DE102009039434B4

DE102009039434B4 - Stereomikroskop

Info

Publication number: DE102009039434B4
Application number: DE102009039434.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Wacke; Dr. Thirase Jan; Thomas Serfling; Hanna Tielebier
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: WO2011023406A1; DE102009039434A1

Abstract

Stereomikroskopmit mindestens einem Mikroskopobjektiv (20),mit einer dem Mikroskopobjektiv (20) nachgeordneten ersten Zoom-Optik (130) und einer der ersten Zoom-Optik (130) nachgeordneten ersten Bildformungsoptik (140), wobei durch das Mikroskopobjektiv (20), die erste Zoom-Optik (130) und die erste Bildformungsoptik (140) ein erster Abbildungskanal (100) gebildet ist,mit einer dem Mikroskopobjektiv (20) nachgeordneten zweiten Zoom-Optik (230) und einer der zweiten Zoom-Optik (230) nachgeordneten zweiten Bildformungsoptik (240), wobei durch das Mikroskopobjektiv (20), die zweite Zoom-Optik (230) und die zweite Bildformungsoptik (240) ein zweiter Abbildungskanal (200) gebildet ist,wobei für den ersten Abbildungskanal (100) und für den zweiten Abbildungskanal (200) jeweils eine separate Beleuchtungslichtquelle (110, 210) vorhanden ist,wobei für den ersten Abbildungskanal (100) und für den zweiten Abbildungskanal (200) eine Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220) des Beleuchtungslichts der jeweils zugeordneten Beleuchtungslichtquelle (110, 210) vorhanden ist,wobei das Licht der ersten Beleuchtungslichtquelle (110) über die erste Zoomoptik (130) und das Mikroskopobjektiv (20) auf eine zu untersuchende Probe (10) geleitet wird,wobei das Licht der zweiten Beleuchtungslichtquelle (210) über die zweite Zoomoptik (230) und das Mikroskopobjektiv (20) auf die Probe (10) geleitet wird,wobei der ersten Beleuchtungslichtquelle (110) und der zweiten Beleuchtungslichtquelle (210) jeweils mindestens ein Anregungsfilter (114, 214) nachgeordnet ist,wobei in dem ersten Abbildungskanal (100) und in dem zweiten Abbildungskanal (200) jeweils mindestens ein Emissionsfilter (142, 242) vorhanden ist, wobei durch die Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220) des Beleuchtungslichts (112, 212) und die Emissionsfilter (142, 242) eine Filterbaugruppe (80) gebildet ist undwobei ein Zwischentubusmodul (60) gebildet ist, welches mindestens die Beleuchtungslichtquellen (110, 210), die Anregungsfilter (114, 214) und die Filterbaugruppe (80) beinhaltet,dadurch gekennzeichnet,dass die Beleuchtungslichtquellen (110, 210) LED-Lichtquellen sind und dass in dem Zwischentubusmodul (60) eine Mechanik gebildet ist, mit welcher die Filterbaugruppe (80) motorisch oder von Hand in einen Mikroskopstrahlengang einführbar und aus dem Mikroskopstrahlengang herausführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stereomikroskop nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Stereomikroskope sind in einer Vielzahl von Ausführungsvarianten und für eine Vielzahl von Einsatzzwecken bekannt und weisen folgende Komponenten auf:

Mindestens ein Mikroskopobjektiv, eine dem Mikroskopobjektiv nachgeordnete erste Zoom-Optik und eine der ersten Zoom-Optik nachgeordnete erste Bildformungsoptik, wobei durch das Mikroskopobjektiv, die erste Zoom-Optik und die erste Bildformungsoptik ein erster Abbildungskanal gebildet ist, eine dem Mikroskopobjektiv nachgeordnete zweite Zoom-Optik und eine der zweiten Zoom-Optik nachgeordnete zweite Bildformungsoptik, wobei durch das Mikroskopobjektiv, die zweite Zoom-Optik und die zweite Bildformungsoptik ein zweiter Abbildungskanal gebildet ist.

Bei solchen Stereomikroskopen ist die Beleuchtungshelligkeit durch verschiedene Faktoren beschränkt. Zur Beleuchtung kann nur das Licht dienen, das die beschränkte Eintrittsöffnung des Systems aus dem durch die bildseitige Apertur des Zoom-Systems beschriebenen Raumwinkel erreicht. Das als Lichtleitwert bezeichnete Produkt von Raumwinkel und Flächennormal der Öffnung, welches ein Maß für die Fähigkeit eines optischen Systems darstellt, Lichtenergie zu übertragen, ist deshalb beschränkt.
Ein zweiter entscheidender Faktor für die Beleuchtungsintensität sind die Eigenschaften der Lichtquelle. Wegen der im Allgemeinen sehr kleinen bildseitigen Aperturen des Beleuchtungssystems von typischerweise < 0,04 sind Lichtquellen erforderlich, die in einem kleinen Winkel eine möglichst hohe Leistung abstrahlen, also eine sehr hohe Leuchtdichte aufweisen.
Das Produkt aus Leuchtdichte und Lichtleitwert ergibt schließlich die übertragene Strahlungsleistung.
Als Lichtquellen werden, insbesondere für die Fluoreszenzmikroskopie mit Auflichtbeleuchtung, wegen der benötigten hohen Leuchtdichte bevorzugt Quecksilberdampflampen oder Xenonkurzbogenlampen verwendet, die Lichtbogen mit extremer Leuchtdichte aufweisen. Diese Lampen lassen im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit, Anwendersicherheit und Bedienkomfort jedoch zu wünschen übrig. Andere Strahlungsquellen weisen nicht die erforderlichen Leuchtdichten auf. Diese Beschränkung kann auch nicht durch Kombination mehrerer Quellen zu einer Einheit überwunden werden, da keine Strahlvereiniger zur Verfügung stehen, mit welchen Lichtbündel gleicher Wellenlängenspektren effizient vereinigt werden können.
Ein Strahlvereiniger ist im Prinzip genauso aufgebaut wie ein Strahlteiler, wobei die Flussrichtung des Lichtstroms jedoch genau entgegengesetzt ist. Beide Elemente enthalten eine Beschichtung, welche die Lichtwellen, die sich in mindestens einer charakteristischen Eigenschaft, beispielsweise Wellenlänge und/oder Polarisationszustand, unterscheiden, bevorzugt in unterschiedliche Richtungen lenkt beziehungsweise Licht aus unterschiedlichen Richtungen vereinigt.
Ein idealer Strahlvereiniger für zwei unpolarisierte Lichtstrahlen gleicher Wellenlänge, der einen unter einem Winkel durch eine Teilerplatte durchgehenden ersten Strahl mit einem zweiten Strahl vereint, der senkrecht auf dem ersten steht und von der Teilerplatte in den ersten reflektiert wird, müsste für den durchgehenden Strahl eine Transmission von 1 und für den eingespiegelten Strahl eine Reflexivität von 1 haben. Da die Summe der beiden Koeffizienten aber nicht größer als 1 werden kann, geht für den austretenden gemeinsamen Strahl immer genau der Anteil des ersten Strahls verloren, der durch den zweiten einfallenden Strahl gewonnen wird. Für zwei senkrecht zueinander polarisierte Lichtstrahlen ist eine Strahlvereinigung zwar möglich, jedoch geht bei der linearen Polarisation von unpolarisiertem Licht mehr als 50 % der Ausgangshelligkeit verloren, so dass der aus zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugte vereinigte Lichtstrahl ebenfalls keine höhere Intensität aufweisen kann als der unpolarisierte Ausgangsstrahl einer einzigen Lichtquelle.
Bei Beleuchtungen für Stereomikroskope, insbesondere Beleuchtungen für Fluoreszenzanwendungen, können prinzipiell drei verschiedene Typen unterschieden werden.
Zunächst gibt es Systeme, bei denen die Anregung durch den Abbildungsstrahlengang einschließlich des Zoom-Systems erfolgt. Solche Aufbauten sind beispielsweise in US 6 147 800 A und US 7 061 672 B2 beschrieben.
Weiterhin sind in einer Vielzahl von Schriften, beispielsweise DE 100 59 184 A1 , WO 99/ 13370 A1 , DE 103 03 825 A1 und WO 2007/ 034 889 A1 , Aufbauten mit einem zusätzlichen Beleuchtungs-Zoom beschrieben, der mechanisch mit dem abbildenden Zoom-System synchronisiert ist. Meistens erfolgt dabei oberhalb des Objektivs die Einkopplung des Fluoreszenzlichts in die abbildende Optik. Eine elektronische Synchronisierung des Beleuchtungs-Zooms mit dem abbildenden Zoom-System ist beispielsweise beschrieben in DE 103 55 523 A1 .
Es sind aber auch gekoppelte Zoom-Systeme bekannt, bei denen die Optik des Beleuchtungsstrahlengangs und die Optik des Abbildungssystems komplett getrennt sind. Dies ist beispielsweise beschrieben in DE 10 2006 006 014 A1 .
Schließlich existieren Systeme mit externer Anregung ohne Beleuchtungs-Zoom, bei denen die Optik für die Anregung und die Beobachtung ebenfalls vollständig voneinander getrennt sind. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise beschrieben in US 2007 / 0 153 372 A1 . Bei diesen Anordnungen besteht allerdings die Schwierigkeit, dass die Größe des beleuchteten Felds, welches auch als Leuchtfeld bezeichnet wird, und die Größe des abgebildeten Felds grundsätzlich nicht miteinander gekoppelt sind und, je nach Auslegung des Systems, in hohen Zoom-Vergrößerungen sehr viel Licht für die Beleuchtung des nicht sichtbaren Teils des Objekts verschwendet wird oder in kleinen Zoom-Vergrößerungen nur ein kleiner Teil des sichtbaren Objektfelds beleuchtet wird. Beides ist für viele Anwendungen nicht akzeptabel, da entweder in hohen Vergrößerungen nicht genug Licht für die Anregung zur Verfügung steht und/oder bei biologischen Objekten der gerade nicht beobachtete Teil des Objekts dennoch der schädlichen Anregungsstrahlung ausgesetzt wird. Im anderen Fall bleiben in einem großen Beobachtungsfeld große Teile des Objektfelds dunkel, das heißt eine Überblicksbeobachtung ist nicht möglich. Abhilfe kann demgemäß nur eine manuelle Anpassung der Beleuchtung finden, die aber nicht mehr zeitgemäß ist.
