DE102007007798A1 - Fluoreszenz-Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/16Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten (22) mit mehreren Leuchtdioden (1, 6) zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs (18) zur Objektbeleuchtung, wobei die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode (1, 6) eine Beleuchtungsachse (3, 8) definiert, und mit einem Strahlenteiler (16, 17), der in einem vorgegebenen Winkel zu dieser Beleuchtungsachse (3, 8) orientiert ist, um den Beleuchtungsstrahlengang auf das Objekt (22) hin umzulenken, wobei jeder Leuchtdiode (1, 6) eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse (3, 8) zugeordnet ist und jeder Leuchtdiode (1, 6) ein Strahlteiler (16, 17) zugeordnet ist, der entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse (3, 8) ausgerichtet ist, wobei die Strahlteiler (16, 17) in einer Wechselvorrichtung (9) angeordnet sind, die betätigbar ist, um einen Strahlteiler (16, 17) und eine ihm zugeordnete Leuchtdiode (1, 6) für die Objektbeleuchtung auszuwählen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten mit mehreren Leuchtdioden zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs zur Objektbeleuchtung, wobei die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode eine Beleuchtungsachse definiert, und mit einem Strahlenteiler, der in einem vorgegebenen Winkel zu dieser Beleuchtungsachse orientiert bzw. orientierbar ist, um den Beleuchtungsstrahlengang auf das Objekt hin umzulenken. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fluoreszenzmikroskop mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung.
  • Die Fluoreszenzmikroskopie spielt in vielen naturwissenschaftlichen Disziplinen als diagnostisches Werkzeug eine große Rolle. Grundprinzip der Fluoreszenzmikroskopie ist die Bestrahlung einer Probe mit kurzwelliger Erregerstrahlung, wobei die Probe selbst oder ein fluoreszierender Farbstoff, mit dem die Probe angefärbt ist, bei Anregung mit der kurzwelligen Erregerstrahlung längerwelliges Fluoreszenzlicht emittiert (Primär- bzw. Sekundär-Fluoreszenz). Für die Fluoreszenzmikroskopie wird in der Regel die Sekundär-Fluoreszenz ausgenutzt, um bestimmte Objektstrukturen von angefärbten Präparaten sichtbar zu machen. Mittels der Fluoreszenzmikroskopie lassen sich beispielsweise Krankheitserreger bestimmen, Gene lokalisieren oder genetische Veränderungen einer zu untersuchenden DNA bestimmen oder auch Proteinbildungen in Zellen visualisieren.
  • Je nach Anwendung steht eine bestimmte Untersuchungsmethode mit spezifischen fluoreszierenden Farbstoffen, den sogenannten Fluorochromen zur Verfügung. Typisch sind beispielsweise Anregungen mit UV-Licht für den Farbstoff "DAPI", mit blauem Licht für den Farbstoff "FITC" oder mit grünem Licht für die Farbstoffe "Texas Red" oder "Rhodamin". Typische Anregungsfrequenzen liegen im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich.
  • Als Lichtquellen der Beleuchtungssysteme für Fluoreszenzmikroskope werden üblicherweise Kurzbogenlampen mit Hg- oder Xe-Füllung oder Halogenlampen eingesetzt. Die Lichtquellen befinden sich meist in einem separaten Lampenhaus, das an das Mikroskop adaptiert wird. Die erwähnten Lichtquellen besitzen ein im wesentlichen kontinuierliches Spektrum (UV bis IR), das von charakteristischen Linien hoher Intensität durchsetzt ist. Mittels verschiedener (wechselbarer) dielektrischer Filter, den sogenannten Anregungsfiltern, kann aus dem Spektralbereich der Lichtquelle der für die Anregung eines Fluorochroms passende Spektralbereich ausgewählt werden. Die Bandbreite der Anregungsfilter beträgt typischerweise etwa 10 bis 30 nm.
  • Typischerweise wird mit verschiedenen Fluoreszenzfilter-Systemen, sogenannten Filterblocks oder -würfel, gearbeitet, um verschiedene Einfärbungen eines Präparates sichtbar machen zu können. Diese Fluoreszenzfilter-Systeme bestehen aus einer aufeinander abgestimmten Kombination eines Anregungsfilters, eines dichromatischen Teilers und eines Sperrfilters. Der dichromatische Teiler reflektiert die Anregungsstrahlung zum Präparat hin, ist jedoch transparent für das vom Präparat emittierte Fluoreszenzlicht. Das Sperrfilter hält vom Präparat gestreutes und in das Objektiv eingetretenes Anregungslicht zurück. Für die spezifische Fluoreszenzstrahlung besitzt es jedoch höchste Durchlässigkeit. Die verschiedenen Fluoreszenzfilter-Systeme befinden sich üblicherweise auf einer Wechseleinrichtung, die z. B. als Schieber oder Karussell ausgeführt ist. Die Bedienung erfolgt hierbei manuell und/oder motorisch.
  • Nachteilig bei den genannten Lampen bisher üblicher Fluoreszenzbeleuchtungssysteme sind der geringe Wirkungsgrad, da von den etwa 100 W elektrischer Leistung nur wenige Milliwatt die Probe im ausgewählten Spektralbereich erreichen, und die hieraus resultierende störende Wärmeentwicklung. Schließlich ist die Lebensdauer der Lampen auf wenige hundert Stunden begrenzt.
  • In jüngster Zeit werden Leuchtdioden oder LEDs ("Light Emitting Diode") als Lichtquellen für Fluoreszenzmikroskope vorgeschlagen und auf dem Markt angeboten.
  • Aus der DE 20 2004 010 121 U1 ist beispielsweise eine Lichtquelle für ein Auflichtfluoreszenzmikroskop bekannt, die eine Hochleistungs-LED aufweist, die blaues Licht (460 bis 480 nm) aussendet. Eine Anordnung mit einer einzigen LED wird jedoch den üblichen Anforderungen eines Routine- oder Forschungslabors nicht gerecht.
  • Eine Anordnung zur Fluoreszenzbeleuchtung ist aus der japanischen Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2005-321453 bekannt, wobei hier das Licht einer Leuchtdiode über eine Kollektorlinse in ein Fluoreszenzfilter-System und von dort auf ein Objekt geleitet wird. Das vom Objekt emittierte Fluoreszenzlicht wird über ei nen Sperrfilter auf einen CCD-Detektor und/oder ein Okular gelenkt. Auch diese Anordnung mit einer einzigen LED wird den hier gestellten Anforderungen nicht gerecht. In der korrespondierenden EP 1 593 996 A2 ist eine Erweiterung dieses Systems auf zwei Leuchtdioden offenbart, deren Lichtflüsse über einen dichromatischen Teiler zusammengeführt und auf ein Fluoreszenzfilter-System geleitet werden.
