DE102010060747B4 - Konfokales Laser-Scanmikroskop zum Untersuchen einer Probe - Google Patents
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Abstract
Konfokales Laser-Scanmikroskop (20) zum Untersuchen einer Probe (46), mit einer Lichtquelle (22), die einen Beleuchtungslichtstrahl (24) erzeugt,
einer Scaneinheit (38), die den Beleuchtungslichtstrahl (24) so ablenkt, dass er die Probe (46) optisch abtastet,
einem Hauptstrahlteiler (34), der den Beleuchtungslichtstrahl (24) von von der Probe (46) ausgehendem Detektionslicht (48) trennt,
einer Detektionslochblende (50), durch die zumindest teilweise das vom Beleuchtungslichtstrahl (24) getrennte Detektionslicht (48) tritt,
mindestens zwei Detektoreinheiten (102, 104, 106), die das durch die Detektionslochblende (50) tretende Detektionslicht (48) detektieren,
und mit einem optischen Element (62), das in Strahlrichtung zwischen der Detektionslochblende (50) und den Detektoreinheiten (102, 104, 106) angeordnet ist und das das Detektionslicht (48) in mindestens zwei Strahlbündel (70, 72, 74) trennt und innerhalb der Strahlbündel (70, 72, 74) spektral aufspaltet.
einer Scaneinheit (38), die den Beleuchtungslichtstrahl (24) so ablenkt, dass er die Probe (46) optisch abtastet,
einem Hauptstrahlteiler (34), der den Beleuchtungslichtstrahl (24) von von der Probe (46) ausgehendem Detektionslicht (48) trennt,
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Description
- Die Erfindung betrifft ein konfokales Laser-Scanmikroskop zum Untersuchen einer Probe.
- Ein konfokales Laser-Scanmikroskop eignet sich zum Untersuchen einer mikroskopischen Probe. Dazu werden Fluoreszenzmarker in die Probe eingebracht, die mit Strukturen der Probe oder mit an Vorgängen in der Probe beteiligten Elementen Verbindungen eingehen. Die Fluoreszenzmarker können mit Hilfe von Anregungslicht derart aktiviert werden, dass sie zur Fluoreszenz anregbar sind und/oder dass sie zum Fluoreszieren angeregt werden, wodurch die Strukturen und/oder Vorgänge in der Probe sichtbar gemacht werden. Von der Probe ausgehendes Fluoreszenzlicht, das in diesem Zusammenhang auch als Detektionslicht bezeichnet werden kann, wird von dem Beleuchtungslicht getrennt und über eine Detektionslochblende auf eine Detektoreinheit gerichtet.
- Eine Scaneinheit bewirkt, dass der Beleuchtungslichtstrahl die Probe optisch abtastet. Das Detektionslicht wird in Abhängigkeit von Stellungen der Scaneinheit detektiert, so dass zu jedem Zeitpunkt während der Detektion bekannt ist, aus welchem Bereich der Probe das Detektionslicht aktuell stammt, so dass nachfolgend anhand der erfassten Daten ein Bild der Probe erstellt werden kann.
- Die Wellenlängenbereiche des Fluoreszenzlichts hängen von den Fluoreszenzmarkern ab. In anderen Worten leuchten unterschiedliche Fluoreszenzmarker in unterschiedlicher Farbe, wenn sie zum Fluoreszieren angeregt werden. Es ist bekannt, die einzelnen Fluoreszenzmarker und die mit ihnen verbunden Strukturen der Probe und/oder die Vorgänge in der Probe unabhängig voneinander zu untersuchen, indem die Probe ausschließlich mit Beleuchtungslicht aus einem vorgegebenen Wellenlängenbereich beleuchtet wird, so dass nur eine bestimmte Sorte von Fluoreszenzmarkern zum Fluoreszieren angeregt wird, oder das Detektionslicht kann mit Hilfe eines Farbfilters derart gefiltert werden, dass lediglich Detektionslicht eines oder weniger Fluoreszenzmarker hin zu der Detektoreinheit gelangt.
