DE102004044631A1

DE102004044631A1 - Light beam supplying device for e.g. confocal scan microscope, has manipulation device with two spaced apart, light impervious, relocatable plates each including slits via which segmented light beams of specific wavelengths pass through

Info

Publication number: DE102004044631A1
Application number: DE200410044631
Authority: DE
Inventors: Frank Sieckmann
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-16

Abstract

The device has a lens (1) which maps a polychromatic light beam (3) to a prism (4), which spectrally segments the polychromatic light beam. Collimation optics (5) parallelizes the segmented light beams. A manipulation device (6) has two spaced apart, light impervious, relocatable plates (7, 8) each including slits (9), which are made from transparent material. The segmented beams of specific wavelengths pass via the slits. An independent claim is also included for a method for supplying light beam to an optical instrument.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bereitstellung eines Beleuchtungslichtstrahls für ein optisches Instrument, insbesondere für ein vorzugsweise konfokales Scanmikroskop.The The invention relates to an apparatus and a method for providing an illumination light beam for an optical instrument, in particular for a preferably confocal Scanning microscope.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art sind seit langem bekannt und kommen in der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen zum Einsatz. Darüber hinaus sind aus der Praxis verschiedene Möglichkeiten zur gezielten Veränderung der spektralen Eigenschaften eines Beleuchtungslichtstrahls bekannt, um diesen an konkrete Messsituationen anzupassen. Zur Aussonderung eines schmalen Wellenlängenbereichs werden häufig Filter – Massefilter oder Interferenzfilter – eingesetzt. Der Einsatz von Filtern ist jedoch beschränkt, da sie in Bezug auf die spektrale Lichtformung nur wenig flexibel handhabbar sind. So müssen beispielsweise Interferenzfilter für jeden gewünschten Wellenlängenbereich speziell hergestellt werden, so dass sich ihre Verwendung auch im Hinblick auf die Kosten als nachteilig erweist.devices and methods of this type have long been known and come in practice in different embodiments used. Furthermore are in practice different possibilities for targeted change the spectral properties of an illumination light beam known to adapt it to specific measuring situations. To the separation a narrow wavelength range become common Filter - mass filter or Interference filter - used. However, the use of filters is limited because they are related to the spectral Light shaping can be handled with little flexibility. So for example Interference filter for any desired Wavelength range specially manufactured, so that their use in the Is disadvantageous in terms of costs.

