DE10244431A1

DE10244431A1 - Mikroskopsystem

Info

Publication number: DE10244431A1
Application number: DE10244431A
Authority: DE
Inventors: Keiji Shimizu; Shuzo Mishima; Yoshihiro Kawano
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2003-04-24
Also published as: US20030063376A1; US6898004B2; JP5048899B2; JP2003107361A

Abstract

In dem Mikroskopsystem werden Beleuchtungsstrahlen von einer Lichtquelle (2) ausgesandt. Die Beleuchtungsstrahlen werden gesammelt und durch einen Spiegel (21) zu einem optischen Elementfeld (20) reflektiert. Das optische Elementfeld (20) befindet sich an einer konjugierten Position eines Präparats (11) und enthält eine Vielzahl von Mikrospiegeln, die in einer Matrixform angeordnet sind. Die Mikrospiegel werden einzeln gesteuert, um wahlweise die Beleuchtungsstrahlen zu reflektieren, um das Präparat (11) zu beleuchten. Damit wird ein vorbestimmtes Muster der Lichtstrahlen von dem optischen Elementfeld zu einer Objektivlinse (12) reflektiert. Die Beleuchtungsstrahlen werden auf das Präparat (11) von der Objektivlinse (12) projiziert, und das Präparat (11) wird durch das vorbestimmte Beleuchtungsmuster beleuchtet.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-304123, Anmeldetag 28. September 2001, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem und insbesondere ein Fluoreszenzmikroskopsystem, das mit einem Beleuchtungsmechanismus zum Beleuchten eines Präparats versehen ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Allgemein hat ein Mikroskopsystem eines Kohler-Beleuchtungstyps eine Feldblendenfunktion zum Beleuchten eines zu beobachtenden Bereichs eines Präparats bzw. eines Objektes, wobei der Beleuchtungsbereich mit dem Beobachtungsbereich übereinstimmt. In diesem Mikroskopsystem ist eine Feldblende so eingestellt, dass der erforderliche Teil des Präparats in einem Feld zum Zeitpunkt einer Fluoreszenzbeobachtung erleuchtet wird, wobei der erforderliche Teil der Präparat bzw. des Objektes beobachtet wird. Damit wird verhindert, dass der andere Teil des Präparates sich verschlechtert und ausbleicht wegen der Beleuchtung mit Fluoreszenzlicht.
Außerdem wird eine Beobachtungsmethode wie FRAP (Fluoreszenzwiedergewinnung nach Photo-Bleichen) oder FLIP (Fluoreszenzverlust beim Photo-Bleichen) vorgeschlagen, bei der ein Präparat teilweise ausgebleicht und eine Wiedergewinnung des verblassten Teils des Präparats in einem Beobachtungsfeld mittels Fluoreszenzbeobachtung beobachtet wird, so dass ein Substanzübergang in einer Zelle beobachtet werden kann. Ein anderes Beobachtungsverfahren wird außerdem vorgeschlagen, bei dem Beobachtungslichtstrahlen, d. h. UV-Strahlen, teilweise auf ein Präparat einwirken, das mit einem chemischen Reagenz gefärbt ist, wobei chemische Aktivitäten gehemmt sind, wobei eine Eigenschaft in dem Teil des Präparats wiedergewonnen und eine Diffusion des Präparatteils beobachtet wird. Bei diesem Verfahren ist es für die Fluoreszenzbeobachtung erforderlich, dass Beleuchtungspunkte oder ein Beleuchtungspunkt auf dem Präparat in dem Beobachtungsfeld in Größe und Form einstellbar sind/ist.
Bei der Methode der Beleuchtung eines Teils des Präparats in dem Beobachtungsfeld ist ein Loch oder ein Schlitz lösbar an der Stelle der Feldblende angeordnet, die mit der konjugierten Position bezüglich des Präparats übereinstimmt, so dass eine stellenweise Beleuchtung realisiert wird. Eine Irisblende wird allgemein als Feldblende verwendet und ist mit einer variablen Öffnung versehen, deren Durchmesser mechanisch und automatisch eingestellt wird. Diese optische Anordnung ist in den japanischen Offenlegungsschriften 7-134250 und 2000-502472 offenbart, wobei eine Flüssigkristallanzeige (LCD) eines Transmissionstyps an der Stelle der Feldblende angeordnet ist und ihr transparenter Bereich als variable Feldblende gesteuert wird. Bei dieser Anordnung ist es möglich, den Beleuchtungsbereich mit einem Beobachtungsbereich in Übereinstimmung zu bringen, und außerdem einen Teil in einem Beobachtungsfeld mit einem Punkt auswählbarer Größe und Form zu beleuchten.
