DE102004048845A1

DE102004048845A1 - Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler

Info

Publication number: DE102004048845A1
Application number: DE200410048845
Authority: DE
Inventors: Reiner Mitzkus; Anke Vogelgsang
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2006037528A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verhinderung von Falschlicht im Detektionsstrahlengang von Floureszenzmikroskopen. Dazu dient ein am oder in der Nähe des Reflektormoduls angebrachtes Absorptionsfilter, welches das vom Teilerspiegel durchgelassene Anregungslicht wirkungsvoll dämpft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler. Solche Strahlteiler sind im Allgemeinen Bestandteil von Reflektormodulen für die Fluoreszenzmikroskopie. Diese Reflektormodule bestehen aus zwei Filtern und dem wellenlängen-selektiv wirkenden Teilerspiegel/Strahlteiler.
Das die Fluoreszenz des Präparates anregende Licht wird durch das Anregungsfilter dem gewählten Applikationsverfahren entsprechende schmalbandig und in der benötigten Wellenlänge zur Verfügung gestellt. Der Teilerspiegel lenkt dieses Licht möglichst effizient durch das Objektiv auf das Präparat. Das durch entsprechende Anregung von Fluoreszenz im Präparat emittierte Licht ist bzgl. seiner Wellenlänge etwas in Richtung längerer Wellenlänge verschoben (Stokes-Shift) und passiert jetzt den Teilerspiegel. Dieser Durchgang durch den Teilerspiegel muss ebenfalls effizient erfolgen um Verluste zu vermeiden. Ein nach dem Teilerspiegel angebrachtes Sperrfilter (Emissionsfilter) hat die Aufgabe nur das vom Präparat emittierte Licht durchzulassen, mögliche Anteile des Anregungslichtes aber möglichst vollständig zu blockieren.
Bei bekannten Reflektormodulen wird das durch den Teilerspiegel hindurchgehende, nicht reflektierte Licht an den dem Anregungsfilter gegenüber liegenden Seite befindlichen Gehäuseteilen zumindestens teilweise reflektiert bzw. gestreut und so in den Strahlengang zurückgeworfen, insbesondere mit hoher Effizienz in Richtung des Emissionsfilters geworfen, da der Teilerspiegel auch auf seiner nun rückseitig liegenden Reflexionsschicht das Anregungslicht gut reflektiert. Ein besonderes Problem entsteht durch das gestreute Licht, welches unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf das Emissionsfilter trifft, weil die für die Filter verwendeten dichroitischen Schichten ihre vorausberechnete Filterwirkung nur für senkrechten Lichteinfall realisieren können, bei schrägem Einfall werden auch andere Wellenlängen als die gewünschten durchgelassen.

Damit wird in dem sich dem Emissionsfilter anschließenden Detektionsstrahlengang, der zur Beobachtung mittels Okularen oder empfindlicher Kameras führt, eine vom Anregungslicht direkt hervorgerufene Untergrundhelligkeit erzeugt, welche den Kontrast vermidert und insbesondere die Untersuchung schwacher Fluoreszenzen unmöglich machen kann. In der DE 199 26 037 A1 der Anmelderin wurde zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, die Rückseite des Reflektormoduls zu entfernen oder durchsichtig zu gestalten und das den Teilerspiegel durchdringende Licht auf eine zumindestens teilweise Kegelform aufweisende reflektierende Oberfläche zu lenken und auf diese Art aus dem Strahlengang zu entfernen. Es kann aber auch bei dieser Lösung immer noch passieren, dass durch Reflexion an Gehäuseteilen Licht von der kegelförmige Fläche zurück geworfen wird und damit wieder in den Detektionsstrahlengang reflektiert wird.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe die durch den Stand der Technik bekannte Unterdrückung von unerwünschtem Anregungslicht im Detektionsstrahlengang weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler, wobei zur Reflexunterdrückung unerwünschtes Beleuchtungslicht auf ein dieses absorbierendes Material gerichtet wird.

Besonders vorteilhaft ist, wenn Licht welches trotzdem noch durch das absorbierende Material hindurchtritt auf eine Lichtfalle geleitet und so aus dem Strahlenweg entfernt wird.

Ein weitere Vorteil ergibt sich, wenn das absorbierende Material der durch das Anregungsfilter definierten Wellenlänge angepasst und vorzugsweise am Reflektormodul angebracht ist.

Eine alternative vorteilhafte Lösung besteht darin , das absorbierende Material am Mikroskopgehäuse anzubringen, wobei es vorteilhafterweise schräg zum einfallenden Licht positioniert wird.