  • Ein Fluoreszenzmikroskop, bei dem Laser als Lichtquellen eingesetzt werden, ist aus der japanischen Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 07-333516 bekannt. Hier wird das Licht zweier Laser über dichromatische Teiler auf einen gemeinsamen Beleuchtungsstrahlengang gelenkt. Das vom Objekt emittierte Fluoreszenzlicht wird ebenfalls über dieselben dichromatischen Teiler zu entsprechenden Fotodetektoren geleitet. Mit dieser Einrichtung kann das Objekt gleichzeitig mit zwei Anregungswellenlängen beleuchtet und die resultierenden beiden Fluoreszenzwellenlängen können getrennt detektiert werden. Eine sequentielle Anregung mit verschiedenen Wellenlängen ist bei Dauerbetrieb der Laser nicht möglich.
  • Aus der DE 103 14 125 B4 ist eine LED-Lichtquellenanordnung zur Objektbeleuchtung für fluoreszenzmikroskopische Anwendungen bekannt, bei der mehrere Dioden auf einem Drehteller angeordnet sind, wobei durch Drehung des Drehtellers um eine Achse im Zentrum des Drehtellers eine bestimmte Diode ausgewählt und vor einer Lichtaustrittsöffnung positioniert werden kann. An der Lichtaustrittsöffnung befindet sich eine Kollimatoroptik, die das emittierte Licht der Diode in den Beleuchtungsstrahlengang des Fluoreszenzmikroskops einkoppelt. Jede Leuchtdiode ist über ein Peltier-Element zur Ableitung der Wärme und eine Halterung mit dem Drehteller verbunden.
  • Nachteilig an dieser bekannten LED-Lichtquellenanordnung ist, dass der Wechsel zu einer anderen Wellenlänge mit einer mechanischen Bewegung des die Dioden tragenden Drehtellers verbunden ist. Ein Wechsel der Wellenlängen dauert daher verhältnismäßig lange und ist mit Erschütterungen und Geräuschen aufgrund der mechanischen Bewegung verbunden. Da die Dioden einer guten Kühlung bedürfen, sind Peltier-Elemente und/oder entsprechend große Massen der Aufnahmevorrichtung nötig. Weiterhin sind elektrische Zuleitungen zu den LEDs und den Peltier-Elementen auf dem Drehteller problematisch (Schleifkontakte oder eingeschränkter Drehbereich).
  • Schließlich bietet die Firma COOLLED eine Lichtquelle an, bei der mehrere Dioden parallel in einen Flüssigkeitslichtleiter gekoppelt werden. Die drei Farben können unabhängig in ihrer Intensität eingestellt werden. Nachteile dieses Beleuchtungssystems sind in erster Linie dessen Größe und Gewicht. Der Flüssigkeitslichtleiter erzeugt zudem Lichtverluste und Lichtschwankungen und erfordert einen zusätzlichen Adapter, um eine Anschluss an übliche Lampenschnittstellen der Mikroskope zu ermöglichen.
  • Aus der DE 196 24 087 A1 ist ferner eine Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von Licht mit hoher Strahlleistung und Bandbreite bekannt. Hierzu werden mehrere punktförmige Lichtquellen, wie Leuchtdioden, die jeweils Licht in einer bevorzugten Richtung abstrahlen, mittels einer Halteeinrichtung derart zueinander räumlich angeordnet, dass die punktförmigen Lichtquellen ihr Licht in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen abstrahlen, wobei eine optische Einrichtung in Form eines Reflektors vorgesehen ist, welche die Charakteristik des von den punktförmigen Lichtquellen abgestrahlten Lichts derart verändert, dass sie das ausgestrahlte Licht in eine vorbestimmte Richtung richtet. Bei unterschiedlichen Wellenlängen der Lichtquellen kann durch entsprechende Ausgestaltung des Reflektors als Diffusor zusätzlich eine homogene Farbmischung des Lichts mit unterschiedlichen Wellenlängen erreicht werden. Die Gestalt der dort vorgeschlagenen Beleuchtungsvorrichtung kann der eines üblichen Halogenstrahlers ähneln. In einer Ausführungsform fällt das von mehreren Leuchtdioden emittierte Licht auf einen Reflektor, durch den es homogen auf die Austrittsöffnung des Reflektors gerichtet und zusätzlich farblich gemischt und gebündelt wird, so dass für den Betrachter nicht mehr erkennbar ist, dass das Licht ursprünglich von einzelnen Leuchtdioden herrührt. Auf die spezifischen Probleme und Anforderungen einer Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen wird in dieser Schrift nicht eingegangen.
  • Die hohen Lebensdauern (von mehreren tausend Stunden) von LEDs, ihr schneller Betriebseinsatz ohne Notwendigkeit einer Aufwärmzeit und die stabile und für die Fluoreszenzanregung ausreichende Abstrahlleistung in einem bestimmten Wellenlängenbereich mit Halbwertsbreiten von etwa 20 bis 50 nm sind Vorteile, die LED-basierte Beleuchtungssysteme für Fluoreszenzmikroskope herkömmlichen Systemen überlegen machen.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquellen erläutert. Selbstverständlich lassen sich jedoch auch andere funktionsgleiche im wesentlichen punktförmige Lichtquellen für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung verwenden, insbesondere andere punktförmige Halbleiterlichtquellen, wie z. B. Halbleiterlaser oder weitere Halbleiteranordnungen, die Lumineszenzeffekte aufweisen, wie beispielsweise amorphes Silizium. Der Begriff "Leuchtdiode" ist daher als Synonym für diese Art von Lichtquellen zu betrachten.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, unter Verwendung von Leuchtdioden eine kompakt bauende und einfach sowie vielfältig handhabbare Beleuchtungseinrichtung für Fluoreszenzmikroskope anzugeben, die die Nachteile der bekannten Systeme soweit als möglich überwindet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gemäß einem ersten bzw. einem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst. Ein erfindungsgemäßes Fluoreszenzmikroskop ist Gegenstand des Anspruchs 20. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß erstem Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leuchtdiode eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse zugeordnet ist, und dass jeder Leuchtdiode ein Strahlteiler zugeordnet ist, der wiederum entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse ausgerichtet ist, wobei die Strahlteiler in einer Wechselvorrichtung angeordnet sind, die derart betätigbar ist, um einen Strahlteiler in den Beleuchtungsstrahlengang einzubringen und (zumindest) eine die sem zugeordneten Leuchtdiode auszuwählen. Für die nachfolgenden Betrachtungen soll davon ausgegangen werden, dass die Leuchtdioden vorzugsweise fest positioniert sind. Jeder Leuchtdiode ist erfindungsgemäß eine eigene Beleuchtungsachse zugeordnet. Die Beleuchtungsachsen sind hierbei in verschiedene Richtungen orientiert, mit anderen Worten sie sind nicht parallel zueinander gerichtet. Dies läßt sich entweder dadurch realisieren, dass die Leuchtdioden räumlich derart zueinander angeordnet sind, dass ihre Hauptabstrahlachsen verschieden orientiert sind, aber auch beispielsweise dadurch, dass die Hauptabstrahlachsen der Leuchtdioden parallel zueinander angeordnet sind, jedoch mittels Umlenkelemente in verschiedene Richtungen umgelenkt werden. Wiederum soll für die nachfolgenden Betrachtungen ohne Beschränkung der Allgemeinheit vom ersteren Fall ausgegangen werden.
