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Die Erfindung betrifft ein konfokales Rastermikroskop (engl. „scanning microscope”), aufweisend einen Beleuchtungsstrahlengang mit einer konfokalen Multistrahllichtquelle (engl. „multi-beam light source”), einen Detektionsstrahlengang mit konfokalen Detektoren, einen Strahlteiler, der den Beleuchtungsstrahlengang und den Detektionsstrahlengang zu einem gemeinsamen Strahlengang koppelt, eine einstellbare Ablenkeinheit im gemeinsamen Strahlengang und ein Mikroskopobjektiv zur Fokussierung der Teilstrahlen der Multistrahllichtquelle in eine Probenebene, ebenfalls im gemeinsamen Strahlengang. Zweckmäßigerweise umfassen solche Mikroskope auch eine Abtastoptik (engl. „scan optics”) und eine Tubuslinse zwischen der Ablenkeinheit und dem Mikroskopobjektiv.
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Im Sinne der Erfindung ist ein Detektor konfokal, wenn er selbst oder eine ihm vorgeschaltete Blende in (oder in der Nähe) einer konfokalen Ebene angeordnet ist. Konfokal bedeutet hierbei, dass in einer zur probenseitigen Brennebene des Objektivs optisch konjugierten Ebene des Detektionsstrahlengangs eine Blende zur Beschränkung der Lichtaufnahme auf ein kleines „Zielvolumen” am Probenort angeordnet ist. Entsprechendes gilt für eine konfokale Multistrahllichtquelle.
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Eine Multistrahllichtquelle ist ein Mittel, in dem in räumlich separaten Bereichen einer Raumebene gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend Licht a) emittiert wird oder b) aus mehreren Öffnungen oder optischen Elementen wie Linsen oder Strahlteiler tritt. In jedem Fall sind diese Bereiche der Lichtemission beziehungsweise des Lichtaustritts, die die in der Probe resultierenden Beleuchtungsflecken (engl. „spots”) definieren, relativ zueinander lagefest. Die Öffnungen können jedoch (kontinuierlich oder diskret) größenveränderlich sein, wodurch sich jedoch ihre relative Lage zueinander nicht ändert.
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Licht ist im Sinne der Erfindung jede mit optischen Mitteln manipulierbare Strahlung, insbesondere auch ultraviolette (UV) und infrarote (IR) Strahlung. Als Lichtquelle werden typischerweise ein oder mehrere Laser eingesetzt. Das Mikroskop wird dann als „multifokales Laser-Scanning-Mikroskop” bezeichnet. Anstelle eines oder mehrerer Laser können auch Nichtlaserquellen wie Leuchtdioden (engl. „light-emitting diodes”; LED) entsprechend angeordnet sein.
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Typischerweise umfasst die Ablenkeinheit zwei Ablenkspiegel (Galvanometerspiegel), die um zueinander orthogonale Achsen beweglich sind. Die Ablenkeinheit ermöglicht so das Abtasten (engl. „scanning”) der Probe entlang eines Rasters durch Verkippen des gemeinsamen Strahlengangs, was zu einer simultanen Parallelverschiebung der beleuchteten Zielvolumina („Fleckenmuster”) auf der Probe führt, währenddessen mittels der im Detektionsstrahlengang angeordneten Detektoren konfokal Probenlicht von jedem der simultan beleuchteten Probenorte aufgenommen wird. Die Ablenkeinheit kann auch nur einen beweglichen Spiegel, der um nur eine oder um zwei Achsen beweglich ist wie in
US 2007/127003 A1 , umfassen.
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Der mittels der Ablenkeinheit während eines Abtastvorgangs abgerasterte Bereich der Probe wird als Abtastfeld bezeichnet, während das durch einen einzelnen der mehreren Fleck abgerasterte Gebiet als jeweiliges Rasterfeld bezeichnet wird. Da aus den im Abtastfeld aufgenommenen Detektionswerten ein Bild zusammengesetzt werden kann, wird es auch als Bildfeld bezeichnet.