Bei dieser Anordnung mit einer Flüssigkristallblende bestehen aber Probleme darin, dass der Transmissionsfaktor bzw. Durchgangsfaktor der Flüssigkristallblende selbst in einem Zustand von 100% Transmissionsbeleuchtungssteuerung niedrig ist, wobei das Beleuchtungslichtmaß nicht ausreichend erhöht werden kann, und die Farbabstimmung der durch den Flüssigkristallstop hindurchgehenden Lichtstrahlen wird verändert. Hierdurch wird die Beobachtungsgenauigkeit, gering. Bei der Verwendung von UV-Lichtstrahlen als Fluoreszenzbeleuchtung ist es zudem schwierig, eine Flüssigkristallblende mit einem hohen UV-Transmissionsfaktor und Fluoreszenzlicht mit geringer Selbstemissionseigenschaft bereitzustellen.
Außerdem hat die Flüssigkristallblende eine niedrige Steueransprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von einigen zehn Millisekunden. Wenn somit Änderungen in einer Zelle im Verlaufe der Zeit beobachtet werden, während eine Beleuchtungsposition und Form in dem Beobachtungsfeld geändert wird, ist es schwierig, eine hochgradig genaue Beobachtung wegen der geringen Ansprechgeschwindigkeit zu erzielen.
Die japanische Offenlegungsschrift 2000-502472 offenbart eine digitale Spiegeleinrichtung (DMD), die anstelle eines LCD verwendet wird und eine Lichtmodulationsstruktur anstelle eines LCD hat. Es gibt aber in dieser Offenbarung keine konkrete Beschreibung einer Anordnung, die eine Beleuchtungseinrichtung unter Benutzung eines DMD bildet.
Wie oben beschrieben, kann ein herkömmliches Mikroskopsystem mit einer Flüssigkristallblende keine ausreichende Beobachtungspräzision bieten, da die Flüssigkristallblende einen niedrigen Durchgangsfaktor hat, da die Farbabstimmung der durchgehenden Lichtstrahlen variiert und da die Ansprecheigenschaft eines Steuersystems schlecht ist.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopsystem mit einer hohen Observationsgenauigkeit anzugeben, bei dem eine gute Farbabstimmung bzw. ein gutes Farbengleichgewicht der Beleuchtungslichtstrahlen gewährleistet ist, und eine präzise Steuerung der Beleuchtungsstrahlen mit einem schnellen Ansprechen erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Mikroskopsystem zum Beobachten eines Präparats vorgesehen, das enthält:

- eine Objektivlinse mit einer optischen Achse, die dem Präparat zugewandt ist,
- eine Beleuchtungseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie Beleuchtungslichtstrahlen emittieren kann,
- ein optisches Elementfeld mit einer Vielzahl von Mikroablenkelementen, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie von der Beleuchtungseinheit ausgesandte Lichtstrahlen ablenken und wahlweise die Lichtstrahlen in eine erste oder zweite Richtung richten, wobei das optische Elementfeld auf der optischen Achse angeordnet und auf einer konjugierten Position bezüglich des Präparats positioniert ist und
- eine Steuereinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die Ablenkelemente einzeln steuert und ein vorbestimmtes Muster der Beleuchtungslichtstrahlen zu bilden, die in die erste Richtung gerichtet sind und
- ein optisches Übertragungssystem bzw. Übergangssystem, das so ausgebildet ist, dass es das vorbestimmte Muster der Beleuchtungslichtstrahlen zu dem Präparat überträgt.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht, die eine digitale Minutenspiegeleinrichtung bzw. Feinspiegeleinrichtung in dem Mikroskopsystem gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 3A und 3C schematische Aufsichten auf eine reflektierende Fläche eines DMD und eine Positionsbeziehung zwischen der reflektierenden Fläche eines DMD und von Bildern, die mit dem Mikroskopsystem gemäß Fig. 1 beobachtet werden;