  • Bei der (Auflicht-)Fluoreszenzmikroskopie wird üblicherweise mittels eines (dichromatischen) Strahlenteilers das entlang einer Beleuchtungsachse kommende Anregungslicht auf das Objekt hin umgelenkt. Der Strahlteiler nimmt daher üblicherweise einen Winkel von 45 Grad zur Beleuchtungsachse ein, um eine Strahlumlenkung von 90 Grad zu bewirken. Bei Beleuchtungseinrichtungen nach dem Stand der Technik wird das Anregungslicht immer entlang ein und derselben Beleuchtungsachse in das Fluoreszenzmikroskop eingekoppelt, mit anderen Worten das Anregungslicht trifft immer aus derselben vorgegebenen Richtung auf den (dichromatischen) Teiler. Dieser Strahlteiler ist in der Regel Bestandteil eines Fluoreszenzfilter-Systems (Filterblock oder -würfel), das ein Anregungsfilter und/oder Sperrfilter aufweist. Diese Fluoreszenzfilter-Systeme befinden sich – wie eingangs erläutert – üblicherweise auf einer Wechseleinrichtung, wobei jedes einzelne Filtersystem die gleiche Position und Ausrichtung besitzt, so dass das Licht aus der einen Beleuchtungsachse aufgenommen werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt erstmals vor, dass die Filtersysteme und somit die in ihnen enthaltenen Strahlteiler in unterschiedlichen Richtungen zueinander orientiert sind, wobei die Ausrichtung jeweils einer Beleuchtungsachse entspricht, die wiederum einer Leuchtdiode zugeordnet ist. Somit ergibt sich eine eindeutige Zuordnung von Strahlteiler bzw. Filtersystem und Leuchtdiode. Die Strahlteiler bzw. Filtersysteme können in einem Schieber oder Karussell als Wechselvorrichtung angeordnet sein, so dass durch Schieben bzw. Verdrehen dieser Wechselvorrichtung ein Strahlteiler bzw. Filtersystem und mit diesem zusammen die zugeordnete Leuchtdiode zur Objektbeleuchtung ausgewählt werden können.
  • Verschiedene Positionen der Wechselvorrichtung liefern bei unterschiedlichen Emissionsspektren der Leuchtdioden verschiedene Anregungswellenlängen zur Beobachtung unterschiedlicher Fluorochrome.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass aufgrund der Verwendung von Leuchtdioden das geschilderte klassische Fluoreszenzfilter-System (Filterblock) modifiziert werden kann: Insbesondere bei Verwendung schmalbandiger Leuchtdioden kann die Notwendigkeit eines Anregungsfilters entfallen. In einem solchen Fall würde der Filterblock nur noch aus dem (dichromatischen) Teiler und dem Sperrfilter bestehen. Weiterhin wäre es auch vorstellbar, auf einen Sperrfilter verzichten zu können, insbesondere dann, wenn die Anre gungswellenlänge (oder das Anregungsspektrum) weit genug von der Fluoreszenzwellenlänge (oder dem Fluoreszenzspektrum) entfernt liegt. Bei ausreichend hohem Kontrast kann dann auf das Sperrfilter verzichtet werden. Es sei jedoch angemerkt, dass Sperrfiltern auch eine Schutzfunktion zukommt, insbesondere bei Anregungsfrequenzen aus dem UV-Bereich.
  • Besondere Vorteile der Erfindung sind bei einer festen Anordnung der Leuchtdioden begründet, wodurch eine gute Wärmeableitung und Temperaturkontrolle ermöglicht werden. Zum Wechsel der Wellenlängen der Fluoreszenzanregung ist keine Bewegung der Leuchtdioden erforderlich, sondern lediglich eine Verstellung der Wechselvorrichtung, wie sie üblicherweise bei einem Wellenlängenwechsel ohnehin erforderlich ist. Wenn folglich alle Leuchtdioden kontinuierlich leuchten, ist die Auswahl der Anregungswellenlänge erfindungsgemäß lediglich über eine Betätigung der Wechselvorrichtung möglich. Die Betätigung der Wechseleinrichtung ist mit kurzen Verstellzeiten realisierbar. Da die Leuchtdioden vorzugsweise fest angeordnet sind, benötigt die Erfindung keine beweglichen Stromzuführungen oder die Notwendigkeit der Bewegung großer Massen, auf denen die Leuchtdioden befestigt sind.
  • Es ist vorteilhaft, wenn jeder Leuchtdiode eine Kollektorlinse nachgeschaltet ist. Befindet sich die Leuchtdiode, genauer gesagt die lichtemittierende Chipfläche der Leuchtdiode, im Fokus der Kollektorlinse, so werden parallele Lichtbündel der Leuchtdiode auf den Strahlteiler bzw. in das Filtersystem geführt. Die Verwendung paralleler Lichtbündel ist insbesondere hinsichtlich etwaiger nachgeschalteter di- oder polychromatischer Teiler von Vorteil, die eine starke Winkelabhängigkeit aufweisen. Eigene Kollektorlinsen erlauben zudem unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe der abgebildeten Lichtquellen.
  • Es ist in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Kollektorlinsen fokussierbar angeordnet sind, d. h. entlang der Hauptabstrahlachse einer Leuchtdiode verschiebbar. Hierdurch lässt sich die Fokussierung genauer justieren.
