DE102013021182B4 - Device and method for scanning microscopy - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Scanning-Mikroskopie, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 20,mit mindestens einer Lichtquelle (10) zum Aussenden von Anregungslicht (12), mit Optikmitteln (30, 40, 50) zum Leiten des Anregungslichts (12) in einem Anregungsstrahlengang (A) auf eine Probe (70) und zumLeiten von von der Probe (70) abgestrahltem Detektionslicht (80) in einem Detektionsstrahlengang (D) auf eine spektral auflösende Detektoreinheit (90), wobei die Optikmittel mindestens einen Scanner (40) zum punktweisen Abrastern der Probe (70) mit Anregungslicht (12) und ein Mikroskopobjektiv (50) zum Fokussieren des Anregungslichts (12) auf oder in die Probe (70) aufweisen, und mit der spektral auflösenden Detektoreinheit (90) zum Nachweisen des Detektionslichts (80), jeweils separat für jeden mit Anregungslicht (12) beleuchteten Probenort (74),dadurch gekennzeichnet,dass eine Auftrenneinheit (20) vorhanden ist zum Auftrennen des Anregungslichts (12) in eine Mehrzahl von Anregungsstrahlbündel (14 - 17),dass Umschaltmittel (200) vorhanden sind zum Umschalten zwischen einem Single-Spot-Modus, bei dem die Probe (70) mit einem einzigen Punkt des Anregungslichts (12) abgerastert wird, und einem Multi-Spot- Modus, bei dem die Probe (70) mit mehreren Punkten des Anregungslichts (12) abgerastert wird, unddass eine Steuereinrichtung (120) vorhanden ist, die mindestens mit dem Umschaltmittel (200), der Auftrenneinheit (20) und der Detektoreinheit (90) zusammenwirkt,wobei die Steuereinrichtung (120) eingerichtet istzum Einfügen der Auftrenneinheit (20) in den Anregungsstrahlengang (A) für den Multi-Spot-Modus,zum Entfernen der Auftrenneinheit (20) aus dem Anregungsstrahlengang (A) für den Single-Spot-Modus,und zum Ändern mindestens von Parametern der Lichtquelle und/oder der Detektionseinheit (90) beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus dergestalt dass, im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits von ein und demselben Probenbereich (76) gewonnene Bilder dieselbe Bildhelligkeit aufweisen.Device for scanning microscopy, in particular for carrying out the method according to one of claims 15 to 20, with at least one light source (10) for emitting excitation light (12), with optical means (30, 40, 50) for guiding the excitation light (12) in an excitation beam path (A) onto a sample (70) and for guiding detected light (80) emitted by the sample (70) in a detection beam path (D) onto a spectrally resolving detector unit (90), the optical means having at least one scanner (40) for scanning the sample (70) point by point with excitation light (12) and a microscope objective (50) for focusing the excitation light (12) onto or into the sample (70), and with the spectrally resolving detector unit (90) for detecting the detected light ( 80), in each case separately for each sample location (74) illuminated with excitation light (12), characterized in that a separating unit (20) is present for separating the excitation light (12) into a plurality of excitation beam bundles (14 - 17), the switching means ( 200) are available for switching between a single-spot mode, in which the sample (70) is scanned with a single point of the excitation light (12), and a multi-spot mode, in which the sample (70) with several points of the excitation light (12) is scanned, and that a control device (120) is present which interacts at least with the switching means (200), the separating unit (20) and the detector unit (90), the control device (120) being set up to insert the separating unit (20) in the excitation beam path (A) for the multi-spot mode, for removing the separating unit (20) from the excitation beam path (A) for the single-spot mode, and for changing at least parameters of the light source and/or the detection unit (90) when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode in such a way that images obtained from one and the same sample area (76) in the single-spot mode on the one hand and in the multi-spot mode on the other hand are the same have image brightness.
Description
Die Erfindung betrifft in einem ersten Gesichtspunkt eine Vorrichtung zur Scanning-Mikroskopie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Scanning-Mikroskopie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.In a first aspect, the invention relates to a device for scanning microscopy according to the preamble of claim 1. In a second aspect, the invention relates to a method for scanning microscopy according to the preamble of
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise in
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird Anregungslicht mit einem Mikroskopobjektiv auf oder in eine Probe fokussiert und die Probe wird punktweise mit dem Anregungslicht abgerastert. Außerdem wird das Detektionslicht, das von beleuchteten Probenorten als Reaktion auf das Anregungslicht abgestrahlt wird, für jeden beleuchteten Probenort separat und spektral aufgelöst gemessen.In a generic method, excitation light is focused onto or into a sample using a microscope objective, and the sample is scanned point by point with the excitation light. In addition, the detected light, which is emitted from illuminated sample locations as a reaction to the excitation light, is measured separately and spectrally resolved for each illuminated sample location.
Neben Scanning-Mikroskopen, bei denen die Probe mit einem einzigen Fokus- oder Beleuchtungspunkt abgerastert wird, sind auch solche Scanning-Mikroskope bekannt, bei denen eine Mehrzahl von Beleuchtungspunkten, die auch als Spots bezeichnet werden, über eine Probe geführt werden, bekannt. Diese Mikroskopieverfahren, die auch als Multi-Spot-Verfahren bezeichnet werden, ermöglichen prinzipiell kürzere Aufnahmezeiten.In addition to scanning microscopes in which the sample is scanned with a single focus or illumination point, such scanning microscopes are also known in which a plurality of illumination points, which are also referred to as spots, are guided over a sample. In principle, these microscopy methods, which are also referred to as multi-spot methods, enable shorter acquisition times.
Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, die Funktionalität eines Scanning-Mikroskops zu steigern.One object of the invention can be seen as increasing the functionality of a scanning microscope.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.This object is achieved by the device having the features of claim 1 and by the method having the features of
Die Vorrichtung der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass eine Auftrenneinheit vorhanden ist zum Auftrennen des Anregungslichts in eine Mehrzahl von Anregungsstrahlbündel, dass Umschaltmittel vorhanden sind zum Umschalten zwischen einem Single-Spot-Modus, bei dem die Probe mit einem einzigen Punkt des Anregungslichts abgerastert wird, und einem Multi-Spot- Modus, bei dem die Probe mit mehreren Punkten des Anregungslichts abgerastert wird, und dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die mindestens mit den Umschaltmitteln, der Auftrenneinheit und der Detektoreinheit zusammenwirkt, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zum Einfügen der Auftrenneinheit in den Anregungsstrahlengang für den Multi-Spot-Modus, zum Entfernen der Auftrenneinheit aus dem Anregungsstrahlengang für den Single-Spot-Modus, und zum Ändern mindestens von Parametern der Lichtquelle und/oder der Detektionseinheit beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus dergestalt, dass im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits von ein und demselben Probenbereich gewonnene Bilder dieselbe Bildhelligkeit aufweisen.The device of the above-mentioned type is further developed according to the invention in that a separating unit is present for separating the excitation light into a plurality of excitation beam bundles, that switching means are present for switching between a single-spot mode in which the sample is exposed to a single point of the excitation light is scanned, and a multi-spot mode in which the sample is scanned with multiple points of the excitation light, and that a control device is present which interacts at least with the switching means, the separating unit and the detector unit, the control device being set up for insertion the separating unit in the excitation beam path for the multi-spot mode, for removing the separating unit from the excitation beam path for the single-spot mode, and for changing at least parameters of the light source and/or the detection unit when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode in such a way that images obtained from one and the same sample area in the single-spot mode on the one hand and in the multi-spot mode on the other hand have the same image brightness.