- Aus der
DE 43 30 347 C2 ist eine Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls bekannt, bei der ein Lichtstrahl spektral aufgespaltet wird. Der aufgespaltete Lichtstrahl trifft auf eine Spiegelblende, die einen Teil des Lichts hin zu einer ersten Detektoreinheit durchlässt und die den Rest des Lichts hin zu einer zweiten Detektoreinheit reflektiert. -
DE 103 34 145 A1 beschreibt ein Rastermikroskop, bei dem ein optisches Element nach der Detektionslochblende vorgesehen ist, das das Detektionslicht in mehrere Strahlenbündel trennt. Innerhalb der mehreren Strahlenbündel erfolgt eine spektrale Aufspaltung. Das optische Element dient zugleich als Hauptstrahlteiler. -
DE 100 16 361 A1 beschreibt eine optische Anordnung zur zumindest teilweisen spektralen Detektion von Lichtanteilen aus einem Mehrfarbenlichtstrahl. Eine spektrale Detektion erfolgt mit Hilfe einer Lichtleitfaser. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein konfokales Laser-Scanmikroskop zum Untersuchen einer Probe zu schaffen, das auf einfache Weise ermöglicht, unterschiedliche spektrale Bereiche des Detektionslichts zu untersuchen.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein konfokales Laser-Scanmikroskop zum Untersuchen einer Probe. Das Laser-Scanmikroskop hat eine Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl erzeugt. Eine Scaneinheit lenkt den Beleuchtungslichtstrahl so ab, dass er die Probe optisch abtastet. Ein Hauptstrahlteiler trennt den Beleuchtungslichtstrahl von von der Probe ausgehendem Detektionslicht. Das vom Beleuchtungslicht getrennte Detektionslicht tritt durch eine Detektionslochblende. Eine Detektorvorrichtung detektiert das durch die Detektionslochblende tretende Detektionslicht.
- Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein optisches Element in Strahlrichtung zwischen der Detektionslochblende und der Detektorvorrichtung angeordnet ist und das Detektionslicht in mindestens zwei Strahlbündel trennt und innerhalb der Strahlbündel spektral aufspaltet.
- Das Anordnen des optischen Elements in Detektionsstrahlrichtung hinter der Detektionslochblende ermöglicht eine Detektion von zwei oder mehr Wellenlängenbereichen des Detektionslichts in Form von zwei bzw. mehr Strahlbündeln. Dies ermöglicht, die zu detektierenden Wellenlängenbereiche besonders präzise voneinander zu trennen, zu bestimmen und/oder zu detektieren. Dabei können die Wellenlängen der Strahlbündel und damit die zu detektierenden Spektralbereiche des Detektionslichts frei gewählt und/oder automatisch ausgewählt werden. Weitere Vorteile ergeben sich durch die Möglichkeit eines besonders robusten Aufbaus des Laser-Scanmikroskops und durch gute Transmissionswerte. Darüber hinaus eignet sich das derart ausgestaltete Laser-Scanmikroskop auch bei FLIM-Anwendungen (Fluorescence Live Time Microscopy), bei FCS-Anwendungen (Fluoreszenz Korrelationsspektroskopie) und FRET-Anwendungen (Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer).
- Bei einer Ausführungsform weist das optische Element mindestens zwei unterschiedliche Oberflächen auf, an denen jeweils einer der Strahlbündel aus dem optischen Element tritt. Dies kann auf einfache Weise dazu beitragen, das Detektionslicht in unterschiedliche Strahlbündel aufzuspalten. Dass die Oberflächen unterschiedlich sind, bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Oberflächen beispielsweise durch eine Kante oder einen Knick voneinander getrennt sind.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das optische Element eine Prismenanordnung. Die Prismenanordnung kann zwei, drei oder mehr unterschiedliche Prismen aufweisen. Beispielsweise kann die Prismenanordnung zu jedem Strahlbündel ein Prisma aufweisen.