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Die bekannten Multifleck-Rastermikroskope haben den Nachteil, dass die Eigenschaften des Bildfelds nicht auf dieselbe Weise wie bei einem Einzelfleck-Rastermikroskop durch entsprechende Ansteuerung der Ablenkeinheit modifiziert werden können. So kann das Bildfeld beispielsweise bei einem Einzelfleck-Rastermikroskop durch unterschiedliche relative Einstellung der Abtastgeschwindigkeiten entlang der Abtastachsen, also unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Ablenkspiegel, gedreht werden. Bei einem Multifleck-Rastermikroskop führt eine Änderung der relativen Abtastgeschwindigkeiten jedoch zu einer Änderung der relativen Lage der Flecken untereinander, insbesondere zu unterschiedlichen Abständen benachbarter Flecken. Darüber hinaus legen die festen Abstände der Flecken in der Probenebene die multifokal abtastbare minimale Bildfeldgröße fest, während sie bei einem Einzelfleck-Rastermikroskop durch unterschiedliche Einstellung der Auslenkungsweite (Amplitude) der Ablenkspiegel variabel ist.
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Zur Beeinflussung der Abtastrichtung in einem Einzelfleck-Rastermikroskop beschreibt beispielsweise
JP 8334698 A , im gemeinsamen Strahlengang zwischen der Ablenkeinheit und dem Objektiv ein Dove-Prisma anzuordnen. Aus
US 2006/012875 A1 ist es zudem bekannt, in einem konfokalen Rastermikroskop mit linienförmiger Beleuchtung und Detektion zur Bildfelddrehung ein Abbe-König-Prisma in einer Pupille des gemeinsamen Strahlenganges zwischen Hauptfarbteiler und Probe anzuordnen. Auf diese Weise kann insbesondere ein ausgewählter Bereich (engl. „region of interest”, ROI) gedreht werden. Bei der Detektion von Probenlicht wird die Drehung durch dasselbe Prisma wieder aufgehoben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch Mikroskope der eingangs genannten Art zu verbessern, so dass mindestens eine Bildfeldeigenschaft variabel eingestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Mikroskop, welches die in Anspruch 1 oder 11 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Beispielsweise kann es sich bei der Multistrahllichtquelle wie in
US 6,028,306 um eine relativ zum Hauptstrahlteiler feststehende Multiaperturenplatte handeln, der eine einzelne Lichtquelle vorgeschaltet ist, welche mehrere (oder alle) der Öffnungen (Aperturen) der Platte simultan beleuchtet. Der Offenbarungsgehalt von
US 6,028,306 bezüglich der Ausgestaltung von Rastermikroskopen mit lagefester Multistrahllichtquelle wird hier in vollem Umfang einbezogen. Weiterhin ist es auch möglich mit besagter Lichtquelle eine Matrix aus Mikrolinsen zu beleuchten, wie beispielsweise gezeigt von Bewersdorf et al. in „Handbook of Biological Confocal Microscopy” (James B. Pawley), dritte Auflage, S. 550 (2006). Alternativ zu einer Multiaperturenplatte oder einer Mikrolinsenmatrix kann es sich bei der Multistrahllichtquelle beispielsweise um eine Matrix (engl. „array”) aus beanstandeten Lichtquellen, beispielsweise räumlich getrennte Laserdioden oder VCSEL, handeln. Des weiteren ist es auch möglich, wie beispielsweise in
US 6,219,179 B1 aus einer einzelnen in das System eingekoppelten Laserlichtquelle durch Strahlteilungsmechanismen eine Vielzahl annähernd gleich intensiver Strahlen zu erzeugen. Der Multistrahllichtquelle kann eine Kollimationsoptik nachgeschaltet sein.