Das Verfahren der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass zwischen einem Single-Spot-Modus, bei dem die Probe mit einem einzigen Punkt des Anregungslichts abgerastert wird, und einem Multi-Spot-Modus, bei dem die Probe mit mehreren Punkten des Anregungslichts abgerastert wird, hin- und hergeschaltet wird, wobei beim Umschalten in den Multi-Spot-Modus eine Auftrenneinheit zum Auftrennen des Anregungslichts in eine Mehrzahl von Anregungsstrahlbündel in einen Anregungsstrahlengang eingefügt wird und die Auftrenneinheit beim Umschalten in den Single-Spot-Modus aus dem Anregungsstrahlengang entfernt wird und wobei beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus mindestens Parameter der Lichtquelle und/oder der Detektionseinheit dergestalt verändert werden, dass im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits von ein und demselben Probenbereich gewonnene Bilder dieselbe Bildhelligkeit aufweisen.The method of the type mentioned above is further developed according to the invention in that between a single-spot mode, in which the sample is scanned with a single point of the excitation light, and a multi-spot mode, in which the sample is scanned with several points of the excitation light is scanned, is switched back and forth, with a separating unit for separating the excitation light into a plurality of excitation beam bundles being inserted into an excitation beam path when switching to the multi-spot mode, and the separating unit being inserted from the excitation beam path when switching over to the single-spot mode is removed and wherein when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode, at least parameters of the light source and/or the detection unit are changed in such a way that in the single-spot mode on the one hand and in the multi-spot mode on the other hand images obtained from one and the same sample area have the same image brightness.
Als ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, bei einem Scanning-Mikroskop eine Umschaltbarkeit zwischen einem Single-Spot-Modus, der auch als Single-Spot-Betrieb bezeichnet werden kann, und einem Multi-Spot-Modus, der auch als Multi-Spot-Betrieb bezeichnet werden kann, zu verwirklichen. Konkret bedeutet das, dass die für den Multi-Spot-Betrieb notwendigen optischen Komponenten in den Strahlengang des Mikroskops eingefügt werden, wenn der Multi-Spot-Betrieb gewünscht ist, und entsprechend wieder aus dem Strahlengang entfernt werden, wenn das Mikroskop im Single-Spot-Modus betrieben werden soll. Hierzu sind erfindungsgemäß geeignete Umschaltmittel vorhanden, die im Grundsatz alle Komponenten betreffen oder beinhalten, die beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus verändert und/oder bewegt werden. Ein weiteres wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Vergleichbarkeit von Bildern zu steigern, die im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits aufgenommen wurden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die mindestens mit den Umschaltmitteln zusammenarbeitet und mindestens Parameter der Lichtquelle und/oder der Detektionseinheit beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus so ändert, dass die Bildhelligkeit von im Single-Spot-Betrieb einerseits und dem Multi-Spot-Betrieb andererseits von ein- und demselben Probenbereich gewonnenen Bildern gleich ist. Dies ermöglicht, dass die von dem besagten Probenbereich durch Single-Spot-Mikroskopie einerseits und Multi-Spot-Mikroskopie andererseits gewonnenen Bilder besser vergleichbar sind.A key idea of the present invention can be seen as the ability to switch between a single-spot mode, which is also known as a single-spot mode, in a scanning microscope. Operation can be referred to, and to realize a multi-spot mode, which can also be referred to as multi-spot operation. In concrete terms, this means that the optical components required for multi-spot operation are inserted into the beam path of the microscope when multi-spot operation is desired, and removed from the beam path accordingly when the microscope is in single-spot mode is to be operated. For this purpose, suitable switching means are present according to the invention, which in principle relate to or contain all components that are changed and/or moved when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode. Another essential aim of the present invention is to increase the comparability of images that were recorded in single-spot mode on the one hand and in multi-spot mode on the other. For this purpose, the invention provides that a control device is present, which works together at least with the switching means and changes at least parameters of the light source and/or the detection unit when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode such that the image brightness of in single-spot operation on the one hand and in multi-spot operation on the other hand is the same for images obtained from one and the same sample area. This enables the images obtained from said sample area by single-spot microscopy on the one hand and multi-spot microscopy on the other hand to be better compared.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Handhabbarkeit des Mikroskops durch die sehr gute Vergleichbarkeit von im Single-Spot-Betrieb einerseits und im Multi-Spot-Betrieb andererseits aufgenommenen Bilder deutlich gesteigert wird.A particular advantage of the present invention is that the handling of the microscope is significantly increased due to the very good comparability of images recorded in single-spot mode on the one hand and in multi-spot mode on the other.
Unter dem Begriff Bildhelligkeit wird für die vorliegende Erfindung das von einem groben Punkt erhaltene Primärsignal verstanden. Das bedeutet beispielsweise, dass beim Umschalten vom Single-Spot-Modus zu einem Multi-Spot-Modus mit n Lichtspots (n ist eine natürliche Zahl) die Intensität der Lichtquelle um einen Faktor n heraufgesetzt werden muss oder, bei gleichbleibender Intensität der Lichtquelle, die Empfindlichkeit des Detektors um diesen Faktor n gesteigert werden muss. Prinzipiell können auch sowohl die Lichtintensität als auch die Detektorempfindlichkeit gesteigert werden, um im Ergebnis dieselbe Bildhelligkeit zu erreichen. Diese Überlegungen gelten prinzipiell für alle Farbkanäle, vorausgesetzt, dass die jeweiligen spektralen Bereiche, die auf ein einzelnes Detektorelement abgebildet werden, gleich groß bleiben. Mit anderen Worten bedeutet also die Anforderung der unabhängigen Patentansprüche, dass die pro Beleuchtungsspot und Einheit des Wellenlängenbereichs nachgewiesene Intensität im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits gleich sein soll.For the purposes of the present invention, the term image brightness means the primary signal obtained from a coarse point. This means, for example, that when switching from single-spot mode to multi-spot mode with n light spots (n is a natural number), the intensity of the light source must be increased by a factor of n or, if the intensity of the light source remains the same, the Sensitivity of the detector must be increased by this factor n. In principle, both the light intensity and the detector sensitivity can be increased in order to achieve the same image brightness as a result. In principle, these considerations apply to all color channels, provided that the respective spectral ranges that are imaged on a single detector element remain the same size. In other words, the requirement of the independent claims means that the intensity detected per illumination spot and unit of the wavelength range should be the same in single-spot mode on the one hand and in multi-spot mode on the other.