- Eine Weiterbildung sieht vor, das bereits in Strahlbündel zerlegte Detektionslicht spektral zu begrenzen, indem die Wellenlängenbereiche der einzelnen Strahlbündel begrenzt werden. Dies erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von spektral begrenzenden Elementen, die beispielsweise Blenden und/oder Lichtleitfasern umfassen. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Ausschnitt eines der Strahlbündel, der dem spektral begrenzten Wellenlängenbereich entspricht, bezüglich seiner Wellenlängen variabel ist. In anderen Worten soll die Möglichkeit gegeben sein, innerhalb der Strahlbündel kleinere Ausschnitte des Detektionslichts variabel auszuwählen und diese gezielt zu detektieren. Die Variabilität der Ausschnitte bezüglich ihrer Wellenlängen kann beispielsweise durch eine Verschiebbarkeit des spektral begrenzenden Elements, durch das Vorsehen von beweglichen Spiegeln und/oder durch ein Drehen oder Verschieben des optischen Elements sichergestellt sein.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein konfokales Laser-Scanmikroskop, -
2 eine erste Ausführungsform einer Detektorvorrichtung des Laser-Scanmikroskops, -
3 eine zweite Ausführungsform der Detektorvorrichtung, -
4 eine dritte Ausführungsform der Detektorvorrichtung und -
5 eine vierte Ausführungsform der Detektorvorrichtung. - Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt ein konfokales Laser-Scanmikroskop20 . Das Laser-Scanmikroskop20 weist eine Lichtquelle22 auf, die einen Beleuchtungslichtstrahl24 erzeugt. Die Lichtquelle22 umfasst mindestens einen Laser, der Licht einer konkreten Wellenlänge, eines kleinen Wellenlängenbereichs oder eines großen Wellenlängenbereichs erzeugt. Beispielsweise kann die Lichtquelle22 einen Weißlichtlaser umfassen, der breitbandiges Laserlicht erzeugt, das auch als Weißlicht bezeichnet wird. Alternativ dazu können auch zwei oder mehr Laser vorgesehen sein. Das Laser-Scanmikroskop20 eignet sich zu vielen Anwendungen im Bereich der Fluoreszenzmikroskopie und insbesondere zum Detektieren von Fluoreszenzlicht. Insbesondere eignet sich das Laser-Scanmikroskop20 zum separaten Detektieren von Fluoreszenzlicht unterschiedlicher Fluoreszenz-Marker. Des Weiteren eignet sich das Laser-Scanmikroskop20 zum Durchführen von FLIM-, FCS- und FRET-Anwendungen. - Der Beleuchtungslichtstrahl
24 tritt aus der Laserlichtquelle22 aus und wird über einen Umlenkspiegel26 und einen Filter28 auf eine erste Linse30 gelenkt. Nach Durchlaufen der ersten Linse30 tritt der Beleuchtungslichtstrahl24 durch eine Beleuchtungslochblende32 und trifft auf einen Hauptstrahlteiler34 . Der Hauptstrahlteiler34 lenkt den Beleuchtungslichtstrahl24 über eine zweite Linse36 auf eine Scaneinheit38 . Die Scaneinheit38 weist vorzugsweise einen oder mehrere Spiegel auf, die derart mit Stellelementen gekoppelt sind, dass sie in Reaktion auf ein Steuersignal beispielsweise in eine Bewegungsrichtung40 verstellbar sind. Die Scaneinheit38 lenkt den Beleuchtungslichtstrahl24 über eine dritte Linse42 und eine vierte Linse44 , die ein Objektiv bilden, auf eine Probe46 , die aufgrund der Ablenkung des Beleuchtungslichtstrahls24 durch die Scaneinheit38 mit Hilfe des Beleuchtungslichtstrahls24 optisch abgetastet wird. - Von der Probe
46 ausgehendes Detektionslicht48 gelangt über die dritte und vierte Linse42 ,44 , die Scaneinheit38 und die zweite Linse36 hin zu dem Hauptstrahlteiler34 , der das Detektionslicht48 über eine Detektionslochblende50 hin zu einer Detektorvorrichtung60 durchlässt. Bei dem Detektionslicht48 handelt es sich vorzugsweise um Fluoreszenzlicht. Alternativ dazu kann das Detektionslicht48 jedoch auch von der Probe46 reflektiertes Licht oder im Falle einer Durchlichtbeleuchtung auch transmittiertes Licht umfassen. Das Detektionslicht48 wird in Abhängigkeit von Stellungen der Scaneinheit38 detektiert, so dass zu jedem Zeitpunkt während der Detektion bekannt ist, aus welchem Bereich der Probe46 das Detektionslicht48 stammt, was nachfolgend das Erstellen eines Bildes der Probe46 ermöglicht. -