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Die konfokale Multistrahllichtquelle wird von dem Objektiv auf die Probe abgebildet. Die Lichtquelle dient dabei typischerweise zur (multifokalen) Fluoreszenzanregung eines in der Probe enthaltenen Fluoreszenzfarbstoffs in den beleuchteten Flecken, die daraufhin Fluoreszenzlicht emittieren, welches von dem Objektiv auf die den Flecken zugeordneten Detektoren abbildet. Das längs des Beleuchtungsstrahlengangs zur Probe geleitete Licht wird als Beleuchtungslicht, das von der Probe reflektierte, gestreute und emittierte Licht wird als Probenlicht bezeichnet. Erzeugt die Multistrahllichtquelle durch das Objektiv N × M beleuchtete Flecken auf der Probe, so werden mindestens N × M separate konfokale Detektoren benötigt. Beispielsweise können zu diesem Zweck im Detektionsstrahlengang eine identische Multiaperturenplatte wie in der Multistrahllichtquelle und hinter den Öffnungen ein jeweiliger Detektor angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass im gemeinsamen Strahlengang zwischen dem Hauptstrahlteiler und der Ablenkeinheit Mittel zur Manipulation einer räumlichen Lage der Teilstrahlen angeordnet sind. Dadurch können vorteilhafterweise Bildfeldeigenschaften variierbar gestaltet werden.
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Gemäß einer ersten, besonders bevorzugten Ausführungsform bestimmen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen die relative Lage der Teilstrahlen zueinander, insbesondere lateral zur optischen Achse der Teilstrahlen, wobei die relativen Abstände der resultierenden Lichtflecken zueinander in einer (allen) Bildebene(n) erhalten bleiben. Beispielsweise können durch die Mittel zur Manipulation die Teilstrahlen relativ zu einander verkippt werden (relative Winkeländerung) und/oder es können die Abstände der Teilstrahlen zueinander verändert werden. In Verbindung mit einer entsprechend angepassten Steuerdaten für die Abtasteinheit gelingt so eine variable Bildfelddrehung.
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In einer vorteilhaften ersten Ausgestaltungsvariante umfassen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen ein einstellbar bildfelddrehendes Element, insbesondere ein drehbar gelagertes Abbe-König-Prisma oder ein Dove-Prisma oder ein Schmidt-Pechan-Prisma oder ein K-Spiegel. Auf diese Weise ist das Bildfeld in einem Multifleck-Rastermikroskop durch eine veränderliche Ausrichtung der Teilstrahlen zueinander rotierbar.
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Das ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise in elongierten Regionen der Probe schnelle Prozesse zu untersuchen sind. Liegen diese elongierten Regionen entlang der Zeilenabtastrichtung (höhere Abtastgeschwindigkeit als in Spaltenabtastrichtung), so lässt sich das Bildformat zugunsten einer erhöhten Framerate variieren, beispielsweise durch eine Reduktion der Zeilenanzahl. Zu diesem Zweck kann durch eine erfindungsgemäße Drehung des Fleckenmusters kann die Zeilenabtastrichtung an die Orientierung der elongierten Region so angepasst werden, dass die lange Dimension der elongierten Region in Richtung des Zeilenabtastung orientiert ist. Eine angepasste Anzahl der abzutastenden Zeilen wird dann anhand der kurzen Dimension der elongierten Region ermittelt. Auf diese Weise werden rechteckige Bilder abgetastet, deren Zeilenanzahl geringer als deren Spaltenanzahl ist. Dadurch ist der Zeitaufwand zur Erfassung der Information gegenüber dem nicht rotierten Abtastfeld aufgrund der reduzierten Zeilenanzahl geringer.
