DE102019214929B4 - Compact light sheet microscope and use of a finitely corrected objective in a light sheet microscope - Google Patents

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Abstract

Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), umfassend ein Beleuchtungsobjektiv (5) zur Transmission von Beleuchtungslicht (21) von einer Beleuchtungsseite (23) zu einer Probenseite (25) in das Probenvolumen (31), und ein Detektionsobjektiv (7) zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht (55) vom Probenvolumen (31) zu einer Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7), wobei das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Beleuchtungsobjektivs (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder dass das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs (7), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) eine Scanvorrichtung (59) angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse (9a, 9b) des jeweiligen Objektivs (5, 7) beweglich und/oder verkippbar ist, und dass die Scanvorrichtung (59) in der beleuchtungsseitigen Brennweite (45a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder in der detektorseitigen Brennweite (45c) des Detektionsobjektivs (7) angeordnet ist.Light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31), comprising an illumination objective (5) for transmitting illumination light (21) from an illumination side (23) to a sample side (25) into the sample volume (31) , and a detection objective (7) for the transmission of scattered and/or fluorescent light (55) from the sample volume (31) to a detector side (53) of the detection objective (7), the illumination objective (5) having a distance (47) between the sample volume (31) and the main plane (43b) of the illumination lens (5) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the illumination lens (5) and/or that the detection lens (7) has a distance (47) between the sample volume (31) and the having the main plane (43b) of the detection objective (7) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the detection objective (7), characterized in that on the illumination side (23) of the illumination object ivs (5) and/or on the detector side (53) of the detection objective (7) there is a scanning device (59) which can be moved and/or tilted with respect to an optical axis (9a, 9b) of the respective objective (5, 7). , and that the scanning device (59) is arranged in the illumination-side focal length (45a) of the illumination objective (5) and/or in the detector-side focal length (45c) of the detection objective (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes, umfassend ein Beleuchtungsobjektiv zur Transmission von Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungsseite zu einer Probenseite in das Probenvolumen, und ein Detektionsobjektiv zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht vom Probenvolumen zu einer Detektorseite des Detektionsobjektivs, wobei das Beleuchtungsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs und/oder das Detektionsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Detektionsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs.The invention relates to a light sheet microscope for observing an object arranged in a sample volume, comprising an illumination objective for transmitting illumination light from an illumination side to a sample side into the sample volume, and a detection objective for transmitting scattered and/or fluorescent light from the sample volume to a detector side of the detection objective , wherein the illumination objective has a distance between the sample volume and the main plane of the illumination objective on the sample volume side, which is greater than the focal length of the illumination objective and/or the detection objective has a distance between the sample volume and the main plane of the detection objective on the sample volume side, which is greater than the focal length of the detection lens.

Lichtblattmikroskope sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2016 103 182 A1 , DE 10 2018 204 940 A1 , WO 2018 / 089 839 A1 , DE 10 2012 109 577 A1 und DE 20 2016 008 115 U1 . Ferner zeigen die DE 10 2007 015 063 A1 und die WO 2017 / 032 805 A1 optische Anordnungen zur Verwendung in Lichtblattmikroskopen. In Lichtblattmikroskopen wird mittels eines Beleuchtungsobjektivs Beleuchtungslicht in ein Probenvolumen fokussiert, wobei ein resultierender Fokus bevorzugt kein eindimensionaler Fokuspunkt bzw. Lichtfleck ist, sondern ein zweidimensional ausgedehnter Fokusbereich. Dies kann beispielsweise durch Einsatz einer Zylinderlinse erreicht werden. In diesem Fall spricht man von einem statischen Lichtblatt. Ebenso kann das Lichtblatt erzeugt werden, indem ein fokussierter Strahl des Beleuchtungslichts entlang einer Richtung gescannt wird, sodass sich ein sogenanntes virtuelles Lichtblatt herausbildet. Das Lichtblatt erstreckt sich entlang einer Längsrichtung, die parallel zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist, entlang einer Breitenrichtung, die senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist und entlang einer Höhenrichtung, die ebenfalls senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist. Die Ausdehnung des Lichtblattes ist im Allgemeinen in Längs- und Breitenrichtung um ein Vielfaches größer als die Ausdehnung in Höhenrichtung. Letztere wird auch als Dicke des Lichtblattes bezeichnet.Light sheet microscopes are known from the prior art, for example from publications DE 10 2016 103 182 A1 , DE 10 2018 204 940 A1 , WO 2018 / 089 839 A1 , DE 10 2012 109 577 A1 and DE 20 2016 008 115 U1 . Furthermore, the DE 10 2007 015 063 A1 and the WO 2017 / 032 805 A1 optical assemblies for use in light sheet microscopes. In light sheet microscopes, illuminating light is focused into a sample volume by means of an illuminating objective, with a resulting focus preferably not being a one-dimensional focal point or light spot, but rather a two-dimensionally extended focal area. This can be achieved, for example, by using a cylindrical lens. In this case one speaks of a static light sheet. The light sheet can also be generated by scanning a focused beam of the illumination light along one direction, so that a so-called virtual light sheet is formed. The light sheet extends along a longitudinal direction, which is oriented parallel to the optical axis of the illumination lens, along a width direction, which is oriented perpendicular to the optical axis of the illumination lens, and along a height direction, which is also oriented perpendicular to the optical axis of the illumination lens. The extent of the light sheet is generally many times larger in the longitudinal and width directions than the extent in the vertical direction. The latter is also referred to as the thickness of the light sheet.

Ein Objekt, welches sich im Probenvolumen befindet, wird folglich im Wesentlichen in einem lokal begrenzten Bereich beleuchtet. Ist das Objekt transparent bzw. semitransparent, so wird ein Querschnitt beleuchtet. Lichtundurchlässige Objekte werden lediglich entlang des Umfangs beleuchtet und können in Beleuchtungsrichtung einen Schattenwurf aufweisen.An object that is located in the sample volume is therefore essentially illuminated in a locally limited area. If the object is transparent or semi-transparent, a cross-section is illuminated. Opaque objects are only illuminated along the perimeter and may cast shadows in the direction of illumination.

Ein Detektionsobjektiv ist derart angeordnet, dass dessen optische Achse senkrecht zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs orientiert ist. Streu- und/oder Fluoreszenzlicht, welches von der beleuchteten Ebene des Objektes gestreut oder in der beleuchteten Ebene des Objektes emittiert (Fluoreszenzlicht) wurde, wird durch das Detektionsobjektiv aufgenommen und zu einem Detektor und/oder zu einer Beobachtungsvorrichtung weitergeleitet.A detection lens is arranged in such a way that its optical axis is oriented perpendicular to the optical axis of the illumination lens. Scattered and/or fluorescent light, which was scattered from the illuminated plane of the object or emitted in the illuminated plane of the object (fluorescence light), is picked up by the detection lens and forwarded to a detector and/or to an observation device.

Die Beleuchtungs- und Detektionsobjektive der Lichtblattmikroskope aus dem Stand der Technik haben den Nachteil, dass in deren Aufbauten Tubuslinsen verwendet werden. Allerdings ist ein solcher Aufbau, in dem Tubuslinse und Objektiv zumindest näherungsweise ein 4f-System bilden, sehr lang und zudem ein Zugang zur hinteren Brennebene bzw. Pupille des Beleuchtungsobjektivs und des Detektionsobjektivs nicht möglich, da diese Brennebenen in den Objektiven liegen. Lösungen aus dem Stand der Technik, die es erlauben, auf die hintere Brennebene bzw. Pupille zuzugreifen sind beispielsweise telezentrische 4f-Optiken: Diese benötigen sehr viel Platz. Typischerweise weist ein Scansystem aus dem Stand der Technik eine Baulänge von etwa 0,5 m auf. Linsenfreie Scansysteme aus dem Stand der Technik verwenden zusätzliche Spiegel und/oder teure und aufwendige parabolische Spiegel, die zudem präzise und zeitaufwendig justiert werden müssen.The illumination and detection objectives of the light sheet microscopes from the prior art have the disadvantage that tube lenses are used in their structures. However, such a structure, in which the tube lens and lens form at least approximately a 4f system, is very long and access to the rear focal plane or pupil of the illumination lens and the detection lens is not possible, since these focal planes lie in the lenses. Solutions from the prior art that allow access to the rear focal plane or pupil are, for example, telecentric 4f optics: these require a great deal of space. A scanning system from the prior art typically has an overall length of approximately 0.5 m. Lens-free scanning systems from the prior art use additional mirrors and/or expensive and complex parabolic mirrors, which also have to be adjusted precisely and in a time-consuming manner.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein kompaktes Lichtblattmikroskop zu schaffen, das einfach zu justieren ist, und bei dem die hintere Brennebene des Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektivs unmittelbar zugänglich ist.The object of the present invention is therefore to create a compact light sheet microscope that is easy to adjust and in which the rear focal plane of the illumination and/or detection objective is directly accessible.

Das eingangs erwähnte erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop löst die obigen Aufgaben dadurch, dass auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs eine Scanvorrichtung angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse des jeweiligen Objektivs beweglich und/oder verkippbar ist, und dass die Scanvorrichtung in der beleuchtungsseitigen Brennweite des Beleuchtungsobjektivs und/oder in der detektorseitigen Brennweite des Detektionsobjektivs angeordnet ist.The light sheet microscope according to the invention mentioned at the outset achieves the above objects in that a scanning device is arranged on the illumination side of the illumination objective and/or on the detector side of the detection objective, which can be moved and/or tilted with respect to an optical axis of the respective objective, and that the scanning device in the focal length of the illumination lens on the illumination side and/or in the focal length of the detection lens on the detector side.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines auf endlich korrigierten Objektivs als Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektiv in einem Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes.Furthermore, the invention relates to the use of an objective corrected to be finite as an illumination and/or detection objective in a light sheet microscope for observing an object arranged in a sample volume.

Unter einem Objektiv ist hierbei ein Licht sammelndes optisches System umfassend eine Anordnung refraktiver Optiken, insbesondere Linsen, und/oder Spiegeln, zu verstehen. Die Anordnung weist hierbei bevorzugt ein gemeinsames Gehäuse auf.Under a lens here is a light-collecting optical system comprising a Arrangement of refractive optics, especially lenses, and / or mirrors to understand. In this case, the arrangement preferably has a common housing.

Die vorliegende Erfindung kann anhand beispielhafter, jeweils für sich vorteilhafter Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Technische Merkmale der Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert und/oder weggelassen werden, sofern es nicht auf den durch das weggelassene technische Merkmal erzeugten technischen Effekt ankommt.The present invention can be further improved on the basis of exemplary configurations that are each advantageous in and of themselves. Technical features of the configurations can be combined with one another and/or omitted as desired, provided that the technical effect produced by the omitted technical feature is not important.

So kann in einer Ausgestaltung das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv ein auf endlich korrigiertes Objektiv sein (auch als „Endlich-Objektiv“ bezeichnet). Ein solches auf endlich korrigiertes Objektiv kann als Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektiv in einem Lichtblattmikroskop zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen angeordneten Objektes verwendet werden, wobei das Beleuchtungsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs und/oder das Detektionsobjektiv einen Abstand zwischen dem Probenvolumen und der probenvolumenseitigen Hauptebene des Detektionsobjektivs aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs.In one embodiment, the illumination objective and/or the detection objective can be an objective corrected to be finite (also referred to as a “finite objective”). Such a finitely corrected lens can be used as an illumination and/or detection lens in a light sheet microscope for observing an object arranged in a sample volume, with the illumination lens having a distance between the sample volume and the main plane of the illumination lens on the sample volume side that is greater than the focal length of the illumination objective and/or the detection objective has a distance between the sample volume and the main plane of the detection objective on the sample volume side which is greater than the focal length of the detection objective.