2 zeigt eine erste Ausführungsform der Detektorvorrichtung60 . Die Detektorvorrichtung60 umfasst ein optisches Element62 , das vorzugsweise als Prismenanordnung ausgebildet ist. Das optische Element62 umfasst ein erstes Prisma64 , ein zweites Prisma66 und ein drittes Prisma68 . Das optische Element62 spaltet das Detektionslicht48 in mehrere Strahlbündel70 ,72 ,74 auf. Insbesondere tritt ein erstes Strahlbündel70 aus einer ersten Oberfläche71 des ersten Prismas64 aus. Ein zweites Strahlbündel72 tritt aus einer zweiten Oberfläche73 des zweiten Prismas66 aus. Ein drittes Strahlbündel74 tritt aus einer dritten Oberfläche75 des dritten Prismas68 aus. Das erste Strahlbündel70 umfasst Licht mit Wellenlängen eines ersten Wellenlängenbereichs80 , das Detektionslicht48 des zweiten Strahlbündels72 umfasst Detektionslicht48 eines zweiten Wellenlängenbereichs82 und das Detektionslicht48 des dritten Strahlbündels74 umfasst Detektionslicht48 eines dritten Wellenlängenbereichs84 . Das optische Element62 kann beispielsweise gemäß einer inUS 4,084,180 A1 gezeigten Prismenanordnung ausgebildet sein. - Mit Hilfe einer ersten Stellblende
86 wird ein erster spektraler Ausschnitt92 aus dem ersten Strahlbündel70 ausgeschnitten. Mit Hilfe einer zweiten Stellblende88 wird ein zweiter spektraler Ausschnitt94 des Detektionslichts48 aus dem zweiten Strahlbündel72 ausgeschnitten. Mit Hilfe einer dritten Stellblende90 wird ein dritter spektraler Ausschnitt96 des Detektionslichts48 aus dem dritten Strahlbündel74 ausgeschnitten. Die Ausschnitte92 ,94 ,96 können auch als Bandbreitenabschnitte der entsprechenden Strahlbündel70 ,72 ,74 bezeichnet werden. Die Ausschnitte92 ,94 ,96 umfassen somit Licht kleiner Wellenlängenabschnitte, die aus den entsprechenden Wellenlängenbereichen80 ,82 ,84 der Strahlbündel70 ,72 ,74 ausgeschnitten sind, wobei die Strahlbündel70 ,72 ,74 dem spektral aufgetrennten Detektionslicht48 entsprechen. In anderen Worten erfolgt eine grobe Trennung des Detektionslichts48 in die Strahlbündel70 ,72 ,74 mit Hilfe der Prismenanordnung und innerhalb der Strahlbündel70 ,72 ,74 erfolgt eine besonders feine und präzise Aufspaltung des Detektionslichts48 in die Ausschnitte92 ,94 ,96 . Ein Verschieben der Stellblenden86 ,88 ,90 entlang entsprechender Blendenstellrichtungen98 ermöglicht ein Variieren der Wellenlängen der Ausschnitte92 ,94 ,96 . Die Variation der Wellenlängen der Ausschnitte92 ,94 ,96 ermöglicht ein Anpassen des zu detektierenden Detektionslichts48 an unterschiedliche Fluoreszenzmaxima der in der Probe46 verwendeten Fluoreszenzmarker. - Das in Form der Ausschnitte
92 ,94 ,96 restliche Detektionslicht48 wird über Fokussierlinsen100 auf entsprechende Detektoreinheiten102 ,104 ,106 gelenkt, insbesondere auf eine erste Detektoreinheit102 , die dem ersten Strahlbündel70 zugeordnet ist, eine zweite Detektoreinheit104 , die dem zweiten Strahlbündel72 zugeordnet ist und eine dritte Detektoreinheit106 , die dem dritten Strahlbündel74 zugeordnet ist. Die Detektoreinheiten102 ,104 ,106 umfassen beispielsweise PMT's, APD's oder Fotodioden, die das detektierte Detektionslicht48 in elektrische Signale umsetzen und einer nicht dargestellten Steuereinheit zur Verfügung stellen. -
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Detektorvorrichtung60 . Die zweite Ausführungsform entspricht hinsichtlich des optischen Elements62 und der Aufspaltung des Detektionslichts48 in die Strahlbündel70 ,72 ,74 sowie im Hinblick auf die den Strahlbündeln70 ,72 ,74 zugeordneten Detektoreinheiten102 ,104 , und106 dem in1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel werden jedoch die Strahlbündel70 ,72 ,74 spektral begrenzt, indem anstatt der Stellblenden86 ,88 ,90 Lichtleiter110 ,112 ,114 vorgesehen sind. Als Lichtleiter110 ,112 ,114 können Lichtleitfasern, beispielsweise Glasfasern verwendet werden. Insbesondere wird der erste Strahlbündel70 in einen ersten Lichtleiter110 , der zweite Strahlbündel72 in einen zweiten Lichtleiter112 und der dritte Strahlbündel74 in einen dritten