Damit es nicht zu unerwünschten Reflexionen am absorbierenden Material kommt ist es vorteilhaft, die dem Teilerspiegel zugewandte Seite des absorbierenden Materials mit einer Anti-Reflex-Schicht zu versehen.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn im Detektionsstrahlengang zusätzliche eine Streulichthülse angeordnet ist, welche das den Emissionsfilter schräg durchsetzende Licht aus dem Strahlengang entfernt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 den bekannten Grundaufbau eines Reflektormoduls
2 das Entstehen von Falschlicht im Emissionsstrahlengang bei einem bekannten Reflektormodul
3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
4 ein zweites Ausführungsbeispiel
5 eine schematische Darstellung eines Mikroskops mit einem Strahlteiler
Der Reflektormodul 1 aus 1 besteht aus einem Anregungsfilter 2, einem Emissionsfilter 3 und einem Teilerspiegel 4. Das Licht einer hier nicht dargestellten Lichtquelle (z.B. einer Halogenlampe) trifft auf das Annregungsfilter 2, welcher nur den gewünschten Teil des Spektrums hindurchlässt und wird vom Teilerspiegel 4 in Richtung des hier nicht dargestellten Objekts gelenkt (Anregungsstrahlengang S1). Nach Wechselwirkung dieses Lichts mit den fluoreszierenden Teilen des Objekts trifft das zurückkommende, etwas in seiner Wellenlänge verschobene Fluoreszenzlicht wieder auf den Teilerspiegel 4, wird von diesem durchgelassen und trifft dann auf den Emissionsfilter 3, welcher die Aufgabe hat, nur das gewünschte Fluoreszenzlicht durchzulassen und auf den ebenfalls hier nicht dargestellten Detektor zu lenken (Emissionsstrahlengang S2). Das Anregungslicht, welches von dem Objekt reflektiert wurde, muss vom Emissionsfilter geblockt werden.
2 zeigt, wie beim Stand der Technik doch Anregungslicht in den Detektionsstrahlengang S2 gelangen kann. Da der Teilerspiegel 4 das Anregungslicht nicht zu 100% in Richtung des Objekts reflektieren kann, gelangt ein Teil des Anregungslichtes auf hinter dem Teilerspiegel liegende Teile 5 des Mikroskops (Strahlengang S3) und wird von diesen im Allgemeinen ungerichtet gestreut bzw. reflektiert. Ein Teil dieses gestreuten oder reflektierten Lichts kann nun schräg auf den Emissionsfilter 3 fallen und wird von diesem durchgelassen (Strahlengang S4), da der Emissionsfilter seine Sperrwirkung für das Anregungslicht nur bei senkrechtem Einfall entfaltet. Damit kommt es zu einer Kontrastverringerung im Detektionsstrahlengang, welche unerwünscht ist.
In 3 ist erfindungsgemäß an der dem Anregungsfilter 2 gegenüberliegenden Seite des Reflektormoduls 1 ein Absorptionsfilter 6 angebracht, welches das Anregungslicht weitgehend absorbiert. Dazu ist es günstig, wenn das Absorptionsfilter an das Anregungsfilter angepasst ist, um genau die Anregungswellenlänge zu absorbieren. Das Absorptionsfilter 6 erstreckt sich dabei über die gesamte Seite des Reflektormoduls 1, so dass auch von den Mikroskopteilen 5 schräg zurückgeworfenes Licht zuerst wieder auf das Absorptionsfilter 6 trifft und von diesem noch einmal gedämpft wird (Strahlengang S4). Anstelle der Mikroskopteile 5 kann auch eine Lichtfalle vorgesehen sein, wie sie z.B. in DE 199 26 037 vorgeschlagen wurde. Zur weiteren Verbesserung der Eliminierung von Falschlicht im Detektionsstrahlengang S2 kann jetzt noch eine Streulichthülse angeordnet werden, welche bevorzugt aus einer schwarz eloxierten geriffelten Hülse oder einer geriffelten schwarzen Kunststoffhülse besteht. Durch diese wird das schräg in den Detektionsstrahlengang einfallende Licht wirkungsvoll eliminiert.
In 4 ist als Alternative dargestellt, dass das Absorptionsfilter 6 auch am Mikroskopteil 5 oder einer eventuell vorgesehenen Lichtfalle nach DE 199 26 037 angebracht sein kann.
In jedem Fall weist das Absorptionsfilter an seiner dem Teilerspiegel 4 zugewandtes Seite eine Anti-Reflex-Beschichtung auf um das Entstehen von Reflexionen an seiner Eingangsseite wirkungsvoll zu verhindern.
In 5 ist schematisch der Gesamtstrahlengang in einem Mikroskop dargestellt. Von einer Lichtquelle 7 wird das Licht über ein Wärmeschutzfilter 8, die Aperturblende 9 und die Leuchtfeldblende 10 auf den Anregungsfilter 2 gerichtet. Der Teilerspiegel 4 reflektiert das Anregungslicht über das Objektiv 11 auf das Objekt 12. Das vom Anregungslicht im Objekt 12 erzeugte Fluoreszenzlicht passiert wiederum das Objektiv 11 und wird jetzt vom Teilerspiegel 4 durchgelassen und durch das Emissionsfilter auf die Tubuslinse 13 und von dieser über ein Prismensystem in die Okulare 14 abgebildet. Alternativ kann das Licht auch mittels einer am Fototubus 15 angebrachte Kamera abgebildet werden. Dabei sind hier Anregungsfilter 2, Emissionsfilter 3 und Teilerspiegel 4 als getrennte Bauelemente dargestellt, werden aber üblicherweise zu Reflektormodulen zusammengefasst. Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden, fachmännische Weiterentwicklungen führen nicht zu einem Verlassen des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs. Insbesondere lässt sich die Erfindung auch in Laser Scanning Mikroskopen bei der Unterdrückung von Falschlicht an den Haupt- bzw. Nebenfarbteilern anwenden.

Claims

Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler, wobei zur Reflexunterdrückung unerwünschten Beleuchtungslicht auf ein dieses absorbierendes Material gerichtet wird.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach Anspruch 1, wobei Licht welches durch das absorbierende Material hindurchtritt auf eine Lichtfalle geleitet und so aus dem Strahlenweg entfernt wird.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach Anspruch 1 oder 2, wobei das absorbierende Material der durch das Anregungsfilter definierten Wellenlänge angepasst ist.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das absorbierende Material vorzugsweise am Reflektormodul angebracht ist.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das absorbierende Material am Mikroskopgehäuse angebracht ist.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das absorbierende Material schräg zum einfallenden Licht positioniert ist..
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die dem Teilerspiegel zugewandte Seite des absorbierenden Materials mit einer Anti-Reflex-Schicht versehen ist.
Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Strahlengang zusätzlich eine Streulichthülse angeordnet ist.