungsmodus und im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion betrachtet werden.
Der in 7 dargestellte einzelne Laseroszillator 1 kann durch einen Laseroszillator ersetzt werden, der Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenform erzeugen kann. Wenn der Laseroszillator 1 durch einen solchen Oszillator ersetzt wird, der Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenform erzeugen kann, werden Geräte zur Änderung der Wellenlänge 50 und 51 an die Lichtleiter 5 bzw. 6 angeschlossen, wie in 10 dargestellt. Jedes der Schaltgeräte 50 und 51 verfügt an seiner Peripherie über Filter mit unterschiedlichen Wellenlängen. Die Schaltgeräte 50 und 51 werden um ihre eigenen Achsen 50a und 51a gedreht, wodurch ein Filter mit einer für die Untersuchung benötigten Wellenlänge quer zum jeweiligen Lichtweg ausgerichtet wird. Mit dieser Konstruktion können auch Lichtstrahlen Qa und Qb mit den für die Untersuchung benötigen Wellenlängen selektiert werden.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen die Laseremissionsbereiche 8 und 9 sowie das Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion verwendet werden, um die Lichtstrahlen Qa und Qb entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems zu leiten, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Anstelle dieser Konstruktion kann auch, wie in 11 dargestellt, ein dreieckiger Spiegel 52 eingesetzt werden.
Der Spiegel 52 leitet den beispielsweise vom Laseremissionsbereich 8 emittierten Laserstrahl entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems. Insbesondere versetzt der Spiegel 52 den Laserstrahl parallel zur optischen Achse O'. Der Spiegel 52 verfügt über zwei reflektierende Oberflächen 52a und 52b.
Die reflektierenden Oberflächen 52a und 52b sind beschichtet, um eine Spiegeloberfläche mit totaler Reflexion zu bilden. Der Winkel Θ m zwischen den reflektierenden Oberflächen 52a und 52b ist beispielsweise durch den Einfallswinkel des ersten und zweiten Laserstrahls des ersten und zweiten Laseremissionsbereichs 8 und 9 definiert. Die reflektierende Oberfläche 52a reflektiert den ersten Laserstrahl, der vom ersten Laseremissionsbereich 8 emittiert wird, so dass dieser entlang der optischen Achse O' des Beleuchtungssystems verläuft. Die reflektierende Oberfläche 52b reflektiert den zweiten Laserstrahl, der vom zweiten Laseremissionsbereich 9 emittiert wird, so dass dieser parallel versetzt zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems verläuft.
Anstelle des dreieckigen Spiegels 52 kann ein Prisma verwendet werden. Selbst ein Prisma reflektiert einen Laserstrahl sehr effizient, wobei es nur zu einem geringen optischen Verlust kommt.
Bei den in den 1 und 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen verläuft der vom Laseremissionsbereich 8 oder 9 emittierte Laserstrahl senkrecht zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10. Der Winkel zwischen dem vom Laseremissionsbereich 8 oder 9 emittierten Laserstrahl und der optischen Achse O' kann jedoch jede optionale Größe annehmen. Der Laserstrahl wird dann beispielsweise vom Mikroprisma 16 zur totalen Reflexion so reflektiert, dass er parallel zur optischen Achse O' des Beleuchtungssystems 10 verläuft.
Obwohl sich die Beleuchtungswechselvorrichtung in den Ausführungsbeispielen in einem Mikroskop zur Untersuchung mit standardmäßigem Fluoreszenzlicht und zur Untersuchung mit einer totalen Reflexion des Fluoreszenzlichts befindet, ist die Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt, sondern kann in allen Vorrichtungen angewandt werden, bei denen zwischen verschiedenen Beleuchtungsmodi gewechselt wird.