Lichtleiter114 eingekoppelt. Ein Querschnitt der Lichtleiter110 ,112 ,114 ist kleiner als der Querschnitt der entsprechenden Strahlbündel70 ,72 ,74 , was das spektrale Begrenzen des Detektionslichts48 der Strahlbündel70 ,72 ,74 bewirkt. Die aus den Lichtleitern110 ,112 ,114 austretenden Ausschnitte92 ,94 ,96 des Detektionslichts48 treffen auf die entsprechenden Detektoreinheiten102 ,104 ,106 . Die Ausschnitte92 ,94 ,96 und insbesondere die Wellenlängen, die diese Ausschnitte92 ,94 ,96 umfassen, können variiert werden, indem die Lichtleiter110 ,112 ,114 entlang von Lichtleiterstellrichtungen116 bewegt werden. Dazu sind die Lichtleiter110 ,112 ,114 mit entsprechenden Stellvorrichtungen gekoppelt. -
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Detektorvorrichtung, das bezüglich der Form der Prismenanordnung62 und dem Vorsehen der Lichtleiter110 ,112 ,114 dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß3 entspricht. Der Übersichtlichkeit halber wurde in4 auf das Darstellen der Detektoreinheiten102 ,104 ,106 und der Ausschnitte92 ,94 ,96 verzichtet. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der Detektorvorrichtung60 sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel nicht die Lichtleiter110 ,112 ,114 beweglich angeordnet sondern die Prismenanordnung ist drehbar angeordnet. Insbesondere kann das optische Element62 , insbesondere die Prismenanordnung, so gedreht werden, dass deren dem Detektionslichtstrahl48 zugewandte Seite zunächst parallel zu einer Referenzlinie118 ist und dann nach dem Drehen der Prismenanordnung einen Winkel α oder –α mit der Referenzlinie118 einschließt. Das Drehen der Prismenanordnung bewirkt, dass die Strahlbündel70 ,72 ,74 in unterschiedliche Richtungen abgestrahlt werden. Aufgrund der spektraler Aufspaltung der Strahlbündel70 ,72 ,74 treten abhängig vom Drehwinkel unterschiedliche Wellenlängenbereiche der Strahlbündel70 ,72 ,74 in die Lichtleiter110 ,112 ,114 ein, wodurch die Wellenlängen der in dieser Figur nicht dargestellten Ausschnitte92 ,94 ,96 variiert werden. -
5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Detektorvorrichtung60 , das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß4 , also dem dritten Ausführungsbeispiel, entspricht. Auf das Darstellen der Ausschnitte92 ,94 ,96 und der Detektoreinheiten102 ,104 ,106 wurde in5 verzichtet. Im Unterschied zu der Drehbarkeit der Prismenanordnung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Prismenanordnung fest. Jedoch sind in Strahlrichtung der Strahlbündel70 ,72 ,74 zwischen der Prismenanordnung und den Lichtleitern110 ,112 ,114 ein erster Spiegel120 , ein zweiter Spiegel122 bzw. ein dritter Spiegel124 angeordnet. Die Spiegel120 ,122 ,124 sind entlang von Spiegelstellrichtungen126 bewegbar und/oder alternativ dazu drehbar angeordnet, so dass abhängig von Stellungen der Spiegel120 ,122 ,124 unterschiedliche spektrale Bereiche der Strahlbündel70 ,72 ,74 in die Lichtleiter110 ,112 ,114 einkoppelbar sind, was sich auf die Wellenlängen der in dieser Figur nicht gezeigten Ausschnitte92 ,94 ,96 auswirkt. Darüber hinaus bewirkt eine Drehung der Spiegel120 ,122 ,124 ein Strecken oder Stauchen des Lichtspektrums der Ausschnitte92 ,94 ,96 , wodurch eine Bandbreite des zu detektierenden Lichts einstellbar ist. - Die gezeigten Ausführungsbeispiele der Detektorvorrichtung
60 ermöglichen eine spektral separierte Detektion des Detektionslichts48 in Form der Strahlbündel70 ,72 ,74 hinter der Detektionslochblende50 . Dies liefert einem Anwender die Möglichkeit, die zu detektierenden Wellenlängenbereiche des Detektionslichts48 noch feiner in Form der Ausschnitte92 ,94 ,96 zu separieren und zu detektieren, wobei bei einer nicht gezeigten Ausführungsform auch auf die weitere Separation in Form der Ausschnitte92 ,94 ,96 verzichtet werden kann und die gesamten Strahlbündel70 ,72 ,74 detektiert werden können. Ferner kann alternativ dazu die Separation der Ausschnitte92 ,94 ,96 durch ein Einschränken der sensiblen Sensorflächen der Detektoreinheiten102 ,104 ,106 erfolgen. Insbesondere können die sensiblen Sensorflächen kleiner sein als die Querschnitte der Strahlbündel70 ,72 ,74 , so dass lediglich Ausschnitte92 ,94 ,96 der Strahlbündel70 ,72 ,74 detektiert werden. Kombiniert man dies mit der drehbaren Prismenanordnung, so sind die Wellenlängen der Ausschnitte92 ,94 ,96 auf besonders einfache Weise variierbar. Ferner können die gezeigten Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. - Bezugszeichenliste