Um aus einem multichromatischen Lichtstrahl einen schmalbandigen Wellenlängenbereich auszuschneiden, der anschließend einem optischen Instrument zugeführt werden kann, werden als Alternative zu Filtern oftmals Monochromatoren eingesetzt. Der multichromatische Lichtstrahl wird dabei im Allgemeinen über eine Kollimationsoptik parallelisiert und mittels eines Prismas oder eines Beugungsgitters spektral zerlegt. Der gewünschte Teil des Spektrums wird mittels einer zusätzlichen Optik auf einen Austrittsspalt abgebildet. Durch Drehen des Prismas bzw. Verschieben des Beugungsgitters kann die ausgesonderte Wellenlänge verändert werden. Nachteilig an Monochromatoren ist insbesondere ihre Unhandlichkeit und die schwere Justierbarkeit, die seitens des Benutzers ein hohes Maß an Erfahrung erfordert. Darüber hinaus ist nachteilig, dass Monochromatoren relativ langsam arbeiten, so dass eine schnelle Veränderung der spektralen Zusammensetzung des erzeugten Beleuchtungslichtstrahls im Allgemeinen nicht möglich ist.Around to cut out a narrow-band wavelength range from a multichromatic light beam, the following supplied to an optical instrument often become monochromators as an alternative to filters used. The multichromatic light beam is generally a Kollimationsoptik parallelized and by means of a prism or spectrally dissected by a diffraction grating. The desired part of the spectrum is by means of an additional Optics imaged on an exit slit. By turning the prism or Moving the diffraction grating, the rejected wavelength can be changed. A disadvantage of monochromators is in particular their unwieldiness and the heavy adjustability, which is high on the part of the user Measure Experience requires. About that It is also disadvantageous that monochromators work relatively slowly, so that a quick change the spectral composition of the generated illumination light beam generally not possible is.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines Beleuchtungslichtstrahls für ein optisches Instrument, insbesondere für ein konfokales Scanmikroskop, anzugeben, mit denen mit einfachen Mitteln und mit geringem Justageaufwand eine schnelle Ver änderung der spektralen Zusammensetzung des Beleuchtungslichtstrahls möglich ist.Of the Present invention is based on the object, a Apparatus and method for providing an illumination light beam for a optical instrument, in particular for a confocal scanning microscope, with simple means and with low adjustment effort a quick change the spectral composition of the illumination light beam is possible.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach umfasst eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine vorzugsweise breitbandiges Licht emittierende Lichtquelle zur Bereitstellung eines Ausgangslichtstrahls, ein Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls, eine Manipulationseinheit zum Ausblenden und/oder Abschwächen vorgebbarer Wellenlängen und/oder Spektralbereiche sowie ein Mittel zur Vereinigung des die Manipulationseinheit passierenden Lichts zu einem Beleuchtungslichtstrahl.According to the invention above object solved by the features of claim 1. After that comprises a device of the type mentioned a preferably broadband light emitting light source for providing a Output light beam, a means of spatial spectral splitting the output light beam, a manipulation unit for hiding and / or mitigating predefinable wavelengths and / or spectral ranges as well as means for uniting the Manipulation unit passing light to an illumination light beam.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass ein hohes Maß an Flexibilität und Variabilität hinsichtlich der spektralen Lichtformung dadurch erreicht werden kann, dass ein Ausgangslichtstrahl zunächst einem Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung zugeführt und das aufgespaltene Licht sodann einer Manipulationseinheit zugeführt wird. Die Manipulationseinheit dient zum Ausblenden und/oder Abschwächen vorgebbarer Wellenlängen und/oder Spektralbereiche, d.h. mit anderen Worten einer wellenlängenabhängigen individuellen Intensitätsregelung. Nach Passieren der Manipulationseinheit wird das Licht zu einem Beleuchtungslichtstrahl vereinigt, der einem optischen Instrument für eine spezielle Anwendung zugeführt werden kann.In according to the invention is first It has been recognized that a high degree of flexibility and variability in terms the spectral light shaping can be achieved by a Output light beam first a means of spatial spectral splitting supplied and the split light is then supplied to a manipulation unit. The manipulation unit is used to hide and / or attenuate specifiable Wavelengths and / or Spectral ranges, i. in other words, a wavelength-dependent individual Intensity control. After passing through the manipulation unit, the light becomes a Illuminating beam associated with an optical instrument for a special one Application supplied can be.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch ihre kostengünstige Herstellung sowie durch ihre vielseitige Verwendbarkeit aus. So kann die Vorrichtung beispielsweise vorteilhaft in der herkömmlichen Lichtmikroskopie oder der Fluoreszenzmikroskopie sowie für unterschiedliche Beleuchtungsarten (Durchlicht, Auflicht) eingesetzt werden. Zudem kann die Vorrichtung für optische Untersuchungen in unterschiedlichsten Disziplinen zum Einsatz gebracht werden, wobei lediglich beispielhaft lichtoptische Experimente aus dem Bereich der Biologie, der Genetik oder der Materialforschung genannt seien. Im Ergebnis ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit eine universelle Lichtquelle geschaffen.The inventive device is characterized in particular by its cost-effective production and by their versatility. For example, the device can advantageous in the conventional Light microscopy or fluorescence microscopy and for different Types of illumination (transmitted light, reflected light) are used. moreover can the device for optical examinations in various disciplines are used are brought, with only exemplary light-optical experiments from the field of biology, genetics or materials science be mentioned. As a result, with the device according to the invention thus creating a universal light source.

Im Hinblick auf eine hohe Bedienerfreundlichkeit kann eine Anordnung der Lichtquelle, der Mittel zur räumlichen spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls, der Manipulationseinheit sowie der Mittel zur Vereinigung des die Manipulationseinheit passierenden Lichts in einem Gehäuse im Sinne eines Lampenhauses vorgesehen sein. Das Lampenhaus kann vom Benutzer entsprechend seiner konkreten Anforderungen ausgewählt und in einfacher Weise an dem optischen Instrument montiert werden. Eine aufwändige Mechanik ist somit nicht erforderlich.in the In view of a high level of user-friendliness, an arrangement the light source, the means for spatial spectral splitting the output light beam, the manipulation unit and the means for uniting the light passing through the manipulation unit in a housing be provided in the sense of a lamp house. The lamp house can selected and selected by the user according to his specific requirements be easily mounted on the optical instrument. A complex Mechanics is not required.

In vorteilhafter Weise ist dem Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls eine geeignete Optik vorgeschaltet, mit der der Ausgangslichtstrahl auf das Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung abbildbar ist. Im Konkreten kann es sich bei dieser Optik um eine Sammellinse handeln.Advantageously, the means for spatially spectral splitting of the output light beam preceded by a suitable optics, with which the output light beam can be imaged on the means for spatial spectral splitting. Specifically, this optics may be a convex lens.