Prinzipiell kann in vorrichtungsmäßiger Hinsicht die Steuereinrichtung deshalb bevorzugt auch mit der Lichtquelle zur Steuerung von deren Intensität zusammenwirken.In principle, in terms of the device, the control device can therefore preferably also interact with the light source to control its intensity.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden, insbesondere im Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen und den Figuren, beschrieben.Preferred exemplary embodiments of the device according to the invention and advantageous variants of the method according to the invention are described below, in particular in connection with the dependent claims and the figures.
Bei besonders bevorzugten Varianten der Erfindung ist ein Hauptstrahlteiler zum Trennen von Beleuchtungslicht und, insbesondere wellenlängenverschobenem, Detektionslicht vorhanden. Prinzipiell sind aber auch Anordnungen ohne Hauptstrahlteiler mögich.In particularly preferred variants of the invention, there is a main beam splitter for separating illumination light and, in particular wavelength-shifted, detection light. In principle, however, arrangements without a main beam splitter are also possible.
Anregungslicht im Sinn der hier beschriebenen Erfindung ist elektromagnetische Strahlung, wobei insbesondere die infraroten, sichtbaren und ultravioletten Teile des Spektrums gemeint sind. Als Lichtquellen können prinzipiell alle Quellen verwendet werden, die die gewünschte elektromagnetische Strahlung in hinreichender Intensität bereitstellen. Üblicherweise werden hierzu Laser verwendet. Prinzipiell können aber auch Leuchtdioden oder andere Leuchtmittel eingesetzt werden.Excitation light within the meaning of the invention described here is electromagnetic radiation, meaning in particular the infrared, visible and ultraviolet parts of the spectrum. In principle, all sources that provide the desired electromagnetic radiation with sufficient intensity can be used as light sources. Lasers are usually used for this. In principle, however, light-emitting diodes or other lighting means can also be used.
Als Detektoren können prinzipiell alle Detektoren verwendet werden, die das von der Probe zurückgestrahlte Licht hinreichend effektiv und mit ausreichend gutem Signalzu Rausch-Verhältnis nachweisen. Grundsätzlich können hierzu auch Halbleiterdetektoren verwendet werden. Weil der Hauptanwendungsfall der vorliegenden Mikroskopietechniken die Fluoreszenz-Mikroskopie ist, wo in der Regel die Zählraten vergleichsweise klein sind, werden üblicherweise Photomultiplier verwendet.In principle, all detectors can be used as detectors that detect the light reflected back from the sample sufficiently effectively and with a sufficiently good signal-to-noise ratio. In principle, semiconductor detectors can also be used for this purpose. Because the main application of the present microscopy techniques is fluorescence microscopy, where the count rates are usually comparatively small, photomultipliers are usually used.
Besonders zweckmäßig sind im Detektionsstrahlengang konfokale Blenden angeordnet, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung im Multi-Spot-Modus und/oder im Single-Spot-Modus ein konfokales Mikroskop ist mit allen, prinzipiell bekannten Vorteilen und Eigenschaften.Confocal diaphragms are particularly expediently arranged in the detection beam path, so that the device according to the invention is a confocal microscope in multi-spot mode and/or in single-spot mode with all the advantages and properties known in principle.
Als konfokal wird eine Blende bezeichnet, wenn sie in oder in der Nähe einer konfokalen Ebene positioniert ist. Unter einer konfokalen Ebene wird eine zu einer probenseitigen Brennebene des Mikroskopobjektivs optisch konjugierte Ebene des Detektionsstrahlengangs bezeichnet. Eine konfokale Blende vor einem Detektor beschränkt die Lichtaufnahme dieses Detektors auf ein kleines Zielvolumen am Probenort.An aperture is called confocal when it is positioned in or near a confocal plane. A confocal plane denotes a plane of the detection beam path that is optically conjugate to a specimen-side focal plane of the microscope objective. A confocal diaphragm in front of a detector limits the light pickup of that detector to a small target volume at the sample location.
Zum Erzielen einer spektralen Auflösung kann die Detektoreinheit bevorzugt mindestens eine Einheit zum spektralen Auftrennen des Detektionslichts aufweisen. Als eigentlich dispersive Elemente können die dispersiven Einheiten brechende und/oder beugende optische Komponenten aufweisen.In order to achieve spectral resolution, the detector unit can preferably have at least one unit for spectrally separating the detected light. As actually dispersive elements, the dispersive units can have refractive and/or diffractive optical components.
Prinzipiell kann die Einheit oder können die Einheiten zum spektralen Auftrennen des Detektionslichts einen oder mehrere Filter zum spektralen Auftrennen aufweisen. Besonders bevorzugt sind aber Varianten, bei denen die Einheit oder die Einheiten zum spektralen Auftrennen des Detektionslichts eine dispersive Funktion hat oder haben. Hierzu können im Grundsatz bekannte dispersive Elemente, beispielsweise beugende oder brechende Komponenten, wie Prismen oder Gitter, zum Einsatz kommen.In principle, the unit or units for spectral splitting of the detected light can have one or more filters for spectral splitting. However, variants are particularly preferred in which the unit or units for the spectral splitting of the detected light has or have a dispersive function. In principle, known dispersive elements, for example diffractive or refractive components such as prisms or gratings, can be used for this purpose.
Grundsätzlich kann ein und dieselbe, insbesondere dispersive, Einheit sowohl für den Single-Spot-Modus als auch für den Multi-Spot-Modus eingesetzt werden. Bevorzugt sind aber Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen die Detektoreinheit eine erste, insbesondere dispersive, Einheit zum spektralen Auftrennen des Detektionslichts im Single-Spot-Modus und eine zweite, insbesondere dispersive, Einheit zum spektralen Auftrennen des Detektionslichts im Multi-Spot-Modus aufweist. Ein präzise arbeitender optischer Aufbau läßt sich so einfacher erreichen. Zweckmäßig können dann Mittel vorhanden sein zum wahlweisen Einfügen und Entfernen der ersten und/oder der zweiten dispersiven Einheit in den Detektionsstrahlengang.In principle, one and the same, in particular dispersive, unit can be used both for the single-spot mode and for the multi-spot mode. However, preferred embodiments of the device according to the invention are those in which the detector unit has a first, in particular dispersive, unit for spectral splitting of the detected light in single-spot mode and a second, in particular dispersive, unit for spectral splitting of the detected light in multi-spot mode . A precisely working optical structure can thus be achieved more easily. Means can then expediently be present for selectively inserting and removing the first and/or the second dispersive unit in the detection beam path.
Grundsätzlich ist es möglich, für den Multi-Spot-Betrieb und den Single-Spot-Betrieb jeweils unterschiedliche Detektoren zu verwenden. Besonders bevorzugt wird oder werden aber für den Multi-Spot-Betrieb und den Single-Spot-Betrieb derselbe oder dieselben Detektoren verwendet.In principle, it is possible to use different detectors for multi-spot operation and single-spot operation. However, the same detector or detectors is/are particularly preferably used for the multi-spot operation and the single-spot operation.