Systeme mit zusätzlichem Beleuchtungs-Zoom bieten zwar maximale Freiheit bei der Optimierung der Beleuchtung, erfordern jedoch einen hohen konstruktiven Aufwand und sind entsprechend groß und teuer. Auch ist bei diesen Systemen durch den synchronen Betrieb zweier Lichtquellen keine Erhöhung der Beleuchtungsintensität möglich, da auch in diesem Fall zwei Lichtquellen auf die Eintrittspupille des Beleuchtungs-Zooms abgebildet werden müssten, was, wie oben ausgeführt, nicht möglich ist.
Aufbauten, bei denen das Beleuchtungslicht durch den auch zur Abbildung benutzten Zoom geleitet wird, haben den Vorteil, dass die Größe des Leuchtflecks automatisch auf die Größe des beobachtbaren Objektfelds angepasst wird. Andererseits besteht der Nachteil, dass der Lichtleitwert durch die kleine abbildungsseitige Apertur beschränkt und durch die endliche Leuchtdichte von Lichtquellen ebenfalls beschränkt ist.
Im Zusammenhang mit den 1 und 2 werden zunächst zwei Stereomikroskope aus dem Stand der Technik beschrieben.
Für gleichwirkende Komponenten werden in allen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet.
Das in 1 schematisch gezeigte Stereomikroskop 400 weist als wesentliche Komponenten ein Mikroskopobjektiv 20, eine erste Zoom-Optik 130, ein zweite Zoom-Optik 230, eine erste Bildformungsoptik 140 und eine zweite Bildformungsoptik 240 auf. Durch das Mikroskopobjektiv 20 wird dabei zusammen mit der ersten Zoom-Optik 130 und der ersten Bildformungsoptik 140 ein erster Abbildungskanal 100 gebildet und entsprechend wird durch das Mikroskopobjektiv 20, die zweite Zoom-Optik 230 und die zweite Bildformungsoptik 240 ein zweiter Abbildungskanal 200 gebildet. In einer Objektebene 30 ist in einem Fokalbereich des Mikroskopobjektivs 20 eine schematisch dargestellte zu untersuchende Probe 10 positioniert. Zum Beleuchten der Probe dient eine Lichtquelle 70, bei der es sich beispielsweise um eine Quecksilberdampflampe oder eine Xenonkurzbogenlampe handelt. Das Licht 12 der Lichtquelle 70 gelangt über eine Beleuchtungsoptik 72, die mindestens eine Linse aufweist, und über einen Anregungsfilter 74 auf einen dichroitischen Strahlteiler 22, mit welchem das Licht 12 in den Strahlengang des ersten Abbildungskanals 100 eingekoppelt wird. Der Anregungsfilter 74 ist dabei zweckmäßig so ausgewählt, dass von dem Licht 12 der Lichtquelle 70 nur derjenige spektrale Anteil durchgelassen wird, der zur Untersuchung der Probe 10 gewünscht ist. Beispielsweise wird dieser spektrale Anteil so ausgewählt, dass Farbstoffmoleküle, mit denen die Probe 10 präpariert wurde, gezielt angeregt werden können.
Bevor von der Probe 10 zurückgestrahltes Licht, beispielsweise zurückgestrahltes Fluoreszenzlicht, über den ersten Abbildungskanal 100 und den zweiten Abbildungskanal 200 in die erste Bildformungsoptik 140 und die zweite Bildformungsoptik 240 gelangt, tritt es durch einen ersten Emissionsfilter 142 und einen zweiten Emissionsfilter 242 hindurch. Der erste Emissionsfilter 142 ist zwischen der ersten Bildformungsoptik 140 und dem dichroitischen Strahlteiler 22 positioniert. Der zweite Emissionsfilter 242 ist zwischen der zweiten Bildformungsoptik 240 und der zweiten Zoom-Optik 230 angeordnet. Der erste Emissionsfilter 142 und der zweite Emissionsfilter 242 sind zweckmäßig so ausgewählt, dass nur derjenige spektrale Anteil des von der Probe 10 zurückgestrahlten Lichts durch sie hindurchtritt, der für die Beobachtung und Untersuchung interessant und relevant ist. Insbesondere kann es sich hierbei um gegenüber der Anregungsstrahlung rotverschobenes Fluoreszenzlicht handeln.
Ein wesentliches Merkmal des in 1 schematisch dargestellten Stereomikroskops 400 ist, dass aufgrund der Anordnung des dichroitischen Strahlteilers 22 im ersten Abbildungskanal 100 auch nur die Apertur der ersten Zoom-Optik 130 für die Beleuchtung der Probe 10 ausgenutzt werden kann. Der Beleuchtungsintensität am Probenort sind deshalb Grenzen gesetzt. Das wirkt sich beispielsweise bei Fluoreszenzuntersuchungen unmittelbar auf die benötigten Messzeiten aus.
Wird das Beleuchtungslicht nur durch einen Kanal geleitet, haben solche Stereomikroskope den zusätzlichen Nachteil, dass bei stereoskopischer Beobachtung die Bildhintergründe in den beiden beobachteten Zwischenbildern unterschiedlich hell und farbig sind, weil nur in einem Kanal die Linsen zur Autofluoreszenz angeregt werden.
Das in 2 schematisch dargestellte Stereomikroskop 400 aus dem Stand der Technik unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Aufbau dadurch, dass statt eines einzigen dichroitischen Strahlteilers 22 nunmehr zwei dichroitische Strahlteiler 22, 23 verwendet werden, die im ersten Abbildungskanal 100 und im zweiten Abbildungskanal 200 jeweils zwischen der ersten Zoom-Optik 130 und dem ersten Emissionsfilter 142 beziehungsweise der zweiten Zoom-Optik 230 und dem zweiten Emissionsfilter 242 angeordnet sind.
Die durch die Beleuchtungslichtquelle 70 bereitgestellte einseitige Beleuchtung wird demgemäß auf den ersten Abbildungskanal 100 und den zweiten Abbildungskanal 200 durch die dichroitischen Strahlteiler 22, 23 aufgeteilt. Hierbei eine Aufteilung des Beleuchtungslichts 12 in der Weise zu erreichen, dass praktisch genau die Hälfte der Lichtintensität jeweils in den ersten Abbildungskanal 100 und in den zweiten Abbildungskanal 200 eingekoppelt wird, ist sehr schwierig, da hierzu zwei unterschiedliche dichroitische Strahlteiler 22, 23 nötig sind, die sehr definierte Eigenschaften aufweisen müssen.
Zunächst wird ein dichroitischer Strahlteiler 22 benötigt, der bei Einstrahlung unter 45° das von der Beleuchtungslichtquelle 70 kommende Beleuchtungslicht 12 je zur Hälfte durchlässt und zur Hälfte nach unten in den ersten Abbildungskanal 100 einspiegelt, andererseits aber das ebenfalls unter 45° aus dem ersten Abbildungskanal 100 von dem Mikroskopobjektiv 20 zurückkommende Licht, insbesondere Fluoreszenzlicht, möglichst vollständig in Richtung des Tubus, also der ersten Bildformungsoptik 140, durchlässt.
Außerdem ist ein zum ersten dichroitischen Strahlteiler 22 parallel angeordneter zweiter dichroitischer Strahlteiler 23 notwendig, der das vom ersten dichroitischen Strahlteiler 22 durchgelassene Beleuchtungslicht 12 mit einem Einfallswinkel von ebenfalls 45° möglichst vollständig in den zweiten Abbildungskanal 200 einspiegelt das unter 45° aus dem zweiten Abbildungskanal 200 von dem Mikroskopobjektiv 20 kommende Licht, insbesondere Fluoreszenzlicht, möglichst vollständig in Richtung des Tubus, also in Richtung der zweiten Bildformungsoptik 240, durchlässt.
Hierzu die geeigneten dichroitischen Strahlteiler 22, 23 bereitzustellen, ist im Einzelfall mit hohen Kosten verbunden und wird für eine Vielzahl von Wellenlängen des Beleuchtungslichts und Emissionslichts gar nicht möglich sein.
Ein besonderer Nachteil der Stereomikroskope des Stands der Technik besteht darin, dass nur wenig Strahlungsenergie transportiert wird, weil nur eine Lichtquelle genutzt wird, deren Licht in dem in 1 gezeigten Fall nur durch einen Kanal geleitet wird. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik wird zwar ein gleichmäßig heller Hintergrund in beiden Abbildungskanälen erreicht. Weil dort aber das zur Verfügung stehende Beleuchtungslicht einer einzigen Beleuchtungslichtquelle auf beide Kanäle aufgeteilt wird, ist die pro Abbildungskanal transportiere Strahlungsleistung dann maximal halb so groß wie die pro Kanal maximal mögliche Leistung. Der Lichtleitwert der Stereomikroskope im Stand der Technik wird deshalb nur unvollständig ausgenutzt.
DE 10 2005 013 570 A1 und US 5 303 082 A betreffen Stereomikroskope, die in beiden Strahlengängen Einrichtungen zur Strahlteilung, Anregungsfilter und Emissionsfilter aufweisen. US 5 303 082 A zeigt auch ein Zwischentubusmodul.
US 7 061 672 B2 offenbart ein weiteres Stereomikroskop.
Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, bei Stereomikroskopen der oben genannten Art die beschriebene Beschränkung der Leuchtdichte zu überwinden und den gegebenen Lichtleitwert der Zoom-Optiken des Stereomikroskops möglichst gut auszunutzen.
Diese Aufgabe wird durch das Stereomikroskop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Stereomikroskops werden in der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere mit Bezug auf die abhängigen Ansprüche und die Figuren, beschrieben.