Claims

Beleuchtungswechselvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: ein Objektiv (11) mit einer numerischen Apertur, die eine Beleuchtung mit totaler Reflexion eines Zielobjekts ermöglicht; einen Lichtquellenbereich (1, 2), der Beleuchtungslicht abgibt; ein Beleuchtungssystem (10), welches das Licht aus dem Lichtquellenbereich aufnimmt und es zum Objektiv leitet; und einen Beleuchtungswechselbereich (3, 4), der zwischen einem ersten Lichtweg und einen zweiten Lichtweg auswählt, wobei das vom Lichtquellenbereich abgegebene Licht, wenn der erste Lichtweg gewählt wird, durch das Beleuchtungssystem geleitet wird und entlang einer optischen Achse des Objektivs verläuft und das Zielobjekt im Standard-Untersuchungsmodus beleuchtet, und das vom Lichtquellenbereich abgegebene Licht, wenn der zweite Lichtweg gewählt wird, durch das Beleuchtungssystem und das Objektiv geleitet wird und das Zielobjekt im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion beleuchtet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungswechselbereich (3, 4) zwischen einer Beleuchtung des Zielobjekts mit Standard-Untersuchungslicht, wobei das Licht über den ersten Lichtweg geleitet wird, und einer Beleuchtung des Zielobjekts mit totalem Reflexionslicht, wobei das Licht über den zweiten Lichtweg geleitet wird, wechselt.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Lichtquellenbereich mindestens zwei Lichtquellen (1, 2) aufweist; und der Beleuchtungswechselbereich Folgendes aufweist: einen Lichtdurchlassbereich (5, 6), der das Licht von einer der Lichtquellen auf den ersten Lichtweg und das Licht der anderen Lichtquelle auf den zweiten Lichtweg leitet; und mindestens zwei Verschlussmechanismen (3, 4) quer zum ersten und zweiten Lichtweg, wobei die mindestens zwei Verschlussmechanismen zusammen wirken, so dass das Beleuchtungslicht auf einen der beiden Lichtwege geleitet wird, und der Lichtstrahl unterbrochen wird, damit er auf den anderen der beiden Lichtwege geleitet wird.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Lichtquellen jeweils über Laseroszillatoren (1, 2) verfügen, die jeweils Laserstrahlen abgeben; und die Verschlussmechanismen (3, 4) an den jeweiligen Abgabestation der Laseroszillatoren befestigt sind.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussmechanismen (3, 4) jeweils mit mechanischen Verschlüssen ausgestattet sind, die mechanisch geöffnet und geschlossen werden, oder jeweils mit elektronischen Verschlüssen ausgestattet sind, die elektronisch geöffnet und geschlossen werden.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem eine Verschlussteuerung (7) aufweist, die einen der Verschlussmechanismen öffnet und den anderen Verschlussmechanismus schließt, wenn das Zielobjekt unter Verwendung von Standard-Fluoreszenzlicht betrachtet wird, oder einen Verschlussmechanismus schließt und den anderen Verschlussmechanismus öffnet, wenn das Zielobjekt unter Verwendung einer totalen Reflexion des Fluoreszenzlichts betrachtet wird.
Beleuchtungswechselvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: ein Objektiv (11) mit einer numerischen Apertur, die eine Beleuchtung mit totaler Reflexion des Zielobjekts ermöglicht; eine erste Lichtquelle (1), die ein erstes Licht abgibt; mindestens eine zweite Lichtquelle (2), die ein zweites Licht abgibt; ein Beleuchtungssystem (10), welches das erste oder zweite Licht aufnimmt und zum Objektiv leitet; einen ersten Lichtdurchlassbereich (5), der das erste, von der ersten Lichtquelle abgegebene Licht auf einen ersten Lichtweg leitet, wobei dieser erste Lichtweg im Beleuchtungssystem gebildet wird, um das erste Licht entlang einer optischen Achse des Objektivs zu leiten; einen zweiten Lichtdurchlassbereich (6), der das zweite, von der zweiten Lichtquelle abgegebene Licht auf einen zweiten Lichtweg leitet, wobei dieser zweite Lichtweg im Beleuchtungssystem gebildet wird, um eine Beleuchtung des Zielobjekts mit einer totalen Reflexion zu erreichen; einen erster Beleuchtungswechselbereich (3), durch den der erste, von der ersten Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl zum ersten Lichtdurchlassbereich geleitet wird, oder der den ersten Lichtstrahl unterbricht; und einen zweiten Beleuchtungswechselbereich (4), durch den der zweite, von der zweiten Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl zum zweiten Lichtdurchlassbereich geleitet wird, oder der den zweiten Lichtstrahl unterbricht.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass: der erste Beleuchtungswechselbereich einen ersten Verschlussmechanismus (3) aufweist, durch den der erste, von der ersten Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl zum ersten Lichtdurchlassbereich geleitet wird, oder der den ersten Lichtstrahl unterbricht; und der zweite Beleuchtungswechselbereich einen zweiten Verschlussmechanismus (4) aufweist, durch den der zweite, von der zweiten Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl zum zweiten Lichtdurchlassbereich geleitet wird, oder der den zweiten Lichtstrahl unterbricht.