DE102004015586A1

DE102004015586A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop

Info

Publication number: DE102004015586A1
Application number: DE102004015586A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hachioji Aono; Keiji Hachioji Shimizu
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-10-21
Also published as: JP2004309702A; US7359117B2; US20040196550A1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop mit einer Beleuchtungsachse (15) umfasst eine Beleuchtungseinheit (1), welche Beleuchtungslichtstrahlen zur Beleuchtung einer Probe (9) aussendet, eine Feldblendenprojektionslinse (5), welche auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen der Beleuchtungseinheit (1) und der Probe (9) angeordnet ist, eine Lichtablenkanordnung (4), welche auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen der Beleuchtungseinheit (1) und der Feldblendenprojektionslinse (5) in Konjugation mit der Probe (9) angeordnet ist, wobei die Lichtablenkanordnung (4) mikrooptische Ablenkbereiche (4a, 4b) aufweist, welche einzeln die Beleuchtungslichtstrahlen der Beleuchtungseinheit (1) ablenken, und Schaltmittel (16) zum Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe (9) einwirken, und einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen nicht auf die Probe (9) einwirken.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop.
Ein Mikroskop mit Köhler-Beleuchtung umfasst im Allgemeinen eine Feldblendenfunktion, um den gleichen Bereich wie einen Beobachtungsbereich zu beleuchten. Wenn beispielsweise bei einer Fluoreszenzbeobachtung ein Teil des Sehfelds als Beobachtungsbereich festgelegt wird, wird ein Modus gewählt, der eine Feldblende verkleinert und lediglich den benötigten Teil des Sehfelds beleuchtet, um eine Verschlechterung der Probe außerhalb des Beobachtungsbereichs oder eine Fluoreszenzverfärbung zu vermeiden.
In jüngerer Zeit gibt es zudem die FRAP-Beobachtung (Fluoreszenzerholung nach Fotobleichung) zur Beobachtung von Materialbewegungen in einer Zelle sowie die FLIP-Beobachtung (Fluoreszenzverlust beim Fotobleichen) durch teilweise Verfärbung des Sehfelds bei der Fluoreszenzbeobachtung und Ausnutzung des Erholungszustands. Alternativ gibt es die Beobachtungsmethode, mit einer inaktiven Reagenz zu färben, welche chemisch darin verborgene Eigenschaften aufweist, die Eigenschaften in lediglich einem beleuchteten Teil durch teilweise Anwendung von Beleuchtungslicht wiederherzustellen und ihre Diffusion zu beobachten. Diese Beobachtungsverfahren erfordern Mittel, die einen Teil des Sehfelds mit beliebiger Größe oder Form beispielsweise während der Fluoreszenzbeobachtung beleuchten können.
Zur Beleuchtung eines Teils des Sehfelds offenbaren beispielsweise die japanische Patentanmeldung mit der KOKAI-Veröffentlichungsnummer 7-134250 und die nationale PCT-Veröffentlichung Nr. 2000-502472 einen Flüssigkristallblendenmodus, der eine an einer Aperturposition angeordnete transmissive Flüssigkristallvorrichtung (LCD) als Feldblende festlegt. Dieser Modus gleicht nicht nur den Beobachtungsbereich an den Beleuchtungsbereich durch Steuerung der Abschattung der transmissi ven Flüssigkristallvorrichtung an, sondern kann auch einen Teil des Sehfelds beliebiger Größe oder Form beleuchten.
Ferner schlägt die nationale PCT-Veröffentlichung Nr. 2000-502472 die Verwendung einer DMD (digitale Mikrospiegelvorrichtung) mit einer anderen Lichtmodulationsstruktur anstelle der Flüssigkristallvorrichtung (LCD) vor.
Im Allgemeinen umfasst die DMD ein Schutzglas zum Schutz eines Mikrospiegels. An einer Oberfläche des Schutzglases reflektierte Lichtstrahlen sowie solche Lichtstrahlen, die, wenngleich sie schwach sind, in Zwischenräumen reflektiert werden, welche zwischen einander benachbarten Mikrospiegeln vorhanden sind, werden zu Streulichtstrahlen. Da die Streulichtstrahlen nicht von der Steuerung der Mikrospiegel abhängen, beleuchten sie stets die gesamte Probe einschließlich nichtbenötigter Bereiche. Die Probe kann daher allein durch Steuerung der Mikrospiegel nicht vollständig vor dem Streulicht geschützt werden.
Die Streulichtstrahlen vom Schutzglas und den Zwischenräumen zwischen den Mikrospiegeln sind viel schwächer als die an den Mikrospiegeln reflektierten Lichtstrahlen und führen in vielen Fällen zu keinem Problem. Wenn allerdings die Strahlenintensität des Beleuchtungslichts hoch ist oder wenn die Beleuchtungszeit der Beleuchtungslichtstrahlen lang ist, muss ein Einfluss auf die Probe in Betracht gezogen werden.
Beispielsweise werden bei allgemeinen Fluoreszenzbeobachtungen selbst in dem Fall, dass nur eine Zelle von in einer Laborschale kultivierten Zellen beleuchtet werden soll, andere Zellen als das Beobachtungsziel streulichtbedingt mit Beleuchtungslichtstrahlen bestrahlt. Wenn das Streulicht lange einwirkt, können andere Zellen als das Beobachtungsziel in einigen Fällen möglicherweise eine Verfärbung erfahren oder geschwächt werden.
Bei der zuvor beschriebenen FRAP-Beobachtung kann zudem ein Einfluss des Streulichts selbst dann, wenn das Streulicht eine relativ geringe Intensität hat, nicht vernachlässigt werden, da Beleuchtungslichtstrahlen mit hoher Intensität auf einen Bereich einwirken, in dem eine Verfärbung erfolgt. Wenn die Einwirkzeit besonders lang ist, wird die gesamte Probe einschließlich des Bereichs, in dem keine Verfärbung erforderlich ist, unerwünschterweise einer streulichtbedingten Verfärbung in nicht geringem Maß ausgesetzt. Bei der eine Teilfluoreszenz-Verfärbung auf erfordernden FRAP besteht danach die Möglichkeit, dass selbst bei Durchführung einer regulären teilweisen Verfärbungsbearbeitung der Kontrast sich verringern kann, wenn eine Fluoreszenzbeobachtung an der gesamten Probe vorgenommen wird. Ist der Kontrast in dieser Weise niedrig, kann nicht nur die Beobachtung nicht exakt ausgeführt werden, sondern es kann auch in einigen Fällen kein Beobachtungsergebnis erhalten werden.
Kurzer Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop gerichtet, welche die Beleuchtung unerwünschter Bereiche unterdrückt. Die Beleuchtungsvorrichtung, die eine Beleuchtungsachse aufweist, umfasst eine Beleuchtungseinheit, welche Beleuchtungslichtstrahlen zur Beleuchtung einer Probe aussendet, eine Feldblendenprojektionslinse, welche auf der Beleuchtungsachse zwischen der Beleuchtungseinheit und der Probe angeordnet ist, eine Lichtablenkungsanordnung, welche auf der Beleuchtungsachse zwischen der Beleuchtungseinheit und der Feldblendenprojektionslinse in Konjugation mit der Probe angeordnet ist, wobei die Lichtablenkungsanordnung mikrooptische Ablenkungsbereiche aufweist, welche einzeln die Beleuchtungslichtstrahlen von der Beleuchtungseinheit ablenken, sowie eine Schalteinheit zum Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe einwirken, und einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen nicht auf die Probe einwirken.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung angegeben; sie sind zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch Ausführung der Erfindung erkannt werden. Die Vorteile der Erfindung können mittels der nachstehend besonders herausgehobenen Gerätschaften und Kombinationen verwirklicht und erhalten werden.
Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnung
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Spezifikation eingefügt sind und einen Teil derselben bilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt schematisch ein Mikroskop nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch eine in 1 abgebildete digitale Mikrospiegelvorrichtung.
3A zeigt Einstrahlungsbereiche von Beleuchtungslichtstrahlen.
3B zeigt durch Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung erhaltene Einstrahlungsbereiche.
3C zeigt Beobachtungsbereiche.
4 zeigt schematisch ein Mikroskop nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt zudem schematisch ein Mikroskop gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Erste Ausführungsform
Eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform wird nun nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Ausführungsform ist auf ein Mikroskop mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung gerichtet.
1 zeigt schematisch ein Mikroskop 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Mikroskop 101 gemäß dieser Ausführungsform einen Objektträger 30, eine Lichtquelle 1 als Beleuchtungsmittel zur Beleuchtung einer auf den Objektträger 30 gesetzten Probe 9, ein Objektiv 8, welches so angeordnet ist, dass es der Probe 9 gegenüberliegt, sowie eine Feldblendenprojektionslinse 5, welche auf einer Beleuchtungsachse 15 zwischen der Lichtquelle 1 und dem Objektiv 8 angeordnet ist. Die Lichtquelle 1, die beispielsweise eine Quecksilberlampe umfassen kann, sendet Beleuchtungslichtstrahlen aus. Die Feldblendenprojektionslinse 5 projiziert die von der Lichtquelle 1 ausgesendeten Lichtstrahlen auf die Probe 9.
Das Mikroskop 101 umfasst des Weiteren auf der Beleuchtungsachse 15 zwischen der Lichtquelle 1 und der Feldblendenprojektionslinse 5 einen Kollimator 2, welcher die Beleuchtungslichtstrahlen der Lichtquelle 1 sammelt, einen Verschluss bzw. Vorhang 16, der sich öffnen und schließen kann, als Schaltmittel mit einer Funktion zur Verhinderung des Durchgangs der von dem Kollimator 2 gesammelten Beleuchtungslichtstrahlen, einen Reflektionsspiegel 3, welcher bei offenem Verschluss 16 die Beleuchtungslichtstrahlen von der Lichtquelle 1 reflektiert, sowie eine digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 als Lichtablenkungsanordnung, an der von dem Reflektionsspiegel 3 reflektierte Lichtstrahlen einfallen. Die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 befindet sich zwischen der Lichtquelle 1 und der Feldblendenprojektionslinse 5 auf der durch das Objektiv 8 sowie die Probe 9 gehenden Beleuchtungsachse 15.
Das Mikroskop 101 umfasst ferner auf einer Beobachtungsachse 14 des Objektivs 8 einen dichroitischen Spiegel 7, welcher die von der Lichtquelle 1 kommenden Beleuchtungslichtstrahlen zum Objektiv 8 reflektiert und vom Objektiv 8 kommende Beleuchtungslichtstrahlen durchlässt, ein Absorptionsfilter 10, welches durch den dichroitischen Spiegel 7 hindurchgelassene Beleuchtungslichtstrahlen selektiv absorbiert, eine Bilderzeugungslinse 11, welche ein Bild der durch das Absorptionsfilter 10 hindurchgegangenen Beobachtungslichtstrahlen erzeugt, ein Prisma 12, welches die bildgeformten Beobachtungslichtstrahlen ablenkt, sowie ein Okular 13, in das die von dem Prisma 12 abgelenkten Beobachtungslichtstrahlen eintreten.
Außerdem umfasst das Mikroskop 101 eine Treibersteuereinheit 20, welche die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 sowie den Verschluss 16 treibt und steuert, eine Kamera 17, beispielsweise ein CCD, welche ein Beobachtungsbild durch das Prisma 12 aufnimmt, einen Computer 18, welcher an dem mittels der Kamera 17 erhaltenen Beobachtungsbild eine Bildverarbeitung vornimmt und die Treibersteuereinheit 20 steuert, sowie einen Monitor 19, welcher das von dem Computer 18 bildbearbeitete Beobachtungsbild anzeigt.
2 zeigt schematisch die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4. Wie in 2 gezeigt, ist die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 eine DMD (digitale Mikrospiegelvorrichtung), die beispielsweise in der US-Patentveröffentlichung Nr. 5,061,049 offenbart ist, und sie ist vertikal in Bezug auf die Beleuchtungsachse 15 angeordnet. Die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 weist Mikrospiegel 4a und 4b als mikrooptische Ablenkungsbereiche auf (in 2 sind der Übersichtlichkeit halber nur zwei Mikrospiegel gezeigt), einen Stützabschnitt 4c, welcher die Mikrospiegel 4a und 4b trägt, sowie ein Schutzglas 4d welches die Mikrospiegel 4a und 4b schützt. Die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 weist beispielsweise 1024 × 768 Mikrospiegel 4a und 4b auf, welche zweidimensional angeordnet sind. Jeder der Mikrospiegel 4a und 4b weist eine von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 abhängige vorbestimmte Größe auf, beispielsweise eine Quadratfläche von nicht mehr als 20 μm.
Die Oberfläche jedes der Mikrospiegel 4a und 4b kann unabhängig unter einem vorbestimmten Neigungswinkel ±α (z.B. 10°) gegenüber dem Stützteil 4c schräg festgestellt werden. Der Neigungswinkel ±α kann mittels der Treibersteuereinheit 20 unabhängig für jeden der Mikrospiegel 4a und 4b verändert werden. Der Neigungswinkel ±α jedes der Mikrospiegel 4a und 4b wird mit einer Ansprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von 10 μs selektiv gesteuert, z.B. indem eine angelegte Spannung an jedem der Mikrospiegel 4a und 4b ein- und ausgeschaltet wird. Bei dieser Ausführungsform sei festgelegt, dass ein Mikrospiegel 4a, der einen Neigungswinkel hat, der bewirkt, dass einfallende Beleuchtungslichtstrahlen der Lichtquelle 1 entlang der Beleuchtungsachse 15 laufen, in einer „Ein"-Stellung ist und ein Mikrospiegel 4b, der einen Neigungswinkel hat, der bewirkt, dass einfallende Beleuchtungslichtstrahlen der Lichtquelle 1 entlang einer Weglaufachse 21 (zur Außenseite) laufen, in einer „Aus"-Stellung ist.
Die Feldblendenprojektionslinse 5 auf der Beleuchtungsachse 15 hat zwei Fokalpositionen, welche einzeln an der Stelle der Eintrittsöffnung des Objektivs und an den Oberflächen der Mikrospiegel 4a und 4b liegen. Die Feldblendenprojektionslinse 5 umfasst eine Linsengruppe mit mindestens einer Linse. Die Linsengruppe besitzt vorzugsweise einen fokalen Abstand f1 von ungefähr 50 mm bis 300 mm, um die Mikrospiegel 4a und 4b mit geeigneter Größe abzubilden. Dies hat den folgenden Grund. Es ist schwer, eine Konstruktion wie die Ausführungsform zu bauen, wenn der fokale Abstand f1 nicht mehr als 50 mm ist. Wenn ferner der fokale Abstand f1 300 mm übersteigt, wird die Projektionsvergrößerungskraft der Projektion auf die Oberfläche der Probe 9 zu gering, sodass ein Sehfeld mit guter Brauchbarkeit nur schwer sichergestellt werden kann und die Beleuchtungslichtstrahlen dunkel werden. Der fokale Abstand f1 beträgt bei dieser Ausführungsform z.B. f1=170 mm.