Als Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls bietet sich ein Prisma an, da dieses einfach handhabbar und kostengünstig herstellbar ist. Der Einsatz von Beugungsgittern oder ähnlichen dispersiven Mitteln ist ebenfalls denkbar.When Means of spatial Spectral splitting of the output light beam is useful Prism on, as this easy to handle and inexpensive to produce is. The use of diffraction gratings or similar dispersive means is also possible.

In vorteilhafter Weise kann die Lichtaustrittsfläche des Prismas konvex geformt sein. Durch die konvexe Formung kann – bei geeignetem Krümmungsradius – eine weitestgehende Parallelisierung des aufgespaltenen Ausgangslichtstrahls erreicht werden.In Advantageously, the light exit surface of the prism can be convex be. Due to the convex shaping can - with a suitable radius of curvature - a far-reaching Parallelization of the split output light beam can be achieved.

Alternativ zu einer konvex geformten Lichtaustrittsfläche des Prismas kann zwischen dem Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls und der Manipulationseinheit eine Kollimationsoptik zur Parallelisierung des spektral aufgespaltenen Ausgangslichtstrahls angeordnet sein. Im einfachsten Fall kann es sich bei der Kollimationsoptik wiederum um eine Sammellinse handeln.alternative to a convex shaped light exit surface of the prism can between the means of spatial spectral splitting of the output light beam and the manipulation unit a collimation optics for the parallelization of the spectrally split Output light beam can be arranged. In the simplest case it can in turn, the collimating optics are a convergent lens.

Das Mittel zur Vereinigung des die Manipulationseinheit passierenden Lichts kann ebenfalls als Prisma ausgeführt sein. Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Ausführung kann die Lichteintrittsfläche des Prismas zur geeigneten Beeinflussung des Strahlengangs konvex geformt sein, so dass keine zusätzliche Abbildungsoptik erforderlich ist. Alternativ ist eine Ausführungsform denkbar, bei der hinter der Manipulationseinheit eine Optik zur Abbildung des die Manipulationseinheit passierenden Lichts auf das Prisma angeordnet ist. Diese Abbildungsoptik kann wiederum beispielsweise als Sammellinse ausgeführt sein.The Means for uniting the manipulation unit passing Light can also be designed as a prism. With regard to a structurally simple design can the light entry surface of the prism for the purpose of influencing the beam path convexly be shaped, so no extra Imaging optics is required. Alternatively, an embodiment conceivable, in the behind the manipulation unit optics for Illustration of the light passing through the manipulation unit on the Prism is arranged. This imaging optics can in turn, for example designed as a converging lens be.

Im Hinblick auf die Manipulationseinheit kann vorgesehen sein, dass diese als Platte aus lichtundurchlässigem Material mit einer oder mehreren Aussparungen, durch die das auftreffende Licht die Manipulationseinheit passieren kann, ausgeführt ist. Die Aussparungen können beispielsweise schlitzförmig ausgeführt sein. Die Schlitze sind in vorteilhafter Weise orthogonal zur Dispersionsebene ausgerichtet. Je schmaler die Schlitze ausgebildet sind, desto schmaler ist demzufolge der durchgelassene Spektralbereich.in the With regard to the manipulation unit, it can be provided that this as a plate of opaque material with one or several recesses, through which the incident light the manipulation unit can happen, executed is. The recesses can for example, slit-shaped accomplished be. The slots are advantageously orthogonal to the dispersion plane aligned. The narrower the slits are formed, the narrower is therefore the transmitted spectral range.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind mehrere, vorzugsweise unterschiedlich ausgeführte Platten hintereinander angeordnet. Dabei können die Platten in der Dispersionsebene orthogonal zur Strahlrichtung verschiebbar sein, so dass die spektralen Eigenschaften des Beleuchtungslichtstrahls nahezu beliebig einstellbar sind.In a particularly preferred embodiment are several, preferably differently designed plates arranged one behind the other. The plates can be in the dispersion plane be orthogonal to the beam direction, so that the spectral Properties of the illumination beam can be set almost as desired are.

Darüber hinaus kann der Abstand zwischen dem Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung des Ausgangslichtstrahls und den einzelnen Platten veränderbar sein. Diese Maßnahme ist beispielsweise im Hinblick auf eine Feineinstellung insbesondere dann von Vorteil, wenn der spektral aufgespaltene Ausgangslichtstrahl nicht vollständig parallelisiert auf die Manipulationseinheit auftrifft.Furthermore may be the distance between the means for spatial spectral splitting of the output light beam and the individual plates changeable be. This measure is, for example, with regard to a fine adjustment especially advantageous if the spectrally split output light beam not completely parallelized impinges on the manipulation unit.