  • Es ist sinnvoll, wenn die Leuchtdioden voneinander unterschiedliche Emissionsspektren in guter Übereinstimmung mit den Absorptionsspektren der jeweils verwendeten Fluorochromen aufweisen. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, zumindest eine der Leuchtdioden durch eine Weißlichtquelle zu ersetzen bzw. eine zusätzliche Weißlichtquelle vorzusehen, um Lücken im Spektrum der Leuchtdioden abdecken zu können. Selbstverständlich können auch zusätzlich Halogen- oder Hg-Lichtquellen vorgesehen sein.
  • Es ist zweckmäßig, wenn als Wechselvorrichtung ein Karussell oder ein Schieber vorgesehen ist. Dabei können hierfür vorgesehene handelsübliche Wechselvorrichtungen verwendet werden, soweit sie den Einsatz von Filtersystemen bzw. Strahlteilern in zueinander unterschiedlichen Orientierungen erlauben. Die Wechselvorrichtung ist mit Vorteil manuell und/oder motorisch betätigbar. Insbesondere bei einer manuellen Betätigung empfiehlt sich eine Kodierung, um einen in Position gebrachten, falschen Filterblock (Strahlteiler) schnell identifizieren zu können. Die motorische Betätigung solcher Wechselvorrichtungen ist an sich bekannt und soll daher vorliegend nicht vertieft werden.
  • Es ist eine Anordnung von Vorteil, bei der die Beleuchtungsachsen in einer gemeinsamen Ebene liegen, da dann die Filtersysteme (bzw. Strahlteiler) in der selben Ebene angeordnet werden können. In dieser Eben sind die Filtersysteme (bzw. Strahlteiler) entsprechend gegeneinander verdreht bzw. verkippt angeordnet, um das Anregungslicht der zugeordneten Leuchtdiode aufnehmen zu können.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Beleuchtungsachsen sich im wesentlichen in einem Punkt treffen. Dies erlaubt eine gute Selektion der Wellenlängen und eine gute Zuordnung von Filtersystem (bzw. Strahlteiler) und Leuchtdiode, da hierdurch wirksam vermieden werden kann, dass Anregungslicht einer anderen Leuchtdiode in das Filtersystem (bzw. auf den Strahlteiler) fällt. Mit anderen Worten: jedes Filtersystem (bzw. jeder Strahlteiler) "sieht" nur die ihm zugeordnete Leuchtdiode.
  • Eine praktisch besonders gut handhabbare Anordnung kann erzielt werden, wenn die Beleuchtungsachsen in einer Ebene angeordnet sind und sich in einem Punkt im wesentlichen schneiden, der jeweils auf einem Strahlteiler liegt ("schielende Anordnung" der Leuchtdioden).
  • Es ist allgemein vorteilhaft, wenn die Beleuchtungsachsen zueinander derart orientiert sind, dass Licht genau jeweils einer Leuchtdiode für die Objektbeleuchtung auswählbar ist. Dies hat den Vorteil, dass jeweils die maximale Abstrahlleistung einer Leuchtdiode zur Objektbeleuchtung verwendet werden kann. Andererseits sind insbesondere bei Hochleistungs-Leuchtdioden auch Anordnungen denkbar, bei denen die Beleuchtungsachsen der Leuchtdioden derart angeordnet sind, dass das Licht von zwei (oder mehr) Leuchtdioden zumindest jeweils zum Teil auf das Objekt gelangt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn ein Leistungsregler vorgesehen ist, mittels dessen die einer Leuchtdiode zugeführte elektrische Leistung variiert werden kann. Hierdurch kann die Lichtintensität variiert werden, ohne dass Abschwächer in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden müßten.
  • In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn ein Detektor für die von einer Leuchtdiode abgestrahlte Lichtintensität vorgesehen ist, wobei dieser Detektor mit dem Leistungsregler derart in Wirkverbindung steht, dass die Lichtintensität der Leuchtdiode regelbar ist. Hierbei umfasst dieser Detektor beispielsweise einen Sensor, auf den ein Teil (beispielsweise 5 Prozent) des abgestrahlten Lichtes gelenkt wird. Dieser Sensor erzeugt ein zur Lichtintensität proportionales Ausgangssignal, das wiederum einer nachgeschalteten Steuereinheit oder dem genannten Leistungsregler zugeführt werden kann. Hierdurch läßt sich die von der Leuchtdiode aufgenommene elektrische Leistung derart regeln, dass der Istwert der Lichtleistung einen vorgegebenen Sollwert erreicht und einhält. Somit können Temperatur- oder betriebsbedingte Schwankungen der Lichtintensität ausgeglichen werden. Derartige Regelungen sind an sich bekannt und sollen daher nicht weiter erörtert werden.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Leuchtdioden in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung austauschbar sind, um bei einem Wechsel von Farbstoffen anderen benötigten Wellenlängen Rechnung tragen zu können.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Leuchtdioden räumlich justierbar sind, so dass die nur kleine (ca. 1 mm2 große) lichtemittierende Chipfläche einer Leuchtdiode exakt abgebildet werden kann, um möglichst alles Licht der Leuchtdiode in den Beleuchtungsstrahlengang einzukoppeln, damit dieses in das Objektiv eines Fluoreszenzmikroskops gelangen kann.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung kann in einem Fluoreszenzmikroskop integriert oder aber als selbstständige Einheit (wie ein Lampenhaus) ausgebildet sein, die an ein Fluoreszenzmikroskop adaptierbar ist.
  • Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass bei der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung prinzipiell keine weiteren Optiken, wie Linsen oder Blenden zwischen einer Leuchtdiode (abgesehen von der vorzugsweise nachgeschalteten Kollektorlinse) und dem zugeordneten Strahlteiler bzw. Filtersystem von Nöten sind. Somit stellt die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eine preisgünstige Lösung dar, die sich insbesondere für kleine Stative von Fluoreszenzmikroskopen eignet und die sehr kompakt baut. Sie kann auch nachträglich in Mikroskope eingebaut werden.
  • In ihrem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten mit mehreren Leuchtdioden zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs zur Objektbeleuchtung, wobei die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode eine Beleuchtungsachse definiert, und mit einem Strahlenteiler, der in einem vorgegebenen Winkel zu die ser Beleuchtungsachse orientierbar ist, um den Beleuchtungsstrahlengang auf das Objekt hin umzulenken. Hierbei ist wiederum jeder Leuchtdiode eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse zugeordnet, wobei nunmehr zumindest mehreren Leuchtdioden ein Multiband-Strahlenteiler zugeordnet ist, der entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse ausrichtbar ist, um eine Leuchtdiode für die Objektbeleuchtung auszuwählen.