Das Probenvolumen kann als abgegrenzter Bereich angesehen werden, der beispielsweise durch eine Küvette oder ein entsprechendes Volumenelement zur Aufnahme einer Probe oder eines Objektes begrenzt ist. Ebenso ist es denkbar, dass Charakteristika des Lichtblattes das Probenvolumen definieren. Der Scanbereich kann dabei eine Breite des Probenvolumens definieren, die Ausdehnung des Lichtblattes entlang der optischen Achse über die zweifache Rayleigh-Länge kann beispielsweise eine Länge des Probenvolumens definieren und die Dicke des Lichtblattes in Höhenrichtung kann eine Höhe des Probenvolumens definieren.The sample volume can be viewed as a delimited area that is delimited, for example, by a cuvette or a corresponding volume element for receiving a sample or an object. It is also conceivable that characteristics of the light sheet define the sample volume. The scan area can define a width of the sample volume, the extension of the light sheet along the optical axis over twice the Rayleigh length can, for example, define a length of the sample volume and the thickness of the light sheet in the vertical direction can define a height of the sample volume.

Unter der jeweiligen probenvolumenseitigen Hauptebene ist die Hauptebene des Beleuchtungsobjektivs bzw. des Detektionsobjektivs zu verstehen, welche näher am Probenvolumen angeordnet ist. Die Brennweite der entsprechenden Objektive wird von den entsprechenden Hauptebenen aus gemessen. Erfindungsgemäß ist jeder Raumpunkt des Probenvolumens weiter von der probenvolumenseitigen Hauptebene entfernt als die Brennweite.The respective main plane on the sample volume side is to be understood as meaning the main plane of the illumination objective or of the detection objective which is arranged closer to the sample volume. The focal length of the corresponding lenses is measured from the corresponding principal planes. According to the invention, each point in space of the sample volume is further away from the main plane on the sample volume side than the focal length.

Unter einem auf endlich korrigiertem Objektiv (Endlich-Objektiv) ist zu verstehen, dass dieses auf die Abbildung endlich entfernter konjugierter Ebenen optimiert ist. D.h., dass ein abzubildendes Objekt und das reelle Bild des Objektes in endlicher Entfernung von der jeweiligen objektseitigen oder bildseitigen Hauptebene entfernt sind. Äquivalent hierzu ist der Begriff einer auf endlich korrigierten Optik (Endlich-Optik) zu verstehen. Im Gegensatz dazu liegt bei einer sogenannten Unendlich-Optik oder einem Unendlich-Objektiv eine konjugierte Ebene unendlich weit entfernt von der Optik bzw. dem Objektiv. Die Optimierung eines Endlich-Objektivs oder einer Endlich-Optik erfolgt bezüglich der Form und des Materials der verwendeten Linsen zur gleichmäßigen Verteilung der Brechung auf alle Ober- bzw. Grenzflächen. Endlich-Optiken und Endlich-Objektive sind somit nicht dafür optimiert, kollimiertes Licht im Brennpunkt zu fokussieren bzw. Licht aus einer punktförmigen, im Brennpunkt angeordneten Lichtquelle zu kollimieren.A finitely corrected lens (finite lens) is to be understood as meaning that this is optimized for the imaging of finitely distant conjugate planes. This means that an object to be imaged and the real image of the object are at a finite distance from the respective object-side or image-side main plane. Equivalent to this is the concept of finitely corrected optics (finite optics). In contrast, with so-called infinity optics or an infinity lens, a conjugate plane is infinitely far away from the optics or lens. A finite objective or finite optic is optimized with regard to the shape and the material of the lenses used for the even distribution of the refraction on all surfaces or boundary surfaces. Finite optics and finite lenses are therefore not optimized to focus collimated light at the focal point or to collimate light from a punctiform light source arranged at the focal point.

Eine der von der jeweiligen Hauptebene endlich weit entfernten konjugierten Ebenen liegt bevorzugt im Probenvolumen. Bevorzugt liegt diese konjugierte Ebene zentral im Probenvolumen oder definiert das Zentrum des Probenvolumens. Das Probenvolumen kann sich von der korrigierten Ebene ausgehend hin zum und weg vom jeweiligen Objektiv erstrecken. Die zugehörige zweite konjugierte Ebene ergibt sich durch Abbildung der ersten konjugierten Ebene durch das Objektiv.One of the conjugate planes that is at a finite distance from the respective main plane preferably lies in the sample volume. This conjugate plane is preferably located centrally in the sample volume or defines the center of the sample volume. Starting from the corrected plane, the sample volume can extend towards and away from the respective objective. The associated second conjugate plane results from imaging the first conjugate plane through the lens.

Die zweite konjugierte Ebene befindet sich auf der dem Probenvolumen abgewandten Seite des jeweiligen Objektivs und befindet sich beim Beleuchtungsobjektiv in einem Abstand zur lichtquellenseitigen Hauptebene, beim Detektionsobjektiv in einem Abstand zur detektorseitigen Hauptebene, wobei der jeweilige Abstand größer ist als die Brennweite des entsprechenden Beleuchtungsobjektivs oder Detektionsobjektivs.The second conjugate plane is on the side of the respective lens facing away from the sample volume and is located at a distance from the main plane on the light source side in the case of the illumination lens and at a distance from the main plane on the detector side in the case of the detection lens, with the respective distance being greater than the focal length of the corresponding illumination lens or detection lens .

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops ist es vorteilhaft, wenn das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv ein Spiegelobjektiv ist. Spiegelobjektive sind frei von jeglichen refraktiven Optiken und somit können chromatische Abbildungsfehler vermieden werden. Objektive, die auf refraktiven Optiken basieren, können zwar Korrektur- oder Kompensationselemente aufweisen, welche chromatische Abbildungsfehler minimieren oder korrigieren, allerdings erhöhen diese den technischen Aufwand und die Kosten. Insbesondere, wenn ein breiter Spektralbereich, der beispielsweise den UV-Bereich, den sichtbaren Bereich und den Nahinfrarotbereich (NIR) abdecken soll, gewünscht ist, lässt sich eine adäquate Korrektur über diesen gesamten Bereich nicht realisieren. Ferner erfordert die Verwendung refraktiver Optiken im Ultravioletten oder Infraroten Materialien, welche in diesen Spektralbereichen nicht absorbieren.In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, it is advantageous if the illumination objective and/or the detection objective is a mirror objective. Mirror lenses are free of any refractive optics and thus chromatic aberrations can be avoided. Objectives that are based on refractive optics can have correction or compensation elements that minimize or correct chromatic aberrations, but these increase the technical effort and costs. In particular, if a wide spectral range is desired, which is intended to cover, for example, the UV range, the visible range and the near-infrared range (NIR), an adequate correction over this entire range cannot be implemented. Furthermore, the use of refractive optics in the ultraviolet or infrared requires materials that do not absorb in these spectral ranges.

Die Verwendung von katadioptrischen Objektiven ist ebenso möglich. Diese umfassen reflektive und brechende optische Elemente. Letztere sind bevorzugt chromatisch korrigiert.Catadioptric lenses can also be used. These include reflective and refractive optical elements. The latter are preferably chromatically corrected.

Ein weiterer Vorteil von Spiegelobjektiven ist eine im Vergleich zu refraktiven Objektiven typischerweise größere numerische Apertur (NA) bei gleichem freiem Arbeitsabstand und Baulänge. Der freie Arbeitsabstand ist der Abstand zwischen dem vorderen, dem Probenvolumen zugewandten optischen Element (Linse oder Spiegel) und der abzubildenden Ebene. Ein großer freier Arbeitsabstand ist für die Lichtblattmikroskopie wünschenswert.Another advantage of mirror lenses is a typically larger numerical aperture (NA) compared to refractive lenses with the same free working distance and overall length. The free working distance is the distance between the front optical element (lens or mirror) facing the sample volume and the plane to be imaged. A large free working distance is desirable for light sheet microscopy.

Besonders bevorzugt ist das als Spiegelobjektiv ausgestaltete Beleuchtungsobjektiv und/oder Detektionsobjektiv eine auf endlich entfernte konjugierte Ebenen korrigierte Optik. Ferner kann das Spiegelobjektiv asphärische Oberflächen zur Korrektur von sphärischen Aberrationen aufweisen.The illumination objective and/or detection objective configured as a mirror objective is particularly preferably an optic corrected for conjugate planes at a finite distance. Furthermore, the mirror lens can have aspheric surfaces for correcting spherical aberrations.

Das Beleuchtungsobjektiv und/oder das Detektionsobjektiv kann in einer weiteren Ausgestaltung ein Immersionsobjektiv sein. Bevorzugt können die verwendeten Objektive Immersionsobjektive im Endlich-Aufbau sein, weiter bevorzugt zusätzlich Spiegelobjektive sein.In a further configuration, the illumination objective and/or the detection objective can be an immersion objective. The lenses used can preferably be immersion lenses with a finite structure, more preferably mirror lenses in addition.

Hierbei kann sich das Probenvolumen in einer Probenkammer befinden, welche mit einem Immersionsmedium gefüllt ist. Insbesondere kann das Objektiv bzw. können die Objektive eine transparente, zum Probenvolumen weisende und sich im Immersionsmedium befindliche Grenzfläche aufweisen, die sphärisch oder zylindrisch im Mittelpunkt der Krümmung eines Spiegels des Spiegelobjektiv angeordnet ist. Die transparente Grenzfläche kann beispielsweise eine dünne Membran aus Fluorethylenpropylen (FEP) oder aus Glas sein.In this case, the sample volume can be located in a sample chamber which is filled with an immersion medium. In particular, the objective or the objectives can have a transparent boundary surface which faces the sample volume and is located in the immersion medium and which is arranged spherically or cylindrically in the center point of the curvature of a mirror of the mirror objective. The transparent interface can be, for example, a thin membrane made of fluoroethylene propylene (FEP) or made of glass.

Im Strahlengang des Beleuchtungsobjektivs kann die Krümmung der Grenzfläche auf eine ideale Strahlqualität in der Fokusebene des Detektionsobjektivs optimiert sein. Im Strahlengang des Detektionsobjektivs kann die Krümmung der Grenzfläche auch für abzubildende Bereiche, die nicht auf der optischen Achse des Detektionsobjektivs liegen, für eine ideale Bildqualität optimiert sein. Hierfür kann die Verwendung einer asphärischen Krümmung oder einer zusätzlichen Linse vorteilhaft sein. Ebenso kann eine zusätzliche Meniskuslinse an der der Probe bzw. dem Objekt zugewandten Seite des Objektivs vorgesehen sein, sodass eine dispersionsfreie Nutzung des Objektivs in beliebigen Immersionsmedien möglich ist.In the beam path of the illumination lens, the curvature of the boundary surface can be optimized for ideal beam quality in the focal plane of the detection lens. In the beam path of the detection objective, the curvature of the interface can also be optimized for ideal image quality for regions to be imaged that do not lie on the optical axis of the detection objective. The use of an aspherical curvature or an additional lens can be advantageous for this. Likewise, an additional meniscus lens can be provided on the side of the objective facing the sample or the object, so that a dispersion-free use of the objective in any immersion media is possible.