Was außerdem den Zusammenhang zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 und der Größe eines Bildelements einer nicht dargestellten Abbildungsvorrichtung anbelangt, welche ein Beobachtungsbild der Probe 9 erzeugt, sei angenommen, dass f2 die fokale Entfernung der Bilderzeugungslinse 11 ist, C die diagonale Größe des Bildelements ist und D die diagonale Größe der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 mit den gekippten Mikrospiegeln 4a und 4b ist. Die Anordnung wird dann vereinfacht, wenn die folgende Beziehung gegeben ist:
0,3 < f2 / f1 < 5 und
0,3<C/D<6,6
Bei dieser Ausführungsform beträgt der fokale Abstand f2 z.B. f2=180 mm.
Bezugnehmend auf die 1 und 2 wird nun die Arbeitsweise des Mikroskops nach der ersten Ausführungsform mit der vorstehend erläuterten Ausbildung beschrieben. Bei offenem Verschluss 16 werden von der Lichtquelle 1 ausgesendete Beleuchtungslichtstrahlen von dem Kollimator 2 gesammelt und an dem Reflektionsspiegel 3 reflektiert; sie erreichen die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4.
Von den Beleuchtungslichtstrahlen, die die digitale Mikrospiegelvorrichtung erreichen, laufen Beleuchtungslichtstrahlen, die an den Mikrospiegeln 4a in der „Ein"-Stellung reflektiert werden, entlang der Beleuchtungsachse 15 zur Feldblendenprojektionslinse 5, während Beleuchtungslichtstrahlen, die an den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektiert werden, entlang der Weglaufachse 21 laufen. Dies heißt, dass die an den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen nicht zur Beleuchtung genutzt werden. Wie vorstehend beschrieben, werden die Mikrospiegel 4a und 4b der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 mittels der Treibersteuereinheit 20 unabhängig zwischen den „Ein"- und „Aus"-Stellungen gesteuert.
Die durch die Feldblendenprojektionslinse 5 hindurchgehenden Beleuchtungslichtstrahlen erreichen ein Anregungsfilter 6, wobei das Anregungsfilter 6 selektiv Anteile hindurchlässt, die zur Anregung eines Fluoreszenzmaterials der Probe 9 geeignet sind. Die durch das Anregungsfilter 6 hindurchgehenden Beleuchtungslichtstrahlen werden von dem dichroitischen Spiegel reflektiert und wirken über das Objektiv 8 auf die Probe 9 ein. Die Probe 9 emittiert Fluoreszenz entsprechend den angelegten Beleuchtungslichtstrahlen.
Die von der Probe 9 emittierte Fluoreszenz wird von dem Objektiv 8 gesammelt, läuft entlang der Beobachtungsachse 14 und gelangt durch den dichroitischen Spiegel 7. Die durch den dichroitischen Spiegel durchgegangene Fluoreszenz erreicht das Absorptionsfilter 10, wobei das Absorptionsfilter 10 selektiv Anteile durchlässt, die geeignet für die Beobachtung sind. Die durch das Absorptionsfilter 10 hindurchgehende Fluoreszenz wird von der Bilderzeugungslinse 11 bildgeformt, von dem Prisma 12 abgelenkt und tritt in das Okular 13 ein. Ein mit Hilfe des Okulars 13 beobachtetes optisches Bild kann zur Kamera 17 geleitet werden, um als Beobachtungsbild erfasst zu werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise werden Bilder der Mikrospiegel 4a und 4b der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 in einer Fokalebene der Probe 9 durch die Feldblendenprojektionslinse 5 und das Objektiv 8 gebildet. Bilder der Mikrospiegel 4a in der „Ein"-Stellung werden hell projiziert, da die von den Mikrospiegeln 4a reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen zur Oberfläche der Probe 9 geleitet werden. Bilder der Mikrospiegel 4b in der „Aus"-Stellung werden dagegen dunkel projiziert, da die von den Mikrospiegeln 4b reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen nicht zur Oberfläche der Probe 9 geleitet werden. Dies bedeutet, dass die Bilder der Mikrospiegel 4a und 4b als hell und dunkel in Entsprechung zu den „Ein"- und „Aus"-Stellungen der Mikrospiegel 4a und 4b projiziert werden. Daher werden nur solche Teile, die den von den Mikrospiegeln 4a in der „Ein"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen entsprechen, beleuchtet.
Die 3A, 3B und 3C zeigen die Verknüpfung zwischen der Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 und den Beleuchtungsbereichen im Detail. Werden Einstrahlungsteilbereiche der Probe 9 beleuchtet, so werden nur die Mikrospiegel 4a, die Einstrahlungsbereichen 31a, 31b und 31c entsprechen, in die „Ein"-Stellung ein gesteuert auf Grundlage der auf einen Schirm des Monitors 19, der in 3A gezeigt ist, projizierten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c. Dies heißt, wie in 3B gezeigt, dass die von den Mikrospiegeln 4a reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen nur auf Einstrahlungsbereiche 32a, 32b und 32c einwirken und andere Teile als diese Einstrahlungsbereiche 32a, 32b und 32c in einem dunklen Zustand sind.
Wie in 3C gezeigt, wird ein in 3B dargestelltes Hell/Dunkel-Muster auf ein Bild der Oberfläche der eigentlichen Probe 9 projiziert, und die Beleuchtungslichtstrahlen werden in einem Sehfeld 34 lediglich auf Beobachtungsbereiche 33a, 33b und 33c projiziert. Anhand der „Ein"- und „Aus"- Stellungen der von der Treibersteuereinheit 20 geschalteten Mikrospiegel 4a und 4b ist somit eine Teilbeleuchtung der Probe 9 ermöglicht.
Wie in 3C gezeigt, kann die Treibersteuereinheit 20, wenn Einstrahlungsbereiche zu beleuchten sind, durch schnelles Schalten der Mikrospiegel 4a und 4b der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 auch so steuern, dass die Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c nacheinander beleuchtet werden. Wenngleich bei dieser Ausführungsform die drei zu beobachtenden Beobachtungsbereiche 33a, 33b und 33c im Sehfeld 34 vorgesehen sind, ist die Zahl der zu beobachtenden Beobachtungsbereiche nicht beschränkt durch Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4, wobei die Mikrospiegel 4a und 4b jeweils als minimale Einheit festgelegt werden, und die Beleuchtungslichtstrahlen können nach Maßgabe der Größen oder Formen dieser Beobachtungsbereiche ausgesandt werden.
Bezugnehmend wiederum auf 2 weist die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 das Schutzglas 4d zum Schutz der Mikrospiegel 4a und 4b auf, wobei Zwischenräume beziehungsweise Lücken 4e zwischen den Mirkospiegeln 4a und 4b vorhanden sind. Die reflektierten Lichtstrahlen, die längs einer Reflexionsachse 24 laufen, werden, wenngleich sie schwach sind, von dem Schutzglas 4d und den Zwischenräumen 4e erzeugt und werden zu Streulichtstrahlen. Da die Reflexionsachse 24 nicht mit der Beleuchtungsachse 15 zusammenfällt, jedoch unter einem kleineren Winkel zur Be leuchtungsachse als zur Weglaufachse 21 steht, können nahe der Beleuchtungsachse 15 reflektierte Reflexionslichtstrahlen möglicherweise zu Streulichtstrahlen werden und zu der Feldblendenprojektionslinse 5 geleitet werden. Da die Streulichtstrahlen die Steuerung der Mikrospiegel 4a und 4b nicht betreffen, werden sie auch dann erzeugt, wenn die Mikrospiegel 4a und 4b in der Aus-Stellung sind.