Das Stereomikroskop der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass für den ersten Abbildungskanal und für den zweiten Abbildungskanal jeweils eine separate LED-Beleuchtungslichtquelle vorhanden ist, dass für den ersten Abbildungskanal und für den zweiten Abbildungskanal eine Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts der jeweils zugeordneten LED-Beleuchtungslichtquelle vorhanden ist, dass das Licht der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle über die erste Zoomoptik und das Mikroskopobjektiv auf eine zu untersuchende Probe geleitet wird und dass das Licht der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle über die zweite Zoomoptik und das Mikroskopobjektiv auf die Probe geleitet wird.
Als erster Kerngedanke der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, statt der bisher verwendeten Quecksilberdampflampen und Xenonkurzbogenlampen LED- oder Leuchtdioden-Beleuchtungslichtquellen zu verwenden. Im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit, Anwendersicherheit und Bedienkomfort können hierdurch deutliche Vorteile erzielt werden.
Als zweiter wesentlicher Kerngedanke der Erfindung kann erachtet werden, für jeden Abbildungskanal jeweils eine separate LED-Beleuchtungslichtquelle vorzusehen und deren Licht jeweils mit einer Einrichtung zum Einkoppeln in den jeweiligen Abbildungskanal einzuleiten. Das Licht der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle wird demgemäß über die erste Zoom-Optik und das Mikroskopobjektiv auf die Probe geleitet und das Licht der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle wird über die zweite Zoom-Optik und das Mikroskopobjektiv auf die Probe geleitet.
Dadurch wird erreicht, dass sowohl die Apertur der ersten Zoom-Optik als auch die Apertur der zweiten Zoom-Optik zur Beleuchtung der zu untersuchenden Probe ausgenutzt wird.
Besondere Vorteile werden außerdem dadurch erreicht, dass erfindungsgemäß für jeden Abbildungskanal eine separate Lichtquelle eingesetzt wird. Durch die Nutzung von zwei synchronisierten Beleuchtungslichtquellen, von denen jeweils eine zur Beleuchtung eines Abbildungskanals bestimmt ist, wird der Lichtleitwert beider Abbildungskanäle ausgenutzt und eine weitgehend maximale Strahlungsleistung kann durch den Stereo-Zoom, also durch die erste Zoom-Optik und die zweite Zoom-Optik, transportiert werden. Die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik, bei dem der Lichtleitwert des Stereomikroskops insgesamt nur unvollständig ausgenutzt wird, können dadurch vermieden werden.
Durch die Verwendung von jeweils einer Beleuchtungslichtquelle pro Abbildungskanal kann insbesondere eine deutlich effektivere Beleuchtung für Fluoreszenzanwendungen erreicht werden.
Weitere Vorteile werden erfindungsgemäß durch den Einsatz von LED-Beleuchtungslichtquellen erreicht. Weil der Lichtleitwert des Stereomikroskops im Vergleich zum Stand der Technik deutlich besser ausgenutzt wird, können auch mit LED-Beleuchtungslichtquellen Beleuchtungsintensitäten erreicht werden, die mit denjenigen von einseitigen herkömmlichen Beleuchtungen, also mit Quecksilberdampflampen oder Xenonkurzbogenlampen vergleichbar sind. Da solche LED-Beleuchtungslichtquellen wesentlich preiswerter und langlebiger sind als beispielsweise klassische Quecksilberdampflampen, fallen die zusätzlichen Kosten für eine zweite Beleuchtungslichtquelle nicht ins Gewicht. Außerdem zeichnen sich LED-Beleuchtungslichtquellen im Vergleich zu Quecksilberdampflampen und Xenonkurzbogenlampen durch eine deutlich gefahrlosere und insgesamt unproblematischere Handhabung sowie durch einen größeren Bedienungskomfort aus. Beispielsweise ist ein An- und Ausschalten wesentlich leichter möglich und auch eine Helligkeitsregelung kann leichter verwirklicht werden.
Die vorstehend beschriebenen Nachteile herkömmlicher Beleuchtungslichtquellen werden erfindungsgemäß dadurch überwunden, dass zwei LED-Beleuchtungslichtquellen verwendet werden, wobei das Beleuchtungslicht von jeder LED-Beleuchtungslichtquelle über jeweils einen dichroitischen Strahlteiler in genau einen Abbildungskanal eingeleitet wird. Insbesondere können dabei zwei identische oder baugleiche dichroitische Strahlteiler verwendet werden.
Bei dem Mikroskopobjektiv kann es sich um prinzipiell bekannte und bei Stereomikroskopen eingesetzte Mikroskopobjektive handeln. Insbesondere können grundsätzlich bekannte Objektivrevolver zum Einsatz kommen.
Ebenso handelt es sich bei den verwendeten ersten und zweiten Zoom-Optiken um grundsätzlich bekannte Komponenten. Die erste Zoom-Optik und die zweite Zoom-Optik können insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.
Die erste Bildformungsoptik und die zweite Bildformungsoptik können insbesondere in einem Tubus untergebracht sein und werden dann auch als Tubuslinsen bezeichnet.
Besonders bevorzugt weist eine LED-Beleuchtungslichtquelle eine Mehrzahl von Leuchtdioden auf, wodurch die Beleuchtungsleistung verbessert werden kann.
Weil es bei Fluoreszenzanwendungen besonders stark auf die Beleuchtungsintensität ankommt, sind besonders vorteilhafte Anwendungen der Erfindung bei Fluoreszenzmikroskopen möglich.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stereomikroskops ist für den ersten Abbildungskanal und den zweiten Abbildungskanal als Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts jeweils ein separater dichroitischer Spiegel vorhanden. Da es sich hierbei um hochwertige und teure Komponenten handelt, können die dichroitischen Spiegel bei dieser Ausführungsvariante vorteilhaft vergleichsweise klein gewählt werden.
Grundsätzlich besteht große Freiheit im Hinblick auf die Anordnung der Komponenten. Es kommt erfindungsgemäß nur darauf an, dass jedem Abbildungskanal eine separate LED-Beleuchtungslichtquelle zugeordnet und dass sichergestellt ist, dass sowohl die Apertur der ersten Zoom-Optik als auch die Apertur der zweiten Zoom-Optik zur Beleuchtung der Probe genutzt wird.
Beispielsweise sind Anordnungen möglich, bei denen sowohl die erste LED-Beleuchtungslichtquelle als auch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle auf derselben Seite des Mikroskopobjektivs positioniert sind. Das ist beispielsweise dann realisiert, wenn sich die beiden LED-Beleuchtungslichtquellen auf derselben Seite einer Ebene befinden, welche durch die Achsen der Zoom-Optiken aufgespannt wird. Insbesondere kann dann für den ersten Abbildungskanal und den zweiten Abbildungskanal als Mittel zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts ein einziger dichroitischer Spiegel vorhanden sein. Hierdurch wird ein vergleichsweise einfacher Aufbau realisiert.
Ein besonders übersichtlicher Aufbau kann verwirklicht werden, wenn die erste LED-Beleuchtungslichtquelle und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle auf gegenüberliegenden Seiten des Mikroskopobjektivs angeordnet sind. Insbesondere sind die einzelnen Komponenten dann gut von allen Seiten zugänglich. Eine solche Anordnung ist beispielsweise dann verwirklicht, wenn die Beleuchtungsstrahlengänge im Wesentlichen in einer durch die Achsen der Zoom-Optiken gegebenen Ebene liegen und die Zoom-Optiken und das Mikroskopobjektiv zwischen den LED-Beleuchtungsmodulen angeordnet sind.
Um dem Anregungslicht eine gewünschte spektrale Zusammensetzung aufzuprägen, ist, neben einer geeigneten Auswahl der einzusetzenden LED-Beleuchtungslichtquellen, diesen LED-Beleuchtungslichtquellen erfindungsgemäß jeweils mindestens ein Anregungsfilter nachgeordnet.
Für diese Anregungsfilter kommt es im Grundsatz nur darauf an, dass sie an irgendeiner Stelle im Beleuchtungsstrahlengang positioniert werden, so dass die Probe im Ergebnis mit dem Beleuchtungslicht der gewünschten spektralen Zusammensetzung beaufschlagt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Variante ist durch die erste LED-Beleuchtungslichtquelle zusammen mit einem ersten Anregungsfilter, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse, ein erstes Beleuchtungsmodul gebildet und/oder durch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle ist zusammen mit einem zweiten Anregungsfilter, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse, ein zweites Beleuchtungsmodul gebildet.
Um im Wesentlichen nur den Teil des von der Probe zurückgestrahlten Lichts beobachten zu können, für den man sich im jeweiligen Fall interessiert, ist außerdem in dem ersten Abbildungskanal und/oder dem zweiten Abbildungskanal erfindungsgemäß jeweils mindestens ein Emissionsfilter vorhanden. Für diese Emissionsfilter kommt es im Prinzip nur darauf an, dass sie an geeigneter Stelle vor der endgültigen Bildbeobachtung, beispielsweise vor einer Kamera oder einem Okular, mit welchem das Mikroskopbild mit den Augen betrachtet wird, angeordnet ist. Besonders zweckmäßig ist der Emissionsfilter oder sind die Emissionsfilter zwischen der ersten Bildformungsoptik und der Einrichtung zum Einkoppeln und/oder zwischen der zweiten Bildformungsoptik und der Einrichtung zum Einkoppeln angeordnet.
Erfindungsgemäß ist durch die Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts und den oder die Emissionsfilter eine Filterbaugruppe gebildet. Eine solche Filterbaugruppe kann unaufwändig getauscht oder ersetzt werden. Dadurch wird eine Vereinfachung des Aufbaus erreicht.
Um das Licht der LED-Beleuchtungslichtquellen möglichst vollständig für die Beleuchtung nutzbar zu machen, ist bevorzugt zwischen der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle und der Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts und/oder zwischen der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle und der Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts eine erste Beleuchtungsoptik und/oder eine zweite Beleuchtungsoptik zur Strahlformung des Beleuchtungslichts vorhanden.