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Des weiteren kann eine Bildfelddrehung vorteilhaft sein, wenn große Bewegungsgeschwindigkeiten bei gerichteten Vesikelbewegungen unter großem Zoom zu untersuchen sind. In diesem Fall überstreicht jeder einzelne Beleuchtungsfleck eine große Anzahl von Abtastzeilen, bevor die Teilbilder der individuellen Flecken aneinanderstoßen, wobei ein harter Sprung der Aufnahmezeit zwischen Ende des einen Teilbildes und dem Anschluss des darauffolgenden besteht. Dadurch können im Stand der Technik Bildartefakte aufgrund von schnellen Bewegungen auftreten. Beispielsweise kann dasselbe Vesikel zweimal im Bild sichtbar werden. Solche Artefakte können erfindungsgemäß reduziert werden, indem die Richtung der Zeilenabtastung in eine vorgegebene Hauptbewegungsrichtung der betreffenden Probenbestandteile gelegt wird.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der optischen Bildfelddrehung in einem Multifleck-Rastermikroskop liegt darin, dass das Fleckenmuster (in Verbindung mit einer Anpassung der Drehgeschwindigkeiten der Scanner mittels entsprechender Steuerdaten für die Ablenkeinheit) auch derart ausrichtbar ist, dass das Abrastern der Probe längs einer Verbindungsgeraden zwischen zwei Flecken des Fleckenmusters erfolgt. Dadurch kann man mit einer Zeilenabtastung bis zu N-mal (oder M-mal) die gleiche Zeile aufnehmen. Insbesondere kann es für den Fall M = 1 (eindimensional erstreckte Fleckenkette) von Vorteil sein, das Bildfeld so zu drehen, dass die Erstreckungsrichtung der Fleckenkette im Objektfeld orthogonal zur ihrer Erstreckungsrichtung in einer Ebene einer konfokalen Blende ist. In diesem Fall ist der Zeitunterschied zwischen der Datenaufnahme von unmittelbar benachbarten Lichtflecken (n und n + 1) am selben Probenort minimal. Für M > 1 kann das Fleckenmuster so gedreht werden, daß die Dimension mit der größeren Fleckanzahl in Richtung der Abtastzeilen liegt. Das kann beispielsweise für Auswertungen zur hochauflösenden Mikroskopie wie SOFI (Dertinger et al.: ”Fast, background-free, 3D super-resolution optical fluctuation imaging (SOFI)” in Proc. Nat. Acad. Sci. USA (2009) 106(52): 22287–22292) vorteilhaft eingesetzt werden, da in diesem Fall kaum Bewegungsartefakte zwischen den verschiedenen Zeilen auftreten. Solche im Stand der Technik unumgehbaren Artefakte wirken sich negativ auf die hochaufgelösten Bilder aus, da sie in die Korrelationen eingehen, die die Grundlage dieser Methoden darstellen.
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Zweckmäßigerweise kann ein erfindungsgemäßes Mikroskop daher eine Steuereinheit umfassen, die die Ablenkeinheit in Abhängigkeit einer Einstellung des bildfelddrehenden Elements steuert.
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In einer vorteilhaften zweiten Ausgestaltungsvariante, die auch mit der ersten kombiniert werden kann, umfassen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen eine variable Zoomoptik. Das ermöglicht eine variable Anpassung der abtastbaren Bildfeldgröße durch Modifikation der Fleckabstände in der Probe relativ zueinander. Eine Veränderung der Fleckabstände relativ zueinander ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Variabilität des minimalen Bildfeldes und zudem eine größere Untersetzung von Abtastfeldgrößen, die sich beispielsweise mittels der in
US 7,385,165 vorgeschlagenen Methode oder davon abweichenden Methoden des Zusammensetzens (engl. „stitching”) erschließen lassen.
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Dabei ist zu beachten, dass eine deutliche Pupillenunterfütterung vermieden wird, da hierdurch die Auflösung des Mikroskops herabgesetzt wird. Günstigerweise führt eine (geringfügige) Unterfütterung der Pupille aber dazu, dass eine auf einem oder zwischen den Ablenkspiegeln ruhende Pupille gegenüber dem Referenzsystem verkleinert in die Objektivpupille abgebildet wird, wodurch die Relativwinkel der Teilstrahlen zueinander vergrößert werden. Daraus folgt wiederum, dass das minimale Bildfeld durch eine Pupillenunterfütterung vergrößert wird (Herauszoomen). Umgekehrt ist ein Hineinzoomen durch eine Vergrößerung der Ablenkspiegelpupille in die Objektivpupille genauso möglich. Randbedingungen an den Grad der Überbeziehungsweise Unterfüllung der Objektivpupille stellen sich über Lichtverluste, Auflösung und Kontraste. Ein Überfüllen der Objektivpupille bewirkt einerseits einen Verlust an Beleuchtungsintensität, andererseits werden durch das harte Abblenden des Anregungslichtes am Pupillenrand die Airy-Ringe stärker betont. Ein Unterfüllen der Pupille bewirkt wie schon erwähnt Auflösungsverluste durch eine Verbreiterung der PSF und birgt des weiteren die Gefahr von Fluoreszenzverlusten an Aperturbegrenzungen im System, da die Objektivpupille vergrößert auf/zwischen die Ablenkspiegel abgebildet und die Objektivpupille durch die Fluoreszenz vollständig gefüllt wird. Vorzugsweise erfolgt die Unter- oder Überfüllung daher derart, dass der Verlust an Beleuchtungsintensität maximal 50% beträgt.