Schließlich kann die Austauschbarkeit einzelner Platten vorgesehen sein, was es einem Benutzer ermöglicht, ohne großen konstruktiven Aufwand die spektrale Zusammensetzung des Beleuchtungslichtstrahls zu beeinflussen.Finally, can The interchangeability of individual plates should be provided, which makes it one Allows users to without big ones constructive effort the spectral composition of the illumination light beam to influence.

Alternativ oder zusätzlich zu den geschlitzten Platten kann die Manipulationseinheit ein Transmissions-LCD umfassen. Das Transmissions-LCD kann dabei entweder über eine externe Rechnereinheit oder – falls das optische Instrument einen internen Mikroprozessor aufweist, wie dies beispielsweise bei einem Scanmikroskop der Fall ist – über den geräteinternen Mikroprozessor steuerbar sein.alternative or additionally to the slotted plates, the manipulation unit can be a transmission LCD include. The transmission LCD can either via a external computer unit or - if the optical instrument has an internal microprocessor, as is the case, for example, with a scanning microscope - over the internal device Microprocessor be controllable.

Im Rahmen einer weiteren konkreten Weiterentwicklung der Erfindung kann die Manipulationseinheit eine oder mehrere Spaltblenden zur Erzeugung von Teilspektren umfassen. In vorteilhafter Weise sind die Spaltbreiten oder die Spaltpositionen der Spaltblenden veränderbar, so dass eine hohe Flexibilität hinsichtlich der aus gewählten bzw. ausgeblendeten Wellenlängen und/oder Spektralbereiche gegeben ist. Darüber hinaus können die Spaltbacken der Spaltblenden verspiegelt ausgeführt sein, wodurch sich eine weitere Lichtverzweigung realisieren lässt, so dass auch Teile von aus dem Ausgangslichtstrahl ausgeblendeten Spektralbereichen dem Beleuchtungslichtstrahl wieder zuführbar sind.in the Framework of a further concrete development of the invention can the manipulation unit one or more slit for Generation of partial spectra include. In an advantageous way the gap widths or the gap positions of the slit diaphragms changeable, so that a high flexibility in terms of the selected or hidden wavelengths and / or spectral ranges is given. In addition, the Splitting jaws of the slit mirrors be executed mirrored, resulting in a further light branching can be realized, so that also parts of out of the output light beam hidden spectral ranges the Illuminating light beam can be fed again.

Hinter den Spaltblenden können Elemente zur Abschwächung der Lichtintensitäten der Teilspektren positioniert sein. Auf diese Weise lassen sich besonders vorteilhaft das relative Verhältnis der Intensitäten der ausgewählten Wellenlängen und/oder Spektralbereiche untereinander variieren. Die Elemente können beispielsweise als Verlaufsfilter oder ebenfalls als Transmissions-LCD ausgeführt sein.Behind the slit diaphragms can Elements for mitigation the light intensities the part spectra be positioned. That way you can particularly advantageous the relative ratio of the intensities of chosen Wavelengths and / or Spectral ranges vary with each other. For example, the elements can be be designed as a gradient filter or also as a transmission LCD.

Die ausgewählten Teilspektren können mittels hinter den Spaltblenden positionierten Abbildungsoptiken in Auskoppeloptiken eingekoppelt werden, wobei die Auskoppeloptiken vorzugsweise als Lichtleiter ausgeführt sind. Mit Hilfe der Auskoppeloptiken können die ausgewählten Teilspektren sodann einer zentralen Optik zur Vereinigung der Teilspektren zu dem Beleuchtungslichtstrahl zugeführt werden.The chosen Partial spectra can by means of imaging optics positioned behind the slit diaphragms coupled into coupling optics, wherein the coupling-out optics are preferably designed as optical fibers. With the help of the coupling optics can the selected ones Partial spectra then a central optics to unify the partial spectra supplied to the illumination light beam.

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 30 gelöst. Danach wird bei dem Verfahren zur Bereitstellung eines Beleuchtungslichtstrahls für ein optisches Instrument, insbesondere für ein vorzugsweise konfokales Scanmikroskop, mit einer vorzugsweise breitbandiges Licht emittierenden Lichtquelle ein Ausgangslichtstrahl bereitgestellt und der Ausgangslichtstrahl einem Mittel zur räumlich spektralen Aufspaltung zugeführt, mittels einer Manipulationseinheit werden vorgebbare Wellenlängen und/oder Spektralbereiche ausgeblendet und/oder abgeschwächt und das die Manipulationseinheit passierende Licht wird einem Mittel zur Vereinigung zu einem Beleuchtungslichtstrahl zugeführt. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29 durchgeführt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorigen Teil der Beschreibung verwiesen wird.In procedural terms, the one gangs mentioned object solved by the features of claim 30. Thereafter, in the method for providing an illumination light beam for an optical instrument, in particular for a preferably confocal scanning microscope, provided with a preferably broadband light emitting light source, an output light beam and the output light beam is supplied to a spatial spectral splitting means by means of a manipulation unit are predetermined wavelengths and / or spectral regions are masked and / or attenuated and the light passing through the manipulation unit is supplied to a means for combining with an illuminating light beam. Preferably, the inventive method is carried out using a device according to one of claims 1 to 29, so that reference is made to avoid repetition of the previous part of the description.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigtIt are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims and on the other hand to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Combined with the explanation preferred embodiments The invention with reference to the drawings are also generally preferred Embodiments and developments of the teaching explained. In the drawing shows