  • Während gemäß erstem Aspekt der Erfindung jeder Leuchtdiode ein Strahlteiler zugeordnet ist, und die Strahlteiler in einer Wechselvorrichtung angeordnet sind, ist gemäß zweitem Aspekt der Erfindung zumindest mehreren Leuchtdioden ein Multiband-Strahlenteiler zugeordnet, der entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse ausrichtbar ist. Die Auswahl einer Anregungswellenlänge erfolgt folglich nicht durch Auswahl des zugeordneten Strahlteilers, sondern durch entsprechende Orientierung des Multiband-Strahlenteilers. Während gemäß erstem Aspekt der Erfindung verschiedene Strahlteiler in verschiedenen Orientierungen zueinander in einer Wechselvorrichtung positioniert sind, muss gemäß zweitem Aspekt der Erfindung ein Multiband-Strahlenteiler in die unterschiedlichen Orientierungen ausgerichtet werden.
  • Hierbei versteht man unter einem Multiband-Strahlenteiler einen Strahlenteiler, der mehrere Anregungsfrequenzen umlenkt und für mehrere Fluoreszenzfrequenzen durchlässig ist. Der Multiband-Strahlteiler vereint somit die Eigenschaften mehrerer dichromatischer Teiler.
  • Wieder kann es zweckmäßig sein, wenn der Multiband-Strahlenteiler Bestandteil eines Multiband- Fluoreszenzfilter-Systems ist, das einen Multiband-Anregungsfilter und/oder ein Multiband-Sperrfilter aufweist. Unter einem Multiband-Anregungs- oder Sperrfilter versteht man ein Anregungs- bzw. Sperrfilter der mehrere Anregungsfrequenzen bzw. Fluoreszenzfrequenzen durchlässt.
  • Die meisten Ausgestaltungen, die im Zusammenhang mit der Beleuchtungseinrichtung gemäß erstem Aspekt der Erfindung oben besprochen worden sind, sind auch für eine Beleuchtungseinrichtung gemäß zweitem Aspekt der Erfindung sinnvoll und vorteilhaft. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei daher auf das oben gesagte ausdrücklich verwiesen. Lediglich kursorisch seien die folgenden Ausgestaltungen erwähnt: Zuordnung einer eigenen Kollektorlinse zu jeder Leuchtdiode; fokussierbare Anordnung einer Kollektorlinse; Leuchtdioden unterschiedlicher Emissionsspektren; manuelle und/oder motorische Betätigbarkeit des Multiband-Strahlenteilers bzw. des Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems, um diesen bzw. dieses entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse auszurichten; die Ausgestaltungen bezüglich der Lage der Beleuchtungsachsen treffen hier in gleicher Weise zu; die Ausgestaltungen bezüglich der Variation und Regelbarkeit der Lichtintensität einer Leuchtdiode treffen hier in gleicher Weise zu; Austauschbarkeit der Leuchtdioden; räumliche Justierbarkeit der Leuchtdioden; Integration der Beleuchtungseinrichtung in ein Fluoreszenzmikroskop oder selbständige Ausbildung der Beleuchtungseinheit mit der Möglichkeit der Adaption an ein Fluoreszenzmikroskop.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Fluoreszenzmikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß erstem oder zweitem Aspekt der Erfindung. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der erste und der zweite Aspekt der Erfindung auch zusammen in einer Beleuchtungseinrichtung realisiert werden können. Hierzu wird beispielsweise ein Teil der Leuchtdioden eigenen Strahlteilern bzw. Filtersystemen zugeordnet, während ein anderer Teil der Leuchtdioden gemeinsam einem Multiband-Strahlenteiler bzw. Multiband-Fluoreszenzfilter-System zugeordnet ist, der bzw. das entsprechend ausrichtbar ist.
  • Es versteht sich, dass die geschilderten und noch zu schildernden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Der Erfindung und ihre Vorteile sollen im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden, das durch die beigefügte Zeichnung illustriert wird.
  • 1 zeigt schematisch eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß erstem Aspekt,
  • 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fluoreszenzmikroskops mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung, und
  • 3 zeigt schematisch eine Beleuchtungseinrichtung in Aufsicht gemäß zweitem Aspekt der Erfindung.
  • 1 zeigt in Aufsicht eine Beleuchtungseinrichtung 20 für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten mit zwei Leuchtdioden 1 und 6 zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs 18 zur Objektbeleuchtung. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur zwei Leuchtdioden dargestellt. Häufig werden für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen auch drei oder mehr Leuchtdioden eingesetzt je nach Anzahl der verwendeten Fluorochrome. Der Beleuchtungsstrahlengang meint wie üblich den Strahlengang ausgehend von der Leuchtdiode 1 bis zum Objekt 22 (vergleiche 2). Jeder Leuchtdiode 1, 6 ist ein Kolimator, hier jeweils eine Kollektorlinse 2 bzw. 7 zugeordnet, durch die die gesamte abgestrahlte Lichtleistung gesammelt und gerichtet werden kann. Die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode 1, 6 definiert eine Beleuchtungsachse 3 bzw. 8, wie aus 1 ersichtlich. 4 und 5 bezeichnen die Beleuchtungsstrahlen, die das von der Leuchtdiode 1 erzeugte Beleuchtungslichtbündel begrenzen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 20 umfasst weiterhin eine Wechseleinrichtung 9 für dichromatische Strahlteiler 16, 17, die in diesem Ausführungsbeispiel in Filterblöcken oder Fluoreszenz-Systemen 10 und 13 aufgenommen sind. In der Darstellung gemäß 1 handelt es sich bei der Wechseleinrichtung um einen Schieber. Es ist jedoch auch die Verwendung eines Karussells möglich, wie in 2 dargestellt. Jedes Fluoreszenzfilter-System 10 und 13 enthält einen Anregungsfilter 11 bzw. 14 und einen Sperrfilter 12 bzw. 15 sowie einen dichromatischen Teiler 16 bzw. 17. Je nach Bandbreite des von einer Leuchtdiode 1, 6 abgestrahlten Emissionsspektrums kann unter Umständen auf ein Anregungsfilter verzichtet werden, wenn das Emissionsspektrum ausreichend schmalbandig ist. Prinzipiell ist auch ein Verzicht von Sperrfiltern denkbar, wenn das Anregungsspektrum weit genug von den Fluoreszenzspektrum entfernt liegt, so dass ein ausreichender Bildkontrast sichergestellt ist. Bei Anregungsfrequenzen im UV-Bereich sollte ein Sperrfilter zum Einsatz kommen, um einen Betrachter oder empfindliche Detektorflächen zu schützen.