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In einer vorteilhaften dritten Ausgestaltungsvariante, die auch mit der ersten und/oder der zweiten kombiniert werden kann, umfassen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen eine Teleskopoptik zur Erzeugung eines Zwischenbilds und eine Matrix aus kontinuierlich in ihrer Reflexionsrichtung verstellbaren Reflexionselementen. Auf diese Weise können die resultierenden Flecklagen in der Objektebene relativ zueinander modifiziert werden, ohne die Punktübertragungsfunktion (engl. „point-spread function”; PSF) zu beeinflussen.
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Vorzugsweise liegt in dieser Ausführungsform eine Hauptebene einer Austrittsoptik der Teleskopoptik außerhalb des Teleskops, insbesondere in der Matrix der Reflexionselemente, insbesondere derart, dass alle teleskopisch abgebildeten Teilstrahlen auf unterschiedliche Reflexionselemente abgebildet werden. Das ermöglicht eine teilstrahlenindividuelle Manipulation mit hoher Genauigkeit.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform bestimmen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen die relative Lage der Teilstrahlen zu einem vorgegebenen Punkt auf einem Achsstrahl, insbesondere auf einem Achsstrahl in den Mitteln. Dadurch kann die Abbildung in die Probe optimiert eingestellt werden.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen in dieser Ausführungsform eine beweglich gelagerte, transparente, planparallele Platte. Auf diese Weise können die Teilstrahlen lateral verschoben werden, beispielsweise, um eine optimale Pupillenfüllung einstellen zu können.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der gemeinsame Strahlengang zwischen dem Hauptstrahlteiler und der Ablenkeinheit Mittel zur Manipulation einer Phasenlage der Teilstrahlen relativ zueinander umfasst. Das ermöglicht es, in einem konfokalen Mikroskop, welches aufgrund von Mehrfachstrahlengängen nur ein begrenztes Bildfeld überträgt, Bildfeldeigenschaften zu manipulieren. Durch solche Mittel können beispielsweise Gangunterschiede zwischen den Teilstrahlen erzeugt werden, beispielsweise zum Zweck einer Wellenfrontformung, einer Defokussierung oder zur Korrektur von (beispielsweise objektivabhängigen) Aberrationen, insbesondere sphärische Fehler.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Manipulation einer Phasenlage der Teilstrahlen einen räumlichen Lichtmodulator. Das ermöglicht die Manipulation der relativen Phasen der Teilstrahlen mit hoher Genauigkeit.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn die Mittel zur Manipulation der räumlichen Lage der Teilstrahlen einen Membranspiegel umfassen. Ein Membranspiegel kann die Phasenfronten der Teilstrahlen verändern und damit beispielsweise Abbildungsfehler unterschiedlicher Ordnungen (beispielsweise Sphäre, Coma, Astigmatismus) korrigieren. Daneben kann mittels eines Membranspiegels die Fokuslage in der Objektebene in gewissen Grenzen variieren. Man kann in konfokalen Rastermikroskopen beispielsweise die Einstellung der Spiegelfläche anhand der resultierenden Bildhelligkeit optimieren.
