DE10209322A1

DE10209322A1 - Device for deflecting a light beam and scanning microscope

Info

Publication number: DE10209322A1
Application number: DE2002109322
Authority: DE
Inventors: Johann Engelhardt
Original assignee: Leica Microsystems Heidelberg GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2002-03-02
Filing date: 2002-03-02
Publication date: 2003-09-25
Also published as: AU2003210395A1; WO2003075069A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles mit einer um eine erste Achse drehbaren Einheit, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen - nämlich eine erste und eine zweite Reflexionsfläche - beinhaltet, und die einen Lichtstrahl empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche weiterleitet, die um eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Drehachse verläuft, drehbar ist, ist offenbart. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Einheit eine zu der ersten und zu der zweiten Reflexionsfläche ortsfeste weitere Reflexionsfläche aufweist, wobei die erste und die weitere Reflexionsfläche senkrecht zu der zweiten Reflexionsfläche angeordnet sind. Weiterhin ist ein Scanmikroskop offenbart.A device for deflecting a light beam with a unit rotatable about a first axis, which includes two mutually stationary reflecting surfaces - namely a first and a second reflecting surface - and which receives a light beam and transmits it to a third reflecting surface which is about a second axis is perpendicular to the first axis of rotation, is rotatable is disclosed. The device is characterized in that the rotatable unit has a further reflection surface which is stationary with respect to the first and the second reflection surface, the first and the further reflection surface being arranged perpendicular to the second reflection surface. A scanning microscope is also disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles mit einer um eine erste Achse drehbaren Einheit, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen - nämlich eine erste und eine zweite Reflexionsfläche - beinhaltet, und die einen Lichtstrahl empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche weiterleitet, die um eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Drehachse verläuft. The invention relates to a device for deflecting a light beam a unit rotatable about a first axis, the two fixed to each other Reflection surfaces - namely a first and a second reflection surface - includes, and which receives a beam of light and to a third Reflecting surface forwards about a second axis that is perpendicular to the first axis of rotation.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Scanmikroskop mit einer Lichtquelle, die einem Lichtstrahl zur Beleuchtung einer Probe emittiert und mit einer Vorrichtung zum Ablenken des Lichtstrahles, die eine um eine erste Achse drehbare Einheit aufweist, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen - nämlich eine erste und eine zweite Reflexionsfläche - beinhaltet, wobei die drehbare Einheit einen Lichtstrahl empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche weiterleitet, die um eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Drehachse verläuft, drehbar ist. Furthermore, the invention relates to a scanning microscope with a light source emitted a beam of light for illuminating a sample and with a Device for deflecting the light beam, one about a first axis has a rotatable unit that has two mutually stationary reflection surfaces - namely a first and a second reflecting surface - includes, the rotatable unit receives a beam of light and sends it to a third Reflecting surface forwards about a second axis that is perpendicular to the extends first axis of rotation, is rotatable.

Eine Optische Anordnung zum Scannen eines Strahls in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander liegenden Achsen, insbesondere zur Anwendung bei konfokalen Laserscanmikroskopen, mit zwei mittels jeweils eines Antriebs um senkrecht zueinander liegende Achsen - x-Achse und y-Achse - drehbaren Spiegeln, ist aus der Deutschen Patentschrift 196 54 210 C2 bekannt. Die Optische Anordnung ist zur Vermeidung gravierender Abbildungsfehler dadurch gekennzeichnet, daß einem der beiden Spiegel ein weiterer Spiegel in einer vorgegebenen Winkelposition drehfest zugeordnet ist, so dass die einander zugeordneten Spiegel - erster und zweiter Spiegel - gemeinsam um die y-Achse drehen und dabei den Strahl um einen Drehpunkt drehen, der auf der Drehachse - x-Achse - des alleine drehenden dritten Spiegels liegt. An optical arrangement for scanning a beam in two essentially axes perpendicular to each other, especially for use with confocal laser scanning microscopes, with two using one drive each axes perpendicular to each other - x-axis and y-axis - rotatable Mirroring is known from German Patent 196 54 210 C2. The Optical arrangement is to avoid serious imaging errors characterized in that one of the two mirrors is another mirror is rotatably associated in a predetermined angular position, so that the mutually associated mirrors - first and second mirrors - around together rotate the y-axis while rotating the beam around a pivot point that points to the axis of rotation - x-axis - of the third mirror rotating alone.