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung eines Beleuchtungslichtstrahls für ein optisches Instrument, 1 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention for providing an illumination light beam for an optical instrument,

2 unterschiedliche Prismenformen zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1, 2 different prism shapes for use in the device according to the invention according to 1 .

3 eine schematische Darstellung eines Lichtmikroskops, an das eine erfindungsgemäße Vorrichtung angekoppelt ist, und 3 a schematic representation of a light microscope to which a device according to the invention is coupled, and

4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 a schematic representation of another embodiment of a device according to the invention.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung umfasst eine als Linse 1 ausgeführte Abbildungsoptik 2, mit der ein polychromatischer Ausgangslichtstrahl 3 auf ein Prisma 4 abgebildet wird. Beim Durchgang durch das Prima 4 kommt es zu einer spektralen Zerlegung des Ausgangslichtstrahls 3. Das aus dem Prisma 4 austretende spektral zerlegte Licht wird mit Hilfe einer Kollimationsoptik 5 parallelisiert und trifft sodann auf eine Manipulationseinheit 6.In the 1 The device shown comprises one as a lens 1 executed imaging optics 2 , with which a polychromatic output light beam 3 on a prism 4 is shown. When passing through the Prima 4 there is a spectral decomposition of the output light beam 3 , That from the prism 4 emerging spectrally decomposed light is using a collimation optics 5 parallelized and then encounters a manipulation unit 6 ,

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Manipulationseinheit 6 zwei zueinander beabstandete Platten 7, 8, von denen die obere Platte 7 drei und die untere Platte 8 zwei Schlitze 9 aufweist. Während die Platten 7, 8 aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt sind, sind die Schlitze 9, die als Materialausnehmungen oder als Fenster aus einem transparenten Material ausgebildet sein können, lichtdurchlässig. Das Licht tritt somit nur an den Stellen der Schlitze 9 durch die Platten 7, 8 hindurch, während es an den übrigen Stellen von den Platten 7, 8 absorbiert wird.In the illustrated embodiment, the manipulation unit comprises 6 two spaced plates 7 . 8th of which the upper plate 7 three and the lower plate 8th two slots 9 having. While the plates 7 . 8th are made of an opaque material, the slots 9 , which may be formed as material recesses or as a window made of a transparent material, translucent. The light thus occurs only in the places of the slots 9 through the plates 7 . 8th while passing it on the remaining places from the plates 7 . 8th is absorbed.

In dem illustrierten Ausführungsbeispiel treten die Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche λ₁, λ₂ und λ₃ durch die Schlitze 9 der ersten Platte 7 hindurch und treffen sodann auf die zweite Platte 8. In der zweiten Platte 8 sind die Schlitze 9 derart ausgebildet, dass die Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche λ₁ und λ₃ auch die zweite Platte 8 passieren. Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereich λ₂ trifft hingegen auf eine lichtundurchlässige Stelle und wird demzufolge von der Platte 8 absorbiert.In the illustrated embodiment, the wavelengths λ ₁ , λ ₂ and λ ₃ pass through the slots 9 the first plate 7 and then hit the second plate 8th , In the second plate 8th are the slots 9 formed such that the wavelengths or wavelength ranges λ ₁ and λ ₃ and the second plate 8th happen. Wavelength or wavelength range λ ₂ , however, meets a light-tight point and is therefore from the plate 8th absorbed.

Die durch die beiden Doppelpfeile angedeutete Verschiebbarkeit der Platten 7, 8 bewirkt eine hohe Variabilität in Bezug auf die Auswahl gewünschter Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche. Die Platten 7, 8 können sogar vollständig aus dem Strahlengang entfernt werden und gegen andere Platten ausgetauscht werden, so dass ein Beleuchtungslichtstrahl 12 mit einer nahezu beliebigen spektralen Zusammensetzung von einem Benutzer individuell zusammengestellt werden kann. Vom Grundsatz ist dabei stets zu beachten, dass die Position eines Schlitzes 9 innerhalb des Strahlengangs mit der ausgewählten Wellenlänge und die Breite des Schlitzes 9 mit der Breite des ausgewählten Spektralbereichs korrespondiert.The indicated by the two double arrows displaceability of the plates 7 . 8th causes a high variability with respect to the selection of desired wavelengths or wavelength ranges. The plates 7 . 8th can even be completely removed from the beam path and replaced with other plates, so that an illumination light beam 12 with a virtually arbitrary spectral composition of a user can be individually assembled. From the principle is always to be noted that the position of a slot 9 within the beam path at the selected wavelength and the width of the slot 9 corresponds to the width of the selected spectral range.