Da andererseits der Verschluss 16 auf der Beleuchtungsachse 15 zwischen der Lichtquelle 1 und der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 vorgesehen ist, verhindert der Verschluss 16 dann, wenn der Verschluss 16 geschlossen ist, vollständig den Durchgang der Beleuchtungslichtstrahlen von der Lichtquelle 1. Die Beleuchtungslichtstrahlen von der Lichtquelle 1 werden daher nicht zur digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 geleitet. Das Öffnen und Schließen des Verschlusses 16 erfolgt in Zusammenwirkung mit der Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung durch die Treibersteuereinheit 20. Speziell steuert die Treibersteuereinheit 20 den Neigungswinkel ±α der Mikrospiegel 4a und 4b so, dass bei geschlossenem Verschluss 16 lediglich die Beobachtungsbereiche der Probe 9 beleuchtet werden, und öffnet dann den Verschluss 16.
Da bei dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, die von Lichtquelle 1 zur digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 gerichteten Beleuchtungslichtstrahlen bei geschlossenem Verschluss 16 unterbunden werden, werden ungeachtet der Stellung der Mikrospiegel 4a und 4b keine Streulichtstrahlen von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erzeugt. Der Verschluss 16 wird somit geschlossen, wenn keine Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken sollen, und der Verschluss 16 wird geöffnet lediglich für eine erforderliche Zeitdauer, wenn Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken. Als Folge ist es möglich, vollständig zu verhindern, dass versehentlich Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken.
Das Mikroskop 101 gemäß der ersten Ausführungsform wird beispielsweise zur FRAP-Beobachtung eingesetzt. Die FRAP-Beobachtung ist eine Beobachtungsmethode, bei der ein Sehfeld teilweise einer Verfärbung unterworfen wird und Bewegungen von Materialien in einer Zelle durch Ausnutzung des Erholungszustands derselben beobachtet werden. Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Beispiels eines Ablaufs, wenn mit Hilfe des Mikroskops 101 gemäß der ersten Ausführungsform eine FRAP-Beobachtung durchgeführt wird.

(1) Start der Beobachtung.
(2) Schließen des Verschlusses 16.
(3) Vorbereitung einer Beobachtungsmethode (Fluoreszenzbeobachtung, Phasendifferenzbeobachtung) gemäß Beobachtungsbereichen eines Ziels (was als Fluoreszenzbeobachtung beschrieben wird).
(4) Aufsetzen der Probe 9 auf den Objektträger 30.
(5) Anweisung zum Start einer vorläufigen Beobachtung. a. Einsteuerung aller Mikrospiegel 4a der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 in die Ein-Stellung. b. Einschalten der Lichtquelle. c. Öffnen des Verschlusses 16. d. Aufnehmen eines Beobachtungsbildes mittels der Kamera 17. e. Beenden der Bildaufnahme. f. Schließen des Verschlusses 16. g. Speichern des aufgenommenen Beobachtungsbildes.
(6) Beenden der vorläufigen Beobachtung.
(7) Beginn der Parametereinstellung. a. Anzeige des aufgenommenen Bilds auf dem Monitor 19 (Aufrufen des gespeicherten Bildes). b. Spezifizieren der mit den Beleuchtungslichtstrahlen zu bestrahlenden Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c unter Bestätigung auf dem Monitor 19 (es kann ein Einstrahlungsbereich angegeben werden oder es können die Einstrahlungsbereiche angegeben werden. Darüber hinaus kann es eine freihändige Spezifikation sein oder eine Spezifikation für jeden Block, der vorher klassifiziert wurde.) c. Speichern der spezifizierten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c im Computer 18. d. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c und Auswählen der Mikrospiegel 4a und 4b in Entsprechung zu diesen Einstrahlungsbereichen 31a, 31b und 31c. e. Festlegen einer Einwirkzeit der zur Verfärbung verwendeten Beleuchtungslichtstrahlen. f. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche (Beobachtungsbereiche) 31, 31b und 31c und Spezifizieren eines Beobachtungsbereichs auf Grundlage der aufgerufenen Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c. g. Festlegen einer Beobachtungszeit.
(8) Ende der Parametereinstellung.
(9) Anweisung zum Start der Ausführung einer Anwendung. <Verfärbungsbeleuchtung> a. Ausgabe eines Ansteuersignale für die ausgewählten Mikrospiegel 4a und 4b an die Treibersteuereinheit 20. b. Ausgabe der festgelegten Einwirkzeit an die Treibersteuereinheit 20. c. Einsteuerung der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Ein"-Stellung mit Hilfe der Treibersteuereinheit 20. d. Öffnen des Verschlusses 16. e. Anwenden der Beleuchtungslichtstrahlen zur Verfärbung auf die Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c für lediglich die festgelegte Einwirkzeit. f. Beenden der Bestrahlung. g. Schließen des Verschlusses 16. <Fortgangsbeobachtung > h. Ausgabe eines Ansteuersignals für die Mikrospiegel 4a und 4b entsprechend den Beobachtungsbereichen an die Treibersteuereinheit 20. i. Einsteuerung der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Ein"-Stellung mit Hilfe der Treibersteuereinheit 20. j. Öffnen des Verschlusses 16. k. Aufnahme eines Beobachtungsbildes mit der Kamera 17. l. Beenden der Fortgangsbeobachtung. m. Schließen des Verschlusses 16.
(10) Beenden der Anwendung
(11) Entfernung der Probe 9 von dem Objektträger 30.
(12) Beenden der Beobachtung.

Im vorstehend beschriebenen Ablauf werden (5) die vorläufige Beobachtung und (9) die Ausführung der Anwendung automatisch mit Hilfe von in dem Computer 18 enthaltener Software ausgeführt.
Bei der FRAP-Beobachtung wird durch Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 ein einer Verfärbung zu unterwerfender Bereich (Ort, Form und Größe eines Ziels) festgelegt und die Fluoreszenz einer Zelle der Probe 9 muss durch Anwenden der Beleuchtungslichtstrahlen auf den festgelegten Bereich für eine feste Zeitdauer teilweise verfärbt werden. Wie vorstehend beschrieben, kann daher ein Einfluss des Streulichts nicht vernachlässigt werden. Insbesondere wird bei Fehlen eines Verschlusses die Probe 9 mit den Beleuchtungslichtstrahlen während dieser Periode fortlaufend bestrahlt, obwohl (7) der Beginn der Parametereinstellung bis (8) zum Ende der Parametereinstellung wegen einer künstlichen Manipulation Zeit benötigen kann. Wird während der Parametereinstellung ein Durchgang von Lichtstrahlen in der Probe 9 nicht verhindert, wird nicht nur eine Zelle beschädigt, sondern es tritt in der gesamten Probe 9 auch eine Verfärbung der Fluoreszenz auf, weswegen bei der Ausführung der Anwendung auch ein Einfluss auf eine Verschlechterung des S/R-Verhältnisses berücksichtigt werden kann.
Bei Durchführung der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop 101 nach der ersten Ausführungsform liegt der Verschluss 16, der so angesteuert werden kann, dass er sich öffnet und schließt, auf der Beleuchtungsachse, wobei das von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erzeugte Streulicht dadurch verhindert werden kann, dass der Verschluss 16 nach Bedarf geschlossen wird. Da mit anderen Worten beim vorste hend beschriebenen Ablauf der Verschluss 16 für Perioden entsprechend (5) c bis f, (9) d bis g und j bis m offen ist, wirkt in dem Ablauf in anderen als diesen Perioden kein Streulicht auf eine Zelle ein, das einen nachteiligen Effekt hat.