Grundsätzlich können die verschiedenen Wellenlängen des von der Probe abgestrahlten Lichts zeitlich nacheinander mit ein und demselben Detektor gemessen werden. Besonders bevorzugt weist Detektoreinheit jedoch eine Mehrzahl von Detektoren auf, die man auch als Einzeldetektoren bezeichnen kann. Mit dieser Mehrzahl von Einzeldetektoren kann dann Licht mehrerer Wellenlängen gleichzeitig gemessen oder nachgewiesen werden. Die spektrale Auflösung der Detektoreinheit hängt dann von der Größe des spektralen Ausschnitts oder Wellenlängenbereichs ab, der durch optische Mittel, insbesondere eine dispersive Einheit oder mehrere dispersive Einheiten, auf den jeweiligen Einzeldetektor geleitet werden. Mit einer höheren Zahl von Einzeldetektoren ist naturgemäß eine höhere Auflösung möglich als mit einer niedrigeren Zahl von Einzeldetektoren.In principle, the different wavelengths of the light emitted by the sample can be measured in chronological succession using one and the same detector. However, the detector unit particularly preferably has a plurality of detectors, which can also be referred to as individual detectors. With this plurality of individual detectors, light of several wavelengths can then be measured or detected simultaneously. The spectral resolution of the detector unit then depends on the size of the spectral section or wavelength range that is directed to the respective individual detector by optical means, in particular a dispersive unit or a plurality of dispersive units. With a higher number of individual detectors, a higher resolution is naturally possible than with a lower number of individual detectors.
Prinzipiell können die spektralen Ausschnitte oder Wellenlängenbereiche, die jeweils auf die einzelnen Detektoren geleitet werden, unterschiedlich groß sein.In principle, the spectral sections or wavelength ranges that are directed to the individual detectors can be of different sizes.
Beispielsweise kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine Manipulationsoptik zum Verändern der räumlichen spektralen Verteilung des Detektionslichts vorhanden ist. Bestimmte spektrale Bereiche können dann mit einer besseren Auflösung gemessen werden als andere spektrale Bereiche.For example, in a further advantageous embodiment of the device according to the invention, there can be at least one manipulation optics for changing the spatial spectral distribution of the detection light. Specific spectral ranges can then be measured with better resolution than other spectral ranges.
Der Multi-Spot-Modus wird im Allgemeinen verwendet, wenn möglichst rasch ein Bild von einem möglichst großen Probenbereich aufgenommen werden soll. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann deshalb zweckmäßig so aufgebaut und eingerichtet sein, dass die Manipulationsoptik nur im Single-Spot-Modus in den Detektionsstrahlengang eingeführt werden kann.The multi-spot mode is generally used when an image of as large a sample area as possible is to be acquired as quickly as possible. A device according to the invention can therefore expediently be constructed and set up in such a way that the manipulation optics can only be introduced into the detection beam path in single-spot mode.
Prinzipiell kann im Multi-Spot-Modus das Spektrum des von verschiedenen beleuchteten Probenorten abgestrahlten Lichts mit der Detektoreinheit zeitlich nacheinander gemessen werden. Der wesentliche Vorteil des Multi-Spot-Modus wird aber erreicht, wenn die Spektren des von verschiedenen beleuchteten Probenorten abgestrahlten Lichts mit der Detektoreinheit gleichzeitig gemessen werden. Wenn eine Detektoreinheit mit mehreren Einzeldetektoren verwendet wird, bedeutet das, dass wegen der begrenzten Zahl von Einzeldetektoren die im Multi-Spot-Modus erreichbare maximale Auflösung kleiner ist, als die maximale Auflösung, die im Single-Spot-Modus möglich ist.In principle, in the multi-spot mode, the spectrum of the light emitted from different illuminated sample locations can be measured sequentially with the detector unit. However, the main advantage of the multi-spot mode is achieved when the spectra of the light emitted from different illuminated sample locations are measured simultaneously with the detector unit. If a detector unit with multiple individual detectors is used, this means that due to the limited number of individual detectors, the maximum resolution achievable in multi-spot mode is lower than the maximum resolution possible in single-spot mode.
Ganz grundsätzlich wird bei der hier beschriebenen Erfindung angestrebt, dass sich die im Single-Spot-Modus einerseits und im Multi-Spot-Modus andererseits erhaltenen Bilder möglichst wenig unterscheiden.In principle, the aim of the invention described here is that the images obtained in the single-spot mode on the one hand and in the multi-spot mode on the other hand differ as little as possible.
Beispielsweise ist bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die spektrale Auflösung der mikroskopischen Bilder im Single-Spot-Modus und im Multi-Spot-Modus gleich. Das kann bei Verwendung einer Detektoreinheit mit mehreren Einzeldetektoren erreicht werden, wenn im Single-Spot-Modus nicht mit der maximal möglichen Auflösung gearbeitet wird, indem beispielsweise n (n ist eine ganze Zahl) der Einzeldetektoren zusammengefasst werden. Nach Umschalten in einen Multi-Spot-Modus mit n Beleuchtungsspots kann man dann die Einzeldetektoren wieder einzeln auslesen und erzielt so dieselbe spektrale Auflösung.For example, in an advantageous variant of the method according to the invention, the spectral resolution of the microscopic images is the same in the single-spot mode and in the multi-spot mode. This can be achieved when using a detector unit with a number of individual detectors if the maximum possible resolution is not used in single-spot mode, for example by combining n (n is an integer) of the individual detectors. After switching to a multi-spot mode with n illumination spots, the individual detectors can then be read out individually again, thus achieving the same spectral resolution.
Das oder die Umschaltmittel umfassen prinzipiell alle Komponenten, die beim Umstellen des Scanning-Mikroskops vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus aktiv werden oder betätigt werden. Die Umschaltmittel können sowohl gegenständliche oder hardwaremäßige Bestandteile als auch steuerungsmäßige oder softwareartige Bestandteile aufweisen.In principle, the switching device or devices include all components that become active or are actuated when the scanning microscope is switched from single-spot mode to multi-spot mode. The switching means can have physical or hardware components as well as control or software components.
Besonders bevorzugt kann als Teil der Umschaltmittel mindestens ein beweglicher Spiegel, beispielsweise ein drehbar gelagerter Spiegel, insbesondere ein Hohlspiegel, vorhanden sein.Particularly preferably, at least one movable mirror, for example a rotatably mounted mirror, in particular a concave mirror, can be present as part of the switching means.
Die Erfindung kann grundsätzlich mit einer Lichtquelle, beispielsweise einem Laser, verwirklicht werden, die im Wesentlichen nur Licht einer einzigen Wellenlänge aussendet. Besonders bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aber mehrere Lichtquellen zum Aussenden von Anregungslicht mit unterschiedlichen Wellenlängen vorhanden. Dies ermöglicht die Untersuchung von Proben, die mit mehreren unterschiedlichen Farbstoffen präpariert sind.In principle, the invention can be implemented with a light source, for example a laser, which essentially only emits light of a single wavelength. However, in the device according to the invention, it is particularly preferred to have a plurality of light sources for emitting excitation light with different wavelengths. This enables the examination of samples prepared with several different dyes.