Fig. 3B eine schematische Aufsicht auf Bilder, die mit dem Mikroskopsystem gemäß Fig. 1 beobachtet werden;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopsystems;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf ein Bild, das mit einem Mikroskopsystem gemäß Fig. 1 beobachtet wird;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Ein Mikroskopsystem gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein Mikroskopsystem enthält einen Objektträger 10, auf dem ein Präparat 11 angeordnet wird. Eine Objektivlinse 12 befindet sich so oberhalb des Objektträgers 10, dass sie dem Präparat 11 zugewandt ist. Ein dichroitischer Spiegel 13, ein Absorptionsfilter 14, eine Bildformungslinse 15 und ein Halbprisma 16 sind auf einer optischen Achse OA der Objektivlinse angeordnet. Anstelle des Halbprismas 16 können ein Reflektionsprisma mit einer 100%igen Reflektion, ein Durchgangsprisma mit einem 100%igen Durchgang und ein Schaltmechanismus zum Schalten zu dem Durchgangsprisma von dem Reflektionsprisma und zu dem Reflektionsprisma zu dem Durchgangsprisma und zum wahlweisen Anordnen des Reflektionsprismas oder des Transmissionsprismas auf der optischen Achse vorgesehen sein. Eine Okularlinse 17 und ein CCD-Bildsensor 25 sind ebenfalls auf einer optischen Reflektionsachse und einer Transmissionsachse angeordnet, die sich von dem Halbprisma 16 erstrecken. Ein Erregerfilter 18, wie ein Bandpassfilter, ein Feldstop- und Projektionslinsensystem 19 und eine digitale Mikrospiegeleinrichtung (DMD) 20 befinden sich auf einer optischen Beleuchtungsachse OB zwischen der digitalen Mikrospiegeleinrichtung 20 und dem dichroitischen Spiegel 13. Eine Lichtquelle 23, wie eine Mercurylampe oder eine Lasereinheit, befindet sich an einer Einfallseite der digitalen Mikrospiegeleinrichtung 20, und ein Reflektionsspiegel 21 und eine Sammellinse 22 sind zwischen der digitalen Mikrospiegeleinrichtung 20 und der Lichtquelle 23 angeordnet.
Die Bilddaten, die in den CCD-Bildsensor 25 erhalten werden, werden zu einem Computer 85 gesendet und ein Bild des Präparats 11 wird auf einem Monitor 84 entsprechend einer von einer Inputeinrichtung 86 gelieferten Information angezeigt. Der Computer 85 steuert eine Steuerantriebseinrichtung 24 entsprechend einer Information, die von der Inputeinrichtung 86 geliefert wird, und die DMD 20 wird von der Steuerantriebseinrichtung 24 gesteuert, wie weiter unten beschrieben wird.
Die DMD 20 ist bei beispielsweise in dem US-Patent 5,061,049 beschrieben und hat einen in Fig. 2 dargestellten Aufbau. Die DMD 20 enthält Mikrospiegel 201, die im wesentlichen in einem zweidimensionalen Matrixfeld angeordnet sind und einzeln spannungsgesteuert werden können. Jeder der Mikrospiegel 201 kann elektrostatisch gekippt werden, und jeder Neigungswinkel der Mikrospiegel 201 kann entsprechend der EIN-AUS-Steuerspannung geändert werden.
Dieses DMD-Mikrospiegelfeld ist so angeordnet, dass es senkrecht zu der optischen Beleuchtungsachse OB liegt, und befindet sich an einer konjugierten Position des Präparats 11 bezüglich des Linsensystems zwischen der DMD 20 und dem Präparat 11. Die Mikrospiegel 201 der DMD 20 werden wahlweise EIN-AUS gesteuert entsprechend EIN-AUS-Antriebssteuersignalen, die von der Antriebssteuereinrichtung 24 geliefert werden, mit einer Ansprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von 10 ms.