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Vorteilhafterweise können in allen Ausführungsformen und Ausgestaltungsvarianten die Mittel zur Manipulation (zumindest näherungsweise) in einer Pupillenebene (die zwischen dem Hauptstrahlteiler und der Ablenkeinheit liegt) oder zumindest in der Nähe einer solchen angeordnet sein. Dadurch wird die durch die Multistrahllichtquelle zunächst fest vorgegebene Strahlgeometrie auf dem Weg zum Objektiv modifiziert, ohne dass die Manipulation auf das gesamte Abtastfeld wirken muss. Des weiteren werden aufgrund der Umkehrbarkeit des Lichtweges im gemeinsamen Strahlengang Manipulationen der räumlichen Lage der Teilstrahlen auch für das Probenlicht wieder zurückgenommen, so dass die Abbildung auf die konfokalen Blendenanordnungen im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang invariant bleibt.
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Vorzugsweise umfasst der gemeinsame Strahlengang zu diesem Zweck Optiken zur Erzeugung der (zusätzlichen) Pupillenebene.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, in denen das Mikroskopobjektiv mehrere Flecken aus einer reellen oder virtuellen Bildebene der Multistrahllichtquelle in die Probenebene abbildet.
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Die Erfindung erleichtert insbesondere optisches Schwenken (engl. „panning”) und die schnelle Auswahl vorgegebener ROI durch entsprechende Steuerung der Ablenkeinheit.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 ein Auflicht-Rastermikroskop mit einer Multistrahllichtquelle.
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In 1 ist ein multifokales LSM 1 mit einer Multistrahllichtquelle 2, in die mit einem Laser L eingekoppelt wird, dargestellt. Der Laser L ist beispielsweise über Lichtwellenleiter an Koppelstellen lösbar mit dem Abtastmodul S des Mikroskops 1 verbunden, so dass er in den Beleuchtungsstrahlengang B eingekoppelt ist und an der Multistrahllichtquelle 2 eine Anzahl N × M von (näherungsweise gleich intensiven) Teilstrahlen Bi erzeugt (beispielgebend sind drei dargestellt), die am Ausgang der Multistrahllichtquelle 2 eine feste räumliche Winkelbeziehung zueinander aufweisen. Im gemeinsamen Strahlengang C sind darüber hinaus beispielgebend Optiken 3 angeordnet, die eine zusätzliche Pupillenebene X zwischen dem Hauptstrahlteiler 4 und der Ablenkeinheit 5 (mit einem oder zwei nicht abgebildeten Ablenkspiegel) erzeugen (können in anderen Ausführungsformen, insbesondere bei anderen Arten der Manipulation der Teilstrahlen, entfallen). Der Hauptstrahlteiler 4 ist beispielsweise ein dichroitischer spektral separierender Strahlteiler und koppelt das Beleuchtungslicht in den gemeinsamen Strahlengang C ein, so dass das Anregungslicht über die Ablenkeinheit 5 in Richtung Probe gelangt. In der Pupillenebene X ist als Mittel 7 zur („descannten”) Manipulation einer räumlichen Lage der Teilstrahlen Bi angeordnet. Der gemeinsame Strahlengang C weist darüber hinaus eine Abtastoptik (nicht abgebildet), eine Tubuslinse (nicht abgebildet) und ein Mikroskopobjektiv 8 zur Abbildung mehrerer Flecken aus einer Bildebene der Multistrahllichtquelle 2 in eine Probenebene P auf. Der durch den Hauptstrahlteiler 4 mit dem Beleuchtungsstrahlengang B gekoppelte Detektionsstrahlengang D enthält im Detektionsmodul F eine Multiaperturenplatte als den Beleuchtungsflecken zugeordnete konfokale Detektionsblenden 9, wobei hinter jeder Blendenöffnung ein Detektor 10 angeordnet ist.