Zum Durchführen von konfokalen Mikroskopieverfahren ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine konfokale Blende vorhanden. Für den Multi-Spot-Modus kann eine Blende mit einer der Zahl der Spots entsprechenden Zahl von separaten konfokalen Blenden vorhanden sein.At least one confocal diaphragm is present in the device according to the invention for carrying out confocal microscopy methods. For the multi-spot mode, there can be an aperture with a number of separate confocal apertures corresponding to the number of spots.
Bei einer einfachen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden, wenn vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus umgeschaltet wird und umgekehrt, Parameter der Detektoreinheit verändert. Beispielsweise können, wenn Photomultiplier als Einzeldetektoren verwendet werden, die Hochspannung der Photomultiplier verändert oder angepasst werden.In a simple variant of the method according to the invention, parameters of the detector unit are changed when switching from single-spot mode to multi-spot mode and vice versa. For example, when photomultipliers are used as single detectors, the high voltage of the photomultipliers can be changed or adjusted.
Bei den Bildparametern, die sich erfindungsgemäß beim Umschalten vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus und umgekehrt nicht ändern sollen, kann es sich beispielsweise um die Bildparameter Helligkeit, Kontrast und/oder spektrale Verteilung des Lichts auf einzelne Detektoren der Detektionseinheit handeln.The image parameters, which according to the invention should not change when switching from single-spot mode to multi-spot mode and vice versa, can be, for example, the image parameters brightness, contrast and/or spectral distribution of the light on individual detectors of the detection unit act.
Das Beibehalten von Bildparametern beim Umschalten vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus und umgekehrt kann einfacher bewerkstelligt werden, wenn beim Umschalten zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus auch Parameter des Scanners und/oder der Lichtquelle verändert werden.The preservation of image parameters when switching from single-spot mode to multi-spot mode and vice versa can be accomplished more easily if, when switching between single-spot mode and multi-spot mode, parameters of the scanner and/or of the light source can be changed.
Beispielsweise kann, wenn für den Single-Spot-Modus und den Multi-Spot-Modus dieselbe Lichtquelle verwendet wird, die Intensität des Anregungslichts beim Umschalten vom Single-Spot-Modus auf den Multi-Spot-Modus um einen Faktor erhöht wird, der im Wesentlichen der Anzahl der Lichtspots im Multi-Spot-Modus entspricht. Bevorzugt ist dieser Faktor größer als die Anzahl der Lichtspots im Multi-Spot-Modus minus eins und kleiner als die Anzahl der Lichtspots im Multi-Spot-Modus plus eins. For example, if the same light source is used for the single-spot mode and the multi-spot mode, the intensity of the excitation light when switching from the single-spot mode to the multi-spot mode is increased by a factor that is in the Essentially corresponds to the number of light spots in multi-spot mode. This factor is preferably greater than the number of light spots in multi-spot mode minus one and less than the number of light spots in multi-spot mode plus one.
Aus den für jeden Probenort separat gemessenen Daten kann vorteilhaft ein spektral aufgelöstes mikroskopisches Bild eines Probenbereichs zusammengesetzt werden.A spectrally resolved microscopic image of a sample area can advantageously be assembled from the data measured separately for each sample location.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 : ein Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
3 : ein weiteres Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4 : eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Multi-Spot-Betriebs; -
5 : eine schematische Darstellung einer Reihe von 32 Einzeldetektoren; -
6 : eine schematische Darstellung einer Aufteilung der 32 Einzeldetektoren für den Multi-Spot-Modus und -
7 : ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 : a schematic representation of a device according to the invention; -
2 : a detail of a device according to the invention; -
3 : another detail of a device according to the invention; -
4 : a schematic representation to explain the multi-spot operation; -
5 : a schematic representation of a row of 32 individual detectors; -
6 : a schematic representation of a division of the 32 individual detectors for the multi-spot mode and -
7 : a flowchart to explain the method according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 wird mit Bezug auf
Die Optikmittel umfassen dabei mindestens einen Hauptstrahlteiler 30 zum Trennen des Anregungslichts 12 und des Detektionslichts 80, einen Scanner 40 zum punktweisen Abrastern der Probe 70 mit dem Anregungslicht 12 sowie ein Mikroskopobjektiv 50 zum Fokussieren des Anregungslichts 12 auf oder in die Probe. Die spektral auflösende Detektoreinheit 90 dient zum Nachweisen des Detektionslichts 80, wobei dies jeweils separat für jeden Probenort durchgeführt wird.The optics include at least one
Weiterhin ist eine Auftrenneinheit 20 vorhanden zum Auftrennen des Anregungslichts 12 in eine Mehrzahl von Anregungsstrahlbündeln, die in
Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 eine Steuereinrichtung 120, die mindestens mit den Umschaltmitteln 200, der Auftrenneinheit 20 und der Detektoreinheit 90 zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung 120 dabei eingerichtet zum Einfügen der Auftrenneinheit 20 in den Anregungsstrahlengang A zum Durchführen des Multi-Spot-Modus und zum Entfernen der Auftrenneinheit 20 aus dem Anregungsstrahlengang A für den Single-Spot-Modus. Hierzu ist die Steuereinrichtung 120 über eine schematisch angedeutete Verbindung 26 mit einem beweglichen Spiegel 22 verbunden, mit welchem das Einfügen und Entfernen der Auftrenneinheit bewerkstelligt wird.In addition, the
In der in
Zum Umschalten des Lichtwegs zwischen der ersten Lichtquelle 10 und der Auftrenneinheit 20 einerseits und dem optischen Weg 28 andererseits ist eine Umschalteinrichtung 18 vorhanden, bei der es sich beispielsweise um einen beweglichen Spiegel handeln kann.To switch the light path between the
Bei der in
Zum Umschalten des Lichtwegs zwischen der zweiten Lichtquelle 11 und der Auftrenneinheit 21 einerseits und dem optischen Weg 29 andererseits ist eine Umschalteinrichtung 19 vorhanden, bei der es sich beispielsweise um einen beweglichen Spiegel handeln kann. Die Umschalteinrichtungen 18 und 19 sind jeweils über die Steuereinheit 120 ansteuerbar. Dies ist in