Erfindungsgemäß wird durch die LED-Beleuchtungslichtquellen, die Anregungsfilter, die Emissionsfilter und die Einrichtung zum Einkoppeln, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse, ein Modul gebildet ist. Da dieses Modul im Einsatz zwischen die Zoom-Optik und den ersten und den zweiten Tubus eines Stereomikroskops einzusetzen ist, wird dieses Modul als Zwischentubusmodul bezeichnet werden. Dadurch wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaus, durch welche insbesondere ein rascher Austausch der Beleuchtungslichtquellen und der zugeordneten Filter ermöglicht wird, realisiert. Grundsätzlich ist ein solches Zwischentubusmodul aber auch bei Stereomikroskopen einsetzbar, bei denen die Bildformungsoptik nicht in einem Tubus untergebracht ist. Es kommt hierbei nur darauf an, dass die genannten Komponenten LED-Beleuchtungslichtquellen, Anregungsfilter, Emissionsfilter und die Einrichtung zum Einkoppeln zusammengefasst sind. Gegebenenfalls kann auch die erste und/oder die zweite Beleuchtungsoptik in dem Zwischentubusmodul integriert sein.
Eine leichte und unaufwändige Umstellung zwischen verschiedenen Anregungslichtquellen und verschiedenen Anregungs- und Emissionsfiltern, wird ermöglicht, wenn ein Zwischenbereich zwischen einem Gehäuseteil, beispielsweise einem Tubus, in welchem die erste Bildformungsoptik und die zweite Bildformungsoptik untergebracht sind, und der ersten und der zweiten Zoom-Optik so groß gebildet ist, dass in dem Zwischenbereich eine Mehrzahl von Zwischentubusmodulen aufnehmbar, insbesondere einschiebbar, ist.
Für die Anzahl der übereinander stapelbaren Zwischentubusmodule kommt es einerseits auf den geometrisch vorhandenen Bauraum und andererseits auf die optischen Gegebenheiten, insbesondere die Höhe des sogenannten Unendlichraums, an. Zunächst muss der Bauraum, also der Bereich zwischen dem Gehäuseteil, in dem die Bildformungsoptiken aufgenommen sind, und dem Gehäuseteil, in dem die Zoomoptiken untergebracht sind, hinreichend groß ausgebildet sein. Dieser Bereich wird auch als Zwischentubusbereich oder Zwischenbereich bezeichnet. Insbesondere ist dieser Bauraum so groß oder so hoch wie ein Mehrfaches einer Bauhöhe eines Zwischentubusmoduls zu wählen. Unter einer Bauhöhe eines Zwischentubusmoduls wird insbesondere der Abstand der Zwischentubusmodule im eingebauten Zustand verstanden. Eine tatsächliche Höhe der Zwischentubusmodule kann eventuell größer sein. Das ist beispielsweise der Fall, wenn mechanische Befestigungs- oder Verbindungsmittel der Zwischentubusmodule nach oben oder nach unten herausragen. Diese nach oben oder unten hervorstehenden oder hervorragenden mechanischen Befestigungs- oder Verbindungsmittel greifen dann im eingebauten Zustand in entsprechend vorhandene Ausnehmungen in nach oben oder unten angrenzenden Gehäuseteilen ein.
Sodann sind die optischen Komponenten, insbesondere die Zoomoptiken, so abzustimmen, dass die Strahlengänge im Zwischentubusbereich hinreichend parallel sind oder, mit anderen Worten, dass der Unendlichraum hinreichend groß ist. Kriterium ist dabei, die optischen Komponenten, insbesondere die Zoomoptiken und/oder die Beleuchtungsoptiken, so zu wählen, dass bei eingebauten Zwischentubusmodulen entweder gar keine Abschattung der Beleuchtungs- und der Beobachtungsstrahlengänge auftritt oder eine eventuell vorhandene Abschattung sich jedenfalls in einem hinnehmbaren Rahmen bewegt. Bevorzugt wird demgemäß ein durch die erste und die zweite Zoomoptik und/oder durch die erste und die zweite Beleuchtungsoptik gegebener Unendlichraum so groß gewählt, dass in dem Zwischenbereich eine Mehrzahl von Zwischentubusmodulen, besonders bevorzugt zwei oder drei Zwischentubusmodule, ohne Abschattung des Beleuchtungs- und/oder des Beobachtungsstrahlengangs aufnehmbar sind.
Erfindungsgemäß ist in dem Zwischentubusmodul eine Filterbaugruppe gebildet, welche mindestens die Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts und den Emissionsfilter oder die Emissionsfilter umfasst und in dem Zwischentubusmodul ist außerdem erfindungsgemäß eine Mechanik gebildet, mit welcher die Filterbaugruppe in einen Mikroskopstrahlengang einführbar, insbesondere einschiebbar, und aus dem Mikroskopstrahlengang herausführbar, insbesondere herausschiebbar, ist. Um von LED-Beleuchtungslichtquellen in einem ersten Zwischentubusmodul auf LED-Beleuchtungslichtquellen in einem zweiten Zwischentubusmodul umzuschalten, ist es dann nicht mehr notwendig, eines dieser Zwischentubusmodule tatsächlich herauszunehmen, sondern diese Zwischentubusmodule können vielmehr am Mikroskop verbleiben und es muss lediglich die Mechanik betätigt und die gewünschte Filterbaugruppe in den Mikroskopstrahlengang eingeführt werden. Die entsprechende andere Filterbaugruppe muss dann folgerichtig aus dem Mikroskopstrahlengang herausgezogen werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht in diesem Zusammenhang darin, dass eine Einrichtung zum mechanischen Einführen einer Filterbaugruppe aus einer Mehrzahl von Filterbaugruppen in den Mikroskopstrahlengang vorhanden ist. Bei der Einrichtung zum mechanischen Einführen kann es sich insbesondere um eine Schubladenvorrichtung oder auch ein Filterrad handeln. Diese Einrichtung kann auch motorisch angetrieben sein.
Grundsätzlich können die erste LED-Beleuchtungslichtquelle und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle unterschiedliche Beleuchtungslichtquellen sein, die insbesondere Licht mit unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung aussenden. Es wird dann erfindungsgemäß die Apertur sowohl der ersten Zoom-Optik als auch die Apertur der zweiten Zoom-Optik zur Beleuchtung der Probe verwendet. Weil sich die spektrale Zusammensetzung der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle aber von derjenigen der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle unterscheidet, ist es gleichwohl möglich, beispielsweise unterschiedliche Farbstoffe in der Probe anzuregen.
Um hierbei die gewünschten Anregungen zielgerichtet durchführen zu können und auch das zurückgestrahlte Licht gezielt im Hinblick auf die erwarteten Wellenlängen zu untersuchen, ist es zweckmäßig, wenn im ersten Abbildungskanal andere Anregungsfilter eingesetzt werden als im zweiten Abbildungskanal.
Wenn mehrere Fluoreszenzwellenlängen gleichzeitig beobachtet werden sollen, werden zweckmäßig für den ersten und den zweiten Abbildungskanal Emissionsfilter eingesetzt, die für alle zu beobachtenden Fluoreszenzwellenlängen durchlässig sind. Beispielsweise können Emissionsfilter mit mehreren Durchlassbereichen, sogenannte Multibandfilter, verwendet werden.
Bei einer anderen besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Stereomikroskops werden als erste LED-Beleuchtungslichtquelle und zweite LED-Beleuchtungslichtquelle baugleiche Beleuchtungslichtquellen verwendet. Die zur Verfügung stehenden Aperturen der ersten Zoom-Optik und der zweiten Zoom-Optik können dann im Hinblick auf beispielsweise eine Wellenlänge des anregenden Lichts besonders gut ausgenutzt werden. Hierbei ist sinnvoll, den ersten Abbildungskanal und den zweiten Abbildungskanal weitestgehend identisch, das heißt mit weitestgehend identischen Anregungs- und Emissionsfiltern und Einrichtungen zum Einkoppeln zu versehen.
Im Hinblick auf die Beleuchtung der Probe ist besonders vorteilhaft, wenn eine gesamte Apertur der ersten Zoom-Optik durch das Beleuchtungslicht der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle ausgeleuchtet wird und entsprechend eine gesamte Apertur der zweiten Zoom-Optik durch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle ausgeleuchtet wird.
Eine weitere Alternative, wenn mehrere Farbstoffe gleichzeitig oder jedenfalls kurz hintereinander beobachtet werden sollen, besteht darin, als erste LED-Beleuchtungsquelle und/oder als zweite LED-Beleuchtungslichtquelle Multibandlichtquellen zu verwenden. Die Strahlung dieser Multibandlichtquellen kann sowohl gleichzeitig eingesetzt werden oder, beispielsweise mit Hilfe unterschiedlicher Filtermodule oder Filterbaugruppen, sequenziell, also zeitlich nacheinander, zum Einsatz kommen.
Um gewünschte Bauformen zu erzielen, beispielsweise um sehr kompakte Anordnungen zu ermöglichen, kann außerdem bevorzugt sein, dass zum Einkoppeln des Lichts der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle und/oder des Lichts der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle mindestens ein Lichtleiter vorhanden ist.
Grundsätzlich kann die erste LED-Beleuchtungslichtquelle auch durch den Ausgang einer ersten Lichtleitfaser und/oder die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle durch den Ausgang einer zweiten Lichtleichtfaser gebildet sein und zum Beaufschlagen der ersten Lichtleitfaser und der zweiten Lichtleitfaser mit Beleuchtungslicht kann genau ein einziges LED-Modul vorhanden sein. Diese Ausführungsvariante kann vorteilhaft und zweckmäßig sein bei besonders beengten Platzverhältnissen.
Für die gleichzeitige Beobachtung mehrerer Farbstoffe ist es vorteilhaft, als Emissionsfilter sogenannte Tripleband-Filter, welche drei verschiedene Durchlassbereiche aufweisen, zu verwenden.
Weiter Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Hierin zeigen:

1 ein erstes Beispiel eines Stereomikroskops aus dem Stand der Technik;
2 ein zweites Beispiel eines Stereomikroskops aus dem Stand der Technik;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops;
7 ein Ausführungsbeispiel eines Zwischentubusmoduls, wie es bei einem erfindungsgemäßen Stereomikroskop zum Einsatz kommt; und
8 das Zwischentubusmodul aus 7 in geschlossenen Zustand.