  • In der in 1 dargestellten Position der Wechseleinrichtung 9 ist der Strahlteiler 16 und mit ihm das Fluoreszenzfilter-System 10 im Beleuchtungsstrahlengang 18 der Leuchtdiode 1 angeordnet und die dem Strahlteiler 16 zugeordnete Leuchtdiode 1 wird somit für die Objektbeleuchtung ausgewählt. Diese Auswahl bzw. Zuordnung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass jede Leuchtdiode 1, 6 eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse 3 bzw. 8 aufweist und die Strahlteiler 16 bzw. 17 sowie die zugehörigen Fluoreszenzfilter-Systeme 10 bzw. 13 ihrerseits räumlich entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse 3 bzw. 8 ausgerichtet sind. Die Zuordnung von Leuchtdiode 1 und Floureszenfilter-System 10 auf der einen Seite sowie von Leuchtdiode 6 und Fluoreszenzfilter-System 13 auf der anderen Seite ist somit eindeutig. Selbst wenn beide Leuchtdioden 1 und 6 in Dauerbetrieb sind, ist aufgrund der unterschiedlichen Orientierung der Fluoreszenzfilter-Systeme 10 und 13 und der dichromatischen Teiler 16 und 17 sichergestellt, dass möglichst viel Licht nur der zugeordneten Leuchtdioden 1 bzw. 6 auf die Probe gelangt. Ein Dauerbetrieb der Leuchtdioden 1, 6 kann sinnvoll sein, um Temperaturschwankungen durch sequenziellen Betrieb auszuschließen.
  • In 1 ist eine für die praktische Handhabung vorteilhafte Anordnung von Leuchtdioden und Ausrichtung von Beleuchtungsachsen dargestellt, wobei die Leuchtdioden 1 und 6 fest zueinander angeordnet sind, wobei die Hauptabstrahlachsen mit den Beleuchtungsachsen 3 bzw. 8 zusammenfallen. Alternativ wäre eine Anordnung denkbar, bei der die Leuchtdioden 1 und 6 mit ihren Hauptabstrahlachsen parallel zueinander angeordnet sind und bspw. durch einfache Umlenkspiegel die Beleuchtungsachsen 3 und 8 unter den in 1 dargestellten Winkel aufeinander zugerichtet werden. In der in 1 dargestellten Anordnung sind die Beleuchtungsachsen 3 und 8 derart zueinander orientiert, dass diese sich im wesentlichen in einem Punkt treffen, der bei entsprechender Verlängerung der Beleuchtungsachsen 3 und 8 im wesentlichen auf einen dichromatischen Teiler (hier Teiler 16) liegt.
  • Durch einfaches Schieben der Wechseleinrichtung 9 (in 1 nach links) lässt sich der dichromatische Teiler 17 der Leuchtdiode 6 zuordnen, so dass der Strahlenteiler 17 im Beleuchtungsgang liegt, wenn die Leuchtdiode 6 eingeschaltet ist. Eine selektive Anregung ist mittels dieser Beleuchtungseinrichtung demnach lediglich durch Betätigung der Wechseleinrichtung 9 ohne zusätzlich bewegte Teile möglich. Es sind beliebig viele Kombinationen von Leuchtdioden und Filtersystemen möglich. Hierzu sind die Leuchtdioden 1, 6 mit Vorteil austauschbar angeordnet. Sinnvoll ist es, wenn die Filtersysteme nur in der vorgegebenen Position und Ausrichtung in die Wechseleinrichtung 9 eingesetzt werden können. Hierzu können in der Wechseleinrichtung 9 entsprechende Führungen für die Filtersysteme vorgesehen sein.
  • Es ist sinnvoll, wenn die Leuchtdioden 1 und 6 räumlich justierbar sind, um möglichst viel Licht der aktiven Chipfläche (ca. 1 mm2) in dem Beleuchtungsstrahlengang 18 zu bringen. Auch eine fokussierbare Anordnung der Kollektorlinsen 2 und 7 ist vorteilhaft, um eine variable Abbildung für jede Leuchtdiode zu ermöglichen.
  • 2 zeigt einen möglichen Gesamtaufbau von Beleuchtungseinrichtung 20 und Fluoreszenzmikroskop 40. Es lässt sich sofort der kompakte Aufbau erkennen, bei dem keine weiteren Optiken (Linsen und Blenden) zwischen Beleuchtungseinrichtung 20 und Fluoreszenzmikroskop 40 benötigt werden. Die in 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung 20 kann auch nachträglich an ein Fluoreszenzmikroskop 40 adaptiert werden. 2 zeigt die Anordnung von Beleuchtungseinrichtung 20 und Fluoreszenzmikroskop 40 in einer Seitenansicht, so dass nur eine der beiden in 1 dargestellten Leuchtdioden 1 und 6 sichtbar ist. Dargestellt ist die Leuchtdiode 1 mit der ihr zugeordneten Kollektorlinse 2 und die durch die Hauptabstrahlrichtung der Leuchtdiode 1 definierte Beleuchtungsachse 3, die mit der Hauptabstrahlachse zusammenfällt, da keine weiteren Spiegel/Strahlteiler verwendet werden. Der Beleuchtungsstrahlengang zwischen Leuchtdiode 1 und Objekt 22 ist mit 18 gekennzeichnet. Das der Leuchtdiode 1 zugeordnete Fluoreszenzfilter-System ist wiederum mit 10 bezeichnet. Die Komponenten des Fluoreszenzfiltersystems 10 sowie des weiteren Fluoreszenzfiltersystems 13 sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. Bezüglich der Beschreibung dieser Komponenten sei auf das in Zusammenhang mit 1 Gesagte verwiesen. Im Unterschied zu 1 handelt es sich bei der Wechselvorrichtung 9 um ein Karussell. In diesem Karussell sind diese Fluoreszenzfilter-Systeme 10, 13 derart orientiert angeordnet, dass eine Ausrichtung auf die jeweilige Beleuchtungsachse 3, 8 der Leuchtdioden 1 bzw. 6 und damit eine eindeutige Zuordnung sichergestellt ist. Selbstverständlich lassen sich wiederum mehr als zwei Leuchtdioden einsetzen. Bei der Verwendung von drei Farbdioden ist es sinnvoll, wenn diese im blauen, grünen und roten Spektralbereich emittieren. Hierdurch lassen sich die Anregungsspektren gängiger Fluorochrome (DAPI, GFP, FITC, CY2, CY3, Rhodamin, Texas Red) abdecken.