Im vorstehend beschriebenen Ablauf wird bei der vorläufigen Beobachtung und bei der Anwendungsbeobachtung die automatische Steuerung mittels Software vorgenommen, wobei die Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 mit dem Öffnen und Schließen des Verschlusses 16 zusammenarbeitet, sodass die Einwirkzeit der Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe auf ein minimal erforderliches Niveau eingestellt werden kann. Bei der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop nach der ersten Ausführungsform kann daher eine streulichtbasierte übermäßige Bestrahlung der Probe 9 mit Beleuchtungslichtstrahlen in höchstem Maß unterdrückt werden, und die Verfärbung der Probe 9 kann unter Beibehaltung der Ein/Aus-Eigenschaften der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erfolgen. Als Ergebnis kann eine exzellente Beobachtung mit geringem Schaden an der Zelle und gutem Verfärbungskontrast vorgenommen werden. Es ist zu beachten, dass der Verschluss 16 bei dieser Ausführungsform auf der Beleuchtungsachse zwischen dem Kollimator 2 und dem Reflexionsspiegel 3 angeordnet ist, er aber auch auf der Beleuchtungsachse zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 und der Feldblendenprojektionslinse 5 angeordnet sein kann, wie in 1 gestrichelt angedeutet. Wenngleich bei einer derartigen Ausgestaltung Streulicht auch bei geschlossenem Verschluss 16' auf der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erzeugt wird, wird dieses Streulicht nicht zu der Feldblendenprojektionslinse 5 geleitet, da der Verschluss 16' an der Vorderseite der Beleuchtungsachse 15 der Feldblendenprojektionslinse 5 angeordnet ist.
Zweite Ausführungsform
Es wird nun nachstehend eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Ausführungsform ist auf ein Mikroskop mit einer anderen erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung gerichtet.
4 zeigt schematisch ein Mikroskop 102 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 gezeigt, hat das Mikroskop 102 nach dieser Ausführungsform im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie das Mikroskop 101 nach der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich aber von der ersten Ausführungsform insbesondere im Hinblick auf die Beleuchtungsmittel. Bei der zweiten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform, um die detaillierte Erläuterung der Funktion zu vermeiden. Es erfolgt eine Beschreibung der Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform.
Wie in 4 gezeigt, weist das Mikroskop 102 nach dieser Ausführungsform eine LED-Lichtquelle 41 als Beleuchtungsmittel sowie eine LED-Treibersteuereinheit 42 auf, welche die LED-Lichtquelle 41 steuert. Die LED-Lichtquelle 41 kann mittels der LED-Treibersteuereinheit 42 mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden, wobei die LED-Treibersteuereinheit 42 von dem Computer 18 gesteuert wird. Der Verschluss 16 ist darüber hinaus bei dieser Ausführungsform weggelassen. Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Ein Zustand, in dem die LED-Lichtquelle 41 durch die LED-Treibersteuereinheit 42 eingeschaltet ist, entspricht einem Zustand, in dem der Verschluss 16 bei der ersten Ausführungsform offen ist, und ein Zustand, in dem die LED-Lichtquelle 41 ausgeschaltet ist, entspricht einem Zustand, in dem der Verschluss 16 bei der ersten Ausführungsform geschlossen ist.
Die Funktion der zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 4 erläutert. Beleuchtungslichtstrahlen von der LED-Lichtquelle 41 werden von dem Reflexionsspiegel 3 reflektiert und erreichen die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 wie bei der ersten Ausführungsform. Von den Beleuchtungslichtstrahlen, die den digitalen Mikrospiegel erreichen, laufen an den Mirkospiegeln 4a in der „Ein"-Stellung reflektierte Beleuchtungslichtstrahlen längs der Beleuchtungsachse 15 zur Feldblendenprojektionslinse 5, während an den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierte Beleuchtungslichtstrahlen längs der Weglaufsachse 21 laufen. Dies heißt, dass die an den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen nicht zur Beleuchtung genutzt werden. Wie zuvor beschrieben, werden die Mikrospiegel 4a und 4b der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 durch die Treibersteuereinheit 20 unabhängig zwischen den „Ein"-und „Aus"- Stellungen gesteuert.
Die auf die Feldblendenprojektionslinse 5 gerichteten Beleuchtungslichtstrahlen werden wie bei der ersten Ausführungsform auf die Probe 9 geleitet, und mittels der gleichen Funktionsweise wird die von der Probe 9 emittierte Fluoreszenz auch zum Okular 13 geleitet.
Das Ein/Aus-Schalten der LED-Lichtsquelle 41 erfolgt in Zusammenwirkung mit der Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 durch die Treibersteuereinheit 20. Speziell steuert die Treibersteuereinheit 20 den Neigungswinkel ±α der Mikrospiegel 4a so, dass bei ausgeschalteter LED-Lichtquelle 41 lediglich die Beobachtungsbereiche der Probe 9 beleuchtet werden, und schaltet dann die LED-Lichtquelle 41 ein. Wie vorstehend beschrieben, werden im Aus-Zustand der LED-Lichtquelle 41 keine Streulichtstrahlen vom Schutzglas 4d und den Zwischenräumen 4e der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erzeugt, da keine Beleuchtungslichtstrahlen ausgesendet werden. Dies bedeutet, dass nicht unnötig Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken. Die LED-Lichtquelle 41 wird deshalb ausgeschaltet, wenn keine Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken sollen, und die LED-Lichtquelle 41 wird eingeschaltet, wenn Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken sollen. Als Folge kann vollständig verhindert werden, dass Beleuchtungslichtstrahlen unnötig auf die Probe 9 einwirken.
Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Beispiels eines Ablaufs bei Ausführung einer FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop 102 nach der zweiten Ausführungsform.

(1) Beginn der Beobachtung.
(2) Bestätigung, dass die LED-Lichtquelle 41 ausgeschaltet ist.
(3) Vorbereitung eines Beobachtungsverfahrens (Fluoreszenzbeobachtung, Phasendifferenzbeobachtung) des Mikroskops gemäß Beobachtungsbereichen eines Ziels (es wird eine Beschreibung unter der Annahme einer Fluoreszenzbeobachtung gegeben).
(4) Aufsetzen der Probe 9 auf den Objektträger 30.
(5) Anweisung zum Start einer vorläufigen Beobachtung. a. Einsteuerung aller Mikrospiegel 4a der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 in die Ein-Stellung. b. Einschalten der LED-Lichtquelle 41. c. Aufnehmen eines Beobachtungsbildes mit der Kamera 17. d. Beenden der Bildaufnahme. e. Ausschalten der LED-Lichtquelle 41. f. Speichern des aufgenommenen Beobachtungsbildes.
(6) Beenden der vorläufigen Beobachtung.
(7) Anweisung zum Start der Parameterspezifikation. a. Anzeige des aufgenommenen Bildes auf dem Monitor (Aufrufen des gespeicherten Bildes). b. Spezifizieren der mit den Beleuchtungslichtstrahlen zu bestrahlenden Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c unter Bestätigung auf dem Monitor 19 (es kann ein Einstrahlungsbereich spezifiziert werden oder es können die Einstrahlungsbereiche angegeben werden. Ferner kann es eine freihändige Spezifikation sein oder eine Spezifikation für jeden Block, der zuvor klassifiziert wurde.). c. Speichern der spezifizierten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c im Computer 18. d. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c und Auswählen der Mikrospiegel 4a und 4b entsprechend diesen Einstrahlungsbereichen 31a, 31b und 31c. e. Festlegen einer Einwirkzeit der Beleuchtungslichtstrahlen für die Verfärbung. f. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche (Beobachtungsbereiche) und Spezifizieren eines Beobachtungsbereichs. g. Festlegen einer Beobachtungszeit.