Durch eine Verschiebung des Linsensystems, d.h. des Beleuchtungs- und/oder Detektionsobjektivs und der Lichtquelle (im Falle eines Beleuchtungsstrahlenganges) bzw. des Detektors (im Falle eines Detektionsstrahlenganges) kann die Vergrößerung der Abbildung einstellbar sein. Ferner kann hierbei die Nutzung eines einstellbaren Spiegels (DM) für die Korrektur von Aberrationen vorteilhaft sein. Auch ist es denkbar, dass Korrekturoptiken in den Strahlengang einschwenkbar sind, beispielsweise statische Phasenplatten.The magnification of the image can be adjusted by shifting the lens system, i.e. the illumination and/or detection lens and the light source (in the case of an illumination beam path) or the detector (in the case of a detection beam path). Furthermore, the use of an adjustable mirror (DM) for the correction of aberrations can be advantageous here. It is also conceivable that correction optics can be pivoted into the beam path, for example static phase plates.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops kann auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs ein optischer Lichtwellenleiter angeordnet sein, über den Beleuchtungslicht in das Beleuchtungsobjektiv einkoppelbar ist. Die Einkopplung des Beleuchtungslichts über einen optischen Lichtwellenleiter hat den Vorteil, dass über diesen eine flexible Anbindung möglich ist. Ferner kann eine Auskoppelfacette des optischen Lichtwellenleiters, über welche das Beleuchtungslicht aus dem optischen Lichtwellenleiter ausgekoppelt wird, d.h. das Ende des optischen Lichtwellenleiters, beweglich, insbesondere verschiebbar sein. Ein weiterer Vorteil eines optischen Lichtwellenleiters ist, dass die Lichtquelle, welche das Beleuchtungslicht emittiert, vom Lichtblattmikroskop entfernt angeordnet sein kann.In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, an optical waveguide can be arranged on the illumination side of the illumination objective, via which illumination light can be coupled into the illumination objective. The coupling of the illumination light via an optical waveguide has the advantage that a flexible connection is possible via this. Furthermore, a coupling-out facet of the optical waveguide, via which the illumination light is coupled out of the optical waveguide, i.e. the end of the optical waveguide, can be movable, in particular displaceable. A further advantage of an optical waveguide is that the light source, which emits the illuminating light, can be arranged at a distance from the light sheet microscope.

Mittels der Scanvorrichtung kann ein Strahlengang von in das Beleuchtungsobjektiv einzukoppelndem Beleuchtungslicht bezüglich seiner Entfernung zur optischen Achse und/oder seines Winkels zur optischen Achse variiert werden. Es können somit zwei getrennte Scanvorrichtungen auf der Detektorseite und der Beleuchtungsseite vorgesehen sein. Ebenso kann eine gemeinsam genutzte Scanvorrichtung auf der Detektorseite und der Beleuchtungsseite vorgesehen sein.Using the scanning device, a beam path of illumination light to be coupled into the illumination lens can be varied with respect to its distance from the optical axis and/or its angle to the optical axis. Two separate scanning devices can thus be provided on the detector side and the illumination side. A shared scanning device can also be provided on the detector side and the illumination side.

Eine Verkippung des Strahlengangs des Beleuchtungslichtes, d.h. eine Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs wird durch eine fokussierende Optik (oder das fokussierende optische System des Objektivs) in einen Versatz umgesetzt und entsprechend ein Versatz in eine Verkippung.A tilting of the beam path of the illuminating light, i.e. a tilting of the illuminating beam path, is converted into an offset by focusing optics (or the focusing optical system of the lens) and correspondingly an offset into a tilting.

Da die Verwendung von Endlich-Objektiven keinen kollimierten Beleuchtungsstrahlengang erfordert, kann der Strahldurchmesser des Beleuchtungsstrahls vorteilhafterweise kleiner gewählt werden. Folglich kann auch die Scanvorrichtung kleiner gewählt werden, was neben Kostenersparnis auch zu einem Geschwindigkeitszuwachs des Scanvorgangs führen kann.Since the use of finite lenses does not require a collimated illumination beam path, the beam diameter of the illumination beam can advantageously be selected to be smaller. Consequently, the scanning device can also be selected to be smaller, which, in addition to cost savings, can also lead to an increase in the speed of the scanning process.

Eine bevorzugt kombinierte Variation des Versatzes und der Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs mittels der Scanvorrichtung erlaubt es, die Position des Lichtblatts im Probenvolumen, d.h. im Objekt zu variieren und beispielsweise durch das Objekt zu scannen, ohne dass das Probenvolumen oder das Beleuchtungsobjektiv bewegt werden müssen.A preferably combined variation of the offset and the tilting of the illumination beam path by means of the scanning device allows the position of the light sheet in the sample volume, ie to vary in the object and, for example, to scan through the object without changing the sample volume or the illumination lens must be moved.

Insbesondere kann das Lichtblatt in Breiten- und Höhenrichtung verschiebbar sein und somit das Beleuchten von Objekten ermöglichen, die (beispielsweise aufgrund ihrer Größe) mittels eines einzigen Lichtblattes nicht gänzlich beleuchtet werden können. Die Breitenrichtung kann als Richtung definiert werden, die innerhalb der Fokusebene des Detektionsobjektivs bzw. einer dazu parallelen Ebene liegt, d.h. senkrecht zur Detektionsachse und parallel zur Beleuchtungsachse, orientiert ist. Entsprechend kann die Höhenrichtung als Richtung definiert werden, die senkrecht zur Beleuchtungsebene liegt, aber parallel zur Detektionsachse der optischen Achse des Detektionsobjektivs orientiert ist. Bevorzugt sind die Breiten- und die Höhenrichtung senkrecht zueinander orientiert.In particular, the light sheet can be displaceable in the width and height direction and thus enable the illumination of objects which (for example because of their size) cannot be fully illuminated using a single light sheet. The width direction can be defined as a direction that lies within the focal plane of the detection objective or a plane parallel to it, i.e. perpendicular to the detection axis and parallel to the illumination axis. Correspondingly, the height direction can be defined as a direction that is perpendicular to the illumination plane but is oriented parallel to the detection axis of the optical axis of the detection lens. The width and height directions are preferably oriented perpendicular to one another.

Der Versatz und/oder die Verkippung des Beleuchtungsstrahlengangs kann bei Benutzung des optischen Lichtwellenleiters auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass das bewegliche Ende des Lichtwellenleiters mittels einer entsprechenden Vorrichtung verschoben und/oder verkippt wird. Ebenso ist die Verwendung eines Kippspiegels oder mehrerer Kippspiegel möglich, um die Beleuchtung, das heißt die Lage des Lichtblattes, zu variieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungsobjektiv ein oder mehrere elektrisch fokussierbare Linsen (engl.: electrically tunable lenses, ETL) beinhalten, deren Verstellung ebenfalls eine Variation der Lage des Lichtblatts ermöglicht. Sowohl das Beleuchtungsobjektiv, als auch das Detektionsobjektiv können bei allen diesen Varianten bezogen auf ihre räumliche Position statisch ausgestaltet sein und beim Scannen bezüglich dieser keine Beweglichkeit erfordern.The offset and/or the tilting of the illumination beam path can be implemented in a simple manner when using the optical light waveguide by displacing and/or tilting the movable end of the light waveguide using a corresponding device. It is also possible to use a tilting mirror or several tilting mirrors in order to vary the illumination, ie the position of the light sheet. Alternatively or additionally, the illumination lens can contain one or more electrically tunable lenses (ETL), the adjustment of which also allows the position of the light sheet to be varied. In all of these variants, both the illumination objective and the detection objective can be designed to be static in relation to their spatial position and do not require any mobility in relation to this when scanning.

Eine Verschiebung des Lichtblattes ist vorteilhafterweise damit verbunden, dass die Lage des Bereichs, welcher vom Lichtblatt beleuchtet und vom Detektionsobjektiv detektiert wird, über eine Scanvorrichtung nachgeregelt werden kann. Insbesondere, wenn das Lichtblatt entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs, also entlang der Höhenrichtung, verschoben wird, kann durch ein Nachregeln des Detektionsobjektivs stets eine scharfe Abbildung der beleuchteten Ebene auf einem Detektor sichergestellt sein. Allgemein kann diese Scanvorrichtung wie im Fall der Scanvorrichtung im Beleuchtungsstrahlengang auf verschiedene Weisen umgesetzt werden, die äquivalent zu den bereits oben für den Beleuchtungsstrahlengang genannten Varianten sein können. Ebenso ist eine Verschiebung des Lichtblattes entlang der Breitenrichtung möglich. In diesem Fall kann eine Scanvorrichtung im Detektionsstrahlengang den Detektionsstrahlengang nachregeln. Für beide Optionen des Nachregelns können verschiedene Kombinationen von ETL + Galvo bzw. Galvo + ETL verwendet werden, wobei der Effekt einer ETL wie oben beschrieben vorteilhaft durch eine Verschiebung des Objektivs und/oder Detektors bzw. der Lichtquelle erreicht werden. Die Verschiebung findet vorzugsweise senkrecht zur Beleuchtungsachse statt, so dass ein z-Stapel aufgenommen werden kann.A displacement of the light sheet is advantageously associated with the fact that the position of the area that is illuminated by the light sheet and detected by the detection lens can be readjusted using a scanning device. In particular, when the light sheet is displaced along the optical axis of the detection lens, ie along the height direction, a sharp image of the illuminated plane on a detector can always be ensured by readjusting the detection lens. In general, as in the case of the scanning device, this scanning device can be implemented in various ways in the illumination beam path, which can be equivalent to the variants already mentioned above for the illumination beam path. A displacement of the light sheet along the width direction is also possible. In this case, a scanning device in the detection beam path can readjust the detection beam path. Various combinations of ETL+galvo or galvo+ETL can be used for both readjustment options, with the effect of an ETL being advantageously achieved as described above by shifting the lens and/or detector or light source. The displacement preferably takes place perpendicularly to the illumination axis, so that a z-stack can be recorded.

Die Scanvorrichtung ist in der beleuchtungsseitigen Brennweite (Brennebene) des Beleuchtungsobjektivs und/oder in der detektorseitigen Brennweite des Detektionsobjektivs angeordnet. Diese Anordnung der Scanvorrichtung hat den Vorteil, dass beispielsweise eine Verkippung der Scanvorrichtung einer Veränderung der Lage (Parallelversatz) des Strahlenganges, beispielsweise einer Lichtquelle oder zum Detektor, entspricht. Zu beachten ist dabei, dass lediglich die Scanvorrichtung in der Brennweite angeordnet ist, nicht jedoch eine punktförmige Lichtquelle oder der Fokus einer Lichtquelle, da dies zur Kollimation des Beleuchtungslichts führen würde.The scanning device is arranged in the illumination-side focal length (focal plane) of the illumination lens and/or in the detector-side focal length of the detection lens. This arrangement of the scanning device has the advantage that, for example, a tilting of the scanning device corresponds to a change in the position (parallel offset) of the beam path, for example a light source or to the detector. It should be noted that only the scanning device is arranged in the focal length, but not a point light source or the focus of a light source, since this would lead to collimation of the illumination light.

Die Verkippung und der Versatz können durch ein Scannersystem der Scanvorrichtung erfolgen. Es können ein erster Scanspiegel und ein zweiter Scanspiegel vorgesehen sein, wobei der erste Scanspiegel kleiner als der zweite Scanspiegel sein kann und somit höhere Scanfrequenzen ermöglicht. Auf diese Weise kann beispielsweise während des langsamen Versatzes des Strahls noch eine schnellere Verkippung erzeugt werden. Ein solches Scannersystem kann einen parallelen Versatz des Strahlenganges ermöglichen. Ferner kann der Abstand zwischen dem Scannersystem und dem Objektiv beliebig und/oder veränderlich sein. Im Vergleich zu den Lichtblattmikroskopen aus dem Stand der Technik benötigt diese Ausgestaltung keine sogenannte Scanlinse, welche ein reelles Zwischenbild erzeugt, wobei in diesem Fall eine Scanvorrichtung an der Position des reellen Zwischenbildes der Scanlinse angeordnet ist. Somit kann insbesondere auf die optisch besonders aufwendige Scanlinse verzichtet werden. Bevorzugt können für ein Scannersystem der Scanvorrichtung kompakte MEMS-Spiegel (engl.: microelectromechanical systems) verwendet werden.The tilting and the offset can be performed by a scanner system of the scanning device. A first scanning mirror and a second scanning mirror can be provided, it being possible for the first scanning mirror to be smaller than the second scanning mirror, thus enabling higher scanning frequencies. In this way, a faster tilting can be generated, for example, during the slow displacement of the beam. Such a scanner system can enable a parallel offset of the beam path. Furthermore, the distance between the scanner system and the lens can be arbitrary and/or variable. Compared to the light sheet microscopes of the prior art, this embodiment does not require a so-called scanning lens which generates a real intermediate image, in which case a scanning device is arranged at the position of the real intermediate image of the scanning lens. Thus, in particular, the optically particularly complex scanning lens can be dispensed with. Compact MEMS mirrors (microelectromechanical systems) can preferably be used for a scanner system of the scanning device.