Die Deutsche Patentanmeldung 100 33 549.7 offenbart eine Optische Anordnung zum Ablenken eines Lichtstrahls insbesondere in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander liegenden Richtungen, vorzugsweise zur Anwendung bei konfokalen Rastermikroskopen, mit zwei mittels jeweils eines Drehantriebs um senkrecht zueinander liegende Achsen - x-Achse und y- Achse - drehbaren Spiegeln, wobei einem der beiden Spiegel ein weiterer Spiegel in einer vorgegebenen Winkelposition drehfest zugeordnet ist, so dass die einander zugeordneten Spiegel - erster und zweiter Spiegel - gemeinsam um die y-Achse drehen und dabei den Lichtstrahl um einen Drehpunkt drehen, der auf der Drehachse - x-Achse - des dritten Spiegels liegt. Zur Minimierung und im Idealfall zur Eliminierung der durch die Anordnung erzeugten Verzeichnungsfehler ist die optische Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel derart angeordnet sind, dass die optische Achse des zwischen dem zweiten und dem dritten Spiegel verlaufenden Lichtstrahls stets im wesentlichen in einer die x-Achse umfassenden, senkrecht zur y-Achse stehenden Ebene liegt. In der Patentanmeldung ist weiterhin vorgeschlagen, dass im Hinblick auf einen flexiblen Einsatz die einzelnen Bauteile der Anordnung modular ausgeführt sind und austauschbar sind. German patent application 100 33 549.7 discloses an optical one Arrangement for deflecting a light beam in particular in two substantially perpendicular directions, preferably to Use in confocal scanning microscopes, with two using one each Rotary drive around mutually perpendicular axes - x-axis and y- Axis - rotating mirrors, one of the two mirrors another Mirror is assigned non-rotatably in a predetermined angular position so that the associated mirrors - first and second mirrors - together rotate around the y-axis while rotating the light beam around a pivot point, which lies on the axis of rotation - x-axis - of the third mirror. To minimize and ideally to eliminate those generated by the arrangement The optical arrangement is characterized by that the mirrors are arranged such that the optical axis of the always running between the second and the third mirror light beam essentially in a direction encompassing the x-axis, perpendicular to the y-axis standing level. The patent application also proposes that with a view to flexible use, the individual components of the Arrangement are modular and interchangeable.

In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet, um das von der Probe emittierte Reflexions- oder Fluoreszenzlicht zu beobachten. Der Fokus eines Beleuchtungslichtstrahles wird mit Hilfe einer steuerbaren Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer Objektebene bewegt, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so dass ein Spiegel in x-, der andere in y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt. Die Leistung des vom Objekt kommenden Lichtes wird in Abhängigkeit von der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stellelemente mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet. In scanning microscopy, a sample is illuminated with a light beam observe the reflection or fluorescent light emitted by the sample. The focus of an illuminating light beam is controlled using a controllable one Beam deflection device, generally by tilting two mirrors, in an object plane moves, the deflection axes mostly perpendicular stand on each other, so that one mirror in the x-, the other in the y-direction distracting. The mirror can be tilted, for example, with the help of Galvanometer actuators accomplished. The performance of the object coming light is dependent on the position of the scanning beam measured. The control elements are usually used with sensors Determination of the current mirror position equipped.

Speziell in der konfokalen Scanmikroskopie wird ein Objekt mit dem Fokus eines Lichtstrahles in drei Dimensionen abgetastet. Especially in confocal scanning microscopy, an object with the focus of a light beam scanned in three dimensions.

Ein konfokales Rastermikroskop umfasst im Allgemeinen eine Lichtquelle, eine Fokussieroptik, mit der das Licht der Quelle auf eine Lochblende - die sog. Anregungsblende - fokussiert wird, einen Strahlteiler, eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlsteuerung, eine Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und die Detektoren zum Nachweis des Detektions- bzw. Fluoreszenzlichtes. Das Beleuchtungslicht wird über einen Strahlteiler eingekoppelt. Das vom Objekt kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt über die Strahlablenkeinrichtung zurück zum Strahlteiler, passiert diesen, um anschließend auf die Detektionsblende fokussiert zu werden, hinter der sich die Detektoren befinden. Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion stammt, nimmt einen anderen Lichtweg und passiert die Detektionsblende nicht, so dass man eine Punktinformation erhält, die durch sequentielles Abtasten des Objekts zu einem dreidimensionalen Bild führt. Meist wird ein dreidimensionales Bild durch schichtweise Bilddatennahme erzielt, wobei die Bahn des Abtastlichtstrahles auf bzw. in dem Objekt idealer Weise einen Mäander beschreibt. (Abtasten einer Zeile in x-Richtung bei konstanter y-Position, anschließend x-Abtastung anhalten und per y- Verstellung auf die nächste abzutastende Zeile schwenken und dann, bei konstanter y-Position, diese Zeile in negative x-Richtung abtasten u. s. w.). Um eine schichtweise Bilddatennahme zu ermöglichen, wird der Probentisch oder das Objektiv nach dem Abtasten einer Schicht verschoben und so die nächste abzutastende Schicht in die Fokusebene des Objektivs gebracht. A confocal scanning microscope generally includes a light source focusing optics with which the light from the source is directed onto a pinhole - the so-called excitation diaphragm - is focused, a beam splitter, a Beam deflection device for beam control, microscope optics, a Detection aperture and the detectors for the detection of the detection or Fluorescent light. The illuminating light is through a beam splitter coupled. The fluorescent or reflection light coming from the object passes back to the beam splitter via the beam deflection device, passes this, in order to then be focused on the detection aperture, behind which the detectors are located. Detection light that does not directly come from comes from the focus region, takes a different light path and passes through it Detection aperture is not, so that you get a point information by sequential scanning of the object leads to a three-dimensional image. A three-dimensional image is usually created by layer-by-layer image data acquisition achieved, the path of the scanning light beam on or in the object more ideal Way describes a meander. (Scan a line in the x direction at constant y-position, then stop x-scanning and use y- Swivel the adjustment to the next line to be scanned and then, at constant y position, scan this line in the negative x direction u. s. w.). Around The sample table or will enable layered image data acquisition the lens moved after scanning one layer and so the next layer to be scanned brought into the focal plane of the lens.