(8) Beenden der Parameterspezifikation.
(9) Anweisung zum Start der Ausführung einer Anwendung <Verfärbungsbeleuchtung> a. Ausgabe eines Ansteuersignals für die ausgewählten Mikrospiegel 4a und 4b an die Treibersteuereinheit 20. b. Ausgabe der festgelegten Einwirkzeit an die Treibersteuereinheit 20. c. Einsteuern der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Aus"-Stellung mittels der Treibersteuereinheit 20. d. Einschalten der LED-Lichtquelle 41. e. Einwirkenlassen der Beleuchtungslichtstrahlen auf die Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c zur Verfärbung für lediglich die festgelegte Bestrahlungszeit. f. Beenden der Bestrahlung. g. Abschalten der LED-Lichtquelle 41. <Fortgangsbeobachtung> h. Ausgabe eines Ansteuersignals für die Mikrospiegel 4a und 4b entsprechend den Beobachtungsbereichen an die Treibersteuereinheit 20. i. Einsteuern der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Ein"-Stellung mittels der Treibersteuereinheit 20. j. Einschalten der LED-Lichtquelle 41. k. Aufnahme eines Beobachtungsbildes mit der Kamera 17. l. Beenden der Fortgangsbeobachtung. m. Ausschalten der LED-Lichtquelle 41.
(10) Beenden der Anwendung.
(11) Entfernung der Probe 9 vom Objektträger 30.
(12) Beenden der Beobachtung.

Im vorstehend beschriebenen Ablauf werden (5) die vorläufige Beobachtung und (9) die Ausführung der Anwendung automatisch mittels in dem Computer 18 enthaltener Software wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Bei der Durchführung der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop 102 nach der zweiten Ausführungsform kann vollständig verhindert werden, dass Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 einwirken, wenn keine Bestrahlung erforderlich ist, indem die LED-Lichtquelle 41 nach Bedarf ein/aus-geschaltet wird. Anders ausgedrückt ist die LED-Lichtquelle 41 im vorstehend beschriebenen Ablauf lediglich in den Perioden (5) b bis e und (9) d bis g und j bis m eingeschaltet. Mit Ausnahme dieser Perioden wirken daher keine Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 ein. Beleuchtungslichtstahlen können folglich lediglich für eine erforderliche Zeitdauer bei der Probe 9 angewendet werden.
Da des weiteren die LED-Lichtquelle 41 in der Größenordnung von 100 ns ein/ausgeschaltet werden kann, können die Beleuchtungslichtstrahlen mit hoher Geschwindigkeit in Zusammenwirkung mit der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 geschaltet werden, welche im Bereich von 10 μs ein/aus-geschaltet werden kann. Es ist daher eine Beobachtung mit geringerem Einfluss einer Zeitverzögerung gegenüber einer Änderung in einer Probe möglich, wenn von der Verfärbungsbeleuchtung auf die Fortgangsbeobachtung umgestellt wird.
Da im vorstehend beschriebenen Ablauf die vorläufige Beobachtung und die Anwendungsbeobachtung automatisch mittels Software gesteuert werden und die Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung und das Ein/Aus-Schalten der LED-Lichtquelle in gegenseitiger Zusammenwirkung gesteuert werden, kann die Einwirkzeit der Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 auf das notwendige Minimum unterdrückt werden. Bei der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop nach der ersten Ausführungsform kann daher eine streulichtbedingte Einwirkung übermäßiger Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 weitestgehend vermieden werden und es kann eine Verfärbung der Probe 9 unter Beibehaltung der Ein/Aus-Eigenschaften der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 bewirkt werden. Als Folge ist es möglich, eine ausgezeichnete Beobachtung mit gutem Kontrast der Verfärbung und geringem Schaden an der Zelle vorzunehmen.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben. Diese Ausführungsform ist auf ein Mikroskop mit einer anderen erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung gerichtet.
5 zeigt schematisch ein Mikroskop 103 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, hat das Mikroskop 103 gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen die gleiche Ausbildung wie das Mikroskop 101 nach der ersten Ausführungsform, wobei sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, dass zwei Beleuchtungsmittel vorgesehen sind. Bei der dritten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform, wobei eine detaillierte Erläuterung der Funktionsweise weggelassen ist und hauptsächlich Unterschiede zur ersten Ausführungsform erläutert werden.
Das Mikroskop 103 nach der dritten Ausführungsform weist eine erste Lichtquelle 51 und eine zweite Lichtquelle 52 als Beleuchtungsmittel zur Beleuchtung der auf den Objektträger 30 gesetzten Probe 9 auf. Die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 und die Feldblendenprojektionslinse 5 sind gemeinsam auf der Beleuchtungsachse 15 zwischen der ersten und zweiten Lichtquelle 51 und 52 und der Probe 9 angeordnet. Die erste und zweite Lichtquelle 51 und 52 umfassen beispielsweise Quecksilberlampen.
Das Mikroskop 103 umfasst auf einer ersten Beleuchtungsachse 59 zwischen der ersten Lichtquelle 51 und der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 einen ersten Kollimator 53, welcher Beleuchtungslichtstrahlen von der ersten Lichtquelle 51 sammelt, einen ersten Verschluss 61, welcher sich öffnen und schließen kann, als Schaltmittel mit einer Funktion zur Verhinderung des Durchgangs der von dem ersten Kollimator 53 gesammelten Beleuchtungslichtstrahlen, ein erstes Anregungsfilter 57, welches die von der ersten Lichtquelle 51 kommenden Beleuchtungslichtstrahlen selektiv durchlässt, sowie einen ersten Reflexionsspiegel 55, welcher die durchgelassenen Beleuchtungslichtstrahlen reflektiert.
Das Mikroskop 103 umfasst ferner auf einer zweiten Beleuchtungsachse 60 zwischen der zweiten Lichtquelle 52 und der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 einen zweiten Kollimator 54, welcher Beleuchtungslichtstrahlen von der zweiten Lichtquelle 52 sammelt, einen zweiten Verschluss 62, welcher sich öffnen und schließen kann, als Schaltmittel mit einer Funktion zur Verhinderung des Durchgangs der von dem zweiten Kollimator 54 gesammelten Beleuchtungslichtstrahlen, ein zweites Anregungsfilter 58, welches die von der zweiten Lichtquelle 52 kommenden Beleuchtungslichtstrahlen selektiv durchlässt, sowie einen zweiten Reflexionsspiegel 56, welcher die durchgelassenen Beleuchtungslichtstrahlen reflektiert. Die Treibersteuereinheit 20 nach der dritten Ausführungsform steuert die Öffnungs- und Schließvorgänge des ersten und zweiten Verschlusses 61 und 62 in Zusammenwirkung mit der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Funktion der dritten Ausführungsform wird nun anhand von 5 beschrieben. Wenn der erste Verschluss 61 offen ist, werden die von der ersten Lichtquelle 51 ausgesandten Beleuchtungslichtstrahlen von dem ersten Kollimator 53 gesammelt, selektiv durch das erste Anregungsfilter 57 hindurchgelassen und von dem ersten Reflexionsspiegel 55 reflektiert und sie erreichen dann die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4. In vergleichbarer Weise werden bei offenem zweiten Verschluss 61 die von der zweiten Lichtquelle 52 emittierten Beleuchtungslichtstrahlen von dem zweiten Kollimator 54 gesammelt, selektiv durch das zweite Anregungsfilter 58 hindurchgelassen und von dem zweiten Reflexionsspiegel 56 reflektiert und sie erreichen dann die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4.