In einem Beispiel einer DMD 20 sind 1024 × 768 Mikrospiegel 201 in Reihen und Spalten angeordnet, um ein Feld zu bilden. In Fig. 2 sind zur Vereinfachung der Zeichnung und der Erläuterung nur zwei Mikrospiegel gezeigt. Jeder der Mikrospiegel ist in einem vorbestimmten Neigungswinkel a, beispielsweise 10°, zu der senkrechten Linie geneigt und hat eine vorbestimmte Form und Fläche, beispielsweise eine Pyramidendachform und eine Fläche von 20 × 20 µm² oder weniger. Wenn die Mikrospiegel 201 so gesteuert werden, dass sie in dem EIN-Zustand sind, reflektieren die Mikrospiegel und führen die Beleuchtungslichtstrahlen von der Lichtquelle 23 zu dem optischen System 19 entlang der optischen Beleuchtungsachse, und wenn die Mikrospiegel 201 so gesteuert werden, dass sie in dem AUS-Zustand sind, reflektieren die Mikrospiegel und führen die Beleuchtungslichtstrahlen von der Lichtquelle 23 zu der Außenseite des optischen Systems 19 entlang euer optischen Evakuierungsachse OX. Die Antriebssteuersignale werden jeweils den Mikrospiegeln 201 zugeführt und die Mikrospiegel 201 werden in der DMD 20 einzeln gesteuert. Damit wählt der Antriebssteuerkreis 24 die Mikrospiegel 201 aus und behält ausgewählte Mikrospiegel 201 in dem EIN-Zustand und die anderen Mikrospiegel 201 in dem AUS-Zustand, so dass nur die Beleuchtungslichtstrahlen, die von den Mikrospiegeln 201 geführt werden, zu dem optischen System 19 gerichtet werden, und ein vorbestimmte Muster der Beleuchtungslichtstrahlen zu dem optischen System 19 von der DMD 20 übertragen wird.
In dem System gemäß Fig. 2 ist das Feldblenden- und Projektionslinsensystem so auf der optischen Beleuchtungsachse OB angeordnet, dass seine vorderen und hinteren Brennpunkte auf die Pupillen der optischen Linsen 12 und die Flächen der Mikrospiegel 201 ausgerichtet sind. D. h. das Feldblenden- und Projektionslinsensystem 19 enthält eine oder mehrere Linsen mit einer Brennweite f1 in einem Bereich von 50 mm bis 300 mm, um Bilder der Mikrospiegel 201 an dem Präparat 11 mit einer geeigneten Vergrößerung zu projizieren. Der Bereich der Brennweite f1 ist auf der Basis des folgenden bestimmt. Wenn die Brennweite f1 kleiner ist als 50 mm, ist es schwierig, ein optisches System des Mikroskops zu realisieren. Wenn die Brennweite größer als 300 mm ist, wird das Bild oder werden die Bilder der Mikrospiegel mit einer relativ kleinen Vergrößerung gebildet, so dass kein geeignetes sichtbares Feld erhalten wird, und die Beleuchtung in dem Gesichtsfeld ist auch verschlechtert. Bei dieser Ausführungsform des Mikroskopsystems beträgt die Brennweite f1 bevorzugt 170 mm.
Wenn zudem die digitale Mikrospiegeleinrichtung (DMD) 20 die folgende Relation bezüglich des Größe des CCD-Bildsensors 25 zum Fotografieren des beobachteten Bildes des Präparats 11 einhält, ist es leicht, das Mikroskopsystem zu gestalten und die Komponenten der DMD 20 anzuordnen:

0.3 < f2/f1 < 5

0.3 < C/D < 6.6

wobei f2 die Brennweite der Abbildungslinse 15, C die diagonale Länge bzw. Größe des CCD-Bildsensors und D die diagonale Länge bzw. Größe der DMD 20 sind, d. h. das Feld der Mikrospiegel 201. Bei dieser Ausführungsform wird die Brennweite f2 aus einem Bereich zwischen 100 mm und 200 mm ausgewählt, vorzugsweise zu 180 mm.
In dem optischen System gemäß Fig. 1 werden die Beleuchtungsstrahlen von der Lichtquelle 23 emittiert, von der Sammellinse 22 gesammelt und von dem Spiegel 21 zu der DMD 20 reflektiert. Die zu der DMD 20 geführten Beleuchtungsstrahlen treffen auf die Mikrospiegel 201 auf, wobei ein Teil oder Teile 202 A der Beleuchtungsstrahlen auf einen Mikrospiegel oder mehrere Mikrospiegel auftreffen, die sich in dem EIN-Zustand befinden, und zu dem Projektionslinsensystem 19 entlang der optischen Beleuchtungsachse OB reflektiert werden, wie Fig. 2 zeigt. Die anderen Teile 202 B der Beleuchtungsstrahlen fallen auf Mikrospiegel, die sich in dem AUS-Zustand befinden, und werden zu der Außenseite des System entlang der optischen Evakuierungsachse OX reflektiert, und sie werden nicht dazu benutzt, das Präparat 11 zu beleuchten.