-
- 20
- Laser-Scanmikroskop
- 22
- Lichtquelle
- 24
- Beleuchtungslichtstrahl
- 26
- Umlenkspiegel
- 28
- Filter
- 30
- erste Linse
- 32
- Beleuchtungslochblende
- 34
- Hauptstrahlteiler
- 36
- zweite Linse
- 38
- Scaneinheit
- 40
- Bewegungsrichtung
- 42
- dritte Linse
- 44
- vierte Linse
- 46
- Probe
- 48
- Detektionslicht
- 50
- Detektionslochblende
- 60
- Detektorvorrichtung
- 62
- optisches Element
- 64
- erstes Prisma
- 66
- zweites Prisma
- 68
- drittes Prisma
- 70
- erstes Strahlbündel
- 71
- erste Oberfläche
- 72
- zweites Strahlbündel
- 73
- zweite Oberfläche
- 74
- drittes Strahlbündel
- 75
- dritte Oberfläche
- 80
- erster Wellenlängenbereich
- 82
- zweiter Wellenlängenbereich
- 84
- dritter Wellenlängenbereich
- 86
- erste Stellblende
- 88
- zweite Stellblende
- 90
- dritte Stellblende
- 92
- erster Ausschnitt
- 94
- zweiter Ausschnitt
- 96
- dritter Ausschnitt
- 98
- Blendenstellrichtung
- 100
- Fokussierlinse
- 102
- erste Detektoreinheit
- 104
- zweite Detektoreinheit
- 106
- dritte Detektoreinheit
- 110
- erster Lichtleiter
- 112
- zweiter Lichtleiter
- 114
- dritter Lichtleiter
- 116
- Lichtlleiterstellrichtung
- 118
- Referenzlinie
- 120
- erster Detektorspiegel
- 122
- zweiter Detektorspiegel
- 124
- dritter Detektorspiegel
- 126
- Spiegelstellrichtung
Claims (10)
- Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) zum Untersuchen einer Probe (46 ), mit einer Lichtquelle (22 ), die einen Beleuchtungslichtstrahl (24 ) erzeugt, einer Scaneinheit (38 ), die den Beleuchtungslichtstrahl (24 ) so ablenkt, dass er die Probe (46 ) optisch abtastet, einem Hauptstrahlteiler (34 ), der den Beleuchtungslichtstrahl (24 ) von von der Probe (46 ) ausgehendem Detektionslicht (48 ) trennt, einer Detektionslochblende (50 ), durch die zumindest teilweise das vom Beleuchtungslichtstrahl (24 ) getrennte Detektionslicht (48 ) tritt, mindestens zwei Detektoreinheiten (102 ,104 ,106 ), die das durch die Detektionslochblende (50 ) tretende Detektionslicht (48 ) detektieren, und mit einem optischen Element (62 ), das in Strahlrichtung zwischen der Detektionslochblende (50 ) und den Detektoreinheiten (102 ,104 ,106 ) angeordnet ist und das das Detektionslicht (48 ) in mindestens zwei Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) trennt und innerhalb der Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) spektral aufspaltet. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach Anspruch 1, bei dem das optische Element (62 ) mindestens zwei unterschiedliche Oberflächen aufweist, an denen jeweils einer der Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) austritt. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das optische Element (62 ) eine Prismenanordnung (64 ,66 ,68 ) umfasst. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Wellenlängenbereich (80 ,82 ,84 ) der Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) vor der Detektion mit Hilfe eines spektral begrenzenden Elements spektral begrenzt wird. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach Anspruch 4, bei dem das spektral begrenzende Element eine Blende (86 ,88 ,90 ) und/oder eine Lichtleitfaser (110 ,112 ,114 ) umfasst. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem ein Ausschnitt (92 ,94 ,96 ) des Detektionslichts, der dem spektral begrenzten Wellenlängenbereich (80 ,82 ,84 ) entspricht, bezüglich seiner Wellenlängen variabel ist. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach Anspruch 6, bei dem der Ausschnitt (92 ,94 ,96 ) bezüglich seiner Wellenlängen variabel ist, indem das spektral begrenzende Element verschiebbar angeordnet ist. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach Anspruch 6 oder 7, mit mindestens einem Detektorspiegel (120 ,122 ,124 ), der das Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) auf das spektral begrenzende Element lenkt und der zum Variieren der Wellenlängen des Ausschnitts (92 ,94 ,96 ) des spektral begrenzten Detektionslichts verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnet ist. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem zum Variieren der Wellenlängen des Ausschnitts (92 ,94 ,96 ) das optische Element (62 ) drehbar und/oder verschiebbar angeordnet ist. - Konfokales Laser-Scanmikroskop (
20 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das optische Element (62 ) das Detektionslicht (48 ) in mindestens drei oder mehr Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) trennt und innerhalb der Strahlbündel (70 ,72 ,74 ) spektral aufspaltet.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017115661A1 (de) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Optischer Sensor |
DE202018106653U1 (de) | 2017-12-07 | 2019-03-08 | Abberior Instruments Gmbh | Vorrichtungen für das Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen und Fluoreszenzlichtmikroskop mit einer solchen Vorrichtung |
DE102018124714B3 (de) | 2018-10-08 | 2019-10-17 | Abberior Instruments Gmbh | Bandpassfilter für Licht mit variabler unterer und oberer Grenzwellenlänge |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019210244A1 (de) | 2019-07-11 | 2021-01-14 | Robert Bosch Gmbh | Interferometereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Interferometereinrichtung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4084180A (en) * | 1975-10-09 | 1978-04-11 | U.S. Philips Corporation | Color splitting prism assembly |
DE4330347C2 (de) * | 1993-09-08 | 1998-04-09 | Leica Lasertechnik | Verwendung einer Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls |
DE10016361A1 (de) * | 2000-04-03 | 2001-10-11 | Leica Microsystems | Optische Anordnung |
DE10334145A1 (de) * | 2003-07-26 | 2005-02-24 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Rastermikroskop |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5886784A (en) * | 1993-09-08 | 1999-03-23 | Leica Lasertechink Gmbh | Device for the selection and detection of at least two spectral regions in a beam of light |
US6144498A (en) * | 1998-06-11 | 2000-11-07 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Color separation prism assembly and method for making same |
JP4270610B2 (ja) | 1998-09-24 | 2009-06-03 | オリンパス株式会社 | 走査型光学顕微鏡 |
DE10038049A1 (de) * | 2000-08-02 | 2002-02-14 | Leica Microsystems | Optische Anordnung zur Selektion und Detektion des Spektalbereichs eines Lichtstrahls |
DE10319776A1 (de) | 2003-04-30 | 2004-11-18 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Vorrichtung zur spektralen Selektion und Detektion der Spektralbereiche eines Lichtstrahls |
DE102005000915A1 (de) | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung zur multifokalen konfokalen mirkoskopischen Bestimmung der räumlichen Verteilung und zur multifokalen Fluktuationsanalyse von fluoreszenten Molekülen und Strukturen mit spektral flexibler Detektion |
-
2010
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4084180A (en) * | 1975-10-09 | 1978-04-11 | U.S. Philips Corporation | Color splitting prism assembly |
DE4330347C2 (de) * | 1993-09-08 | 1998-04-09 | Leica Lasertechnik | Verwendung einer Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls |
DE10016361A1 (de) * | 2000-04-03 | 2001-10-11 | Leica Microsystems | Optische Anordnung |
DE10334145A1 (de) * | 2003-07-26 | 2005-02-24 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Rastermikroskop |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017115661A1 (de) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Optischer Sensor |
US10359365B2 (en) | 2017-07-12 | 2019-07-23 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Optical sensor |
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