Von den Beleuchtungslichtstrahlen der ersten Beleuchtungsachse, die die digitale Mikrospiegelvorrichtung 4 erreichen, laufen von den Mikrospiegeln 4a in der „Ein"-Stellung reflektierte Beleuchtungslichtstrahlen längs der Beleuchtungsachse 15 zur Feldblendenprojektionslinse 5 und von den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierte Beleuchtungslichtstrahlen laufen entlang der Weglaufachse 21. Dies heißt, dass die von den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen nicht zur Beleuchtung genutzt werden. Darüber hinaus laufen von den Beleuchtungslichtstrahlen der zweiten Beleuchtungsachse 60 die von den Mikrospiegeln 4b in der „Aus"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen längs der Beleuchtungslichtachse 15 zur Feldblendenprojektionslinse 5 und die von den Mikrospiegeln 4a in der „Ein"-Stellung reflektierten Beleuchtungslichtstrahlen laufen längs der nicht zur Beleuchtung zu verwendenden Beleuchtungsachse.
Wie vorstehend beschrieben, werden die Mikrospiegel 4a und 4b der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 jeweils unabhängig zwischen der „Ein"- und „Aus"-Stellung von der Treibersteuereinheit 20 gesteuert.
Bei der mikroskopischen Beobachtung können in einigen Fällen abhängig von unterschiedlichen Lichtquellen oder Wellenlängen wirksame Beleuchtungslichtstrahlen mit jeweiligen Eigenschaften angewendet werden. Beispielsweise kann bei der FRAP-Beobachtung die Energie durch Verkürzung der für die Verfärbung verwendeten Beleuchtungswellenlänge erhöht werden oder es kann in einigen Fällen zur Verfärbung eine Hochintensitäts-Lichtquelle verwendet werden, die eine andere als die zur Beobachtung ist, um die Verfärbung in kurzer Zeit vorzunehmen. Bei dieser Ausführungsform werden die Beleuchtungslichtstrahlen der ersten Lichtquelle 51 so gewählt, dass sie geeignete Eigenschaften zur Beobachtung durch das ersten Anregungsfilter 57 haben, und die Beleuchtungslichtstrahlen der zweiten Lichtquelle 52 werden so gewählt, dass sie geeignete Eigenschaften zur Verfärbung durch das zweite Anregungsfilter 58 haben.
Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Beispiels eines Ablaufs bei Durchführung einer FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop 103 gemäß der dritten Ausführungsform.

(1) Start der Beobachtung.
(2) Schließen des ersten und zweiten Verschlusses 61 und 62.
(3) Vorbereiten einer Beobachtungsmethode des Mikroskops (Fluoreszenzbeobachtung, Phasendifferenzbeobachtung) gemäß Beobachtungsbereichen eines Ziels (Die Beschreibung erfolgt unter der Annahme einer Fluoreszenzbeobachtung).
(4) Aufsetzen der Probe 9 auf den Objektträger 30.
(5) Anweisung zum Start einer vorläufigen Beobachtung. a. Einsteuerung aller Mikrospiegel 4a der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 in die Ein-Stellung. b. Öffnen des ersten Verschlusses 61. c. Aufnahme eines Beobachtungsbildes mit der Kamera 17. d. Beenden der Bildaufnahme. e. Schließen des ersten Verschlusses 61. f. Speichern des aufgenommenen Beobachtungsbildes.
(6) Beenden der vorläufigen Beobachtung.
(7) Anweisung zum Start der Parametereinstellung. a. Anzeige des aufgenommenen Bildes im Monitor 19 (Aufrufen des gespeicherten Bildes). b. Anweisung, die Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c mit den Beleuchtungslichtstrahlen zu bestrahlen, unter Bestätigung auf dem Monitor 19 (es kann ein Einstrahlungsbereich angegeben werden oder es können die Einstrahlungsbereiche spezifiziert werden. Ferner kann es eine freihändige Spezifikation sein oder eine Spezifikation für jeden Block, der zuvor klassifiziert wird.). c. Speichern der spezifizierten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c im Computer 18. d. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche 31a, 31b und 31c und Auswählen der Mikrospiegel 4a und 4b entsprechend diesen Einstrahlungsbereichen 31a, 31b und 31c. e. Festlegen einer Einwirkzeit der Beleuchtungslichtstrahlen zur Verfärbung. f. Aufrufen der gespeicherten Einstrahlungsbereiche (Beobachtungsbereich) und Spezifizieren eines Beobachtungsbereichs. g. Festlegen einer Beobachtungszeit.
(8) Beenden der Parameterspezifikation.
(9) Anweisung zum Start der Ausführung einer Anwendung. <Verfärbungsbeleuchtung> a. Ausgabe eines Ansteuersignals für die ausgewählten Mikrospiegel 4a und 4b an die Treibersteuereinheit 20. b. Ausgabe der festgelegten Einwirkzeit an die Treibersteuereinheit 20. c. Einsteuern der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Aus"-Stellung mittels der Treibersteuereinheit 20. d. Öffnen des zweiten Verschlusses 62. e. Einwirkenlassen der Beleuchtungslichtstrahlen zur Verfärbung auf die Einstrahlungsbereiche für lediglich die festgelegte Einstrahlzeit. f. Beenden der Bestrahlung. g. Schließen des zweiten Verschlusses 62. <Fortgangsbeobachtung> h. Ausgabe eines Ansteuersignals für die Mikrospiegel 4a und 4b entsprechend den Beobachtungsbereichen an die Treibersteuereinheit 20. i. Einsteuern der ausgewählten Mikrospiegel 4a in die „Ein"-Stellung mittels der Treibersteuereinheit 20. j. Öffnen des ersten Verschlusses 61. k. Aufnahme eines Beobachtungsbildes mit der Kamera 17. l. Beenden der Fortgangsbeobachtung. m. Schließen des ersten Verschlusses 61.
(10) Beenden der Anwendung.
(11) Entfernen der Probe 9 vom Objektträger 30.
(12) Beenden der Beobachtung.

Im vorstehend beschriebenen Ablauf werden (5) die vorläufige Beobachtung und (9) die Ausführung der Anwendung mittels in dem Computer 18 enthaltener Software wie bei der ersten Ausführungsform automatisch ausgeführt.
Bei der Durchführung der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop 103 nach der dritten Ausführungsform ist der erste Verschluss 61, der so gesteuert werden kann, dass er sich öffnet und schließt, auf der Beleuchtungsachse der ersten Lichtquelle 51 angeordnet und der zweite Verschluss 62, der so gesteuert werden kann, dass er sich öffnet und schließt, auf der Beleuchtungsachse der zweiten Lichtquelle 52 angeordnet. Von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 erzeugte Streulichtstrahlen können durch bedarfsweises Schließen des Verschlusses 61 beziehungsweise 62 vermieden werden. Mit anderen Worten ist im vorstehend beschriebenen Ablauf der erste Verschluss 61 lediglich in den Perioden (5) b bis e und (9) j bis m offen und der zweite Verschluss 62 lediglich in den Perioden (9) d bis g offen. Daher wirkt kein Streulicht auf eine Zelle ein und es kann kein nachteiliger Effekt auftreten.