Die in den genannten Schriften offenbarten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Austauschbarkeit der Spiegel bzw. ihrer motorischen Antriebe durch die hohen Anforderungen an die Justiergenauigkeit in besonderem Maße eingeschränkt ist. Ein aufwendiges Nachjustieren der optischen Komponenten ist meist nicht zu vermeiden. The devices disclosed in the cited documents have the disadvantage that that the interchangeability of the mirrors or their motor drives through the high demands on the adjustment accuracy in particular is restricted. A complex readjustment of the optical components is usually unavoidable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles anzugeben, die ein einfaches, unkompliziertes und schnelles Austauschen der den Lichtstrahl ablenkenden Einzelelemente ermöglicht. The invention is therefore based on the object of a device for Deflection of a light beam to indicate a simple, straightforward and quick replacement of the individual elements deflecting the light beam allows.

Obige Aufgabe wird durch ein Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die drehbare Einheit eine zu der ersten und zu der zweiten Reflexionsfläche ortsfeste weitere Reflexionsfläche aufweist, wobei die erste und die weitere Reflexionsfläche senkrecht zu der zweiten Reflexionsfläche angeordnet sind. The above object is achieved by a device for deflecting a light beam solved, which is characterized in that the rotatable unit one to the first and to the second reflection surface stationary further reflection surface has, the first and the further reflection surface perpendicular to the second reflection surface are arranged.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung ein Scanmikroskop anzugeben, das ein einfaches, unkompliziertes und schnelles Austauschen der den Lichtstrahl ablenkenden Einzelelemente ermöglicht und so insbesondere eine einfache und unkomplizierte Umschaltung zwischen einem resonanten und einem nicht resonanten Antrieb erlaubt. It is also an object of the invention to provide a scanning microscope which simple, uncomplicated and quick exchange of the light beam allows deflecting individual elements and in particular a simple one and easy switching between a resonant and a non-resonant drive allowed.

Diese Aufgabe wird durch ein Scanmikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die drehbare Einheit eine zu der ersten und zu der zweiten Reflexionsfläche ortsfeste weitere Reflexionsfläche aufweist, wobei die erste und die weitere Reflexionsfläche senkrecht zu der zweiten Reflexionsfläche angeordnet sind. This task is solved by a scanning microscope is characterized in that the rotatable unit one to the first and to the second reflection surface has a fixed further reflection surface, wherein the first and the further reflection surface perpendicular to the second Reflecting surface are arranged.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe zu offenbaren, das eine verbesserte, weitgehend lückenlose und fehlerfreie, hochauflösende Aufnahme eines Wellenlängenspektrums des von einer Probe ausgehenden Detektionslichtes ermöglicht. Another object of the invention is a method for investigation to disclose a sample that is an improved, largely complete and error-free, high-resolution recording of a wavelength spectrum from allows a sample of outgoing detection light.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass einfaches, unkompliziertes und schnelles Austauschen der Reflexionsflächen und insbesondere der motorischen Antriebe ermöglicht ist, ohne dass ein aufwendiges, zeitraubendes und letztlich teures Nachjustieren erforderlich ist. The invention has the advantage that it is simple, uncomplicated and quick Exchange of the reflection surfaces and especially the motor Drives is possible without a complex, time-consuming and ultimately expensive adjustment is required.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den entscheidenden Vorteil, dass der Lichtstrahl an jeder Reflexionsfläche der drehbaren Einheit rechtwinklig reflektiert wird, so dass diese Anordnung sehr unempfindlich gegen Dejustierungen ist; denn der einfallende Lichtstrahl tritt gemäß dem Katzenaugen (Retroreflektoreffekt) immer weitgehend senkrecht aus der drehbaren Einheit aus. The device according to the invention has the decisive advantage that the Light beam at right angles on each reflective surface of the rotatable unit is reflected, making this arrangement very insensitive to Is misalignments; because the incident light beam occurs according to the Cat's eyes (retroreflector effect) always largely perpendicular from the rotatable unit.

Die Reflexionsflächen können als Spiegelflächen oder als totalreflektierende Fläche eines Glaskörpers ausgeführt sein. The reflecting surfaces can be used as mirror surfaces or as totally reflecting surfaces Surface of a vitreous body.