Beispielsweise ist mit einem solchen Scannersystem der Drehpunkt des Strahlbündels entlang der optischen Achse einstellbar. Das heißt auch, dass z.B. wenn das Objektiv verschoben wird, um die Vergrößerung zu ändern, diese Verschiebung durch den Scannersystem kompensiert werden kann, so dass auch in diesem Fall der Drehpunkt des Strahls wieder in der (beleuchtungsseitigen oder detektorseitigen) Fokusebene des Objektivs liegt.For example, with such a scanner system, the center of rotation of the beam bundle can be adjusted along the optical axis. This also means that if, for example, the lens is moved to change the magnification, this shift can be compensated for by the scanner system, so that in this case the center of rotation of the beam is again in the (illuminating-side or detector-side) focal plane of the lens.

Ferner kann im erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskop auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs ein räumliches Lichtmodulationselement angeordnet sein, welches mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Bereiche unterschiedlicher optischer Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften aufweist.Furthermore, in the light sheet microscope according to the invention, a spatial light modulation element can be arranged on the illumination side of the illumination lens and/or on the detector side of the detection lens, which has at least two spatially separate areas with different optical transmission and/or reflection properties.

Rein beispielhaft können Mikrospiegelaktuatoren (englisch: digital mirror device), kurz DMD, deformierbare Spiegel (englisch: deformable mirror), kurz DM oder räumliche Lichtmodulatoren (englisch: spatial light modulator), kurz SLM als räumliches Lichtmodulationselement verwendet werden.Purely by way of example, micromirror actuators (digital mirror device), DMD for short, deformable mirrors (DM for short), or spatial light modulators (SLM) for short, can be used as the spatial light modulation element.

Ein DMD besteht aus einer Anordnung einzeln schaltbarer Spiegel, bevorzugt Mikrospiegel, mit denen Muster erzeugt werden können. Die Schaltstellungen der einzelnen Spiegel sind diskret und können beispielsweise binär oder trinär sein. Ein DMD erlaubt beispielsweise die Darstellung einer Ringblende.A DMD consists of an array of individually switchable mirrors, preferably micromirrors, with which patterns can be generated. The switching positions of the individual mirrors are discrete and can be binary or trinary, for example. A DMD allows, for example, the display of a ring aperture.

Ein DM weist eine kontinuierliche verspiegelte Oberfläche auf, die durch Aktuatoren verformbar ist. In Abhängigkeit von der Anzahl von Aktuatoren sind mit einem DM beinahe beliebige Oberflächenkurven der verspiegelten Oberfläche möglich, sodass dieser es erlaubt, Fehler in der Optik des entsprechenden Objektivs auszugleichen. Ferner ermöglicht ein DM, den Beleuchtungsstrahlengang und/oder den Detektionsstrahlengang bezüglich seiner Konvergenz oder Divergenz zu ändern, d.h. beispielsweise das Beleuchtungslicht zu fokussieren bzw. zu defokussieren.A DM has a continuous mirrored surface that can be deformed by actuators. Depending on the number of actuators, almost any surface curves of the mirrored surface are possible with a DM, so that it allows errors in the optics of the corresponding lens to be compensated for. Furthermore, a DM makes it possible to change the convergence or divergence of the illumination beam path and/or the detection beam path, i.e., for example, to focus or defocus the illumination light.

Ein SLM arbeitet beispielsweise mit doppelbrechenden Flüssigkristallen um ortsabhängig das transmittierte oder reflektierte Licht mit Phasenunterschieden zu beaufschlagen. Durch eine entsprechende Ansteuerung kann eine fokussierende oder defokussierende Phasenplatte im SLM ausgebildet sein.An SLM works, for example, with birefringent liquid crystals in order to apply phase differences to the transmitted or reflected light, depending on the location. A focusing or defocusing phase plate can be formed in the SLM by appropriate control.

Das räumliche Lichtmodulationselement kann bevorzugt homogen ausgeleuchtet sein und erlaubt es durch die Konfiguration der einzelnen Bereiche, flexible Beleuchtungsmuster zu erzeugen. Im Detektionsstrahlengang kann das räumliche Lichtmodulationselement bevorzugt dafür verwendet werden, etwaige Fehler des Detektionsobjektivs auszugleichen bzw. über die Änderung des Strahlenganges durch das Detektionsobjektiv hindurch die Lage der Ebene zu variieren, welche auf dem Detektor scharf abgebildet wird. Die Lage dieser Ebene kann somit beispielsweise einer Lageänderung des Lichtblattes vom Detektionsobjektiv weg bzw. auf dieses zu nachgeregelt werden. Ferner kann das räumliche Lichtmodulationselement im Detektionsstrahlengang zur Manipulation des Streu- und/oder Fluoreszenzlichtes genutzt werden, beispielsweise zur Filterung von Raumfrequenzen.The spatial light modulation element can preferably be illuminated homogeneously and allows flexible illumination patterns to be generated through the configuration of the individual areas. In the detection beam path, the spatial light modulation element can preferably be used to compensate for any errors in the detection lens or to vary the position of the plane that is sharply imaged on the detector by changing the beam path through the detection lens. The position of this plane can thus be readjusted, for example, to a change in position of the light sheet away from the detection lens or towards it. Furthermore, the spatial light modulation element in the detection beam path can be used to manipulate the scattered and/or fluorescent light, for example to filter spatial frequencies.

Durch die mögliche Fokussierung bzw. Defokussierung im Beleuchtungsstrahlengang ist es möglich, das sich ausbildende Lichtblatt entlang bzw. entgegen der Längsrichtung, das heißt parallel zur optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs, zu verschieben.The possible focusing or defocusing in the illumination beam path makes it possible to displace the light sheet that is being formed along or counter to the longitudinal direction, that is to say parallel to the optical axis of the illumination lens.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops kann auf der Beleuchtungsseite des Beleuchtungsobjektivs und/oder auf der Detektorseite des Detektionsobjektivs ein brennweitenveränderliches optisches Element angeordnet sein. Wie zuvor beschrieben kann durch eine Änderung der Divergenz oder Konvergenz im Beleuchtungsstrahlengang die Lage des Lichtblattes entlang bzw. entgegen der optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs variiert werden und/oder im Detektionsstrahlengang die Lage der scharf auf den Detektor abgebildeten Ebene variiert und insbesondere das Detektionsobjektiv auf eine Lageänderung des Lichtblattes vom Detektionsobjektiv weg oder auf dieses zu nachgeregelt werden. In a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention, an optical element with variable focal length can be arranged on the illumination side of the illumination objective and/or on the detector side of the detection objective. As described above, the position of the light sheet along or against the optical axis of the illumination lens can be varied by changing the divergence or convergence in the illumination beam path and/or the position of the plane that is sharply imaged on the detector can be varied in the detection beam path and, in particular, the detection lens can be adjusted to a change in position of the light sheet away from the detection lens or towards it.

Insbesondere kann das brennweitenveränderliche optische Element als elektrisch durchstimmbare Linse (englisch: electrically tunable lens), kurz ETL, ausgestaltet sein.In particular, the variable focal length optical element can be configured as an electrically tunable lens, ETL for short.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop sowohl ein brennweitenveränderliches optisches Element, als auch eine Scanvorrichtung aufweisen. Eine derartige Kombination erlaubt es, das auszubildende Lichtblatt im Probenvolumen in allen drei Raumrichtungen zu verschieben und gemäß dieser Verschiebung die Lage der Ebene, welche vom Detektionsobjektiv scharf auf den Detektor abgebildet wird, der Lageänderung des Lichtblattes nachzuregeln, so dass die scharf abgebildete Ebene mit der Ebene, in welcher das Lichtblatt ausgebildet ist, übereinstimmt.In a particularly advantageous embodiment, the light sheet microscope according to the invention can have both an optical element with variable focal length and a scanning device. Such a combination makes it possible to shift the light sheet to be formed in the sample volume in all three spatial directions and, according to this shift, to readjust the position of the plane that is sharply imaged onto the detector by the detection objective, the change in position of the light sheet, so that the sharply imaged plane coincides with the Level in which the light sheet is formed matches.

Ein ähnlicher Effekt wie durch eine ETL kann auch linsenfrei erreicht werden, indem die Faser vor- und zurückgeschoben wird.An effect similar to that of an ETL can also be achieved without a lens by pushing the fiber back and forth.

Ferner ist ein Scanmodus vorteilhaft, bei dem die Faser nicht in der hinteren Brennebene liegt, jedoch eine Taumelbewegung ausführt. Eine Taumelbewegung ist als seitlicher Versatz gekoppelt mit einer entsprechenden Verkippung zu verstehen, wobei diese kombinierte Bewegung in der konjugierten Ebene näherungsweise einem parallelen Versatz des Strahls entspricht.Furthermore, a scan mode is advantageous in which the fiber is not in the back focal plane but performs a wobbling motion. A tumbling movement is to be understood as a lateral displacement coupled with a corresponding tilting, with this combined movement in the conjugate plane approximately corresponding to a parallel displacement of the beam.

Ferner kann eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops eine Lichtquellenanordnung vorsehen, die Licht mindestens einer Wellenlänge emittiert. Die Lichtquellenanordnung kann mindestens eine Lichtquelle, d.h. auch zwei, drei oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Die Lichtquellen können diskret oder kontinuierlich sein oder diskrete und kontinuierliche spektrale Anteile aufweisen. Ferner kann die mindestens eine Lichtquelle ein Freistrahl-Laser oder ein fasergekoppelter Laser sein.Furthermore, a further embodiment of the light sheet microscope according to the invention can provide a light source arrangement which emits light of at least one wavelength. The light source arrangement can have at least one light source, ie also two, three or more light sources. The light sources can be discrete or continuous, or have discrete and continuous spectral components. Furthermore, the at least one light source can be a free-beam laser or a fiber-coupled laser.

Wird ein fasergekoppelter Laser verwendet, so kann eine Strahlaufweitung direkt durch einen Kollimator erfolgen, wobei dem Auftreten möglicher chromatischer Abbildungsfehler vorgebeugt werden kann, indem achromatische Kollimatoren verwendet werden. Ebenso ist es möglich, auf reflektive Kollimatoren zurückzugreifen.If a fiber-coupled laser is used, the beam can be expanded directly by a collimator, and the occurrence of possible chromatic aberrations can be prevented by using achromatic collimators. It is also possible to use reflective collimators.

Werden Freistrahl-Laser verwendet, so können Vorrichtungen zur Strahlaufweitung vorgesehen sein. Diese können hinsichtlich chromatischer Abbildungsfehler korrigiert sein oder reflektive Optiken verwenden.If free-beam lasers are used, devices for expanding the beam can be provided. These can be corrected for chromatic aberrations or use reflective optics.

Die Lichtquellenanordnung kann einen Ultrakurzpulslaser oder eine extrem breitbandige Lichtquelle, beispielsweise in Form eines Weißlichtlasers, aufweisen.The light source arrangement can have an ultra-short-pulse laser or an extremely broadband light source, for example in the form of a white-light laser.

Ebenso ist es möglich, dass die Lichtquellenanordnung gleichzeitig oder in einer alternierenden oder anderweitig getakteten Abfolge Licht mindestens zweier Spektralbereiche aus einem oder verschiedenen Lasern zur Verfügung stellt. Die mindestens zwei Spektralbereiche können sich stark voneinander unterscheiden, beispielsweise wenn Wellenlängen aus dem ultravioletten Spektralbereich (zum Beispiel um 405 nm) und Wellenlängen aus dem Nahinfrarotbereich (zum Beispiel 1300 nm) verwendet werden.It is also possible for the light source arrangement to provide light from at least two spectral ranges from one or different lasers simultaneously or in an alternating or otherwise clocked sequence. The at least two spectral ranges can differ greatly from one another, for example if wavelengths from the ultraviolet spectral range (for example around 405 nm) and wavelengths from the near-infrared range (for example 1300 nm) are used.