Im Folgenden werden im Zusammenhang mit den 3 bis 8 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Stereomikroskops beschrieben, wobei, um Wiederholungen zu vermeiden, im Wesentlichen nur die im Vergleich zu dem in den 1 und 2 gezeigten Stand der Technik unterschiedlichen Komponenten erläutert werden.
In allen Figuren sind gleichwirkende und entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluoreszenzstereomikroskops 300 wird mit Bezug auf 3 dargestellt. Erfindungsgemäß ist dabei für den ersten Abbildungskanal 100 eine erste LED-Beleuchtungslichtquelle 110 und für den zweiten Abbildungskanal 200 eine zweite LED-Beleuchtungslichtquelle 210 vorhanden. Das Beleuchtungslicht 112 der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle 110 gelangt über eine erste Beleuchtungsoptik 160 und einen ersten Anregungsfilter 114 auf einen ersten dichroitischen Strahlteiler 120. Mit diesem ersten dichroitischen Strahlteiler 120 wird das Beleuchtungslicht 112 der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle 110 in den ersten Abbildungskanal 100 eingespiegelt. Bevorzugt sind die optischen Komponenten dabei so aufeinander abgestimmt, dass möglichst die gesamte zur Verfügung stehende Apertur der ersten Zoom-Optik 130 von dem ersten Beleuchtungslicht 112 ausgeleuchtet wird.
In entsprechender Weise gelangt das Beleuchtungslicht 212 der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle 210 über eine Beleuchtungsoptik 260 und einen zweiten Anregungsfilter 214 auf einen zweiten dichroitischen Strahlteiler 220. Von diesem zweiten dichroitischen Strahlteiler 220 wird das Beleuchtungslicht 212 der zweiten Beleuchtungslichtquelle 210 in den zweiten Abbildungskanal 200 eingespiegelt.
Der erste dichroitische Strahlteiler 120 ist zwischen der ersten Zoom-Optik 130 und einem ersten Emissionsfilter 142 positioniert. Der zweite dichroitische Strahlteiler 220 ist zwischen der zweiten Zoom-Optik 230 und einem zweiten Emissionsfilter 242 angeordnet. Von der Probe 10 über das Mikroskopobjektiv 20 zurückgestrahltes Licht gelangt, beispielsweise im ersten Abbildungskanal 100, über die erste Zoom-Optik 130, den ersten dichroitischen Strahlteiler 120 und den ersten Emissionsfilter 142 in die erste Bildformungsoptik 140 und kann dann beobachtet oder mit einer Kamera aufgezeichnet werden. Entsprechendes gilt für den zweiten Abbildungskanal 200.
Die Anregungsfilter 114, 214 und die Emissionsfilter 142, 242 sind im Hinblick auf den jeweiligen Messzweck so ausgewählt, dass nur die relevanten spektralen Anteile auf die Probe 10 gelangen und auch im Wesentlichen nur die interessierenden spektralen Anteile beobachtet oder beispielsweise mit einer Kamera nachgewiesen werden.
Insbesondere werden diese Komponenten im Hinblick auf eine gezielte Anregung von Fluoreszenzfarbstoffen und eine gezielte Beobachtung der dadurch abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung ausgewählt.
Ein wesentliches Merkmal des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, dass sowohl die Apertur der linken Zoom-Optik 130 als auch die Apertur der rechten Zoom-Optik 230 zur Aufnahme von Beleuchtungslicht nutzbar gemacht werden kann, ohne dass hierzu aufwändig aufeinander abgestimmte dichroitische Strahlteiler notwendig sind.
Bei dem in 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops 300 sind die dichroitischen Strahlteiler 120, 220 zusammen mit den Emissionsfiltern 142, 242 und den Anregungsfiltern 114, 214 in einer Filterbaugruppe 50 zusammengefasst. Eine solche Filterbaugruppe 50 kann leicht ausgewechselt oder getauscht werden und ermöglicht deshalb Vorteile im Hinblick auf den Einsatz des Stereomikroskops 300 für verschiedene Fluoreszenzuntersuchungen.
Als wesentlicher Vorteil der Erfindung kann angesehen werden, dass der Lichtleitwert des Stereomikroskops praktisch verdoppelt wird, indem die Anzahl der Beleuchtungslichtquellen verdoppelt wird und das Beleuchtungslicht je einer Beleuchtungslichtquelle in jeweils einen Abbildungskanal geleitet wird. Weil die Fluoreszenzintensität bei normalen Anwendungen bei gegebenen Beleuchtungs- und Beobachtungsaperturen linear mit der Beleuchtungsstärke wächst, verdoppelt sich durch die Verdopplung der Beleuchtungsintensität auch die Intensität des Fluoreszenzlichts. Bei Aufnahmen mit der Kamera kann somit die Belichtungszeit halbiert werden, so dass bei Aufnahmen eines festen Bildausschnitts entweder die zeitliche Auflösung verdoppelt werden kann oder sich bei Aufnahme verschiedener Regionen eines Präparats oder unterschiedlicher Präparate die Gesamtaufnahmedauer entsprechend verkürzt.
Gegenüber den im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen Stereomikroskop aus dem Stand der Technik ist bei dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop in 3 ein zweiter Anregungsfilter 214 und ein zweiter dichroitischer Spiegel notwendig zum Einleiten des Beleuchtungslichts 212 in den zweiten Abbildungskanal 200. Bei bisherigen Systemen, in denen beide Abbildungskanäle beleuchtet wurden, erfolgte die Beleuchtung für beide Abbildungskanäle aus derselben Beleuchtungslichtquelle, wobei das Beleuchtungslicht durch spezielle dichroitische Strahlteiler, wie oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben, zwischen dem ersten Abbildungskanal 100 und dem zweiten Abbildungskanal 200 aufgespalten werden musste. Diese dichroitischen Strahlteiler mussten für das jeweilige Emissionsspektrum jedoch möglichst gleiche Transmission wie der konventionelle dichroitische Strahlteiler 23 aufweisen.
Weil in der Realität ein präzises 1 : 1-Verhältnis der Transmissionen des Emissionslichts der dichroitischen Strahlteiler 22, 23 wegen der unterschiedlichen Schichten nicht erreicht wird, sind für den Beobachter der erste Abbildungskanal 100 und der zweite Abbildungskanal 200 unterschiedlich hell. Dieser Nachteil kann bei dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop durch den Einsatz von identischen optischen Elementen in beiden Abbildungskanälen vermieden werden und insbesondere kann für Fluoreszenzanwendungen in beiden Abbildungskanälen eine weitgehend identische Helligkeit erzielt werden.
Die LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 können, wie beispielsweise aus dem Ausführungsbeispiel in 3 ersichtlich, zwischen den Zoom-Optiken 130, 230 und den Bildformungsoptiken 140, 240, die auch als Tubuslinsen bezeichnet werden können, eingesetzt werden. Alternativ können die LED-Beleuchtungsquellen 110, 210 oberhalb der Zoom-Optiken 130, 230 baulich fest mit den Zoom-Optiken 130, 230 verbunden sein. Die LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 können dabei fest oder wechselbar mit dem restlichen Aufbau verbunden sein. Bei einer alternativen Variante werden die erste LED-Beleuchtungslichtquelle 110 und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle 210 jeweils durch Enden von Lichtleitern gebildet, die zu jeweils separaten LED-Modulen oder auch zu nur einem einzigen LED-Modul geführt sind.
Bei dem in 4 schematisch dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops ist durch die erste LED-Beleuchtungslichtquelle 110 und den ersten Anregungsfilter 114 ein erste Beleuchtungsmodul 150 gebildet. Entsprechend ist durch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle 210 und den zweiten Anregungsfilter 214 ein zweites Beleuchtungsmodul 250 gebildet. Dementsprechend sind die Reihenfolgen des ersten Anregungsfilters 114 und der ersten Beleuchtungsoptik 160 beziehungsweise des zweiten Anregungsfilters 214 und der zweiten Beleuchtungsoptik 260 im Strahlengang im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel aus 3 vertauscht.
Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispiels aus 4 im Vergleich zu der Variante in 3 besteht darin, dass in einer Filterbaugruppe 80 nunmehr nur noch der erste und der zweite Emissionsfilter 142, 242 sowie die gegeneinander geneigten, insbesondere um 90° geneigten, dichroitischen Strahlteiler 120, 220 aufgenommen sind.
Im Übrigen entspricht der Aufbau der Variante aus 4 strukturell dem Ausführungsbeispiel aus 3.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stereomikroskops 300 wird mit Bezug auf 5 erläutert. Beschrieben werden dabei nur die im Vergleich zu den Varianten aus den 3 und 4 unterschiedlichen Bestandteile.
Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels aus 5 im Vergleich zu den Varianten aus den 3 und 4 besteht darin, dass in 5 ein Zwischentubusmodul 60 gebildet ist, in welchem die erste und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle 110, 210, der erste und der zweite Anregungsfilter 114, 214, die erste und die zweite Beleuchtungsoptik 160, 260 sowie eine Filterbaugruppe 80 untergebracht sind. Die Funktionalitäten dieser einzelnen Komponenten wurden vorstehend bereits im Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert. Der wesentliche Vorteil des Ausführungsbeispiels aus 5 besteht darin, dass das Zwischentubusmodul 60 als integrale Baueinheit leicht zwischen einen Tubus des Stereomikroskops 300, in welchem die Bildformungsoptiken 140, 240, aufgenommen sind, und die Zoom-Optiken 130, 230 eingeschoben und aufgenommen werden kann.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops 300 wird mit Bezug auf 6 beschrieben, wobei dort im oberen Teil eine Schnittansicht von der Seite und im unteren Teil eine Draufsicht dargestellt ist. Im grundlegenden Unterschied zu den im Zusammenhang mit den 3 bis 5 beschriebenen Varianten, bei denen die LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 zu beiden Seiten des Mikroskopobjektivs 20 angeordnet sind, sind bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel beide LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 auf derselben Seite des Mikroskopobjektivs 20 positioniert. Es kann demgemäß ein einziger großer dichroitischer Strahlteiler 40 verwendet werden, der die Strahlengänge des ersten Abbildungskanals 100 und des zweiten Abbildungskanals 200 überspannt. Im Übrigen entspricht die Funktionalität der einzelnen Komponenten des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels derjenigen der zuvor mit Bezug auf die 3 bis 5 beschriebenen Varianten.