Der Glaskörper umfasst vorzugsweise mindestens ein Prisma. In einer bevorzugen Ausgestaltung besteht die drehbare Einheit aus zwei Prismen, die vorzugsweise miteinander verkittet sind. Es ist auch möglich die gesamte drehbare Einheit monolithisch aus einem Körper herzustellen. Die drehbare Einheit weist vorzugsweise Ein- und Austrittsfenster auf, wobei diese zur Vermeidung von störenden Interferenzen vorzugsweise so angeordnet sind, dass sich der Einfallswinkel des Lichtstrahls auf das Eintrittsfenster von dem Ausfallswinkel aus dem Austrittsfenster unterscheidet. Im Falle rechtwinkliger Ablenkung des Lichtstrahles durch die drehbare Einheit ist es von Vorteil, wenn das Eintrittsfenster und das Austrittsfenster in einem leicht von 90 Grad abweichenden Winkel zueinander stehen. The vitreous body preferably comprises at least one prism. In a preferred embodiment, the rotatable unit consists of two prisms are preferably cemented together. It is also possible the whole to produce a rotatable unit monolithically from one body. The rotatable Unit preferably has entry and exit windows, these for Avoidance of interfering interference are preferably arranged that the angle of incidence of the light beam on the entrance window from the Difference angle of exit from the exit window. In the case of right angles Deflection of the light beam by the rotatable unit is advantageous if the entrance window and the exit window are in a slightly 90 degree deviate from each other.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die drehbare Einheit gemeinsam mit der dritten Reflexionsfläche um die erste Achse drehbar, wodurch bei bildgebenden scannenden Systemen, wie Scanmikroskopen, eine Bildrotation möglich ist. In a very particularly preferred embodiment, the rotatable unit is rotatable about the first axis together with the third reflection surface, whereby in imaging scanning systems, such as scanning microscopes, image rotation is possible.

Sowohl die drehbare Einheit, als auch die dritte Reflexionsfläche ist vorzugsweise motorisch angetrieben ist. Als Antrieb sind alle gängigen Motore, wie beispielsweise Schrittmotore, verwendbar. In einer bevorzugen Ausgestaltung beinhaltet der Antrieb ein Galvanometer. Insbesondere die dritte Reflexionsebne ist vorzugsweise als ein von einem resonanten Galvanometer angetriebener Schwingspiegel ausgestaltet. Both the rotatable unit and the third reflecting surface is is preferably driven by a motor. All common drives are used Motors, such as stepper motors, can be used. In one prefer Design includes the drive a galvanometer. especially the third reflection plane is preferably as one of a resonant Galvanometer driven oscillating mirror designed.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Scanmikroskop eine als Spiegel ausgestaltete dritte Reflexionsfläche auf, die von einem nicht resonanten Galvanometer angetrieben ist. Weiterhin ist eine vierte Reflexionsfläche mit den gleichen optischen Eigenschaften vorgesehen, die von einem schnellen, resonanten Galvanometer angetrieben ist. In dieser Ausgestaltung ist die dritte Reflexionsfläche samt ihrem Antrieb gegen die vierte Reflexionsfläche austauschbar. Hierfür sind Führungsschienen vorgesehen an denen entlang die Reflexionsflächen verfahrbar sind. Weiterhin sind Anschlagelemente vorgesehen, die die Arbeitsposition der jeweils ausgewählten Reflexionsfläche und ihres Antriebs definieren. Das Scanmikroskop bietet so alle Vorteile einer nicht resonanten Ablenkung, wie z. B die Möglichkeit den Lichtstrahl auf einem auswählbaren Punkt der Probe zu positionieren und dort zu "parken", sowie alle Vorteile einer resonanten Ablenkung, die sich insbesondere durch Schnelligkeit und hohe Bildraten auszeichnen. In a very particularly preferred embodiment, the scanning microscope has a third reflection surface designed as a mirror, which one does not resonant galvanometer is driven. Furthermore, a fourth Reflective surface provided with the same optical properties that is powered by a fast, resonant galvanometer. In this Design is the third reflective surface, along with its drive against it fourth reflecting surface interchangeable. There are guide rails for this provided along which the reflection surfaces can be moved. Farther stop elements are provided, the working position of each Define selected reflection surface and its drive. The Scanning microscope thus offers all the advantages of a non-resonant deflection, such as. B the possibility of the light beam on a selectable point of the sample position and "park" there, as well as all the advantages of a resonant Distraction, which is particularly characterized by speed and high frame rates distinguished.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: In the drawing, the subject of the invention is shown schematically and is described below with reference to the figures, the same acting Elements are provided with the same reference numerals. Show:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Scanmikroskop, Fig. 1 shows an inventive scanning microscope,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles, Fig. 2 shows an apparatus for deflecting a light beam,

Fig. 3 eine weitere Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles, Fig. 3 shows a further device for deflecting a light beam,

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltungsform einer Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles, Fig. 4 shows a further embodiment of a device for deflecting a light beam,

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles in perspektivischer Ansicht und Fig. 5 shows a device for deflecting a light beam in a perspective view

Fig. 6 eine weitere Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles in perspektivischer Ansicht, Fig. 6 shows a further device for deflecting a light beam in a perspective view;