Die zu dem Feldblenden- und Projektionslinsensystem 19 geführten Beleuchtungsstrahlen werden auf den Erregerfilter 18 gerichtet, und Erregerkomponenten der Lichtstrahlen, die Fluoreszenzsubstanzen in dem Präparat 11 erregen, können durch den Erregerfilter 18 hindurchtreten, und die Lichtstrahlen der Erregerkomponenten werden zu dem dichroitischen Spiegel 13 geführt. Die Erregerlichtstrahlen werden von dem dichroitischen Spiegel 13 zu der Objektivlinse 12 reflektiert und von der Objektivlinse 12 gesammelt und auf das Präparat 11 projiziert. Dadurch strahlt das Präparat fluoreszierende Lichtstrahlen infolge der Beleuchtung mit Erregerlichtstrahlen aus.
Die Fluoreszenzlichtstrahlen von dem Präparat 11 werden zu der Objektivlinse 12 gerichtet und von dieser gesammelt. Die Fluoreszenzlichtstrahlen gelangen von der Objektivlinse 12 zu dem dichroitischen Spiegel 13 und gehen durch diesen hindurch. Die den dichroitischen Spiegel 13 passierenden Lichtstrahlen werden von dem Absorbtionsfilter 14 gefiltert, und eine vorbestimmte Fluoreszenzkomponente der Lichtstrahlen passiert wahlweise den Absorbtionsfilter 14 und fällt auf die Abbildungslinse 15. Die Fluoreszenzlichtstrahlen verlaufen zu dem Halbprisma 16 und werden in zwei Bündel von Lichtstrahlen geteilt, die auf den CCD-Bildsensor 25 und die Okularlinse 17 gerichtet sind. Die Abbildungslinse 15 formt ein Bild des Präparats 11 auf dem CCD-Bildsensor 25 und an einer Abbildungsebene zwischen der Okularlinse 17 und der Abbildungslinse 15. Das Bild des Präparats wird vergrößert und von der Okularlinse beobachtet.
In dem optischen System gemäß Fig. 1 werden Abbildungen der Mikrospiegel 201, d. h. die DMD-Abbildung, von der DMD 20 zu dem Präparat 11 überführt und auf einer Fokusebene auf dem Präparat 11 durch die Feldblenden- und Projektionslinse 19 und die Objektivlinse 12 geformt. Die Spiegelabbildungen, die den Mikrospiegeln entsprechen, die in den EIN-Zustand gesteuert und gehalten sind, werden zu hellen Abbildungen geformt, da die Beleuchtungsstrahlen von im EIN-Zustand befindlichen Mikrospiegeln reflektiert und zu dem Präparat geführt werden und eine beleuchtete Spiegelabbildung bilden. Die Spiegelabbildungen, die den Mikrospiegeln entsprechen, die in den AUS-Zustand gesteuert und gehalten sind, bilden dunkle Abbildungen, da die von diesen Mikrospiegeln reflektierten Beleuchtungsstrahlen nicht zu dem Präparat geführt werden und nicht-beleuchtete Spiegelabbildungen bilden. D. h. die Mikrospiegelabbildungen der DMD-Abbildung werden als helle und dunkle Abbildungen auf das Präparat 11 projiziert in Abhängigkeit von dem Ein- und Aus-Zustand. Damit kann das Präparat 11 durch die hellen Abbildungen kontrolliert beleuchtet werden, und Teilbereiche des Präparats können wahlweise beleuchtet werden, in Abhängigkeit von der EIN-AUS-Steuerung der Mikrospiegel 201.