Im vorstehend beschriebenen Ablauf werden die vorläufige Beobachtung und die Anwendungsbeobachtung automatisch mittels Software gesteuert und die Steuerung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 und das Öffnen und Schließen des ersten und zweiten Verschlusses 61 und 62 werden in gegenseitiger Zusammenwirkung gesteuert. Die Einwirkzeit der Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 kann daher auf das notwendige Minimum beschränkt werden. Bei der FRAP-Beobachtung mit dem Mikroskop nach der dritten Ausführungsform kann daher die streulichtbedingte Einwirkung übermäßiger Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe 9 weitestgehend unterdrückt werden und es kann eine Verfärbung der Probe 9 unter Beibehaltung der Ein/Aus-Eigenschaften der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 bewirkt werden. Als Folge ist es möglich, eine exzellente Beobachtung bei geringen Zellschäden und einem guten Kontrast der Verfärbung vorzunehmen.
Bei der dritten Ausführungsform wurde die FRAP-Beobachtung beschrieben. Durch Ändern der Eigenschaften des ersten und zweiten Anregungsfilters kann jedoch eine Zweifarben-Beleuchtung bewirkt werden. Beispielsweise können in diesem Fall das erste Anregungsfilter 57 und das zweite Anregungsfilter 58 Bandpassfilter mit unterschiedlichen Wellenlängenbändern umfassen. Bei einer derartigen Ausgestaltung wirken die Beleuchtungslichtstrahlen der ersten Lichtquelle 51 auf die Einstrahlbereiche 33 in 3 und die Beleuchtungslichtstrahlen der zweiten Lichtquelle 52 auf die anderen Bereiche.
Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform der erste Verschluss 61 auf der ersten Beleuchtungsachse 59 zwischen dem ersten Kollimator 53 und dem ersten Reflexionsspiegel 55 angeordnet ist und der zweite Verschluss 62 auf der zweiten Beleuchtungsachse 60 zwischen dem zweiten Kollimator 54 und dem zweiten Reflexionsspiegel 56 angeordnet ist. Wie in 1 allerdings gestrichelt angedeutet, können sie auch auf der Beleuchtungsachse 15 zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung 4 und der Feldblendenprojektionslinse 5 angeordnet sein (Position des Verschlusses 16' in 1). Bei dieser Ausgestaltung kann durch Steuern der Öffnungs- und Schließvorgänge der Verschlüsse als gemeinsamer Verschluss für die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle verhindert werden, dass Streulicht zur Feldblendenprojektionslinse 5 geleitet wird.
Obwohl außerdem Quecksilberlampen bei der dritten Ausführungsform für die beiden Lichtquellen 51 und 52 verwendet werden, können LED-Lichtquellen bei einer oder beiden Lichtquellen und den Verschlüssen verwendet werden. In diesem Fall ist die Ausgestaltung und die Funktion jeder LED-Lichtquelle die Gleiche wie die der LED-Lichtquelle bei der zweiten Ausführungsform.
Weitere Vorteile und Abwandlungen sind für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich. Die Erfindung ist daher in ihren breiteren Gesichtspunkten nicht auf die besonderen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind. Verschiedene Abwandlungen können dementspre chend vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Umfang des allgemeinen Erfindungskonzepts abzuweichen, wie es durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop (101; 102; 103), mit einer Beleuchtungsachse (15), dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: – Beleuchtungsmittel (1; 41; 51, 52), welche Beleuchtungslichtstrahlen zur Beleuchtung einer Probe (9) aussenden; – eine Feldblendenprojektionslinse (5), welche auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen den Beleuchtungsmitteln (1; 41; 51, 52) und der Probe (9) angeordnet ist; – eine Lichtablenkanordnung (4), welche auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen den Beleuchtungsmitteln (1; 41; 51, 52) und der Feldblendenprojektionslinse (5) in Konjugation mit der Probe (9) angeordnet ist, wobei die Lichtablenkanordnung (4) mikrooptische Ablenkungsbereiche (4a, 4b) aufweist, welche individuell Teile der Beleuchtungslichtstrahlen der Beleuchtungsmittel (1; 41, 51, 52) ablenken; sowie – Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) zum Umschalten zwischen einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen auf die Probe (9) einwirken, und einem Zustand, in dem die Beleuchtungslichtstrahlen nicht auf die Probe (9) einwirken.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (1; 41; 51, 52) eine Lichtquelle (1; 41) umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (1; 41; 51, 52) Lichtquellen (51, 52) umfassen und die Lichtablenkanordnung (4) auf der gemeinsamen Beleuchtungsachse (15) zwischen den Lichtquellen (51, 52) und der Feldblendenprojektionslinse (5) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) einen Verschluss (16') umfassen, welcher sich öffnen und schließen kann, auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen der Lichtablenkanordnung (4) und der Feldblendenprojektionslinse (5) angeordnet ist und den Durchlass der Beleuchtungslichtstrahlen bei Bedarf verhindert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) einen Verschluss (16) umfassen, welcher sich öffnen und schließen kann, auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen der Lichtquelle (1) und der Feldblendenprojektionslinse (5) angeordnet ist und den Durchlass der Beleuchtungslichtstrahlen bei Bedarf verhindert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) Verschlüsse (61, 62) umfassen, welche sich öffnen und schließen können, wobei jeder der Verschlüsse (61, 62) auf der Beleuchtungsachse (15) zwischen der Lichtquelle (51, 52) und der Feldblendenprojektionslinse (5) angeordnet ist und den Durchlass der Beleuchtungslichtstrahlen von der jeweiligen Lichtquelle bei Bedarf verhindert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (1; 41; 51, 52) eine LED-Lichtquelle (41) umfassen und die Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) eine LED-Treibersteuereinheit (42) umfassen, welche die LED-Lichtquelle (41) ein- und ausschaltet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmittel (1; 41; 51, 52) LED-Lichtquellen (41) umfassen, die Lichtablenkanordnung (4) auf der gemeinsamen Beleuchtungsachse (15) zwischen den LED-Lichtquellen (41) und der Feldblendenprojektionslinse (5) angeordnet ist und die Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) eine LED-Treibersteuereinheit (42) umfassen, welche die LED-Lichtquellen (41) ein- und ausschaltet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche einen Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) sowie einen Schaltvorgang der Schaltmittel (16, 16'; 42; 61, 62) steuert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibersteuereinheit (20) den Schaltvorgang der Schaltmittel (16, 16'; 42, 61, 62) nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) steuert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche einen Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) sowie Öffnungs- und Schließvorgänge des Verschlusses (16') steuert, wobei die Treibersteuereinheit (20) den Verschluss (16') nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) öffnet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche einen Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) und Öffnungs- und Schließvorgänge des Verschlusses (16) steuert, wobei die Treibersteuereinheit (20) den Verschluss (16) nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) öffnet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche einen Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) und Öffnungs- und Schließvorgänge der Verschlüsse (61, 62) steuert, wobei die Treibersteuereinheit (20) einen Verschluss (61, 62), der einer zu verwendenden Lichtquelle (51, 52) entspricht, nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) öffnet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche einen Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) steuert, wobei die die LED-Lichtquelle (41) nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) einschaltende LED-Treibersteuereinheit (42) von der Treibersteuereinheit (20) gesteuert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Treibersteuereinheit (20) umfasst, welche den Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) steuert, wobei die LED-Treibersteuereinheit (42), die eine zu verwendende LED-Lichtquelle (41) nach dem Ablenkvorgang der mikrooptischen Ablenkbereiche (4a, 4b) einschaltet, von der Treibersteuereinheit (20) gesteuert ist.