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Scanmikroskop 1, das als konfokales Scanmikroskop ausgeführt ist, mit einer Lichtquelle 3, die einen Lichtstrahl 5 zur Beleuchtung einer Probe 7 emittiert. Der Lichtstrahl 5 wird auf ein Beleuchtungspinhole 9 fokussiert und wird anschließend von einem dichroitischen Strahlteiler 11 und einem nachfolgenden Umlenkspiegel 13 zur Vorrichtung 15 zum Ablenken des Lichtstrahles 5 reflektiert, die den Lichtstrahl 5 über die Scanoptik 17, die Tubusoptik 19 und durch die Mikroskopoptik 21 hindurch über bzw. durch die Probe 7 führt. Der von der Probe 7 ausgehende Detektionslichtstrahl 23 gelangt durch die Mikroskopoptik 21 hindurch und über die Tubusoptik 19 und die Scanoptik 17, und über Vorrichtung 15 dichroitischen Strahlteiler 11, passiert diesen und das folgende Detektionspinhole 25 und gelangt schließlich zum Detektor 53, der als Photomultiplier ausgeführt ist. Im Detektor 53 werden elektrische, zur Leistung des vom Objekt ausgehenden Detektionslichtstrahls 23 proportionale Detektionssignale erzeugt. Die Probe wird schichtweise abgetastet, um aus den Detektionssignalen ein dreidimensionales Bild der Probe 7 zu erzeugen. Fig. 1 shows an inventive scanning microscope 1, which is embodied as a confocal scanning microscope, with a light source 3, which emits a light beam 5 to illuminate a sample 7. The light beam 5 is focused on an illumination pinhole 9 and is then reflected by a dichroic beam splitter 11 and a subsequent deflecting mirror 13 to the device 15 for deflecting the light beam 5 , which deflects the light beam 5 via the scanning optics 17 , the tube optics 19 and through the microscope optics 21 leads over or through the sample 7 . The detection light beam 23 emanating from the sample 7 passes through the microscope optics 21 and via the tube optics 19 and the scanning optics 17 , and via the device 15 dichroic beam splitter 11 , passes through this and the following detection pinhole 25 and finally arrives at the detector 53 , which is designed as a photomultiplier is. Electrical detection signals proportional to the power of the detection light beam 23 emanating from the object are generated in the detector 53 . The sample is scanned in layers in order to generate a three-dimensional image of the sample 7 from the detection signals.

Die Vorrichtung 15 zum Ablenken des Lichtstrahles 5 beinhaltet eine um eine erste Achse 27 drehbaren Einheit 29, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen 31, 33 - nämlich eine erste Reflexionsfläche 31 und eine zweite Reflexionsfläche 33 - beinhaltet, und die den Lichtstrahl 5 empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche 35 weiterleitet, die um eine zweite Achse 37 (in der Figur senkrecht zur Papierebene), die senkrecht zur ersten Drehachse 27 verläuft, drehbar ist. Die drehbare Einheit 29 weist eine zu der ersten Reflexionsfläche 31 und zu der zweiten Reflexionsfläche 33 ortsfeste weitere Reflexionsfläche 39 auf, die den Lichtstrahl von der ersten Reflexionsfläche 31 empfängt und zur zweiten Reflexionsfläche 33 reflektiert. Die drehbaren Einheit 29 ist von einem Galvanometer 41 angetrieben. Die dritte Reflexionsfläche 35 ist auf ein drittes Spiegelsubstrat 43 aufgedampft; das Substrat ist von einem in der Figur nicht gezeigten nicht resonanten Galvanometer angetrieben und zusammen mit dem nicht resonanten Galvanometer als austauschbares Modul ausgeführt. Die ersten Reflexionsfläche 31 ist auf einem ersten Spiegelsubstrat 45, die zweite Reflexionsfläche 33 auf einem zweiten Spiegelsubstrat 47 und die weitere Reflexionsfläche 39 auf einem weiteren Spiegelsubstrat 49 aufgedampft. Die drehbare Einheit 29 weist ein Gehäuse 51 auf, das die Reflexionsflächen umschließt und vor Verschmutzung schützt. The device 15 for deflecting the light beam 5 includes a unit 29 which can be rotated about a first axis 27 and which contains two reflection surfaces 31 , 33 which are stationary with respect to one another - namely a first reflection surface 31 and a second reflection surface 33 - and which receives the light beam 5 and sends it to one third reflection surface 35 forwards, about a second axis 37 (in the figure perpendicular to the paper plane) perpendicular to the first axis of rotation 27, is rotatable. The rotary unit 29 has a fixed to the first reflecting surface 31 and the second reflection surface 33 additional reflection surface 39 which receives the light beam from the first reflective surface 31 and reflected to the second reflection surface 33rd The rotatable unit 29 is driven by a galvanometer 41 . The third reflection surface 35 is evaporated onto a third mirror substrate 43 ; the substrate is driven by a non-resonant galvanometer, not shown in the figure, and is designed together with the non-resonant galvanometer as an exchangeable module. The first reflection surface 31 is vapor-deposited on a first mirror substrate 45 , the second reflection surface 33 on a second mirror substrate 47 and the further reflection surface 39 on a further mirror substrate 49 . The rotatable unit 29 has a housing 51 which encloses the reflection surfaces and protects them from contamination.