Eine Vorgehensweise bei der Festlegung von Bereichen auf dem Präparat und bei der Beleuchtung des festgelegten Bereichs bzw. der festgelegten Bereiche in dem optischen System gemäß Fig. 1 wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 3A bis 3C beschrieben. Es gibt zwei Arten der Bestimmung eines Bereichs oder von Bereichen. Bei der ersten Art wird der Bereich, beispielsweise ein Gesichtsfeld festgelegt, und bei der zweiten Art bestimmt ein Mikroskopbenutzer einen willkürlichen Bereich oder Bereiche, die in dem Gesichtsfeld von Interesse sein können.
Fig. 3A zeigt eine Reflexionsfläche der DMD 20 und die. Mikrospiegel 201, die in der Reflexionsfläche in einem Muster einer Matrixform angeordnet sind. Fig. 3B zeigt eine Fokussierungsebene auf dem Präparat 11.
In Fig. 3B bezeichnet das Bezugszeichen 113 einen Bereich auf einer Abbildung eines Präparats 11, das von dem CCD-Sensor 25 erhalten wird. In Fig. 3B bezeichnet das Bezugszeichen 112 ein Projektionsbild der Reflexionsfläche der DMD 20, das Bezugszeichen 111 bezeichnet ein Beobachtungssichtfeld der Okularlinse 111, und die Bezugszeichen 11a, 11b und 11c bezeichnen Bereiche, die für einen Mikroskopbenutzer bei dem Präparat 11 von Interesse sind. Die Bereiche 20a, 20b, 20c, die Fig. 3A zeigt, entsprechen den Bereichen 11a, 11b und 11c. Fig. 3C zeigt drei Gruppen 201a, 201b, 201c von Mikrospiegeln 201, die sich in dem EIN-Zustand befinden, in Abhängigkeit von den Bestimmungen der Bereiche 20a, 20b, 20c.
Zunächst wird der Bestimmungsvorgang beschrieben, bei dem ein Mikroskopbenutzer einen willkürlichen Bereich oder Bereiche, die in dem Gesichtsfeld von Interesse sind, festlegt und bestimmt.
Bei diesem Vorgang werden zuerst Abbildungen der interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c in dem Präparat 11 auf dem CCD-Sensor 25 gemäß Fig. 3B gebildet, entsprechend der Beobachtungsmethode zum Bestimmen der interessierenden Bereiche des Präparats 11, beispielsweise eine Fluoreszenzbeobachtung und eine Phasendifferenzbeobachtung. Bilddaten der interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c werden zu dem Computer 85 transportiert, und das Bilcl wird auf dem Monitor 84 auf der Basis der Bilddaten angezeigt. Die Abbildung dieses Monitors 84 wird durch einen Mikroskopbenutzer überprüft, die Bereiche 11a, 11b, 11c werden in der Abbildung durch Benutzung der Inputeinheit 86 bestimmt, und die Mikrospiegel 201, die den festgelegten Bereichen 11a, 11b, 11c entsprechen, werden mittels des Computers 85 bestimmt bzw. festgelegt. Die Gruppen 201a, 201b, 201c gemäß Fig. 3C der Mikrospiegel 201, die in den EIN-Zustand gesteuert werden, um Beleuchtungsstrahlen auf die interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c zu reflektieren, werden auf der Basis der Bereiche 20a, 20b, 20c an der DMD 20 bestimmt, wie Fig. 3A zeigt, wobei sie den interessierenden Bereichen 11a, 11b, 11c entsprechen. Die interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c können auf dem Bildschirm des Monitors durch Verwendung einer Anzeigeeinrichtung oder einer anderen Einrichtung oder Methode zum Festlegen der Abbildungen bestimmt werden, so dass die Mikrospiegelgruppen 201a, 201b, 201c, die den Bereichen 11a, 11b, 11c entsprechen, durch den Computer 85 festgelegt werden können. Die Spiegelsteuerdaten zum Festlegen der Mikrospiegelgruppen 201a, 201b, 201c, werden in dem Speicher des Computers 85 gesichert.
Wenn die Beleuchtung der interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c, gestartet wird, werden die in dem Speicher gespeicherten Spiegelsteuerdaten von dem Computer gelesen und die Steuerantriebseinrichtung 24 wird von dem Computer auf der Basis der Spiegelsteuerdaten gesteuert, wodurch die Mikrospiegelgruppen 201a, 201b, 201c gemäß Fig. 3C in den EIN-Zustand gesteuert werden. Deshalb reflektieren die Mikrospiegelgruppen 201a, 201b, 201c die Beleuchtungsstrahlen und richten diese auf das Präparat 11. Dadurch werden die interessierenden Bereiche 11a, 11b, 11c von den Beleuchtungsstrahlen beleuchtet.