In solchen Anwendungsfällen ist die Verwendung von Spiegelobjektiven besonders vorteilhaft, da diese keine Dispersion und folglich keine chromatischen Abbildungsfehler aufweisen.In such applications, the use of mirror lenses is particularly advantageous since they have no dispersion and consequently no chromatic aberrations.

Im erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskop sind bevorzugt entlang der optischen Achse des Beleuchtungsobjektivs keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet, die eine probenvolumenseitige Brennebene des Beleuchtungsobjektiv in das Probenvolumen verschieben und/oder entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet, welche die probenvolumenseitigen Brennebene des Detektionsobjektivs in das Probenvolumen verschieben.In the light sheet microscope according to the invention, no optical elements with a refractive power are preferably arranged along the optical axis of the illumination objective that shift a sample volume-side focal plane of the illumination objective into the sample volume and/or along the optical axis of the detection objective no optical elements with a refractive power are arranged that shift the sample volume-side focal plane of the detection objective into the sample volume.

Mit anderen Worten sind keine Linsen vorhanden, deren Verwendung den optischen Aufbau des Beleuchtungsobjektivs und/oder des Detektionsobjektivs derart modifizieren, dass aus einem endlich Aufbau ein unendlich Aufbau wird.In other words, there are no lenses whose use would modify the optical structure of the illumination lens and/or the detection lens in such a way that a finite structure becomes an infinite structure.

Ebenso ist bevorzugt keine weitere Linse vorhanden, die als Tubuslinse bezeichnet werden kann oder als solche wirkt.Likewise, there is preferably no further lens that can be referred to as a tube lens or acts as such.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausgestaltungen näher erläutert. Die spezifischen Ausgestaltungen sind jeweils für sich vorteilhaft, wobei die technischen Merkmale der gezeigten Ausgestaltungen beliebig miteinander kombiniert und/oder weggelassen werden können. Gleiche technische Merkmale und technische Merkmale mit gleicher Funktion oder technischer Wirkung werden mit demselben Bezugszeichen versehen. Auf doppelte Erklärung wird der Übersichtlichkeit halber verzichtet.The present invention is explained in more detail below using exemplary configurations. The specific configurations are each advantageous in and of themselves, it being possible for the technical features of the configurations shown to be combined with one another and/or omitted as desired. Identical technical features and technical features with the same function or technical effect are provided with the same reference symbols. Duplicate explanations are omitted for the sake of clarity.

Es zeigen:

  • 1a eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
  • 1b die schematische Darstellung einer Taumelbewegung der Lichtquelle;
  • 2a eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
  • 2b das Lichtblattmikroskop der 2a mit einem Kippspiegelsystem;
  • 3 eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
  • 4 eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops;
  • 5 eine fünfte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops; und
  • 6 eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops.
Show it:
  • 1a a first embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
  • 1b the schematic representation of a wobbling movement of the light source;
  • 2a a second embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
  • 2 B the light sheet microscope 2a with a tilting mirror system;
  • 3 a third embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
  • 4 a fourth embodiment of the light sheet microscope according to the invention;
  • 5 a fifth embodiment of the light sheet microscope according to the invention; and
  • 6 a sixth embodiment of the light sheet microscope according to the invention.

1a zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtblattmikroskop 1 in einer ersten Ausgestaltung. In den 1a bis 5 sind jeweils lediglich optische Hauptbestandteile 3 des Lichtblattmikroskops 1 gezeigt. Mechanische Aufbauten sowie elektrische Steuerung oder Auswertung sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Die Objektive 5, 7 sind spezielle Ausgestaltungen von Linsensystemen 6. 1a shows a light sheet microscope 1 according to the invention in a first embodiment. In the 1a until 5 only the main optical components 3 of the light sheet microscope 1 are shown in each case. Mechanical structures and electrical control or evaluation are not shown for the sake of clarity. The lenses 5, 7 are special configurations of lens systems 6.

Das Lichtblattmikroskop 1 umfasst ein Beleuchtungsobjektiv 5 und ein Detektionsobjektiv 7, welche jeweils eine optische Achse 9 aufweisen. Eine optische Achse des Beleuchtungsobjektivs 9a ist im Wesentlichen senkrecht zu einer optischen Achse des Detektionsobjektivs 9b orientiert.The light sheet microscope 1 comprises an illumination objective 5 and a detection objective 7, each of which has an optical axis 9. An optical axis of the illumination lens 9a is oriented essentially perpendicular to an optical axis of the detection lens 9b.

Der Einfachheit halber sind beide Objektive 5, 7 schematisch mit einer Bikonvexlinse 11 gezeigt, können allerdings in realen Ausgestaltungen eine Vielzahl von Linsen unterschiedlicher Form (bikonvex, plan-konvex, konvex-konkav, plan-konkav, bikonkav) umfassen.For the sake of simplicity, both objectives 5, 7 are shown schematically with a biconvex lens 11, but in real configurations they can comprise a multiplicity of lenses of different shapes (biconvex, plano-convex, convex-concave, plano-concave, biconcave).

Die in 1a gezeigten Objektive 5, 7 sind als refraktive Objektive 13 ausgestaltet, können allerdings auch in Form eines Spiegelobjektivs 15 ausgestaltet sein. 1 zeigt ein solches Spiegelobjektiv 15, welches das im Lichtblattmikroskop 1 gezeigte Beleuchtungsobjektiv 5 und/oder das gezeigte Detektionsobjektiv 7 ersetzen kann.In the 1a Lenses 5, 7 shown are designed as refractive lenses 13, but can also be designed in the form of a mirror lens 15. 1 shows such a mirror objective 15, which can replace the illumination objective 5 shown in the light sheet microscope 1 and/or the detection objective 7 shown.

Analog der 1a können die refraktiven Objektive 13 der 2, 3 und 4 durch Spiegelobjektive 15 ersetzt werden und die Spiegelobjektive 15 der Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 können entsprechend gegen refraktive Objektive 13 ausgetauscht werden.Analog of the 1a can the refractive lenses 13 of the 2 , 3 and 4 be replaced by mirror lenses 15 and the mirror lenses 15 of the configurations of the light sheet microscope 1 can be correspondingly exchanged for refractive lenses 13 .

In 1a ist ferner ein optischer Lichtwellenleiter 17 in Form einer optischen Faser 19 gezeigt, über welche Beleuchtungslicht 21 zu einer Beleuchtungsseite 23 des Beleuchtungsobjektivs 5 geleitet wird. Das Beleuchtungslicht 21 wird in das Beleuchtungsobjektiv 5 eingekoppelt und wie in 1a schematisch dargestellt durch die Bikonvexlinse 11 zu einer Probenseite 25 fokussiert. In 1a an optical waveguide 17 in the form of an optical fiber 19 is also shown, via which illumination light 21 is guided to an illumination side 23 of the illumination lens 5 . The illumination light 21 is coupled into the illumination objective 5 and, as in FIG 1a shown schematically focused by the biconvex lens 11 to a sample side 25.

Der gezeigte Beleuchtungsstrahlengang 27 ist rein schematisch und stark vereinfacht dargestellt. Gleiches gilt für einen Detektionsstrahlengang 29 des Detektionsobjektivs 7.The illumination beam path 27 shown is purely schematic and greatly simplified. The same applies to a detection beam path 29 of the detection objective 7.

Das Beleuchtungslicht 21 wird in einem Probenvolumen 31 fokussiert und bildet in diesem ein Lichtblatt 33 aus. Das Probenvolumen 31 erstreckt sich in einer Längsrichtung 35, einer Breitenrichtung 37 und einer Höhenrichtung 39, wobei die Ausdehnung in Längs- 35 und Breitenrichtung 37 deutlich größer ist als in Höhenrichtung 39.The illumination light 21 is focused in a sample volume 31 and forms a light sheet 33 in it. The sample volume 31 extends in a longitudinal direction 35, a width direction 37 and a height direction 39, with the extension in the length 35 and width direction 37 being significantly greater than in the height direction 39.

Im Probenvolumen 31 ist ein Objekt 41 angeordnet.An object 41 is arranged in the sample volume 31 .

Sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 weist zwei Hauptebenen 43 auf, die lediglich schematisch in 1 eingezeichnet sind. Das Beleuchtungsobjektiv 5 hat eine beleuchtungsseitige Hauptebene 43a und eine probenvolumenseitige Hauptebene 43b, die sich in ihrer Position in Längsrichtung 35 unterscheiden können. Analog sind für das Detektionsobjektiv 7 die probenvolumenseitige Hauptebene 43b und eine detektorseitige Hauptebene 43c eingezeichnet. Von den entsprechenden Hauptebenen 43a, 43b und 43c ausgehend werden eine beleuchtungsseitige 45a, eine probenvolumenseitige 45b und eine detektorseitige Brennweite 45c gemessen. Die Brennweiten 45a und 45b des Beleuchtungsobjektivs 5 sind für das Beleuchtungsobjektiv 5 stets identisch und zudem in 1 identisch mit den Brennweiten 45b und 45c des Detektionsobjektivs 7. In anderen Ausgestaltungen können sich die Brennweiten 45a, 45b des Beleuchtungsobjektivs 5 von den Brennweiten 45b, 45c des Detektionsobjektivs unterscheiden.Both the illumination lens 5 and the detection lens 7 have two main planes 43, which are only shown schematically in 1 are drawn. The illumination objective 5 has a main plane 43a on the illumination side and a main plane 43b on the sample volume side, which can differ in their position in the longitudinal direction 35 . Analogously, the main plane 43b on the sample volume side and a main plane 43c on the detector side are shown for the detection objective 7 . Starting from the corresponding main planes 43a, 43b and 43c, a focal length 45a on the illumination side, a focal length 45b on the sample volume side and a focal length 45c on the detector side are measured. The focal lengths 45a and 45b of the illumination lens 5 are always identical for the illumination lens 5 and also in 1 identical to the focal lengths 45b and 45c of the detection lens 7. In other configurations, the focal lengths 45a, 45b of the illumination lens 5 can differ from the focal lengths 45b, 45c of the detection lens.

Im Allgemeinen weist das Beleuchtungsobjektiv 5 eine Brennweite und das Detektionsobjektiv eine Brennweite auf.In general, the illumination lens 5 has a focal length and the detection lens has a focal length.

Wie aus 1a deutlich zu erkennen, ist ein Abstand 47 zwischen der probenvolumenseitigen Hauptebene 43b beider Objektive 5, 7 und dem Probenvolumen 31 größer als die jeweilige probenvolumenseitige Brennweite 45b.How out 1a It can be clearly seen that a distance 47 between the main plane 43b on the sample volume side of both lenses 5, 7 and the sample volume 31 is greater than the respective focal length 45b on the sample volume side.

In 1a ist ferner ein Filter 49 und ein Detektor 51 gezeigt, die sich auf einer Detektorseite 53 des Detektionsobjektivs 7 befinden. Das Detektionsobjektiv 7 sammelt Streu- und/oder Fluoreszenzlicht 55 vom Probenvolumen 31 und transmittiert dieses zur Detektorseite 53, wo es auf den Detektor 51 fokussiert wird.In 1a a filter 49 and a detector 51 are also shown, which are located on a detector side 53 of the detection objective 7 . The detection objective 7 collects scattered and/or fluorescent light 55 from the sample volume 31 and transmits it to the detector side 53, where it is focused onto the detector 51.