Die ausgewählten, d.h. die die Manipulationseinheit 6 passierenden Spektralbereiche werden mit Hilfe einer Abbildungsoptik 10 auf ein zweites Prisma 11 abgebildet, wobei die Ausrichtung des Prismas 11 derart gewählt ist, dass die ausgewählten divergenten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche zu einem Beleuchtungslichtstrahl 12 vereinigt werden. Der auf diese Weise bereitgestellte Beleuchtungslichtstrahl 12 wird mit Hilfe einer Auskoppeloptik 13 einem (nicht dargestellten) optischen Instrument zugeführt.The selected, ie the manipulation unit 6 passing spectral ranges are using an imaging optics 10 on a second prism 11 pictured, with the orientation of the prism 11 is selected such that the selected divergent wavelengths or wavelength ranges to an illumination light beam 12 to be united. The illumination light beam provided in this way 12 becomes with the help of a coupling-out optics 13 fed to an optical instrument (not shown).

2 zeigt unterschiedliche Prismenformen, wie sie in einer Vorrichtung gemäß 1 zum Einsatz kommen können. Während in 2a ein herkömmliches Prisma 14 mit ebenen Flächen gezeigt ist, weist das in 2b dargestellte Prisma 14 eine konvex gekrümmte Fläche 15 auf. Durch geeignete Orientierung des Prismas 4, 14 im Strahlengang derart, dass die konvex gekrümmte Fläche 15 als Lichtaustrittsfläche 16 fungiert, kann unmittelbar beim Austritt des spektral aufgespaltenen Ausgangslichtstrahls 3 aus dem Prisma 4, 14 eine Parallelisierung der einzelnen Wellenlängenanteile erreicht werden. Eine Kollimationsoptik 5 hinter dem Prisma 4 – wie sie in 1 gezeigt ist – kann somit entfallen, was die Vorrichtung im Hinblick auf ihre Handhabbarkeit weiter vereinfacht. 2 shows different prism shapes, as in a device according to 1 can be used. While in 2a a conventional prism 14 shown with flat surfaces, the points in 2 B illustrated prism 14 a convex curved surface 15 on. By suitable Orientation of the prism 4 . 14 in the beam path such that the convex curved surface 15 as a light exit surface 16 can act directly at the exit of the spectrally split output light beam 3 from the prism 4 . 14 a parallelization of the individual wavelength components can be achieved. A collimation optics 5 behind the prism 4 - as in 1 is shown - can thus be omitted, which further simplifies the device in terms of their handling.

2c zeigt ein Prisma 14, bei dem die Lichteintrittsfläche 17 als konvex gekrümmte Fläche 15 ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann bei geeigneter Ausrichtung des Prismas 11, 14 die in 1 gezeigte, dem Vereinigungsprisma 11 vorgeschaltete Abbildungsoptik 10 verzichtet werden. 2c shows a prism 14 in which the light entry surface 17 as a convex curved surface 15 is trained. By this measure, with a suitable orientation of the prism 11 . 14 in the 1 shown, the Unification prism 11 upstream imaging optics 10 be waived.

In 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine Vorrichtung, wie sie oben im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, in einem Gehäuse 18 gekapselt ist. Durch das Gehäuse 18 ist ein Lampenhaus 19 gebildet, das über entsprechende Optiken 20 in bekannter Weise an optische Instrumente, hier ein Scanmikrokop 21, angekoppelt werden kann. Die Aussparungsplatten 7, 8 zur spektralen Lichtformung können von einem Benutzer durch in dem Gehäuse 18 ausgebildete Einführöffnungen (nicht gezeigt) in das Lampenhaus 19 eingesetzt und im Strahlengang justiert werden.In 3 schematically an embodiment is shown, in which a device, as related to above 1 was described in a housing 18 is encapsulated. Through the housing 18 is a lamp house 19 formed, which has corresponding optics 20 in a known manner to optical instruments, here a scanning microscope 21 , can be docked. The cutout plates 7 . 8th for spectral shaping of light can by a user through in the housing 18 trained insertion openings (not shown) in the lamp house 19 be used and adjusted in the beam path.