Zum schnellen Wechseln verschiedener Filterbaugruppen 50, 80 kann es zweckmäßig sein, eine von Hand oder motorisch zu bedienende Mechanik vorzusehen, mit welcher die entsprechenden Filtersätze aus dem Strahlengang herausbewegt werden können, beispielsweise um Durchlichtanwendungen zu ermöglichen, oder entsprechend in den Strahlengang hineinzubewegen.
Durch das Zwischentubusmodul 60 kann eine besonders kleine Bauform erreicht werden. Dies wird insbesondere auch durch den erfindungsgemäßen Einsatz von LED-Beleuchtungslichtquellen ermöglicht. Dabei sind, wie in 5 schematisch gezeigt, die strahlformenden Elemente der Beleuchtung, also die Beleuchtungsoptiken 160, 260 besonders dicht vor den dichroitischen Strahlteilern 120, 220 angeordnet und der Abstand zwischen den LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 und dem Eingang der Zoom-Optik 130, 230 ist so klein wie möglich gewählt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Zwischentubusmoduls 60 wird mit Bezug auf die 7 und 8 näher erläutert. In der in 7 gezeigten perspektivischen Ansicht sind die Gehäusedeckel des Zwischentubusmoduls 60 entfernt. In 8 ist eine perspektivische Ansicht mit komplettem Gehäuse gezeigt, wobei insbesondere die elektrischen Anschlüsse an der Rückseite sichtbar sind.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 5 schematisch dargestellt, sind auch bei dem in 7 gezeigten Zwischentubusmodul die Emissionsfilter 142, 242 sowie die in 7 nur teilweise sichtbaren dichroitischen Strahlteiler 120, 220 zu einer Filterbaugruppe 80 als Einheit zusammengefasst, die sich ohne Öffnen des Geräts aus dem Strahlengang entfernen lässt, beispielsweise um eine ungestörte Durchlichtbeobachtung zu ermöglichen, oder wieder in den Strahlengang hineinschieben lässt. Diese kompakte Bauform ist besonders geeignet für Routineanwendungen, bei denen nur eine Fluoreszenzanregungswellenlänge benötigt wird. Das Zwischentubusmodul 60 ist insgesamt leicht zu installieren und zu bedienen.
Ein freier Strahldurchmesser im Unendlichbereich des Abbildungsstrahlengangs zwischen den Zoom-Optiken 130, 230 und den Tubuslinsen, also den Bildformungsoptiken 140, 240, kann mit eingeschobener Filterbaugruppe 80 beispielsweise 21,5 mm betragen. Von der Filterbaugruppe 80 wird ein kleiner Teil des Strahldurchmessers abgeschattet, so dass der Strahldurchmesser ohne Filterbaugruppe 80 etwas größer ist, beispielsweise 22 mm. Dieser Durchmesser wird bevorzugt von den beiden dichroitischen Strahlteilern 120, 220 vollständig abgedeckt. Eine Bauhöhe des Bereichs zwischen den Zoom-Optiken 130, 230, der auch als Zwischentubus im Unendlichraum bezeichnet werden kann, und dem Gehäuseteil, in dem die Bildformungsoptiken 140, 240 untergebracht sind, beträgt beispielsweise nur 40 mm. Das Verhältnis der Höhe des Zwischentubus zum freien Strahldurchmesser beträgt also für dieses Beispiel etwa 1,86.
Bei dem in 7 gezeigten Beispiel umfassen die Beleuchtungsmodule 150, 250 neben einer in 7 nicht im Einzelnen sichtbaren LED-Beleuchtungslichtquelle jeweils Anregungsfilter, die ebenfalls nicht sichtbar sind, und einen Kühlkörper. Von diesen Beleuchtungsmodulen 150, 250 gelangt das Beleuchtungslicht jeweils durch eine erste Feldblende 152 beziehungsweise eine zweite Feldblende 252 über ein erstes Spiegelpaar 154 und ein zweites Spiegelpaar 254 zu den Beleuchtungsoptiken 160, 260, welche im gezeigten Beispiel jeweils durch eine Linse gebildet sind. Diese Linsen können auch als Auflichttubuslinsen bezeichnet werden. Die beiden Spiegelpaare 154, 254 dienen zur Faltung des Strahlengangs, um das Gehäuse 90 des Zwischentubusmoduls 60 möglichst kompakt gestalten zu können. Das Gehäuse 90 besteht im gezeigten Beispiel aus insgesamt sechs Einzelteilen. Möglich und vorteilhaft wäre aber ebenso ein Aufbau aus nur zwei Gehäuseschalen.
Die Beleuchtungsoptiken 160, 260 kollimieren das Beleuchtungslicht auf die dichroitischen Strahlteiler 120, 220, die das Beleuchtungslicht nach unten in Richtung der Zoom-Optiken, die in den 7 und 8 nicht dargestellt sind, spiegeln. Von einer zu untersuchenden Probe emittiertes Fluoreszenzlicht durchtritt, von unten kommend, die dichroitischen Strahlteiler 120, 220 und die Emissionsfilter 142, 242 in Richtung des oberhalb des Zwischentubusmoduls 60 angebrachten Tubus mit den Bildformungsoptiken 140, 240, die in 7 und 8 nicht gezeigt sind. Die dichroitischen Strahlteiler 120, 220 und die Emissionsfilter 142, 242 sind in der Filterbaugruppe 80 fest verklebt, wodurch eine besonders niedrige Bauhöhe des Gehäuses 90 insgesamt ermöglicht wird. Die Filterbaugruppe 80 ist an einem Schlitten 91 mit einem nach außen geführten Hebel 92 montiert. Mit diesem Hebel 92 kann die Filterbaugruppe durch eine Bedienperson aus dem Strahlengang gezogen werden, um eine Durchlichtbeobachtung zu ermöglichen. Wird andererseits eine Auflichtbeleuchtung durch die Beleuchtungsmodule 150, 250 gewünscht, kann die Filterbaugruppe 80 mit Hilfe des Hebels 92 in den Strahlengang hineingeschoben werden.
Um den Strahlengang kurz zu halten, ist die erste Beleuchtungsoptik 160, welche durch eine Linse realisiert ist, ebenfalls im Schlitten 91 montiert. Außerdem ist an dem Schlitten 91 ein Magnet montiert, der bei in den Strahlengang geschobenen Filterbaugruppe 80 über einen Hall-Sensor auf einer ortsfest positionierten Platine 99 nachgewiesen wird. Diese Anordnung dient als Interlock. Wenn die Filterbaugruppe 80 aus dem Strahlengang entfernt wird, werden die LED-Beleuchtungsquellen abgeschaltet.
Über die Platine 99 werden außerdem die LED-Beleuchtungslichtquellen mit Strom versorgt. Eine Firmware der auf der Platine 99 untergebrachten elektronischen Schaltung kann dabei, jedenfalls im Rahmen einer festzulegenden Produktpalette, den Typ der LED-Beleuchtungsmodule erkennen und kann so eine weitgehend optimale Stromversorgung der Leuchtdioden bereitstellen.
An dem Zwischentubusmodul 60 befindet sich außerdem ein Taster 93 zum An- und/oder Ausschalten der LED-Beleuchtungslichtquellen. Alternativ oder ergänzend kann hier auch ein Drehschalter zum stufenlosen Dimmen der Beleuchtungsintensität vorgesehen sein. Zum Taster 23 gehört außerdem eine Kontrollleuchtdiode, welche einen Schaltzustand signalisiert.
8 zeigt elektrische und mechanische Anschlüsse des Zwischentubusmoduls 60. Zwei RJ45-Buchsen 97 können zu einer Verbindung mit einer Spannungsquelle und, soweit vorhanden, zur Kommunikation zwischen weiteren elektronischen Komponenten des Mikroskopsystems über einen Bus dienen. Hierbei kann es sich insbesondere um einen CAN-Bus handeln. Insbesondere können über die Buchsen 97 Rechner und externe Bedienelemente angeschlossen werden. Weiterhin ist über die Schnittstelle 97 ein Dimmen der LED-Beleuchtungsmodule, also eine weitgehend stufenlose Helligkeitsregelung, möglich. Außerdem können über diese Bedienelemente die Spezifikationen der im zwischen Tubusmodul 60 befindlichen LED-Beleuchtungsquellen, beispielsweise eine typische Wellenlänge oder Parameter von Filtersätzen, insbesondere deren Anregungs- und/oder Emissionsspektrum, angezeigt werden. Ebenso können Informationen über charakteristische Daten der dichroitischen Strahlteiler abgerufen werden. Diese Informationen sind in dem Zwischentubusmodul hinterlegt und können von den externen Bedienelementen abgerufen und angezeigt werden. Ein BNC-Stecker 96 kann zum Empfang von Triggersignalen von einer synchronisierten Kamera dienen. Die LED-Beleuchtungslichtquellen können damit von der auf der Platine 99 angeordneten Elektronik so gesteuert werden, dass die Probe 10 nur während bestimmter Belichtungszeiten der Kamera dem Beleuchtungslicht der LED-Beleuchtungslichtquellen ausgesetzt wird.
Ein besonderer Vorteil des im Zusammenhang mit den 7 und 8 beschriebenen Zwischentubusmoduls 60 ist die Kombination einer besonders kompakten Lösung, die ohne zusätzliche Steuergeräte oder Lichtquellen auskommt, mit einer weitgehend maximalen Nutzung des Lichtleitwerts der Zoom-Optiken des Stereomikroskops. Durch die elektronischen Schnittstellen ist außerdem eine volle Integration in eine weitgehend oder voll motorisierte Arbeitsumgebung möglich. Bei bestimmten Ausführungsvarianten ist nur ein Steckernetzteil als Zubehör in der Minimalausstattung erforderlich.
Eine Variante des in den 7 und 8 gezeigten Beispiels besteht darin, die Montageschnittstellen für die Beleuchtungsmodule 150, 250 und die Filterbaugruppe 80 austauschbar vorzusehen. Die entsprechenden Montageschnittstellen können dann auch als Kundenwechselstelle bezeichnet werden.