1a zeigt ferner, dass die optische Faser 19, insbesondere ein Ende 57 der optischen Faser 19 an einer Scanvorrichtung 59 angeordnet ist, welche entlang der Breitenrichtung 37 und/oder der Höhenrichtung 39 beweglich ist. Dies ist durch eine Verschiebung 61 schematisch dargestellt. Die Verschiebung 61 ist schematisch und im Gegensatz zum Probenvolumen 31 und den Objektiven 5, 7 perspektivisch dargestellt und entspricht einer Verschiebung 61 entlang der Breitenrichtung 37. Eine Verschiebung in Breitenrichtung resultiert in einer probenvolumenseitigen Verschiebung 61b entgegen der Breitenrichtung 37 und umgekehrt. Dies ist durch unterschiedlich gezeichnete Pfeile angedeutet. Durch eine solche Verschiebung 61 ist es möglich, das Lichtblatt 33 entlang bzw. entgegen der Breitenrichtung 37 zu verschieben, bzw. durch eine hochfrequente Verschiebung 61 aufgrund der probenvolumenseitigen Verschiebung 61b ein virtuelles Lichtblatt (nicht gezeigt) im Probenvolumen 31 auszubilden. 1a also shows that the optical fiber 19, in particular one end 57 of the optical fiber 19, is arranged on a scanning device 59, which is movable along the width direction 37 and/or the height direction 39. This is represented schematically by a shift 61 . The shift 61 is shown schematically and in perspective, in contrast to the sample volume 31 and the lenses 5, 7, and corresponds to a shift 61 along the width direction 37. A shift in the width direction results in a shift 61b on the sample volume side against the width direction 37 and vice versa. This is indicated by differently drawn arrows. Such a shift 61 makes it possible to shift the light sheet 33 along or counter to the width direction 37, or to form a virtual light sheet (not shown) in the sample volume 31 through a high-frequency shift 61 due to the sample volume-side shift 61b.

Die Objektive 5, 7 der 1a sind jeweils auf endlich korrigierte Objektive 63. Diese auf endlich korrigierten Objektive 63 sind für in endlicher Entfernung angeordnete konjugierte Ebenen 65 optimiert, wobei dies bedeutet, dass Linsenfehler (nicht gezeigt) für derart angeordnete konjugierte Ebenen 65 minimiert sind. Die konjugierten Ebenen 65 sind der Übersichtlichkeit halber in 2, nicht aber in 1 eingezeichnet. Zu beachten ist hierbei, dass die konjugierten Ebenen des Beleuchtungsobjektivs 65a in einem gefalteten Strahlengang 67 angeordnet sind, die konjugierten Ebenen des Detektionsobjektivs 65b dagegen in einem nicht gefalteten Strahlengang 69.The lenses 5, 7 of the 1a are finitely corrected lenses 63, respectively. These finitely corrected lenses 63 are optimized for conjugate planes 65 located at finite distance, which means that lens errors (not shown) are minimized for conjugate planes 65 so located. The conjugate planes 65 are in for clarity 2 , but not in 1 drawn. It should be noted here that the conjugate planes of the illumination lens 65a are arranged in a folded beam path 67 are, the conjugate planes of the detection lens 65b, however, in a non-folded beam path 69.

Im Stand der Technik (nicht gezeigt) weisen die Objektive 5, 7 in Lichtblattmikroskopen eine Strahlführung auf, bei der das Licht zwischen einem ersten Linsensystem (einem Objektiv 5, 7) und einem zweiten Linsensystem (Tubuslinse) näherungsweise kollimiert verläuft.In the prior art (not shown), the lenses 5, 7 in light sheet microscopes have a beam guide in which the light runs approximately collimated between a first lens system (a lens 5, 7) and a second lens system (tube lens).

1b zeigt schematisch, wie eine Taumelbewegung 70 des Endes 57 der Faser 19 aus einem Versatz 70a und einer Verkippung 70b zusammengesetzt ist. Diese Taumelbewegung 70 wird von der Bikonvexlinse 11 in einem Parallelversatz 70c umgesetzt. Die 1b zeigt ferner in einer schematisch vereinfachten Darstellung diese beiden Freiheitsgrade 129, den Versatz 70a (hochrunter) und die Verkippung 70b (vertikal) sowie den Versatz vor-zurück 70d, den Versatz links-rechts 70e und die Verkippung horizontal 70f. 1b shows schematically how a wobbling movement 70 of the end 57 of the fiber 19 is composed of an offset 70a and a tilting 70b. This wobbling movement 70 is implemented by the biconvex lens 11 in a parallel offset 70c. the 1b also shows in a schematically simplified representation these two degrees of freedom 129, the offset 70a (up and down) and the tilting 70b (vertical) as well as the front-to-back offset 70d, the left-right offset 70e and the horizontal tilting 70f.

In 2a ist eine zweite Ausgestaltung des Lichtblattmikroskops 1 gezeigt.In 2a a second embodiment of the light sheet microscope 1 is shown.

In den folgenden 2a bis 6 sind der Übersichtlichkeit halber technische Merkmale, die in 1 gezeigt sind, wie beispielsweise die optischen Achsen 9, die Hauptebenen 43, das Probenvolumen 31, das Objekt 41 und dergleichen lediglich dann eingezeichnet, wenn diese zur Erklärung der gezeigten Ausgestaltung notwendig sind.In the following 2a until 6 are, for the sake of clarity, technical features that are 1 are shown, such as the optical axes 9, the main planes 43, the sample volume 31, the object 41 and the like are only drawn in if they are necessary to explain the configuration shown.

Die in 2a gezeigte zweite Ausgestaltung weist eine zweite Scanvorrichtung 71 auf, die in Form eines Kippspiegels 73 ausgestaltet ist. Die in 2a gezeigte Ausgestaltung umfasst einen einzelnen Kippspiegel 73, wobei in weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 mehrere, beispielsweise zwei Kippspiegel 73 (siehe 2b) vorgesehen sein können, wobei jeder Kippspiegel 73 für die Verkippung um eine von zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen 75 verwendet werden kann.In the 2a The second embodiment shown has a second scanning device 71 which is designed in the form of a tilting mirror 73 . In the 2a The configuration shown comprises a single tilting mirror 73, wherein in further configurations of the light sheet microscope 1 according to the invention, several, for example two, tilting mirrors 73 (see 2 B) can be provided, wherein each tilting mirror 73 can be used for tilting about one of two mutually perpendicular axes 75.

In der in 2a gezeigten Ausgestaltung liegen beide senkrecht zueinander stehenden Drehachsen 75 im Kippspiegel 73, wobei eine erste Drehung 77a um eine erste Drehachse 75a zu einer Bewegung des Lichtblattes 41 entlang der Breitenrichtung 37 führt und eine zweite Drehung 77b um eine zweite Drehachse 75b zu einer Verschiebung des Lichtblattes 41 entlang der Höhenrichtung 39. Hierbei ist zu beachten, dass eine zweite Drehung 77b um die zweite Drehachse 75b entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer Verschiebung des Lichtblattes 41 entgegen der Höhenrichtung 39 führt. Eine Bewegung des Beleuchtungslichtes 21 auf der Beleuchtungsseite 23 wird somit auf der Probenseite 25 invertiert.in the in 2a In the configuration shown, both axes of rotation 75, which are perpendicular to one another, lie in tilting mirror 73, with a first rotation 77a about a first axis of rotation 75a leading to a movement of the light sheet 41 along the width direction 37, and a second rotation 77b about a second axis of rotation 75b leading to a displacement of the light sheet 41 along the vertical direction 39. It should be noted here that a second counterclockwise rotation 77b about the second axis of rotation 75b leads to a displacement of the light sheet 41 counter to the vertical direction 39. A movement of the illumination light 21 on the illumination side 23 is thus inverted on the sample side 25 .

In 2a sind ebenso die beleuchtungsseitige Brennweite 45a und die probenvolumenseitige Brennweite 45b eingezeichnet, wobei sich die als Kippspiegel 73 ausgestaltete zweite Scanvorrichtung in der beleuchtungsseitigen Brennweite 45a des Beleuchtungsobjektiv 5 befindet. Diese Position ist besonders vorteilhaft, da eine Verkippung des Kippspiegels 73 in dieser Position das Beleuchtungslicht 21 auf der Probenseite 25 seitlich parallel versetzt.In 2a the focal length 45a on the illumination side and the focal length 45b on the sample volume side are also drawn in, with the second scanning device configured as a tilting mirror 73 being located in the focal length 45a of the illumination objective 5 on the illumination side. This position is particularly advantageous since tilting the tilting mirror 73 in this position offsets the illumination light 21 laterally and parallel on the sample side 25 .

Die optische Faser 19 der in 2 gezeigten zweiten Ausgestaltung weist eine Facette 81a auf, die in der der Faser 19 zugewandten konjugierten Ebene des Beleuchtungsobjektivs 65a liegt.The optical fiber 19 in 2 The second embodiment shown has a facet 81a, which lies in the conjugate plane of the illumination lens 65a facing the fiber 19.

In 2b ist das Lichtblattmikroskop 1 der 2a mit einem Kippspiegelsystem 74 aus zwei Kippspiegeln 73 gezeigt. Das Kippspiegelsystem 74 ermöglicht es, jeden Kippspiegel 73 unabhängig um die jeweiligen beiden Drehachsen 75a, 75b zu drehen und die Drehungen 77a und 77b zu kombinieren.In 2 B is the light sheet microscope 1 of 2a shown with a tilting mirror system 74 made up of two tilting mirrors 73 . The tilting mirror system 74 makes it possible to rotate each tilting mirror 73 independently about the respective two rotation axes 75a, 75b and to combine the rotations 77a and 77b.

Eine solche Kombination ermöglicht, abgesehen vom Versatz vor-zurück 70d, alle Freiheitsgrade 129, die in 1b gezeigt sind.Such a combination allows, apart from the front-back offset 70d, all degrees of freedom 129 that 1b are shown.

Die 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1, wobei in dieser Ausgestaltung das von der optischen Faser 19, d.h. von dessen Facette 81a, eingespeiste Beleuchtungslicht 21 großflächig auf ein räumliches Lichtmodulationselement fällt. the 3 shows a third embodiment of the light sheet microscope 1 according to the invention, in which embodiment the illumination light 21 fed in by the optical fiber 19, ie by its facet 81a, falls over a large area on a spatial light modulation element.

Das in 3 dargestellte räumliche Lichtmodulationselement ist ein Mikrospiegelaktuator 87, der im Folgenden mit DMD abgekürzt wird. Der DMD 87 weist mindestens zwei, im Allgemeinen eine Vielzahl (nicht gezeigter) Spiegelbereiche auf, die separat angesteuert werden können und den Beleuchtungsstrahlengang 27 im gezeigten Ausführungsbeispiel derart variieren können, dass ein erster Beleuchtungsstrahlengang 27a und ein zweiter Beleuchtungsstrahlengang 27b separat oder simultan erhalten werden können.This in 3 The spatial light modulation element shown is a micromirror actuator 87, hereinafter abbreviated to DMD. The DMD 87 has at least two, generally a plurality of mirror areas (not shown), which can be controlled separately and can vary the illumination beam path 27 in the exemplary embodiment shown such that a first illumination beam path 27a and a second illumination beam path 27b can be obtained separately or simultaneously .

In 3 ist dargestellt, dass der erste 27a und der zweite Beleuchtungsstrahlengang 27b im Probenvolumen 31 derart fokussiert sind, dass Foki 81 sowohl in Breitenrichtung 37, als auch in Höhenrichtung 39 versetzt zueinander ausgebildet sind. In der Längsrichtung 35 sind die Foki 81 nicht zueinander versetzt. Bei der Darstellung in 3 ist zu beachten, dass sowohl der DMD 87, als auch das Probenvolumen 31 in einer perspektivischen Darstellung schematisch skizziert sind. Das Beleuchtungsobjektiv 5 und das Detektionsobjektiv 7 sind dagegen in einer einfachen schematischen Seitenansicht gezeigt. Die perspektivische Darstellung wird durch ein entsprechendes Koordinatensystem 89 verdeutlicht.In 3 It is shown that the first 27a and the second illumination beam path 27b are focused in the sample volume 31 in such a way that foci 81 are offset from one another both in the width direction 37 and in the height direction 39 . In the longitudinal direction 35, the foci 81 are not offset from one another. When presented in 3 it should be noted that both the DMD 87 and the sample volume 31 are schematically sketched in a perspective view. The illumination objective 5 and the detection objective 7, on the other hand, are in a simple schematic side view shown. The perspective representation is illustrated by a corresponding coordinate system 89 .