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste und die zweite Lichtquelle jeweils Laseroszillatoren (1, 2) aufweisen, die jeweils Laserstrahlen abgeben; und der erste und der zweite Verschlussmechanismus (3, 4) an den entsprechenden Abgabestationen der Laseroszillatoren befestigt sind.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Verschlussmechanismus (3, 4) jeweils mechanische Verschlüsse aufweisen, die mechanisch geöffnet und geschlossen werden, oder jeweils elektronische Verschlüsse, die elektronisch geöffnet und geschlossen werden.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem eine Verschlussteuerung (7) aufweist, die im Standard-Untersuchungsmodus den ersten Verschlussmechanismus öffnet und den zweiten Verschlussmechanismus schließt, und die im Untersuchungsmodus mit totaler Reflexion den ersten Verschlussmechanismus schließt und den zweiten Verschlussmechanismus öffnet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtdurchlassbereich einen ersten Lichtleiter (5) aufweist, durch den der erste Lichtstrahl geleitet wird, und einen ersten Lichtemissionsbereich (8), der das durch den ersten Lichtleiter geleitete Licht auf den ersten Lichtweg des Beleuchtungssystems leitet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtdurchlassbereich einen zweiten Lichtleiter (5) aufweist, durch den der zweite Lichtstrahl geleitet wird, sowie einen zweiten Lichtemissionsbereich (9), der den zweiten Lichtstrahl abgibt, der durch den zweiten Lichtleiter geleitet wurde, und ein optisches Element (16), welches den vom zweiten Lichtemissionsbereich abgegebenen zweiten Lichtstrahl beugt und dadurch den zweiten Lichtstrahl auf den zweiten Lichtweg des Beleuchtungssystems leitet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtdurchlassbereich einen ersten Lichtleiter (5) aufweist, durch den der erste Lichtstrahl geleitet wird, sowie einen ersten Lichtemissionsbereich (8), der den ersten, durch den ersten Lichtleiter geleiteten Lichtstrahl abgibt, sowie ein optisches Element (16), welches den vom ersten Lichtemissionsbereich abgegebene ersten Lichtstrahl beugt und dadurch den ersten Lichtstrahl auf den ersten Lichtweg des Beleuchtungssystems leitet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtdurchlassbereich einen zweiten Lichtleiter (6) aufweist, durch den der zweite Lichtstrahl geleitet wird, sowie einen zweiten Lichtemissionsbereich (9), der den zweiten durch den zweiten Lichtleiter geleiteten Lichtstrahl auf den zweiten Lichtweg des Beleuchtungssystems leitet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtemissionsbereich (9) und das optische Element (16) ganzheitlich parallel zu einer optischen Achse des Beleuchtungssystems verschoben werden können.
Befeuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (16) einen kleinen Spiegel zur totalen Reflektion aufweist.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (16) ein Mikroprisma zur totalen Reflexion aufweist.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtemissionsbereich (9) senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungssystems verschoben werden kann.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Lichtquellenbereich (1) einen Laseroszillator (1) aufweist, der einen Laserstrahl abgibt; und der Beleuchtungswechselbereich Folgendes aufweist: einen Strahlenteiler (20), der den vom Laseroszillator abgegebenen Laserstrahl in zwei Richtungen aufteilt; einen ersten Verschlussmechanismus (3) und einen zweiten Verschlussmechanismus (4), die sich an den jeweiligen geteilten Lichtwegen des Strahlenteilers befinden; einen ersten Lichtdurchlassbereich (5), der den Lichtstrahl, der den ersten Verschlussmechanismus durchlaufen hat, auf einen im Beleuchtungssystem gebildeten ersten Lichtweg leitet; und einen zweiten Lichtdurchlassbereich (6), der den Lichtstrahl, der den zweiten Verschlussmechanismus durchlaufen hat, auf einen im Beleuchtungssystem gebildeten zweiten Lichtweg leitet.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strahlenteiler (20) an der Laserabgabestation des Laseroszillators (1) befindet, und dass sich der erste und der zweite Verschlussmechanismus (3, 4) jeweils nahe des Strahlenteilers (20) befinden.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Vielzahl von Umwandlungsbereichen von Wellenlängen (50, 51) aufweist, die sich jeweils quer zu den jeweiligen geteilten Lichtwegen des Strahlenteilers befinden, um eine Wellenlänge des Laserstrahls in einen gewünschten Wert umzuwandeln.