Für den Fall, dass anstelle der Aussparungsplatten 7, 8 (s. 1) eine Manipulationseinheit 6 mit Transmissions-LCD Verwendung findet, ist zusätzlich eine Rechnereinheit 22 zur Steuerung des Transmissions-LCD vorgesehen. In der Darstellung gemäß 3a handelt es sich bei der Rechnereinheit 22 um einen externen Steuerungs-PC. In der Darstellung gemäß 3b übernimmt der interne Mikroprozessor des Scanmikroskops die Steuerung des Transmissions-LCD.In the event that instead of the recess plates 7 . 8th (S. 1 ) a manipulation unit 6 with transmission LCD is used, is also a computer unit 22 provided for controlling the transmission LCD. In the illustration according to 3a this is the computer unit 22 to an external control PC. In the illustration according to 3b The internal microprocessor of the scanning microscope takes over the control of the transmission LCD.

4 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem die spektrale Lichtformung mittels einstellbarer Spaltblenden 23, 24, 25 vorgenommen wird. Wie bereits oben beschrieben, wird ein breitbandiger Ausgangslichtstrahl 3 mit Hilfe einer Abbildungsoptik 2 auf ein Prisma 4 abgebildet. Der beim Durchlaufen des Prismas 4 spektral aufgespaltene Ausgangslichtstrahl 3 wird nach dem Austritt aus dem Prisma 4 mit Hilfe einer Kollimationsoptik 5 parallelisiert. Der aufgefächerte Lichtstrahl mit einer spektralen Breite Δλ₀ trifft auf eine erste Spaltblende 23, mit der aus dem Spektrum ein mittlerer Bereich mit einer spektralen Breite Δλ₁ herausgeschnitten wird. Die langwelligen und kurzwelligen Ränder des Spektrums treffen auf die verspiegelt ausgeführten Spaltbacken 26 der ersten Spaltblende 23 und werden von dort reflektiert. Die reflektierten Anteile treffen auf eine zweite und eine dritte Spalt blende 24, 25, mittels derer die spektrale Lichtformung fortgesetzt wird. Mit der zweiten Spaltblende 24 wird ein Wellenlängenbereich der Breite Δλ₂ und mit der dritten Spaltblende 25 ein schmaler Wellenlängenbereich der Breite Δλ₃ ausgeschnitten. Durch Öffnen bzw. Schließen der Spaltblenden 23, 24, 25 kann der jeweils ausgewählte Spektralbereich vergrößert bzw. verkleinert werden. Durch ein Verfahren der Spaltblende 23, 24, 25 in einer zum Strahlengang orthogonalen Richtung lassen sich unterschiedliche Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche auswählen. 4 Finally, shows an embodiment in which the spectral shaping of light by means of adjustable slit 23 . 24 . 25 is made. As already described above, a broadband output light beam 3 with the help of an imaging optics 2 on a prism 4 displayed. The while passing through the prism 4 spectrally split output light beam 3 becomes after exiting the prism 4 with the help of a collimation optics 5 parallelization. The fanned-out light beam having a spectral width Δλ ₀ strikes a first slit diaphragm 23 with which a middle region with a spectral width Δλ _{1 is} cut out of the spectrum. The long-wave and short-wave edges of the spectrum hit the mirrored gap cheeks 26 the first slit diaphragm 23 and are reflected from there. The reflected components strike a second and a third slit aperture 24 . 25 , by means of which the spectral light shaping is continued. With the second slit diaphragm 24 becomes a wavelength range of width Δλ ₂ and with the third slit diaphragm 25 a narrow wavelength range of width Δλ _{3 is} cut out. By opening or closing the slit panels 23 . 24 . 25 The selected spectral range can be increased or decreased. By a method of slit diaphragm 23 . 24 . 25 In a direction orthogonal to the beam path, different wavelengths or wavelength ranges can be selected.

Hinter den Spaltblenden 23, 24, 25 befindet sich jeweils eine Abbildungsoptik 27, mit denen die ausgewählten Spektralbereiche in Lichtleiter 28 eingekoppelt werden. Darüber hinaus ist hinter den Spaltblenden 23, 24, 25 jeweils ein Verlaufsfilter 29 vorgesehen, mit dem die Intensitäten der ausgewählten Spektralbereiche individuell veränderbar sind. Mittels der Lichtleiter 28 werden die ausgewählten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche auf eine als Sammellinse ausgeführte Auskoppeloptik 30 abgebildet, über die der spektral geformte Beleuchtungslichtstrahl 12 einem optischen Instrument zugeführt werden kann.Behind the slit panels 23 . 24 . 25 there is an imaging optics 27 with which the selected spectral ranges in optical fibers 28 be coupled. In addition, behind the slit 23 . 24 . 25 one graduated filter each 29 provided with which the intensities of the selected spectral ranges are individually variable. By means of the light guide 28 For example, the selected wavelengths or wavelength ranges are based on a coupling-out optical system designed as a converging lens 30 imaged over which the spectrally shaped illumination light beam 12 can be supplied to an optical instrument.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränken.In conclusion, be particularly noted that the above discussed embodiments merely to describe the claimed teaching, this but not on the embodiments restrict.