Weggelassen sind in der Figur wegen der besseren Anschaulichkeit einige optische Elemente zur Führung und Formung der Lichtstrahlen. Diese sind einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann hinlänglich bekannt. Some have been omitted from the figure for better clarity optical elements for guiding and shaping the light beams. These are well known to a person skilled in the art in this field.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles 5. Die Vorrichtung 15 beinhaltet eine um eine erste Achse 27 drehbaren Einheit 29, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen 31, 33 - nämlich eine erste Reflexionsfläche 31 und eine zweite Reflexionsfläche 33 - beinhaltet, und die den Lichtstrahl 5 empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche 35 weiterleitet, die um eine zweite Achse 37 (in der Figur senkrecht zur Papierebene), die senkrecht zur ersten Drehachse 27 verläuft, drehbar ist. Die drehbare Einheit 29 weist eine zu der ersten Reflexionsfläche 31 und zu der zweiten Reflexionsfläche 33 ortsfeste weitere Reflexionsfläche 39 auf, die den Lichtstrahl von der ersten Reflexionsfläche 31 empfängt und zur zweiten Reflexionsfläche 33 reflektiert. Durch drehen der drehbaren Einheit 35 um die Achse 27 wird der Lichtstrahl 5 senkrecht zur Papierebene abgelenkt. Das Drehen der dritten Reflexionsfläche 35 um die zweite Achse 37 bewirkt eine Ablenkung des Lichtstrahles 5 senkrecht zur Zeichenebene. Die gezeigte Anordnung ist entsprechend dem Katzenaugeneffekt extrem unempfindlich gegen Dejustierungen. Fig. 2 shows an apparatus for deflecting a light beam. 5 The device 15 includes a unit 29 which can be rotated about a first axis 27 and which contains two mutually stationary reflection surfaces 31 , 33 - namely a first reflection surface 31 and a second reflection surface 33 - and which receives the light beam 5 and forwards it to a third reflection surface 35 , which is rotatable about a second axis 37 (in the figure perpendicular to the paper plane), which runs perpendicular to the first axis of rotation 27 . The rotary unit 29 has a fixed to the first reflecting surface 31 and the second reflection surface 33 additional reflection surface 39 which receives the light beam from the first reflective surface 31 and reflected to the second reflection surface 33rd By rotating the rotatable unit 35 about the axis 27 , the light beam 5 is deflected perpendicular to the plane of the paper. The rotation of the third reflection surface 35 about the second axis 37 causes the light beam 5 to be deflected perpendicular to the plane of the drawing. The arrangement shown is extremely insensitive to misalignments in accordance with the cat's eye effect.

Fig. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles bei der die drehbare Einheit 29 aus einem ersten Prisma 55 und einem zweiten Prisma 57 gebildet ist. Die Prismen 55, 57 sind miteinander verkittet. Die Hypotenusenfläche des ersten Prismas 55 bildet die erste Reflexionsfläche 31. Die Kathetenflächen des zweiten Prismas bilden die zweite und die weitere Reflexionsfläche. Die dritte Reflexionsfläche 29 ist auf einem Spiegelsubstrat 43 aufgedampft. Durch drehen der drehbaren Einheit 35 um die Achse 27 wird der Lichtstrahl 5 senkrecht zur Papierebene abgelenkt. Das Drehen der dritten Reflexionsfläche 35 um die Achse 37 bewirkt eine Ablenkung des Lichtstrahles 5 senkrecht zur Zeichenebene. Die Anordnung ist kostengünstig und besonders präzise herstellbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Eintrittsfenster 59 nicht genau senkrecht zum Austrittsfenster 61 der drehbaren Einheit steht, wodurch störende Interferenzen vermieden sind. FIG. 3 shows a further device for deflecting a light beam in which the rotatable unit 29 is formed from a first prism 55 and a second prism 57 . The prisms 55 , 57 are cemented together. The hypotenuse surface of the first prism 55 forms the first reflection surface 31 . The catheter surfaces of the second prism form the second and the further reflection surface. The third reflection surface 29 is evaporated on a mirror substrate 43 . By rotating the rotatable unit 35 about the axis 27 , the light beam 5 is deflected perpendicular to the plane of the paper. The rotation of the third reflection surface 35 about the axis 37 causes a deflection of the light beam 5 perpendicular to the plane of the drawing. The arrangement is inexpensive and can be manufactured particularly precisely. It is particularly advantageous if the entrance window 59 is not exactly perpendicular to the exit window 61 of the rotatable unit, as a result of which disturbing interference is avoided.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform einer Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles, die im Wesentlichen der in Fig. 2 gezeigten Anordnung entspricht. Zusätzlich ist ein Umlenkspiegel 13 vorgesehen, der den Lichtstrahl 5 auf die erste Drehachse 27 reflektiert. Die drehbare Einheit 29 ist von einem Schrittmotor 63 angetrieben. FIG. 4 shows a further embodiment of a device for deflecting a light beam, which essentially corresponds to the arrangement shown in FIG. 2. In addition, a deflection mirror 13 is provided, which reflects the light beam 5 onto the first axis of rotation 27 . The rotatable unit 29 is driven by a stepper motor 63 .