Das Anregungslicht 13 gelangt dann auf einen zweiten Hauptfarbteiler 31 und von diesem, wie das Anregungslicht 12 über den Scanner 40, eine Scanoptik 45 und das Mikroskopobjektiv 50 auf die zu untersuchende Probe 70. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 wird der Benutzer typischerweise entweder mit der ersten Lichtquelle 10 oder der zweiten Lichtquelle 11 arbeiten. Zu diesem Zweck kann der erste Hauptfarbteiler 30 mit der Steuereinheit 21 über eine Verbindung 32 in den Anregungsstrahlengang A eingefügt werden, wenn die erste Lichtquelle 10 verwendet werden soll und entsprechend aus dem Anregungsstrahlengang A entfernt werden, wenn die Lichtquelle 10 nicht verwendet werden soll. Entsprechendes gilt für die zweite Lichtquelle 11 und den Hauptfarbteiler 31, mit welchem Anregungslicht 13 der zweiten Lichtquelle 11 in den Anregungsstrahlengang A eingekoppelt werden kann. Der Hauptfarbteiler 31 kann mit der Steuereinheit 120 über eine Leitung 33 so gesteuert werden, dass das Anregungslicht 13 entweder in den Anregungsstrahlengang A eingekoppelt wird oder nicht.The
Der Scanner 40 kann von der Steuereinheit 120 über eine Verbindung 34 angesteuert werden. Bevorzugt wird der Scanner 40 im Multi-Spot-Modus anders angesteuert als im Single-Spot-Modus.The
Die grundlegende Situation im Single-Spot-Modus und im Multi-Spot-Modus wird mit Bezug auf
In
Bei einer Single-Spot-Situation würde nur ein einziger Probenort mit Anregungslicht bestrahlt werden. Typischerweise werden die Anregungsstrahlbündel 14, 15, 16, 17 parallel in unterschiedlichen Scanzeilen über die Probe 70 geführt. In der in
Zurück zur Betrachtung der
In der ersten dispersiven Einheit 96 und der zweiten dispersiven Einheit 97 wird das von der Probe abgestrahlte Licht 80 spektral aufgeteilt. Hierzu können grundsätzlich bekannte Komponenten, wie Prismen oder Gitter, vorhanden sein. Im Fall des Single-Spot-Betriebs wird das spektral aufgeteilte Licht über einen schematisch angedeuteten Strahlengang 59 und einen Hohlspiegel 24 zu einer Manipulationseinheit 98 geleitet, die optional im Strahlengang vorhanden sein kann.The light 80 emitted by the sample is spectrally divided in the first
Schließlich wird das von der Probe abgestrahlte Licht 80 auf eine Detektorzeile 95 mit einer Vielzahl von Einzeldetektoren geleitet. Mit der Manipulationseinheit 98 kann die räumliche Verteilung der einzelnen spektralen Komponenten auf die Detektorzeile verändert oder manipuliert werden. Beispielsweise können Teile des Spektrums besonders dicht auf die Detektorzeile abgebildet werden, so dass in diesem Bereich die spektrale Auflösung niedriger ist. Andererseits können spektrale Bereiche, für die man sich besonders interessiert, auf besonders viele Einzeldetektoren der Detektorzeile 95 aufgeteilt werden. Die spektrale Auflösung ist dann im Vergleich zu der zuerst beschriebenen Situation größer.Finally, the light 80 emitted by the sample is directed to a
Die Manipulationseinheit 98 kann mit der Steuereinheit 120 über die Leitung 57 aus dem Detektionsstrahlengang D herausgenommen oder in diesen eingefügt werden.The
Zum Umschalten zwischen dem Multi-Spot-Modus und dem Single-Spot-Modus ist als Teil der Umschaltmittel 200 ein beweglicher Hohlspiegel 24 mit einer Ansteuerung 25 vorhanden, die über die Steuereinheit 120 über die Verbindung 55 betätigt werden kann. Im Single-Spot-Modus steht also einerseits der bewegliche Spiegel 88 so, dass das von der Probe 70 abgestrahlte Licht 80 auf die erste dispersive Einheit 96 geleitet wird und von dieser auf dem Strahlengang 59 über den Hohlspiegel 24 auf die Detektorzeile 95 gelangt. Optional kann hierbei noch die Manipulationseinheit 98 durchlaufen werden oder nicht.To switch between the multi-spot mode and the single-spot mode, part of the switching means 200 is a movable concave mirror 24 with a control 25 that can be actuated via the
Im Multi-Spot-Modus wird der Spiegel 88 von der Steuereinheit 120 über die Verbindung 89 so positioniert, dass das von der Probe 70 abgestrahlte Licht 80 nicht auf die erste dispersive Einheit 96, sondern die zweite dispersive Einheit 97 gelangt. Von der zweiten dispersiven Einheit 97 wird das abgestrahlte Licht 80 dann über einen schematisch dargestellten Strahlengang 67 auf die Detektorzeile 95 geleitet. Hierzu ist einerseits der bewegliche Hohlspiegel 24 geeignet positioniert, andererseits ist die Manipulationseinheit 98 über die Steuereinheit 120 und die Verbindung 57 aus dem Strahlengang herausgenommen.In the multi-spot mode, the
Das Einkoppeln entweder einer Mehrzahl von Anregungsstrahlbündeln oder eines einzigen Anregungsstrahlbündels wird mit Bezug auf
Die spektrale Auftrennung des von der Probe 70 abgestrahlten Lichts 80 wird anhand von
In
Das erfindungsgemäße Verfahren wird ergänzend noch mit Bezug auf die
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auch als Mikroskop oder Scanning-Mikroskop bezeichnet werden kann, kann eine Probe sowohl mit einem einzelnen Laserspot (Single-Spot) als auch alternativ mit beispielsweise vier, räumlich versetzten Laserspots (Multi-Spot-Modus) beleuchtet werden. Ein Benutzer kann demnach mit diesem Mikroskop ein- und dieselbe Probe oder Probenstelle einmal im Multi-Spot-Modus und direkt im Anschluss im Single-Spot-Modus betrachten. Auch die umgekehrte Reihenfolge ist selbstverständlich möglich.With the device according to the invention, which can also be referred to as a microscope or scanning microscope, a sample can be illuminated both with a single laser spot (single spot) and alternatively with, for example, four spatially offset laser spots (multi-spot mode). A user can therefore use this microscope to view one and the same sample or sample location once in multi-spot mode and immediately afterwards in single-spot mode. The reverse order is of course also possible.
Wenn zum Erzeugen der Mehrzahl der Anregungsspots für den Multi-Spot-Modus derselbe Laser verwendet wird wie zum Erzeugen des einzelnen Spots, ist die Intensität des einzelnen Spots im Multi-Spot-Modus dann um einen Faktor, der der Anzahl der Spots im Multi-Spot-Modus entspricht, kleiner als diejenige des Einzelspots im Single-Spot-Modus. Um vergleichbare Bilder zu erhalten, ist es aber vorteilhaft, wenn die Intensität der einzelnen Spots im Multi-Spot-Modus jeweils die gleich ist wie die Intensität des einzelnen Spots im Single-Spot-Modus.If the same laser is used to generate the majority of the excitation spots for the multi-spot mode as is used to generate the single spot, then the intensity of the single spot in the multi-spot mode is increased by a factor that corresponds to the number of spots in the multi-spot mode. Spot mode corresponds, smaller than that of single spot in single spot mode. In order to obtain comparable images, however, it is advantageous if the intensity of the individual spots in multi-spot mode is the same as the intensity of the individual spots in single-spot mode.