Claims

Device for providing an illumination light beam ( 12 ) for an optical instrument, in particular for a preferably confocal scanning microscope ( 21 ), with a preferably broadband light-emitting light source for providing an output light beam (US Pat. 3 ), a means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ), a manipulation unit ( 6 ) for fading out and / or attenuating presettable wavelengths and / or spectral ranges and with a means for uniting the manipulation unit ( 6 ) passing light to an illumination light beam ( 12 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the light source, the means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ), the manipulation unit ( 6 ) and the means for uniting the manipulation unit ( 6 ) passing light in the sense of a lamp house ( 19 ) in a housing ( 18 ) are arranged.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized by an optic ( 2 ) for imaging the output light beam ( 3 ) to the means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ).

Apparatus according to claim 3, characterized in that it is in the imaging optics ( 2 ) around a converging lens ( 1 ).

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ) as a prism ( 4 ) is executed.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the light exit surface ( 16 ) of the prism ( 4 . 14 ) is convex.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ) and the manipulation unit ( 6 ) a collimation optics ( 5 ) for the parallelization of the spectrally split output light beam ( 3 ) is arranged.

Apparatus according to claim 7, characterized in that it is in the collimating optics ( 5 ) is a convergent lens.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the means for uniting the manipulation unit ( 6 ) passing light as a prism ( 11 ) is executed.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the light entry surface ( 17 ) of the prism ( 11 . 14 ) is convex.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that behind the manipulation unit ( 6 ) an optic ( 10 ) for imaging the manipulation unit ( 6 ) passing light on the prism ( 11 ) is arranged.

Apparatus according to claim 11, characterized in that it is in the imaging optics ( 10 ) is a convergent lens.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the manipulation unit ( 6 ) a plate ( 7 . 8th ) of opaque material having one or more recesses.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the recesses as slots ( 9 ) are executed.

Device according to claim 14, characterized in that the slots ( 9 ) are aligned orthogonal to the dispersion plane.

Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that a plurality of preferably differently designed plates ( 7 . 8th ) are arranged one behind the other.

Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the plates ( 7 . 8th ) are displaceable in the dispersion plane orthogonal to the beam direction.

Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the distance between the means for spatially spectral splitting of the output light beam ( 3 ) and the individual plates ( 7 . 8th ) is changeable.

Device according to one of claims 13 to 18, characterized in that the individual plates ( 7 . 8th ) are interchangeable.

Device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the manipulation unit ( 6 ) comprises a transmission LCD.

Apparatus according to claim 20, characterized by a computer unit ( 22 ) for controlling the transmission LCD.

Device according to claim 20, characterized in that that the transmission LCD by means of an optical instrument associated microprocessor is controllable.

Device according to 1 to 8, characterized in that the manipulation unit ( 6 ) one or more slit diaphragms ( 23 . 24 . 25 ) for generating partial spectra.

Device according to claim 23, characterized in that the splitting jaws ( 26 ) of the slit diaphragms ( 23 ) are executed mirrored.

Apparatus according to claim 23 or 24, characterized in that the gap width and / or the gap position of the slit diaphragm ( 23 . 24 . 25 ) are changeable.

Device according to one of claims 23 to 26, characterized by behind the slit diaphragm ( 23 . 24 . 25 ) positioned elements to attenuate the light intensity of the partial spectra.

Apparatus according to claim 26, characterized in that the elements for attenuating the light intensity as a gradient filter ( 29 ), as a transmission LCD or the like.

Device according to one of claims 23 to 27, characterized by behind the slit diaphragms ( 23 . 24 . 25 ) positioned imaging optics ( 27 ) for coupling the partial spectra into coupling-out optics, preferably in light guides ( 28 ).

Device according to one of claims 23 to 28, characterized by an optical system ( 30 ) for combining the partial spectra with the illumination light beam ( 12 ).

Method for providing an illumination light beam ( 12 ) for an optical instrument, in particular for a preferably confocal scanning microscope ( 21 ), wherein with a preferably broadband light emitting light source, an output light beam ( 3 ) and the output light beam ( 3 ) is supplied to a means for spatial spectral splitting, wherein by means of a manipulation unit ( 6 ) predetermined wavelengths and / or spectral ranges are hidden and / or attenuated and wherein the manipulation unit ( 6 ) passing light a means for association with an illumination light beam ( 12 ) is supplied.