  • Die wesentlichen Bestandteile des Fluoreszenzmikroskops 40 sind: Das Objektiv 23 und die Tubuslinse bzw. Tubusoptik 24. Das Objektiv 23 und die Tubuslinse 24 dienen zur Abbildung des Objekts 22 bzw. des untersuchten Objektbereichs, wobei mit 25 das Betrachtungsmedium (Detektor/CCD-Aray/Auge bzw. Okular) bezeichnet ist. Der Aufbau eines Fluoreszenzmikroskops 40 ist an sich bekannt und ist deshalb hier nur sehr schematisch dargestellt.
  • In 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung zur Leistungsregelung bzw. Regelung der Lichtintensität der Leuchtdiode 1 illustriert. Mittels eines teildurchlässigen Spiegels 26, der bspw. 5% des auftreffenden Lichtes umlenkt (es sollte ein möglichst geringer Prozentsatz des Lichtes ausgekoppelt werden), wird ein Teil des Lichtes auf einen Sensor oder Detektor 27 gelenkt. Der Sensor 27 erzeugt ein Ausgangssignal, das in fester Korrelation zur auftreffenden Lichtintensität steht, so dass ein Leistungsregler 30 die der Leuchtdiode 1 zugeführte elektrische Leistung derart variieren bzw. regeln kann, das die von der Leuchtdiode 1 abgestrahlte Lichtleistung bzw. Lichtintensität einen vorgegebenen Wert halten kann. Derartige Regelungsprinzipien sind ebenfalls an sich bekannt und sollen daher nicht näher erläutert werden. Weiterhin erlaubt der Leistungsregler 30 selbstverständlich eine Verringerung der zugeführten elektrischen Leistung und damit eine Verringerung der abgestrahlten Lichtintensität, so dass auf eigens vorzusehende Abschwächer im optischen Strahlengang verzichtet werden kann. Schließlich erlaubt der Leistungsregler 30 ein An- und Ausschalten der Leuchtdioden, so dass ein Dauerbetrieb aller Leuchtdioden oder ein alternierender Einzelbetrieb möglich ist. Bspw. kann folglich, wie in 2 dargestellt, der Motor 21 der Wechseleinrichtung 9 derart mit dem Leistungsregler 30 verbunden sein, das der Leistungsregler 30, der wie eine Steuereinheit fungiert, abhängig von der zu wählenden Anregungsfrequenz die entsprechende Leuchtdiode einschaltet und das zugehörige Fluoreszenzfilter-System in den Beleuchtungsstrahlengang einbringt. Auf diese Weise lässt sich ein vollautomatischer Betrieb ermöglichen. Der Leistungsregler 30 lässt sich in diesem Fall als Steuereinheit 30 verstehen. In 2 sind ausgehend von der Steuereinheit 30 insgesamt drei Leitungen dargestellt, die zur Leistungsregelung mit der jeweiligen Leuchtdiode verbunden sind. Da nur eine Leuchtdiode dargestellt ist, ist nur die für die Leuchtdiode 1 zugehörige Leitung durchgezogen dargestellt.
  • Im Betrieb der dargestellten Anordnung gelangt von der Leuchtdiode 1 über die Kollektorlinse 2 emittiertes Licht gesammelt und gerichtet auf den Anregungsfilter 11, der im Beleuchtungsstrahlengang 18 liegt. Das vom Anregungsfilter 11 durchgelassene schmalbandige Anregungslicht wird über den dichromatischen Teiler 16 auf das Objekt 22 gelenkt. Das Objektiv 23 befindet sich hier im Beleuchtungsstrahlengang 18. Das vom Objekt 22 ausgesandte Fluoreszenzlicht gelangt wiederum über das Objektiv 23 und den dichromatischen Teiler 16 zum Sperrfilter 12. Dieser ist insbesondere für gestreutes Anregungslicht undurchlässig. Für das vom Objekt emittierte Fluoreszenzlicht hat der Sperrfilter 12 maximale Durchlässigkeit. Das vom Objektiv 23 erzeugte Zwischenbild des Objekts 22 wird von der Tubuslinse 24 abgebildet und kann von einem Betrachter wahrgenommen werden. Hierzu kann ein CCD-Array oder allgemein ein Detektor, aber auch ein System aus Okular und Auge dienen. Diese Elemente sind allgemein mit 25 bezeichnet. Es ist vorteilhaft, wenn die Leuchtdioden 1, 6 auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind, um sie miteinander thermisch zu koppeln und Wärme ableiten zu können. Auch eine aktive Kühlung (bspw. durch Peltier-Elemente) ist denkbar. Verbleibende Temperaturschwankungen und damit Lichtleistungsschwankungen können durch die dargestellte Regelung der Lichtintensität optimal beseitigt werden.
  • 3 zeigt schematisch eine Beleuchtungseinrichtung in Aufsicht gemäß zweitem Aspekt der Erfindung. Diese Beleuchtungseinrichtung 200 weist in diesem Ausführungsbeispiel die gleiche Anordnung von Leuchtdioden 1 und 6 auf, wie die Beleuchtungseinrichtung 20 gemäß 1. Insoweit sei auf die Ausführungen in Zusammenhang mit 1 ausdrücklich verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden. Wiederum ist jeder Leuchtdiode 1, 6 ein Kollimator, hier jeweils eine Kollektorlinse 2 bzw. 7 zugeordnet, durch die die gesamte abgestrahlte Lichtleistung gesammelt und gerichtet werden kann. Die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode 1, 6 definiert wiederum eine Beleuchtungsachse 3 bzw. 8, wobei die Beleuchtungsstrahlen, die das von der Leuchtdiode 1 erzeugte Beleuchtungslichtbündel begrenzen, mit 4 und 5 bezeichnet sind.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 200 umfasst in dieser Ausführungsform gemäß zweitem Aspekt der Erfindung ein Multiband-Strahlenteiler 160, der seinerseits Bestandteil ei nes Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems 100 ist. Dieses Multiband-Fluoreszenzfilter-System 100 weist ein Multiband-Anregungsfilter 110 sowie ein Multiband-Sperrfilter 120 auf. Das Multiband-Fluoreszenzfilter-System 100 ist, wie in 3 angedeutet, derart schwenkbar gelagert, dass es entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse 3, 8 der Leuchtdioden 1, 6 ausrichtbar ist, um eine der Leuchtdioden 1, 6 für die Objektbeleuchtung auszuwählen. Bei der in 3 dargestellten "schielenden Anordnung" der Leuchtdioden 1 und 6 schneiden sich die Beleuchtungsachsen 3 und 8 im wesentlichen in einem Punkt, der auf der Drehachse des Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems 100 liegt. Die Drehachse verläuft in der Darstellung gemäß 3 senkrecht zur Zeichenebene. Durch Drehen oder Schwenken des Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems 100 um diese Drehachse kann die jeweils gewünschte Anregungswellenlänge der Leuchtdioden 1 oder 6 ausgewählt werden. Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft, da sich eine solche Schwenk- oder Drehbewegung oftmals einfacher und somit im Bewegungsablauf schneller realisieren läßt als eine translatorische Verschiebung von Fluoreszenzfilter-Systemen in einer Wechseleinrichtung. Somit kann mit der Ausführungsform gemäß 3 ein schnellerer Wechsel von Anregungsfrequenzen erfolgen.