In weiteren Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 kann das räumliche Lichtmodulationselement auch als deformierbarer Spiegel 91 oder als räumlicher Lichtmodulator 93 ausgestaltet sein. Beide Elemente 91, 93 sind in geschnittener Ansicht skizziert. Der deformierbare Spiegel 91 ist durch eine stetige und kontinuierlich verlaufende Spiegeloberfläche 92 gekennzeichnet, mit der das Beleuchtungslicht 21 beliebig modifiziert werden kann. Der räumliche Lichtmodulator 93 umfasst in der gezeigten Ausgestaltung einen Polarisator 95, eine Pixelelektrode 97, eine Flüssigkristallschicht 99, eine Rückseitenelektrode 101 und ein Reflexionselement 103.In further configurations of the light sheet microscope 1, the spatial light modulation element can also be configured as a deformable mirror 91 or as a spatial light modulator 93. Both elements 91, 93 are outlined in a sectional view. The deformable mirror 91 is characterized by a steady and continuously running mirror surface 92 with which the illumination light 21 can be modified as desired. In the configuration shown, the spatial light modulator 93 comprises a polarizer 95, a pixel electrode 97, a liquid crystal layer 99, a backside electrode 101 and a reflection element 103.

Beide Elemente 91,93 sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf eine nähere Erläuterung ihrer Funktionsweise an dieser Stelle verzichtet wird.Both elements 91, 93 are known from the prior art, so that a more detailed explanation of their mode of operation will not be given at this point.

Die Scanvorrichtung 59 der 1, der Kippspiegel 73 der 2, als auch das räumliche Lichtmodulationselement der 3 können in anderen Ausgestaltungen des Lichtblattmikroskops 1 zusätzlich zum oder alternativ anstelle des Filters 49 zwischen dem Detektionsobjektiv 7 und dem Detektor 51 im Detektionsstrahlengang 29 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Elemente 59, 73 und 87 in beliebiger Kombination in den Strahlengängen 27, 29 an den zuvor beschriebenen Positionen angeordnet sind.The scanning device 59 of 1 , the tilting mirror 73 of 2 , as well as the spatial light modulation element of 3 can be arranged in other configurations of the light sheet microscope 1 in addition to or as an alternative to the filter 49 between the detection objective 7 and the detector 51 in the detection beam path 29 . It is also possible for the elements 59, 73 and 87 to be arranged in any combination in the beam paths 27, 29 at the positions described above.

Sowohl der räumliche Lichtmodulator 93, als auch der deformierbare Spiegel 91 erlauben es in gewissem Maße den Fokus 81 des Beleuchtungsstrahlengangs 27 entlang der Längsrichtung 35 zu variieren.Both the spatial light modulator 93 and the deformable mirror 91 allow the focus 81 of the illumination beam path 27 to be varied along the longitudinal direction 35 to a certain extent.

In 4 ist eine weitere Möglichkeit gezeigt, diese Verschiebung entlang der Längsrichtung 35 zu realisieren. In der gezeigten vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 ist an der optischen Faser 19 ein brennweitenveränderliches optisches Element 105 angeordnet. Das brennweitenveränderliche optische Element 105 ist als elektrisch durchstimmbare Linse 107 ausgestaltet. Diese wird im Folgenden mit ETL abgekürzt (englisch: electrically tunable lens).In 4 another possibility is shown for realizing this displacement along the longitudinal direction 35 . In the fourth embodiment shown of the light sheet microscope 1 according to the invention, an optical element 105 with variable focal length is arranged on the optical fiber 19 . The variable focal length optical element 105 is designed as an electrically tunable lens 107 . In the following, this is abbreviated to ETL (Electrically Tunable Lens).

Die ETL 107 weist für den ersten Beleuchtungsstrahlengang 27a eine erste Brennweite 109a und für den zweiten Beleuchtungsstrahlengang 27b eine zweite Brennweite 109b auf, wobei die erste Brennweite 109a kleiner ist als die zweite Brennweite 109b, so das sich für die Beleuchtungsstrahlengängen 27a, 27b eine erste Konvergenz 111a und einer zweite Konvergenz 111b ergibt, die sich voneinander unterscheiden.The ETL 107 has a first focal length 109a for the first illumination beam path 27a and a second focal length 109b for the second illumination beam path 27b, the first focal length 109a being smaller than the second focal length 109b, so that there is a first convergence for the illumination beam paths 27a, 27b 111a and a second convergence 111b which differ from each other.

Die sich unterscheidenden Konvergenzen 111a, 111b führen dazu, dass sich die Foki 81 entlang der Längsrichtung 35 im Probenvolumen 31 verschieben. Dabei bildet sich bei der größeren ersten Konvergenz 111a ein erster Fokus 81a weiter in Längsrichtung 35 aus. In 4 ist zu beachten, dass das Probenvolumen 31 in Seitenansicht dargestellt ist, was durch das entsprechende Koordinatensystem 89 verdeutlicht wird. Auch die ETL 107, sowie die Objektive 5 und 7 und ein Umlenkspiegel 113 sind in der Seitenansicht dargestellt.The differing convergences 111a, 111b cause the foci 81 to shift along the longitudinal direction 35 in the sample volume 31. A first focus 81a forms further in the longitudinal direction 35 at the greater first convergence 111a. In 4 it should be noted that the sample volume 31 is shown in side view, which is illustrated by the corresponding coordinate system 89 . The ETL 107, as well as the lenses 5 and 7 and a deflection mirror 113 are also shown in the side view.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die ETL 107 beliebig mit Elementen der Gruppe bestehend aus der Scanvorrichtung 59, dem Kippspiegel 73 und dem räumlichen Lichtmodulationselement kombiniert werden. Beispielsweise kann der feste Umlenkspiegel 113 durch den Kippspiegel 73 der 2 ersetzt werden.In a further refinement, the ETL 107 can be combined as desired with elements from the group consisting of the scanning device 59, the tilting mirror 73 and the spatial light modulation element. For example, the fixed deflection mirror 113 by the tilting mirror 73 of 2 be replaced.

Auch die ETL 107 kann im Detektionsstrahlengang 29 angeordnet sein, um die Lage eines Detektionsfokus 81c entlang oder entgegen der Höhenrichtung 39 zu variieren und bevorzugt an die Lage des Lichtblattes 33 anzupassen. Die Lage des Lichtblattes 33 kann durch die zuvor beschriebenen Elemente wie Scanvorrichtung 59, Kippspiegel 73 oder räumliches Lichtmodulationselement entlang der Höhenrichtung 39 variiert werden. Sofern der Detektionsfokus 81c nicht an eine solche Variation angepasst wird, erfolgt eine unscharfe Abbildung des Lichtblattes 33 im Detektor 51.The ETL 107 can also be arranged in the detection beam path 29 in order to vary the position of a detection focus 81c along or counter to the vertical direction 39 and preferably to adapt it to the position of the light sheet 33 . The position of the light sheet 33 can be varied along the height direction 39 by the elements described above, such as the scanning device 59, tilting mirror 73 or spatial light modulation element. If the detection focus 81c is not adapted to such a variation, the light sheet 33 is imaged out of focus in the detector 51.

Die 5 zeigt das erfindungsgemäße Lichtblattmikroskop 1 in einer fünften Ausgestaltung, welche der in 1 gezeigten ersten Ausgestaltung ähnelt. Allerdings sind sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 Spiegelobjektive 15. Ferner sind die Spiegelobjektive 15 auf endlich korrigierte Objektive 63.the 5 shows the light sheet microscope 1 according to the invention in a fifth embodiment, which is shown in 1 shown first embodiment is similar. However, both the illumination lens 5 and the detection lens 7 are mirror lenses 15. Furthermore, the mirror lenses 15 are finitely corrected lenses 63.

Sowohl der Beleuchtungsstrahlengang 27, als auch der Detektionsstrahlengang 29 sind aufgrund der Nutzung von Spiegelobjektiven 15 variiert. Beispielsweise sind bei diesen die paraxialen Strahlen ausgeblendet. Die 5 zeigt ebenso die beleuchtungsseitige Hauptebene 43a des Beleuchtungsobjektivs 5, die probenvolumenseitigen Hauptebenen 43b des Beleuchtungs- 5 und Detektionsobjektivs 7 und die detektorseitige Hauptebene 43c des Detektionsobjektivs 7. Zu erkennen ist ebenfalls, dass auch in dieser Ausgestaltung die probenvolumenseitigen Brennweiten 45b beider Objektive 5,7 kleiner ist als der Abstand 47 zum Probenvolumen 31.Both the illumination beam path 27 and the detection beam path 29 are varied due to the use of mirror lenses 15. For example, the paraxial rays are hidden in these. the 5 also shows the main plane 43a of the illumination lens 5 on the illumination side, the main planes 43b of the illumination lens 5 and detection lens 7 on the sample volume side, and the main plane 43c of the detection lens 7 on the detector side is as the distance 47 to the sample volume 31.

Auch die gezeigte fünfte Ausgestaltung weist ein über die Scanvorrichtung 59 bewegliches Ende 57 der optischen Faser 19 auf, sodass eine Verschiebung 61 des Endes 57 der Faser 19 zur probenvolumenseitigen Verschiebung 61b des Lichtblattes 33 im Probenvolumen 31 führt. Die Richtungen der Verschiebungen 61, 61b der fünften Ausgestaltung entsprechen jenen der ersten Ausgestaltung der 1.The fifth embodiment shown also has an end 57 of the optical fiber 19 that can be moved via the scanning device 59 so that a displacement 61 of the end 57 of the fiber 19 leads to a displacement 61b of the light sheet 33 in the sample volume 31 on the sample volume side. The directions of the displacements 61, 61b of the fifth embodiment correspond to those of the first embodiment of FIG 1 .

Die 5 zeigt ferner eine Lichtquellenanordnung 114, die in der gezeigten Ausgestaltung eine einzelne Lichtquelle 115 umfasst. Die Lichtquelle 115 ist in Form eines Lasers 117 ausgestaltet und das von dieser emittierte Beleuchtungslicht 21 wird in die optische Faser 19 eingekoppelt und von dieser übertragen.the 5 FIG. 11 further shows a light source arrangement 114, which in the embodiment shown comprises a single light source 115. FIG. The light source 115 is in the form of a laser 117 and the illumination light 21 emitted by it is coupled into the optical fiber 19 and transmitted by it.

In 6 ist eine sechste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtblattmikroskops 1 gezeigt. Sowohl das Beleuchtungsobjektiv 5, als auch das Detektionsobjektiv 7 sind Spiegelobjektive 15, auf endlich korrigierte Objektive 63 und Immersionsobjektive 119.In 6 a sixth embodiment of the light sheet microscope 1 according to the invention is shown. Both the illumination lens 5 and the detection lens 7 are mirror lenses 15, finitely corrected lenses 63 and immersion lenses 119.

Die Immersionsobjektive 119 weisen eine transparente Grenzfläche 121 auf, die in eine Immersionsflüssigkeit 123 einer Probenkammer 125 eingetaucht sind. Die transparenten Grenzflächen 121 können sphärisch oder zylindrisch sein, wobei der Mittelpunkt der Krümmung im Fokus 81 des jeweiligen Objektivs angeordnet sein kann.The immersion objectives 119 have a transparent interface 121 which is immersed in an immersion liquid 123 of a sample chamber 125 . The transparent boundary surfaces 121 can be spherical or cylindrical, with the center point of the curvature being able to be arranged in the focus 81 of the respective lens.