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Da die N × M Lochblenden der Multiaperturenplatte fest zueinander in einer Ebene angeordnet sind, werden sie alle konfokal in die Probe P abgebildet. Die Lochblenden sind hier beispielsweise einstellbar größenveränderlich, in anderen Ausführungsformen (nicht abgebildet) können sie eine (einheitliche) feste Größe oder unterschiedliche feste Größen aufweisen. Die Größe der Lochblenden legt die Geometrie der Teilstrahlengänge Bi, Di fest. Dies gilt für Anregungs- und Detektionsstrahlen gleichermaßen, da diese im gemeinsamen Strahlengang C koaxial in entgegengesetzter Richtung verlaufen
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Die Mittel 7 zur Manipulation der Lage der Teilstrahlen können beispielsweise ein bildfelddrehendes Prisma, eine Zoomoptik, ein Teleskop mit nachgeschaltetem schaltbaren Spiegelarray oder eine sequentielle Kombination dieser Elemente oder einer Untermenge derselben sein. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mittel 7 eine sequentiellen Anordnung aus allen vier genannten Elementen, wobei sich die Zoomoptik der Ablenkeinheit am nächsten befindet, gefolgt von dem bildfelddrehenden Prisma, welchem das Teleskop mit nachgeschalteter Spiegelmatrix nachgestellt ist. Enthalten die Mittel 7 ein Teleskop, so bezeichnet X eine Zwischenbildebene, während X' eine (zusätzliche) Pupillenebene ist.
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Nach dem Passieren des Manipulationsmittels 7 treffen sich vorzugsweise alle in fester Winkelbeziehung zueinander stehenden Teilstrahlen Bi in einer gemeinsamen Pupille (nicht bei dem Teleskop mit nachgestellter Spiegelmatrix), in welcher ein erster Ablenkspiegel der Ablenkeinheit 5 angeordnet ist, die die durch das Mikroskopobjektiv 8 abgebildeten separaten Beleuchtungsflecken über die Probe rastern. Die gemeinsame Pupille kann (vorzugsweise bei einer Fleckenkette als Fleckenmuster) auf einer Oberfläche eines Ablenkspiegels oder, sofern zwei Ablenkspiegel vorhanden sind, zwischen den beiden Ablenkspiegeln liegen. Im Fall M = 1 (Fleckenkette) liegt die gemeinsame Pupille vorzugsweise auf demjenigen Ablenkspiegel, der die Teilstrahlen in Längsrichtung der Fleckenkette ablenkt. Insbesondere kann bei zwei Ablenkspiegeln der eine Ablenkspiegel auf den anderen abgebildet werden.
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In der Probe erzeugtes Fluoreszenzlicht wird durch die Mikroskopoptik, insbesondere das Objektiv 8, in separierte Teilstrahlen mit fester Winkelbeziehung zueinander kollimiert und durch die Ablenkeinheit 5 auf ortsfeste Teilstrahlen Di gelenkt. Danach nimmt das vom Probenlicht rückwärts durchlaufene Manipulationsmittel 7 eine inverse Manipulation vor, so dass nach Transmission durch den Hauptstrahlteiler 4 eine invariante Abbildung des Probenlichtes auf die Matrix aus konfokalen Detektoren 10 durch eine entsprechend ausgeführte Optik 6 möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rastermikroskop
- 2
- Multistrahllichtquelle
- 3
- Pupillenerzeugungsoptik
- 4
- Hauptstrahlteiler
- 5
- Ablenkeinheit
- 6
- Detektionsoptik
- 7
- Mittel zur Manipulation einer räumlichen Lage der Teilstrahlen
- 8
- Mikroskopobjektiv
- 9
- Konfokale Detektionsblenden
- 10
- Detektor
- L
- Laser
- S
- Abtastmodul
- M
- Mikroskopmodul
- F
- Detektionsmodul
- B
- Beleuchtungsstrahlengang
- D
- Detektionsstrahlengang
- C
- Gemeinsamer Strahlengang
- X
- Zusätzliche Pupillenebene (Zwischenbildebene im Falle eines Teleskops)
- X'
- Zusätzliche Pupillenebene im Falle eines Teleskops
- P
- Probenebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/127003 A1 [0005]
- JP 8334698 A [0008]
- US 2006/012875 A1 [0008]
- US 6028306 [0012, 0012]
- US 6219179 B1 [0012]
- US 7385165 [0021]