Zum Wechseln des Beleuchtungsmoduls 150 muss dann eine obere Gehäuseschale 170 sowie ein Kühlkörperoberteil, welches die in 7 nicht sichtbare LED-Beleuchtungslichtquelle abdeckt, abgenommen werden. Anschließend kann das Beleuchtungsmodul 150, welches aus der LED-Beleuchtungsquelle und dem Anregungsfilter 114 besteht, entnommen werden und durch ein anderes Beleuchtungsmodul 150 mit anderer Anregungswellenlänge ersetzt werden.
Entsprechendes gilt für den zweiten Anregungskanal, in der Darstellung in den 7 und 8, also für die rechte Seite des Zwischentubusmoduls 60. Nach Abnahme einer oberen Gehäuseschale 270, dem Abtrennen einer Kabelsteckverbindung zwischen dem Beleuchtungsmodul 250 und der Platine 99 sowie nach Entfernen eines oberen Kühlkörpers kann dort in entsprechender Weise das Beleuchtungsmodul 250 gewechselt werden.
Mit den Bezugszeichen 180, 280 sind den oberen Gehäuseschalen 170, 270 entsprechende untere Gehäuseschalen gekennzeichnet.
Um die Filterbaugruppe 80, die in 7 aus einer Fassung, den beiden dichroitischen Strahlteilern 120, 220 und den beiden Emissionsfiltern 142, 242 besteht, zu wechseln, muss ein mittlerer Gehäusedeckel 94 des Zwischentubusmoduls 60 entfernt werden. Anschließend kann die Filterbaugruppe 80 von dem Schlitten 91 gelöst und durch eine andere Filterbaugruppe 80 ersetzt werden.
Die Montageschnittstellen oder Kundenwechselstellen an Gehäusedeckel, Kühlkörper und Filterbaugruppe können durch den Einsatz von Spannbügeln oder Schnappverschlüssen oder ähnlichen mechanischen Sicherungsmitteln kundenfreundlich gestaltet werden, so dass zur Montage und zum Wechsel der einzelnen Komponenten keine Werkzeuge nötig sind. Alle Gehäusedeckel können mit einem Interlockschalter versehen werden, der beispielsweise mit Hall-Sensoren realisiert werden kann, so dass beim Öffnen eines Deckels die LED-Beleuchtungslichtquellen ausgeschaltet werden.
Lage und Form der Gehäuseverschlüsse können weitgehend beliebig sein und den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Beispielsweise können die Beleuchtungsmodule 150, 250 auch als seitlich ansteckbare Einheiten ausgeführt werden, die ohne Öffnen eines Gehäuseteils von der Einheit abgenommen werden können. Die entsprechende Wechselstelle kann dann so ausgeführt sein, dass die elektrischen Verbindungen der Beleuchtungsmodule 150, 250 nicht gesondert erfolgen müssen.
Ein Wechsel der Filterbaugruppe 80 könnte auch durch ein Öffnen in einer vorderen Gehäusewand des Zwischentubusmoduls 60 erfolgen, so dass ein auf einem Gehäuseoberteil 94 aufgesetzter Tubus zum Wechsel der Filterbaugruppe 80 nicht entfernt werden muss.
Anstelle der Filterbaugruppe 80 könnte an derselben Stelle auch eine Filterbaugruppe eingesetzt werden, in welcher zusätzlich zu den Emissionsfiltern 142, 242 und den dichroitischen Strahlteilern 120, 220 die Anregungsfilter 114, 214 in einer entsprechenden Halterung montiert sind.
Mit dem im Zusammenhang mit den 7 und 8 beschriebenen Zwischentubusmodul 60 kann im Prinzip eine Fluoreszenzapplikation bedient werden, wenn durch die Beleuchtungsmodule 150, 250 im Wesentlichen eine Anregungswellenlänge bereitgestellt wird und die zugeordneten Emissionsfilter 142, 242 im Wesentlichen eine Wellenlänge, nämlich die Wellenlänge des Fluoreszenzlichts, hindurchlassen. Mit dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop ist es aber auch möglich, zwischen unterschiedlichen Anregungs- beziehungsweise Emissionswellenlängen zu wechsein. Es gibt mehrere Ansätze, dies zu verwirklichen.
Das im Zusammenhang mit den 7 und 8 beschriebene Zwischentubusmodul ist durch eine besonders kompakte Ausführung gekennzeichnet und so ausgeführt, dass innerhalb des sogenannten Unendlichraums, nämlich des Raums zwischen den Zoom-Optiken und den Bildformungsoptiken 140, 240, mindestens zwei dieser Zwischentubusmodule 60 übereinander eingebaut und abwechselnd betrieben werden können. Für das jeweils gerade benutzte Zwischentubusmodul 60 wird die Filterbaugruppe 80 mithilfe des jeweiligen Hebels 92 in den Strahlengang hineingeschoben. Für die anderen gerade nicht benutzen Zwischentubusmodule wird entsprechend mithilfe des Hebels 92 die Filterbaugruppe 80 herausgezogen, so dass diese Filterbaugruppen den Lichtweg nicht behindern.
Der Unendlichraum des Mikroskopsystems, für den das in den 7 und 8 gezeigte Zwischentubusmodul 60 entwickelt wurde, beträgt 80 mm und die Höhe des Zwischentubusmoduls 60 beträgt 40 mm, so dass zwei Zwischentubusmodule ohne Beschränkung übereinander benutzt werden können. Das Stapeln weiterer Zwischentubusmodule ist mechanisch grundsätzlich möglich, führt aber zu einer zunehmenden Randabschattung des Beleuchtungs- und des Beobachtungsstrahlengangs. Als besonderer Vorteil der Zwischentubusmodule 60 aus den 7 und 8 ist demgemäß der modulare Aufbau und die Nachrüstbarkeit anzusehen.
Eine weitere Möglichkeit, Fluoreszenzmikroskopie mit unterschiedlichen Anregungs- und Emissionswellenlängen durchzuführen, besteht darin, in einem Zwischentubusmodul der in den 7 und 8 gezeigten Art LED-Beleuchtungslichtquellen 110, 210 mit verschiedenen Emissionsspektren und unterschiedlichen, jeweils passenden Anregungsfiltern 114, 214 einzubauen. Durch die Verwendung von für die gewählten Anregungs- und Emissionsspektren geeigneten dichroitischen Multiband-Strahlteilern 120, 220 und Emissionsfiltern 142, 242 kann abwechselnd oder gleichzeitig mit zwei unterschiedlichen Anregungswellenlängen gearbeitet werden und es kann prinzipiell ohne Wechsel der Filterbaugruppe 80 oder des Filtermoduls 50 die Fluoreszenz auf zwei unterschiedlichen Wellenlängen beobachtet werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Variante besteht in der besonders kompakten Bauform für eine zweibandige Fluoreszenzanregung.
Um zu vermeiden, dass der Lichtleitwert der ersten Zoom-Optik 130 und der zweiten Zoom-Optik 230 jeweils nur durch Licht einer Wellenlänge genutzt wird, können für beide Abbildungskanäle 100, 200 Kombinationen von zwei oder mehreren Beleuchtungsmodulen mit unterschiedlichen Wellenlängenspektren auf jeder Seite vorgesehen werden, wobei die Strahlen wegen der unterschiedlichen Spektren jeweils durch Strahlvereiniger vereinigt werden.
Beispielsweise kann anstelle der Beleuchtungsmodule 150, 250 in 7 jeweils eine Multiband-LED-Beleuchtungslichtquelle vorhanden sein. Bei dieser Art von Lichtquellen kann jede Beleuchtungswellenlänge in der Intensität individuell gesteuert werden. Weil solche Lichtquellen jede für sich aber schon ein erhebliches Gewicht und einen erheblichen Raumbedarf haben, bietet es sich an, sowohl für den ersten, als auch für den zweiten Abbildungskanal jeweils eine externe Multiband-LED-Beleuchtungslichtquelle zu wählen, in welchem die Spektren unterschiedliche Leuchtdioden vereinigt und in einen Lichtleiter eingekoppelt werden, mit welchem dann das Zwischentubusmodul 60 mit Licht versorgt wird.
Durch den Einsatz von sogenanntes Tripleband-Filtersätzen, die als solche in der modernen Fluoreszenzmikroskopie bekannt sind, kann bei Verwendung geeigneter Lichtquellen, ein wie in den 3 bis 6 aufgebautes Zwischentubusmodul 60 für eine, beispielsweise dreibandige, Fluoreszenzanregung unter Ausnutzung des vollen Lichtleitwerts sowohl der ersten Zoom-Optik 130 als auch der zweiten Zoom-Optik 230 benutzt werden.
Eine weitere Möglichkeit, mit einer größeren Zahl unterschiedlicher Fluoreszenzanwendungen zu arbeiten, besteht darin, eine Mehrzahl von Zwischentubusmodulen 60, die jeweils mit Multibandfiltersätzen und Multibandanregungslichtquellen sowohl für den ersten Abbildungskanal als auch für den zweiten Abbildungskanal versehen sind, wie oben beschrieben, übereinander zu setzen. Es können so, je nach Bauhöhe der Zwischentubusmodule 60 und Höhe des zur Verfügung stehenden Unendlichraums, also des freien Bereichs zwischen den Bildformungsoptiken 140, 240 und den Zoom-Optiken 130, 230 m mal n unterschiedliche Fluoreszenzapplikationen bedient werden, wobei n die Anzahl der Zwischentubusmodule 60 ist und m die Anzahl der Bänder, in welchen die Beleuchtungslichtquellen Licht emittieren, und gleichzeitig die Anzahl der Bänder ist, in welchen die Filter die entsprechende Strahlung transmittieren.
Bei Verwendung von zwei Zwischentubusmodulen einer Höhe von 40 mm in einem zur Verfügung stehenden Unendlichraum von 80 mm könnten deshalb bei Verwendung von Tripleband-Filtern demgemäß 2 mal 3 = 6 unterschiedliche Fluoreszenzapplikationen bedient werden.