Weiterhin wird zum Detektieren des von der Probe abgestrahlten Detektionslichts bei der Multi-Spot-Beleuchtung nicht dieselbe Detektionseinheit in derselben Konfiguration verwendet. Mit anderen Worten kann dieselbe Detektionseinheit verwendet werden, jedoch in einer anderen Konfiguration. Mit dem Begriff der Konfiguration des Detektors wird in diesem Zusammenhang die Art und Weise bezeichnet, wie das nachzuweisende Detektionslicht von den mit dem Anregungslicht beleuchteten Probenorten auf die spektral auflösende Detektoreinheit geleitet wird. Für den Fall, dass die spektral auflösende Detektoreinheit eine Mehrzahl von Einzeldetektoren aufweist, entscheidet die Konfiguration der Detektoreinheit darüber, wie die spektrale Leistungsdichte auf die einzelnen Detektoren verteilt wird. Dementsprechend wird sich das Signal der Einzeldetektoren ändern und diese werden unter Umständen sogar über- oder untersteuert. Damit kann sich die spektral aufgelöste Darstellung einer Probe beim Umschalten zwischen Single-Spot-Modus und Multi-Spot-Modus verändern.Furthermore, the same detection unit in the same configuration is not used for detecting the detection light emitted from the sample in the multi-spot illumination. In other words, the same detection unit can be used but in a different configuration. In this context, the concept of the configuration of the detector refers to the manner in which the detection light to be detected is guided from the sample locations illuminated with the excitation light to the spectrally resolving detector unit. If the spectrally resolving detector unit has a plurality of individual detectors, the configuration of the detector unit determines how the spectral power density is distributed to the individual detectors. The signal from the individual detectors will change accordingly and these may even be over- or underdriven. This means that the spectrally resolved representation of a sample can change when switching between single-spot mode and multi-spot mode.
Angestrebt ist aber durch die Erfindung, dass sich die graphische Darstellung der Probe, beispielsweise auf einem Computermonitor, nicht ändert. Insbesondere bei Proben, die mit mehreren Farbstoffen eingefärbt sind, ist das nicht ohne Weiteres gegeben und kann deshalb verwirren und zu falschen Bewertungen von Bilden führen.However, the aim of the invention is that the graphical representation of the sample, for example on a computer monitor, does not change. This is not always the case, especially in the case of samples that are colored with several dyes, and can therefore be confusing and lead to incorrect evaluations of images.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, durch das sichergestellt wird, dass die Parameter wie Bildhelligkeit, Kontrast und Aufteilung der spektralen Kanäle nicht oder nur minimal verändert werden, wenn zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus umgeschaltet wird.According to the invention, a method is proposed which ensures that the parameters such as image brightness, contrast and division of the spectral channels are not changed or only minimally changed when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode.
Das Verfahren kann insbesondere auch in einer Anpassung der Laserintensität bestehen. Beispielsweise kann beim Umschalten vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus die Gesamtlaserleistung so verändert werden, dass am Ende, also nach der Aufteilung der Gesamtleistung auf die vier Anregungsspots und dem Durchlaufen eines mehr oder weniger anderen Strahlengang mit anderen optischen Elementen, die Laserleistung in den vier Spots, jeweils einzeln betrachtet, gleich der Laserleistung in einem Spot beim Single-Spot-Modus ist.In particular, the method can also consist of adjusting the laser intensity. For example, when switching from single-spot mode to multi-spot mode, the total laser power can be changed so that at the end, i.e. after the total power has been divided between the four excitation spots and passing through a more or less different beam path with different optical elements , the laser power in the four spots, considered individually, is equal to the laser power in one spot in single-spot mode.
Wenn weitere Verluste nicht berücksichtigt werden, bedeutet das, wenn beispielsweise vier Anregungsspots verwendet werden, eine Erhöhung des Gesamtlaserintensität um einen Faktor von etwa vier, wenn vom Single-Spot-Modus in den Multi-Spot-Modus umgeschaltet wird.If further losses are not taken into account, this means that if, for example, four excitation spots are used, the total laser intensity increases by a factor of about four when switching from single-spot mode to multi-spot mode.
Bevorzugt können zusätzlich auch noch Unterschiede in der Transmission der verschiedenen Strahlengänge ausgeglichen werden. Dies führt zu Korrekturen des Faktors, der sich aus der Anzahl der verwendeten Beleuchtungsspots im Multi-Spot-Modus ergibt.In addition, differences in the transmission of the various beam paths can preferably also be compensated for. This leads to corrections to the factor resulting from the number of lighting spots used in multi-spot mode.
Im Multi-Spot-Modus kann auch die spektrale Leistungsdichte des Detektionslichts prinzipiell anders auf die Einzeldetektoren verteilt werden als im Single-Spot-Modus. Deshalb wird erfindungsgemäß die Detektoreinheit entsprechend angepasst, wenn zwischen dem Single-Spot-Modus und dem Multi-Spot-Modus umgeschaltet wird.In the multi-spot mode, the spectral power density of the detection light can in principle be distributed differently to the individual detectors than in the single-spot mode. Therefore, according to the invention, the detector unit is adjusted accordingly when switching between the single-spot mode and the multi-spot mode.
Das kann auch bedeuten, dass die Verstärkung oder der Gain aller Einzeldetektoren oder auch nur einzelner Detektorelemente angepasst werden. Es können auch mehrere Detektorelemente zu einem einzigen Kanal zusammengefasst oder getrennt werden. Sodann kann durch Verschieben von optischen Elementen, insbesondere von brechenden oder beugenden Komponenten, die spektrale Verteilung so verändert werden, dass die spektrale Leistungsverteilung auf die Einzeldetektoren beim Umschalten gleich bleibt oder sich jedenfalls nur sehr geringfügig ändert.This can also mean that the amplification or the gain of all individual detectors or just individual detector elements are adjusted. Several detector elements can also be combined into a single channel or separated. Then, by moving optical elements, in particular refractive or diffractive components, the spectral distribution can be changed in such a way that the spectral power distribution on the individual detectors remains the same when switching over or at least changes only very slightly.