Die gezeigten transparenten Grenzflächen 121 können als dünne Membran 127, beispielsweise aus FEP oder Glas hergestellt sein.The transparent boundary surfaces 121 shown can be produced as a thin membrane 127, for example made of FEP or glass.

Die technischen Merkmale der in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen sind beliebig miteinander kombinierbar, sodass beispielsweise die Scanvorrichtung 59 der 1 mit der ETL 107 der 4 und den Spiegel- 15 und Immersionsobjektiven 119 der 6 in einer nicht gezeigten Ausgestaltung vorgesehen sein können.The technical characteristics of the 1 until 6 Configurations shown can be combined with one another in any way, so that, for example, the scanning device 59 of 1 with the ETL 107 of 4 and the mirror 15 and immersion 119 objectives of 6 can be provided in an embodiment not shown.

BezugszeichenlisteReference List

11
Lichtblattmikroskoplight sheet microscope
33
optische Hauptbestandteileoptical main components
55
Beleuchtungsobjektivlighting lens
66
Linsensystemlens system
77
Detektionsobjektivdetection lens
99
optische Achseoptical axis
9a9a
optische Achse des Beleuchtungsobjektivsoptical axis of the illumination lens
9b9b
optische Achse des Detektionsobjektivsoptical axis of the detection lens
1111
Bikonvexlinsebiconvex lens
1313
refraktives Objektivrefractive lens
1515
Spiegelobjektivmirror lens
1717
optischer Lichtwellenleiteroptical fiber
1919
optische Faseroptical fiber
2121
Beleuchtungslichtillumination light
2323
Beleuchtungsseitelighting side
2525
Probenseitesample page
2727
Beleuchtungsstrahlengangillumination beam path
27a27a
erster Beleuchtungsstrahlengangfirst illumination beam path
27b27b
zweiter Beleuchtungsstrahlengangsecond illumination beam path
2929
Detektionsstrahlengangdetection beam path
3131
Probenvolumensample volume
3333
Lichtblattlight sheet
3535
Längsrichtunglongitudinal direction
3737
Breitenrichtunglatitude direction
3939
Höhenrichtungheight direction
4141
Objektobject
4343
Hauptebenemain level
43a43a
beleuchtungsseitige Hauptebenelighting-side main level
43b43b
probenvolumenseitige Hauptebenesample volume side main level
43c43c
detektorseitige Hauptebenedetector-side main level
45a45a
beleuchtungsseitige Brennweiteillumination side focal length
45b45b
probenvolumenseitige Brennweitesample volume side focal length
45c45c
detektorseitige Brennweitedetector-side focal length
4747
Abstanddistance
4949
Filterfilter
5151
Detektordetector
5353
Detektorseitedetector side
5555
Streu- und/oder FluoreszenzlichtScattered and/or fluorescent light
5757
Endeend
5959
Scanvorrichtungscanning device
6161
Verschiebungshift
61b61b
probenvolumenseitige Verschiebungsample-volume shift
6363
auf endlich korrigiertes Objektivon finitely corrected lens
6565
konjugierte Ebeneconjugate plane
65a65a
konjugierte Ebene des Beleuchtungsobjektivsconjugate plane of the illumination lens
65b65b
konjugierte Ebene des Detektionsobjektivsconjugate plane of the detection lens
6767
gefalteter Strahlengangfolded beam path
6969
nicht gefalteter Strahlengangunfolded beam path
7070
Taumelbewegungtumbling motion
70a70a
Versatzoffset
70b70b
Verkippungtilting
70c70c
Parallelversatzparallel offset
70d70d
Versatz vor-zurückOffset front-back
70e70e
Versatz links-rechtsoffset left-right
70f70f
Verkippung horizontalHorizontal tilt
7171
zweite Scanvorrichtungsecond scanning device
7373
Kippspiegeltilting mirror
7474
Kippspiegelsystemtilting mirror system
7575
Drehachseaxis of rotation
75a75a
erste Drehachsefirst axis of rotation
75b75b
zweite Drehachsesecond axis of rotation
77a77a
erste Drehungfirst turn
77b77b
zweite Drehungsecond rotation
8181
Fokusfocus
81a81a
Facettefacet
81c81c
Detektionsfokusdetection focus
8383
Öffnungswinkelopening angle
8787
Mikrospiegelaktuatormicromirror actuator
8989
Koordinatensystemcoordinate system
9191
deformierbarer Spiegeldeformable mirror
9393
räumlicher Lichtmodulatorspatial light modulator
9292
stetige und kontinuierliche Spiegeloberflächesteady and continuous mirror surface
9595
Polarisatorpolarizer
9797
Pixelelektrodepixel electrode
9999
Flüssigkristallschichtliquid crystal layer
101101
Rückseitenelektroderear electrode
103103
Reflexionselementreflection element
105105
brennweitenveränderliches optisches Elementvariable focal length optical element
107107
elektrisch durchstimmbare Linse (ETL)electrically tunable lens (ETL)
109a109a
erste Brennweitefirst focal length
109b109b
zweite Brennweitesecond focal length
111a111a
erste Konvergenzfirst convergence
111b111b
zweite Konvergenzsecond convergence
113113
Umlenkspiegeldeflection mirror
114114
Lichtquellenanordnunglight source arrangement
115115
Lichtquellelight source
117117
Laserlaser
119119
Immersionsobjektivimmersion lens
121121
transparente Grenzflächetransparent interface
123123
Immersionsflüssigkeitimmersion fluid
125125
Probenkammersample chamber
127127
dünne Membranthin membrane
129129
Freiheitsgradedegrees of freedom

Claims (10)

Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), umfassend ein Beleuchtungsobjektiv (5) zur Transmission von Beleuchtungslicht (21) von einer Beleuchtungsseite (23) zu einer Probenseite (25) in das Probenvolumen (31), und ein Detektionsobjektiv (7) zur Transmission von Streu- und/oder Fluoreszenzlicht (55) vom Probenvolumen (31) zu einer Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7), wobei das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Beleuchtungsobjektivs (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder dass das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs (7), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) eine Scanvorrichtung (59) angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse (9a, 9b) des jeweiligen Objektivs (5, 7) beweglich und/oder verkippbar ist, und dass die Scanvorrichtung (59) in der beleuchtungsseitigen Brennweite (45a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder in der detektorseitigen Brennweite (45c) des Detektionsobjektivs (7) angeordnet ist.Light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31), comprising an illumination objective (5) for transmitting illumination light (21) from an illumination side (23) to a sample side (25) into the sample volume (31) , and a detection objective (7) for the transmission of scattered and/or fluorescent light (55) from the sample volume (31) to a detector side (53) of the detection objective (7), the illumination objective (5) having a distance (47) between the sample volume (31) and the main plane (43b) of the illumination lens (5) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the illumination lens (5) and/or that the detection lens (7) has a distance (47) between the sample volume (31) and the having the main plane (43b) of the detection lens (7) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the detection lens (7), characterized in that on the illumination side (23) of the illumination object tivs (5) and/or on the detector side (53) of the detection objective (7) there is a scanning device (59) which can be moved and/or tilted with respect to an optical axis (9a, 9b) of the respective objective (5, 7). , and that the scanning device (59) is arranged in the illumination-side focal length (45a) of the illumination lens (5) and/or in the detector-side focal length (45c) of the detection lens (7). Lichtblattmikroskop (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein auf endlich korrigiertes Objektiv (63) ist.Light sheet microscope (1) after claim 1 , characterized in that the illumination lens (5) and/or the detection lens (7) is a finitely corrected lens (63). Lichtblattmikroskop (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein Spiegelobjektiv (15) ist.Light sheet microscope (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the illumination objective (5) and/or the detection objective (7) is a mirror objective (15). Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungsobjektiv (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) ein Immersionsobjektiv (119) ist.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the illumination objective (5) and/or the detection objective (7) is an immersion objective (119). Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) ein optischer Lichtwellenleiter (17) angeordnet ist, über den Beleuchtungslicht (21) in das Beleuchtungsobjektiv (5) einkoppelbar ist.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that an optical waveguide (17) is arranged on the illumination side (23) of the illumination objective (5), via which illumination light (21) can be coupled into the illumination objective (5). Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) ein räumliches Lichtmodulationselement (87, 91, 93) angeordnet ist, welches mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Bereiche unterschiedlicher optischer Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften aufweist.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that a spatial light modulation element (87, 91, 93) is arranged on the illumination side (23) of the illumination lens (5) and/or on the detector side (53) of the detection lens (7), which has at least two spatially separate areas having different optical transmission and/or reflection properties. Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) ein brennweitenveränderliches optisches Element (105) angeordnet ist.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that on the illumination side (23) of the illumination lens (5) and/or on the detector side (53) of the detection lens (7) an optical element (105) with variable focal length is arranged. Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquellenanordnung (114) vorgesehen ist, die Licht mindestens einer Wellenlänge emittiert.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a light source arrangement (114) is provided which emits light of at least one wavelength. Lichtblattmikroskop (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der optischen Achse (9a) des Beleuchtungsobjektivs (5) keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet sind, die eine probenvolumenseitige Brennebene (45b) des Beleuchtungsobjektivs (5) in das Probenvolumen (31) verschieben und/oder entlang der optischen Achse (9b) des Detektionsobjektivs (7) keine optischen Elemente mit einer Brechkraft angeordnet sind, welche die probenvolumenseitigen Brennebene (45b) des Detektionsobjektivs (7) in das Probenvolumen (31) verschieben.Light sheet microscope (1) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that along the optical axis (9a) of the illumination lens (5) there are no optical elements with a refractive power that shift a sample volume-side focal plane (45b) of the illumination lens (5) into the sample volume (31) and/or along the Optical axis (9b) of the detection objective (7) no optical elements are arranged with a refractive power, which move the sample volume side focal plane (45b) of the detection objective (7) in the sample volume (31). Verwendung eines auf endlich korrigierten Objektivs (63) als Beleuchtungs- (5) und/oder Detektionsobjektiv (7) in einem Lichtblattmikroskop (1) zur Beobachtung eines in einem Probenvolumen (31) angeordneten Objektes (41), wobei das Beleuchtungsobjektiv (5) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und einer probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Beleuchtungsobjektivs (5) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder das Detektionsobjektiv (7) einen Abstand (47) zwischen dem Probenvolumen (31) und der probenvolumenseitigen Hauptebene (43b) des Detektionsobjektivs (7) aufweist, der größer ist als die Brennweite des Detektionsobjektivs (7), und wobei auf der Beleuchtungsseite (23) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder auf der Detektorseite (53) des Detektionsobjektivs (7) eine Scanvorrichtung (59) angeordnet ist, die bezüglich einer optischen Achse (9a, 9b) des jeweiligen Objektivs (5, 7) beweglich und/oder verkippbar ist, und dass die Scanvorrichtung (59) in der beleuchtungsseitigen Brennweite (45a) des Beleuchtungsobjektivs (5) und/oder in der detektorseitigen Brennweite (45c) des Detektionsobjektivs (7) angeordnet ist.Use of a finitely corrected objective (63) as an illumination (5) and/or detection objective (7) in a light sheet microscope (1) for observing an object (41) arranged in a sample volume (31), the illumination objective (5) having a distance (47) between the sample volume (31) and a main plane (43b) of the illumination lens (5) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the illumination lens (5) and/or the detection lens (7) has a distance (47) between the Sample volume (31) and the main plane (43b) of the detection objective (7) on the sample volume side, which is greater than the focal length of the detection objective (7), and wherein on the illumination side (23) of the illumination objective (5) and/or on the detector side ( 53) of the detection objective (7), a scanning device (59) is arranged, which can be moved and/or tilted with respect to an optical axis (9a, 9b) of the respective objective (5, 7), and that the Sc is arranged on device (59) in the illumination-side focal length (45a) of the illumination objective (5) and/or in the detector-side focal length (45c) of the detection objective (7).
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