  • Bezüglich weiterer Ausgestaltungen der Ausführungsform gemäß 3 sei nochmals ausdrücklich auf die 1 und 2 und den zugehörigen Text dieser Beschreibung verwiesen. Ein Fluoreszenzmikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung 200 gemäß 3 würde folglich einen Motor aufweisen, über den die Drehbewegung des Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems 100 vorgenommen wird. Ansonsten gelten dieselben Aussagen wie in Zusammenhang mit einer Beleuchtungseinrichtung 20 gemäß 2.
  • 1
    Leuchtdiode 1
    2
    Kollektorlinse
    3
    Beleuchtungsachse
    4
    Beleuchtungsstrahl
    5
    Beleuchtungsstrahl
    6
    Leuchtdiode 2
    7
    Kollektorlinse
    8
    Beleuchtungsachse
    9
    Fluoreszenzfilter-Wechseleinrichtung
    10
    Fluoreszenzfilter-System 1
    11
    Anregungsfilter
    12
    Sperrfilter
    13
    Fluoreszenzfilter-System 2
    14
    Anregungsfilter
    15
    Sperrfilter
    16
    dichromatischer Teiler
    17
    dichromatischer Teiler
    18
    Beleuchtungsstrahlengang
    19
    Abbildungsstrahlengang
    20
    Beleuchtungseinrichtung
    21
    Motor
    22
    Objekt
    23
    Objektiv
    24
    Tubuslinse
    25
    Detektor/CCD/Auge/Okular, Betrachtungsmedium
    26
    Spiegel
    27
    Detektor, Sensor
    30
    Leistungsregler, Steuereinheit
    40
    Fluoreszenzmikroskop
    100
    Multiband-Fluoreszenzfilter-System
    110
    Multiband-Anregungsfilter
    120
    Multiband-Sperrfilter
    160
    Multiband-Strahlenteiler
    200
    Beleuchtungseinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (20)

  1. Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten (22) mit mehreren Leuchtdioden (1, 6) zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs (18) zur Objektbeleuchtung, wobei die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode (1, 6) eine Beleuchtungsachse (3, 8) definiert, und mit einem Strahlenteiler (16, 17), der in einem vorgegebenen Winkel zu dieser Beleuchtungsachse (3, 8) orientiert ist, um den Beleuchtungsstrahlengang auf das Objekt (22) hin umzulenken, wobei jeder Leuchtdiode (1, 6) eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse (3, 8) zugeordnet ist und jeder Leuchtdiode (1, 6) ein Strahlteiler (16, 17) zugeordnet ist, der entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse (3, 8) ausgerichtet ist, wobei die Strahlteiler (16, 17) in einer Wechselvorrichtung (9) angeordnet sind, die betätigbar ist, um einen Strahlteiler (16; 17) und eine ihm zugeordnete Leuchtdiode (1; 6) für die Objektbeleuchtung auszuwählen.
  2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strahlteiler (16, 17) Bestandteil jeweils eines Fluoreszenzfilter-Systems (10, 13) ist, das ein Anregungsfilter (11, 14) und/oder ein Sperrfilter (12, 15) aufweist.
  3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlteiler (16, 17) ein dichromatischer Teiler vorgesehen ist.
  4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leuchtdiode (1, 6) eine eigene Kollektorlinse (2, 7) zugeordnet ist.
  5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kollektorlinse (2, 7) fokussierbar angeordnet ist.
  6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1, 6) voneinander unterschiedliche Emissionsspektren aufweisen.
  7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselvorrichtung (9) ein Karussell oder ein Schieber vorgesehen ist.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselvorrichtung (9) manuell und/oder motorisch betätigbar ist.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsachsen (3, 8) in einer Ebene liegen.
  10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsachsen (3, 8) sich im wesentlichen in einem Punkt treffen.
  11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsachsen (3, 8) zueinander derart orientiert sind, dass Licht jeweils genau einer Leuchtdiode (1, 6) für die Objektbeleuchtung auswählbar ist.
  12. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsregler (30) vorgesehen ist, mittels dessen die einer Leuchtdiode (1, 6) zugeführte elektrische Leistung variiert werden kann.
  13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektor (27) für die von einer Leuchtdiode (1, 6) abgestrahlte Lichtintensität vorgesehen ist, wobei der Detektor (27) mit dem Leistungsregler (30) derart in Wirkverbindung steht, dass die Lichtintensität der Leuchtdiode (1, 6) regelbar ist.
  14. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1, 6) austauschbar sind.
  15. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1, 6) räumlich justierbar sind.
  16. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (20) in ein Fluoreszenzmikroskop (40) integriert ist.
  17. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (20) als selbstständige Einheit ausgebildet ist, die an ein Fluoreszenzmikroskop (40) adaptierbar ist.
  18. Beleuchtungseinrichtung für fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen von Objekten (22) mit mehreren Leuchtdioden (1, 6) zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahlengangs (18) zur Objektbeleuchtung, wobei die Hauptabstrahlrichtung einer Leuchtdiode (1, 6) eine Beleuchtungsachse (3, 8) definiert, und mit einem Strahlenteiler (160), der in einem vorgegebenen Winkel zu dieser Beleuchtungsachse (3, 8) orientierbar ist, um den Beleuchtungsstrahlengang (18) auf das Objekt (22) hin umzulenken, wobei jeder Leuchtdiode (1, 6) eine verschieden orientierte Beleuchtungsachse (3, 8) zugeordnet ist, und wobei zumindest mehreren Leuchtdioden (1, 6) ein Multiband-Strahlenteiler (160) zugeordnet ist, der entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsachse (3, 8) ausrichtbar ist, um eine Leuchtdiode (1, 6) für die Objektbeleuchtung auszuwählen.
  19. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiband-Strahlenteiler (160) Bestandteil eines Multiband-Fluoreszenzfilter-Systems (100) ist, das einen Multiband-Anregungsfilter (110) und/oder ein Multiband-Sperrfilter (120) aufweist.
  20. Fluoreszenzmikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung (20, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
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