Schließlich wird vorgeschlagen, die beim Umschalten zwischen Single-Spot-Modus und Multi-Spot-Modus notwendigen Änderungen der Aufnahmeparameter automatisiert durch eine Bediensoftware durchführen zu lassen. Dazu kann eine Kalibrierung der entsprechenden Parameter, beispielsweise Intensität der Lichtquelle oder der Lichtquellen, Detektorgain und/oder weitere Detektoreinstellungen und/oder Einfügen und Entfernen von beugenden oder brechenden Komponenten in den Strahlengang, notwendig werden. Dies umfasst auch reine Einstellungen der Software, beispielsweise das Zusammenfassen von einigen Detektorelementen zu einem einzigen angezeigten Kanal. Außerdem sind damit auch Änderungen von Elementen der Hardware, wie beispielsweise Laserintensität, Verstärkung (Gain) der Einzeldetektoren und auch die Position von beweglichen optischen Elementen, gemeint.Finally, it is proposed that the necessary changes to the recording parameters when switching between single-spot mode and multi-spot mode be carried out automatically by operating software. One can do this Calibration of the relevant parameters, for example intensity of the light source or light sources, detector gain and/or other detector settings and/or insertion and removal of diffracting or refracting components in the beam path, become necessary. This also includes pure software settings, for example combining some detector elements into a single displayed channel. This also includes changes to hardware elements, such as laser intensity, amplification (gain) of the individual detectors and also the position of movable optical elements.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden wenigstens einige Betriebs- oder Geräteparameter eines Scanning-Mikroskops beim Wechsel zwischen einem Single-Spot-Modus und einem Multi-Spot-Modus automatisch so verändert, dass die für den Benutzer wichtigen, also angezeigten oder sonst in irgendeiner Weise relevanten Parameter, wie Bildhelligkeit und Kontrast, nahezu konstant bleiben.In the method according to the invention and the device according to the invention, at least some operating or device parameters of a scanning microscope are automatically changed when changing between a single-spot mode and a multi-spot mode so that the important for the user, i.e. displayed or otherwise parameters relevant in any way, such as image brightness and contrast, remain almost constant.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Lichtquellelight source
- 1111
- Lichtquellelight source
- 1212
- Anregungslichtexcitation light
- 1313
- Anregungslichtexcitation light
- 1414
- Anregungsstrahlbündelexcitation beam
- 1515
- Anregungsstrahlbündelexcitation beam
- 1616
- Anregungsstrahlbündelexcitation beam
- 1717
- Anregungsstrahlbündelexcitation beam
- 1818
- Umschalteinrichtungswitching device
- 1919
- Umschalteinrichtungswitching device
- 2020
- Auftrenneinheitripping unit
- 2121
- Auftrenneinheitripping unit
- 2222
- verschiebbarer Spiegelsliding mirror
- 2323
- verschiebbarer Spiegelsliding mirror
- 2424
- Hohlspiegelconcave mirror
- 2525
- Steuerung für Hohlspiegel 24Control for concave mirror 24
- 2626
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und verschiebbarem Spiegel 22Control connection between
control unit 120 andmovable mirror 22 - 2727
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und verschiebbarem Spiegel 23Control connection between
control unit 120 andmovable mirror 23 - 2828
- Optikkomponenten in Strahlengang für Single-Spot-ModusOptical components in beam path for single spot mode
- 2929
- Optikkomponenten in Strahlengang für Single-Spot-ModusOptical components in beam path for single spot mode
- 3030
- erster Hauptstrahlteiler, verschieb- oder verschwenkbarfirst main beam splitter, moveable or pivotable
- 3131
- zweiter Hauptstrahlteiler, verschieb- oder verschwenkbarsecond main beam splitter, moveable or pivotable
- 3232
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und erstem Hauptstrahlteiler 30Control connection between
control unit 120 and firstmain beam splitter 30 - 3333
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und zweitem Hauptstrahlteiler 31Control connection between
control unit 120 and secondmain beam splitter 31 - 3434
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und Scanner 40Control connection between
control unit 120 andscanner 40 - 4040
- Scannerscanner
- 4141
- konfokale Blendeconfocal aperture
- 4242
- konfokale Blendeconfocal aperture
- 4343
- konfokale Blendeconfocal aperture
- 4444
- konfokale Blendeconfocal aperture
- 4545
- Scanoptikscanning optics
- 5050
- Mikroskopobjektivmicroscope lens
- 5555
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und Spiegelsteuerung 25Control connection between
control unit 120 and mirror control 25 - 5757
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und Manipulationseinheit 98Control connection between
control unit 120 andmanipulation unit 98 - 5959
- Strahlengang im Single-Spot-ModusBeam path in single spot mode
- 6161
- Teleskoplinsetelescopic lens
- 6262
- Teleskoplinsetelescopic lens
- 6363
- motorisch verstellbarerSpiegelmotorized adjustable mirror
- 6464
- Blendecover
- 6565
- Anschluss für LaserConnection for laser
- 6666
- Anschluss für LaserConnection for laser
- 6767
- Strahlengang im Multi-Spot-ModusBeam path in multi-spot mode
- 7070
- Probesample
- 7171
- Probenortsample location
- 7272
- Probenortsample location
- 7373
- Probenortsample location
- 7474
- Probenortsample location
- 7676
- Probenbereichsample area
- 8080
-
von Probe 70 abgestrahltes Lichtlight emitted from
sample 70 - 8181
-
von Probenort 71 abgestrahltes Lichtlight emitted from
sample site 71 - 8282
-
von Probenort 72 abgestrahltes Lichtlight emitted from
sample location 72 - 8383
-
von Probenort 73 abgestrahltes Lichtlight emitted from
sample site 73 - 8484
-
von Probenort 74 abgestrahltes Lichtlight emitted from
sample location 74 - 8585
- Linse, PinholeoptikLens, pinhole optics
- 8686
- Pinholeblende vierfachFourfold pinhole aperture
- 8787
- Linse, DetektionsoptikLens, detection optics
- 8888
- ansteuerbarer, beweglicher Spiegelcontrollable, movable mirror
- 8989
-
Ansteuerverbindung zwischen Steuereinheit 120 und beweglichem Spiegel 88Control connection between
control unit 120 andmovable mirror 88 - 9090
- spektral auflösender Detektorspectrally resolving detector
- 9191
- erster Bereich der Detektorzeilefirst area of the detector line
- 9292
- zweiter Bereich der Detektorzeilesecond area of the detector line
- 9393
- dritter Bereich der Detektorzeilethird area of the detector line
- 9494
- vierter Bereich der Detektorzeilefourth area of the detector line
- 9595
- Detektorzeiledetector line
- 9696
- erste dispersive Einheitfirst dispersive unit
- 9797
- zweite dispersive Einheitsecond dispersive unit
- 9898
- Manipulationseinheitmanipulation unit
- 100100
- Mikroskopmicroscope
- 120120
- Steuereinheitcontrol unit
- 181181
-
Spektrum des vom Probenort 71 abgestrahlten Lichts 81Spectrum of the light 81 radiated from the
sample location 71 - 182182
-
Spektrum des vom Probenort 72 abgestrahlten Lichts 82Spectrum of the light 82 radiated from the
sample location 72 - 183183
-
Spektrum des vom Probenort 73 abgestrahlten Lichts 83Spectrum of the light 83 radiated from the
sample location 73 - 184184
-
Spektrum des vom Probenort 74 abgestrahlten Lichts 84Spectrum of the light 84 emitted from the
sample location 74 - 200200
- Umschaltmittelswitching means
- 301 bis 332301 to 332
- Detektorendetectors
Claims (20)
Priority Applications (1)
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DE102013021182.4A DE102013021182B4 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Device and method for scanning microscopy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013021182.4A DE102013021182B4 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Device and method for scanning microscopy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013021182A1 DE102013021182A1 (en) | 2015-06-18 |
DE102013021182B4 true DE102013021182B4 (en) | 2023-06-07 |
Family
ID=53191997
Family Applications (1)
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