Beleuchtungswechselvorrichtung nach Anspruch 9 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseroszillatoren (1, 2) Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen abgeben.
Beleuchtungswechselvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: ein Objektiv (11) mit einer numerischen Apertur, die die Beleuchtung eines Ziels mit totaler Reflexion ermöglicht; einen ersten Laseroszillator (1), der einen ersten Laserstrahl abgibt; einen zweiten Laseroszillator (1), der einen zweiten Laserstrahl abgibt; ein Beleuchtungssystem (10), das den ersten oder zweiten Laserstrahl aufnimmt und diesen zum Objektiv weiterleitet; einen ersten Verschlussmechanismus (3) an einer Laserabgabestation des ersten Laseroszillators (1); einen zweiten Verschlussmechanismus (4) an einer Laserabgabestation des zweiten Laseroszillators (2); einen ersten Lichtleiter (5), durch den der erste Laserstrahl geleitet wird, welcher den ersten Verschlussmechanismus (3) durchlaufen hat; einen ersten Laseremissionsbereich (8), der den ersten Laserstrahl emittiert, welcher durch den ersten Lichtleiter geleitet wurde; ein Mikroprisma (16) zur totalen Reflexion, das quer zu dem im Beleuchtungssystem gebildeten ersten Lichtweg angeordnet ist und welches das Licht entlang einer optischen Achse des Objektivs leitet, wobei das Mikroprisma zur totalen Reflexion den ersten, vom ersten Laseremissionsbereich emittierten Laserstrahl reflektiert, so dass der erste Laserstrahl über den ersten Lichtweg geleitet wird; einen zweiten Lichtleiter (6), durch den der zweite Laserstrahl geleitet wird, welcher den zweiten Verschlussmechanismus (4) durchlaufen hat; einen zweiten Laseremissionsbereich (9), der sich zur Beleuchtung eines Zielobjekts mit totaler Reflexion quer zu einem im Beleuchtungssystem gebildeten zweiten Lichtweg befindet, wobei der zweite Laseremissionsbereich den ersten durch den zweiten Lichtleiter geleiteten Laserstrahl auf den zweiten Lichtweg leitet; und einen Verschlussregler (7), der im Standard-Modus zur Untersuchung des Zielobjekts den ersten Verschlussmechanismus öffnet und den zweiten Verschlussmechanismus schließt und im Modus mit totaler Reflexion zur Untersuchung des Zielobjekts den ersten Verschlussmechanismus schließt und den zweiten Verschlussmechanismus öffnet.
Verfahren zum Beleuchtungswechsel, dadurch gekennzeichnet, dass: ein erster Verschlussmechanismus (3), der sich an einer Laserabgabestation eines ersten Laseroszillators (1) befindet, einen ersten Laserstrahl des ersten Laseroszillators durchleitet oder unterbricht; ein zweiter Verschlussmechanismus (4), der sich an einer Laserabgabestation eines zweiten Laseroszillators (2) befindet, einen zweiten Laserstrahl des zweiten Laseroszillators durchleitet oder unterbricht; der erste Laserstrahl, nachdem dieser den ersten Verschlussmechanismus (3) durchlaufen hat, durch ein Beleuchtungssystem (10) entlang einer optischen Achse eines Objektivs (11) geleitet wird, und dabei ein Zielobjekt (100) mit standardmäßigem Fluoreszenz-Untersuchungslicht beleuchtet; und der zweite Laserstrahl, nachdem dieser den zweiten Verschlussmechanismus (4) durchlaufen hat, über das Beleuchtungssystem (10) durch das Objektiv (11) geleitet wird, und dabei ein Zielobjekt (100) mit der totalen Reflexion des Fluoreszenz-Untersuchungslichts beleuchtet.