Eine Möglichkeit, eine Mehrzahl unterschiedlicher Fluoreszenzanwendungen durchzuführen, besteht schließlich darin, das Zwischentubusmodul 60 mit einer Einrichtung zu versehen, die einen Wechsel zwischen unterschiedlichen Filterbaugruppen 50, 80 für unterschiedliche Fluoreszenzapplikationen erlaubt, ohne dass das Gehäuse 90 insgesamt geöffnet werden muss. Dies kann entweder mit einer Art Schublade geschehen, bei der mehrere Filterbaugruppen 80 hintereinander angeordnet sind und durch eine, insbesondere geradlinige, Verschiebung in einer Richtung senkrecht zur Bildebene von 3 jeweils eine andere Filterbaugruppe in den Beleuchtungsstrahlengang geschoben werden kann.
Auch hier sind zur Beleuchtung zwei Multibandlichtquellen nötig. Die Zahl der parallel verwendbaren Filterbaugruppen ist prinzipiell nur durch den Bauraum beschränkt. Grundsätzlich kann ein Filterwechselmechanismus auch durch ein Filterrad realisiert werden. Hierfür eignet sich beispielsweise eine Anordnung der in 6 gezeigten Art, bei der die beiden Beleuchtungsstrahlengänge von derselben Seite des Mikroskopobjektivs 20 zugeführt werden. Die Filterbaugruppen 50, bestehend beispielsweise aus Anregungsfiltern 142, 242, dichroitischem Strahlteiler 40 und Emissionsfiltern 142, 242 können in einem Revolver punktsymmetrisch in einem Kreis angeordnet sein und durch eine Rotationsbewegung gewechselt werden.
Bei der in 6 dargestellten Variante könnten neben dem gemeinsamen dichroitischen Strahlteiler 40 auch die Emissionsfilter 142, 242 durch einen gemeinsamen Emissionsfilter ersetzt werden, der sowohl den ersten als auch den zweiten Abbildungskanal überspannt.
Ebenso können bei allen in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Stereomikroskops die beiden Emissionsfilter 142, 242 durch ein gemeinsames großes Emissionsfilter ersetzt werden, welches den ersten und den zweiten Abbildungskanal überdeckt.
Statt der vorstehend beschriebenen Multiband-LED-Beleuchtungslichtquellen, welche das Licht mehrerer schmalbandiger LED-Lichtquellen über Strahlteiler zu einer Multibandanregung vereinen, können jeweils auch breitbandige, beispielsweise wei-ße, Leuchtdioden eingesetzt werden, die alle erforderlichen Wellenlängen abdecken. Für die Zukunft sind solche leistungsstarken breitbandigen Leuchtdioden zu erwarten.
Sämtliche beschriebenen Mechanismen zum Hereinschieben, Herausfahren oder Wechseln, beispielsweise der Filterbaugruppen, im Beleuchtungsstrahlengang können sowohl für die manuelle Bedienung als auch motorisiert ausgeführt sein.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiges Stereomikroskop bereitgestellt, insbesondere eine Fluoreszenz-Beleuchtungseinrichtung für Stereomikroskope in Teleskopbauweise, wobei eine Beleuchtung einer zu untersuchenden Probe in einer Objektebene durch dieselben Zoom-Optiken und dasselbe Mikroskopobjektiv erfolgen, über welche auch eine Beobachtung der zu untersuchenden Probe durchgeführt wird.

Claims

Stereomikroskop mit mindestens einem Mikroskopobjektiv (20), mit einer dem Mikroskopobjektiv (20) nachgeordneten ersten Zoom-Optik (130) und einer der ersten Zoom-Optik (130) nachgeordneten ersten Bildformungsoptik (140), wobei durch das Mikroskopobjektiv (20), die erste Zoom-Optik (130) und die erste Bildformungsoptik (140) ein erster Abbildungskanal (100) gebildet ist, mit einer dem Mikroskopobjektiv (20) nachgeordneten zweiten Zoom-Optik (230) und einer der zweiten Zoom-Optik (230) nachgeordneten zweiten Bildformungsoptik (240), wobei durch das Mikroskopobjektiv (20), die zweite Zoom-Optik (230) und die zweite Bildformungsoptik (240) ein zweiter Abbildungskanal (200) gebildet ist, wobei für den ersten Abbildungskanal (100) und für den zweiten Abbildungskanal (200) jeweils eine separate Beleuchtungslichtquelle (110, 210) vorhanden ist, wobei für den ersten Abbildungskanal (100) und für den zweiten Abbildungskanal (200) eine Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220) des Beleuchtungslichts der jeweils zugeordneten Beleuchtungslichtquelle (110, 210) vorhanden ist, wobei das Licht der ersten Beleuchtungslichtquelle (110) über die erste Zoomoptik (130) und das Mikroskopobjektiv (20) auf eine zu untersuchende Probe (10) geleitet wird, wobei das Licht der zweiten Beleuchtungslichtquelle (210) über die zweite Zoomoptik (230) und das Mikroskopobjektiv (20) auf die Probe (10) geleitet wird, wobei der ersten Beleuchtungslichtquelle (110) und der zweiten Beleuchtungslichtquelle (210) jeweils mindestens ein Anregungsfilter (114, 214) nachgeordnet ist, wobei in dem ersten Abbildungskanal (100) und in dem zweiten Abbildungskanal (200) jeweils mindestens ein Emissionsfilter (142, 242) vorhanden ist, wobei durch die Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220) des Beleuchtungslichts (112, 212) und die Emissionsfilter (142, 242) eine Filterbaugruppe (80) gebildet ist und wobei ein Zwischentubusmodul (60) gebildet ist, welches mindestens die Beleuchtungslichtquellen (110, 210), die Anregungsfilter (114, 214) und die Filterbaugruppe (80) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungslichtquellen (110, 210) LED-Lichtquellen sind und dass in dem Zwischentubusmodul (60) eine Mechanik gebildet ist, mit welcher die Filterbaugruppe (80) motorisch oder von Hand in einen Mikroskopstrahlengang einführbar und aus dem Mikroskopstrahlengang herausführbar ist.
Stereomikroskop nach Anspruch 1, welches als Fluoreszenzmikroskop (300) gebildet ist.
Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Abbildungskanal (100) und den zweiten Abbildungskanal (200) als Einrichtung zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts (112, 212) jeweils ein separater dichroitischer Spiegel (120, 220) vorhanden ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste LED-Beleuchtungslichtquelle (110) und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) auf gegenüberliegenden Seiten des Mikroskopobjektivs (20) angeordnet sind.
Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Abbildungskanal (100) und den zweiten Abbildungskanal (200) als Mittel zum Einkoppeln des Beleuchtungslichts (112, 212) ein einziger dichroitischer Spiegel (40) vorhanden ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste LED-Beleuchtungslichtquelle (110) zusammen mit einem ersten Anregungsfilter (114) ein erstes Beleuchtungsmodul (150) gebildet ist und/oder dass durch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) zusammen mit einem zweiten Anregungsfilter (214) ein zweites Beleuchtungsmodul (250) gebildet ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Emissionsfilter oder die Emissionsfilter (142, 242) zwischen der ersten Bildformungsoptik (140) und der Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220; 40) und/oder zwischen der zweiten Bildformungsoptik (240) und der Einrichtung zum Einkoppeln (120, 220; 40) angeordnet ist bzw. sind.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle (110) und der Einrichtung zum Einkoppeln (120; 40) des Beleuchtungslichts (112) und/oder zwischen der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle (210) und der Einrichtung zum Einkoppeln (220; 40) des Beleuchtungslichts (212) eine erste Beleuchtungsoptik (160) und/oder eine zweite Beleuchtungsoptik (260) zur Strahlformung des Beleuchtungslichts (112, 212) vorhanden ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenbereich zwischen einem Gehäuseteil, in welchem die erste Bildformungsoptik (140) und die zweite Bildformungsoptik (240) untergebracht sind, und der ersten und der zweiten Zoomoptik (130, 230) so groß gebildet ist, dass in dem Zwischenbereich eine Mehrzahl von Zwischentubusmodulen (60) aufnehmbar ist.
Stereomikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die erste und die zweite Zoomoptik (130, 230) und/oder durch die erste und die zweite Beleuchtungsoptik (160, 260) gegebener Unendlichraum so groß ist, dass in dem Zwischenbereich eine Mehrzahl von Zwischentubusmodulen (60), besonders bevorzugt zwei oder drei Zwischentubusmodule (60), ohne Abschattung des Beleuchtungs- und/oder des Beobachtungsstrahlengangs aufnehmbar sind.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste LED-Beleuchtungslichtquelle (110) und die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) baugleiche Beleuchtungslichtquellen sind.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Abbildungskanal (100) verwendeten Anregungs- und Emissionsfilter (114, 142) sich von den im zweiten Abbildungskanal (200) verwendeten Anregungs- und Emissionsfiltern (214, 242) unterscheiden.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesamte Apertur der ersten Zoomoptik (130) durch das Beleuchtungslicht (112) der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle (110) ausgeleuchtet wird und dass eine gesamte Apertur der zweiten Zoomoptik (230) durch die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) ausgeleuchtet wird.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste LED-Beleuchtungslichtquelle (110) und/oder die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) Multibandlichtquellen sind.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einkoppeln des Lichts (112) der ersten LED-Beleuchtungslichtquelle (110) und/oder des Lichts (212) der zweiten LED-Beleuchtungslichtquelle (210) mindestens ein Lichtleiter vorhanden ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfilter (142, 242) Tripleband-Filter sind.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum mechanischen Einführen einer Filterbaugruppe (80) aus einer Mehrzahl von Filterbaugruppen (80) in den Mikroskopstrahlgang vorhanden ist.
Stereomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste LED-Beleuchtungslichtquelle (110) durch den Ausgang einer ersten Lichtleitfaser gebildet ist und/oder dass die zweite LED-Beleuchtungslichtquelle (210) durch den Ausgang einer zweiten Lichtleitfaser gebildet ist und dass zum Beaufschlagen der ersten Lichtleitfaser und der zweiten Lichtleitfaser mit Beleuchtungslicht genau ein LED-Modul vorhanden ist.