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles in perspektivischer Ansicht. Die Vorrichtung beinhaltet eine um eine erste Achse 27 drehbaren Einheit 29, die zwei zueinander ortsfeste Reflexionsflächen 31, 33 - nämlich eine erste Reflexionsfläche 31 und eine zweite Reflexionsfläche 33 - beinhaltet, und die den Lichtstrahl 5 empfängt und an eine dritte Reflexionsfläche 35 weiterleitet, die um eine zweite Achse 37, die senkrecht zur ersten Drehachse 27 verläuft, drehbar ist. Die drehbare Einheit 29 weist eine zu der ersten Reflexionsfläche 31 und zu der zweiten Reflexionsfläche 33 ortsfeste weitere Reflexionsfläche 39 auf, die den Lichtstrahl von der ersten Reflexionsfläche 31 empfängt und zur zweiten Reflexionsfläche 33 reflektiert. Die drehbaren Einheit 29 ist von einem Galvanometer 41 über eine Antriebswelle 69 angetrieben. Die dritte Reflexionsfläche 35 ist auf ein drittes Spiegelsubstrat 43 aufgedampft; das Substrat ist von einem in der Figur nicht gezeigten resonanten Galvanometer 65 über eine weitere Antriebswelle 67 angetrieben. Die erste Reflexionsfläche 31 ist auf einem ersten Spiegelsubstrat 45, die zweite Reflexionsfläche 33 auf einem zweiten Spiegelsubstrat 47 und die weitere Reflexionsfläche 39 auf einem weiteren Spiegelsubstrat 49 aufgedampft. Die drehbare Einheit 29 weist ein Gehäuse 51 auf, das die Reflexionsflächen umschließt und vor Verschmutzung schützt. Zusätzlich ist ein Umlenkspiegel 13 vorgesehen, der den Lichtstrahl 5 auf die erste Drehachse 27 reflektiert. Die dritte Reflexionsfläche 35, das Spiegelsubstrat 43 und das resonanten Galvanometer 65 sind zu einem Modul 71 zusammengefasst, das gegen ein weiteres Modul 73, das eine vierte Reflexionsfläche 75 auf einem Spiegelsubstrat 77, die dieselben optischen Eigenschaften hat, wie die dritte Reflexionsfläche 35, und einen nicht resonantes Galvanometer 79 als Antrieb beinhaltet. Fig. 5 shows an apparatus for deflecting a light beam in a perspective view. The device includes a unit 29 which can be rotated about a first axis 27 and which contains two reflection surfaces 31 , 33 which are stationary relative to one another - namely a first reflection surface 31 and a second reflection surface 33 - and which receives the light beam 5 and forwards it to a third reflection surface 35 which is rotatable about a second axis 37 , which runs perpendicular to the first axis of rotation 27 . The rotary unit 29 has a fixed to the first reflecting surface 31 and the second reflection surface 33 additional reflection surface 39 which receives the light beam from the first reflective surface 31 and reflected to the second reflection surface 33rd The rotatable unit 29 is driven by a galvanometer 41 via a drive shaft 69 . The third reflection surface 35 is evaporated onto a third mirror substrate 43 ; the substrate is driven by a resonant galvanometer 65, not shown in the figure, via a further drive shaft 67 . The first reflection surface 31 is vapor-deposited on a first mirror substrate 45 , the second reflection surface 33 on a second mirror substrate 47 and the further reflection surface 39 on a further mirror substrate 49 . The rotatable unit 29 has a housing 51 which encloses the reflection surfaces and protects them from contamination. In addition, a deflection mirror 13 is provided, which reflects the light beam 5 onto the first axis of rotation 27 . The third reflection surface 35 , the mirror substrate 43 and the resonant galvanometer 65 are combined to form a module 71 , which is compared to a further module 73 , which has a fourth reflection surface 75 on a mirror substrate 77 , which has the same optical properties as the third reflection surface 35 , and includes a non-resonant galvanometer 79 as a drive.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform einer Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahles, die im Wesentlichen der in Fig. 5 gezeigten Anordnung entspricht. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform eine Führungsschiene 81 vorgesehen, die das einfache und präzise Auswechseln der Module 71, 73 ermöglicht. Weiterhin sind Anschlagelemente 83, 85 vorgesehen, die die jeweilige Arbeitsposition der Module 71, 73 präzise derart definieren, dass die jeweils gewünschte Reflexionsfläche exakt am Schnittpunkt der Achse 27 und die zweite Achse 37 positionierbar ist. FIG. 6 shows a further embodiment of a device for deflecting a light beam, which essentially corresponds to the arrangement shown in FIG. 5. In addition, a guide rail 81 is provided in this embodiment, which enables the modules 71 , 73 to be replaced simply and precisely. Furthermore, stop elements 83 , 85 are provided which precisely define the respective working position of the modules 71 , 73 in such a way that the desired reflection surface can be positioned exactly at the intersection of the axis 27 and the second axis 37 .

Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Bezugszeichenliste 1 Scanmikroskop
3 Lichtquelle
5 Lichtstrahl
7 Probe
9 Beleuchtungspinhole
11 dichroitischer Strahlteiler
13 Umlenkspiegel
15 Vorrichtung zum Ablenken
17 Scanoptik
19 Tubusoptik
21 Mikroskopoptik
23 Detektionslichtstrahl
25 Detektionspinhole
27 erste Achse
29 drehbare Einheit
31 erste Reflexionsfläche
33 zweite Reflexionsfläche
35 dritte Reflexionsfläche
37 zweite Achse
39 weitere Reflexionsfläche
41 Galvanometer
43 drittes Spiegelsubstrat
45 erstes Spiegelsubstrat
47 zweites Spiegelsubstrat
49 weiteres Spiegelsubstrat
51 Gehäuse
53 Detektor
55 erstes Prisma
57 zweites Prisma
61 Eintrittsfenster
63 Schrittmotor
65 resonantes Galvanometer
67 weitere Antriebswelle
69 Antriebswelle
71 Modul
73 Modul
75 vierte Reflexionsfläche
77 Spiegelsubstrat
79 nicht resonantes Galvanometer
81 Führungsschiene
83 Anschlagelement
85 Anschlagelement
The invention has been described in relation to a particular embodiment. However, it is understood that changes and modifications can be made without departing from the scope of the claims below. LIST OF REFERENCES 1 scanning microscope
3 light source
5 light beam
7 sample
9 lighting pinhole
11 dichroic beam splitter
13 deflecting mirror
15 Distraction device
17 scanning optics
19 tube optics
21 microscope optics
23 detection light beam
25 detection pinhole
27 first axis
29 rotatable unit
31 first reflection surface
33 second reflection surface
35 third reflection surface
37 second axis
39 additional reflecting surface
41 galvanometer
43 third mirror substrate
45 first mirror substrate
47 second mirror substrate
49 further mirror substrate
51 housing
53 detector
55 first prism
57 second prism
61 entry window
63 stepper motor
65 resonant galvanometer
67 additional drive shaft
69 drive shaft
71 module
73 module
75 fourth reflection surface
77 mirror substrate
79 non-resonant galvanometer
81 guide rail
83 stop element
85 stop element

Claims

1.Device for deflecting a light beam with a unit rotatable about a first axis, which contains two mutually stationary reflection surfaces - namely a first and a second reflection surface - and which receives a light beam and transmits it to a third reflection surface which is about a second axis, which is perpendicular to the first axis of rotation, can be rotated, characterized in that the rotatable unit has a further reflection surface which is stationary with respect to the first and the second reflection surface, the first and the further reflection surface being arranged perpendicular to the second reflection surface.

2. Device according to claim 1, characterized in that at least one reflection surface is a mirror surface.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that at least one reflective surface is totally reflective Surface of a vitreous body.

4. The device according to claim 3, characterized in that the Vitreous body comprises a prism.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the rotatable unit consists of two prisms.

6. The device according to claim 5, characterized in that the Prisms have entry and exit windows.

7. The device according to claim 6, characterized in that the Angle of incidence of the light beam on the entrance window from the angle of reflection differs from the exit window.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the rotatable unit is shared with the third Reflecting surface is rotatable about the first axis.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the rotatable unit is a motor drive having.

10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized characterized that the third reflective surface from a motor Drive is driven.

11. The device according to claim 10, characterized in that the motor drive of the third reflecting surface is interchangeable.

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the third reflection surface together with the motor drive against one fourth reflecting surface interchangeable with another motor drive is.

13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized characterized that the motor drive includes a galvanometer.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Galvanometer is a resonant galvanometer.

15. Scanning microscope with a light source, which is a beam of light Illumination of a sample is emitted, and with a device for deflection of the light beam, which has a unit rotatable about a first axis, the two reflecting surfaces that are stationary relative to each other - namely a first and a first second reflection surface - includes, wherein the rotatable unit one Beam of light receives and forwards to a third reflecting surface, which around a second axis, which is perpendicular to the first axis of rotation, is rotatable, characterized in that the rotatable unit is one to the first and to the the second reflection surface has a stationary further reflection surface, the first and the further reflection surface perpendicular to the second Reflecting surface are arranged.

16. Scanning microscope according to claim 15, characterized in that at least one reflection surface is a mirror surface.

17. Scanning microscope according to one of claims 15 or 16, characterized characterized in that at least one reflective surface is totally reflective Surface of a vitreous body.

18. Scanning microscope according to claim 17, characterized in that the Vitreous body comprises a prism.

19. Scanning microscope according to one of claims 15 to 18, characterized characterized in that the rotatable unit consists of two prisms.

20. Scanning microscope according to claim 19, characterized in that the Prisms have entry and exit windows.

21. Scanning microscope according to claim 20, characterized in that the angle of incidence of the light beam on the entrance window of the Difference angle of exit from the exit window.

22. Scanning microscope according to one of claims 15 to 21, characterized characterized in that the rotatable unit for image rotation together with the third reflection surface is rotatable about the first axis.

23. Scanning microscope according to one of claims 15 to 22, characterized characterized in that the rotatable unit is a motor drive having.

24. Scanning microscope according to one of claims 15 to 22, characterized characterized that the third reflective surface from a motor Drive is driven.

25. Scanning microscope according to claim 24, characterized in that the motor drive of the third reflecting surface is interchangeable.

26. Scanning microscope according to claim 24, characterized in that the third reflection surface together with the motor drive against one fourth reflecting surface interchangeable with another motor drive is.

27. Scanning microscope according to one of claims 23 to 26, characterized characterized that the motor drive includes a galvanometer.

28. Scanning microscope according to claim 27, characterized in that the Galvanometer is a resonant galvanometer.