Als nächstes wird der Bestimmungsvorgang beschrieben, bei dem ein Mikroskopbenutzer einen vorbestimmten Bereich wie ein Gesichtsfeld festlegt und bestimmt.
Ein Bereich des Gesichtsfeldes 111 kann von dem Computer 85 aus einer Vergrößerung berechnet werden, mit der die Abbildung 112 der DMD 20 auf das Präparat 11 projiziert wird, und die Mikrospiegel 201, die in dem EIN-Zustand zu halten sind, die dem errechneten Bereich des Gesichtsfeldes entsprechen, werden festgelegt, und die Spiegelsteuerdaten der spezifizierten Mikrospiegel werden in dem Speicher des Computers gesichert.
Wenn die Beleuchtung des Gesichtsfeldes gestartet wird, werden die Spiegelsteuerdaten von dem Computer aus dem Speicher gelesen, und die Steuerantriebseinrichtung 24 wird von dem Computer auf der Basis der Spiegelsteuerdaten gesteuert, so dass die Mikrospiegel 201 von der Steuerantriebseinrichtung 24 in den EIN-Zustand gesteuert werden.
Bei dem obigen optischen System können die Mikrospiegel 201 der DMD 20 nacheinander gesteuert werden, und die Bereiche 11a, 11b, 11c können nacheinander beleuchtet werden, anstelle einer gleichzeitigen Steuerung aller Mikrospiegel 201 in den EIN-Zustand.
In der DMD 20 ist jeder Mikrospiegel 201 als eine kleinste gesteuerte Einheit definiert. Somit kann die Steuerung der Mikrospiegel 201 unter der Bedingung der kleinsten Steuereinheit eine willkürliche Anzahl von Bereichen 20a, 20b, 20c bestimmen und die erforderlichen Formen und Größen der Bereiche 20a, 20b, 20c realisieren. Außerdem kann die DMD 20 als Hochgeschwindigkeitsblende verwendet werden, wenn alle Mikrospiegel 201 auf AUS gesteuert werden, um die Beleuchtungsstrahlen zu stoppen, woraufhin sie gleichzeitig auf EIN gesteuert werden können, um die Lichtstrahlen zu übertragen.
Bei der Fluoreszenzbeobachtung kann eine DMD 20 als Feldblende verwendet werden, wenn alle Mikrospiegel 201 in einem Feldbereich, der dem Feld entspricht, auf EIN gesteuert sind, und eine Feldbereichabbildung des Feldbereichs wird zu dem Präparat 11 geführt. Um eine bestimmte Zelle zu beobachten, die in einem Laboratorium als Präparat kultiviert ist, wird beispielsweise nur der Bereich 11a, in dem die Zelle existiert, beleuchtet, so dass keine anderen Zellen durch die Beleuchtung der vorbestimmten Zelle beeinträchtigt werden, und die anderen Zellen werden nicht durch die Beleuchtung der bestimmten Zelle ausgebleicht.
Bei der FRP-Beobachtung wird ein vorbestimmter Bereich des Präparats, der ausgebleicht werden soll, bestimmt, d. h. es werden Form, Größe und Position des Bereichs bestimmt, und die DMD 20 wird so gesteuert, dass der bestimmte Bereich über eine vorbestimmte Zeitspanne beleuchtet und ein Teil oder Teile des vorbestimmten Bereichs ausgebleicht wird. Danach werden alle Mikrospiegel 201 in dem Gesichtsfeld 111 auf EIN gesteuert, ein Fluoreszenzbild wird in dem Gesichtsfeld beobachtet, und eine Änderung des ausgebleichten Teils und eine Diffusion eines Fluoreszenzpigments werden beobachtet. Bei diesem Vorgang ist es möglich, von einem Feldbeleuchtungszustand, bei dem der gesamte Bereich des Feldes beleuchtet ist, auf einen Beleuchtungszustand eines Teilbereichs umzuschalten, bei dem nur ein Teil des Bereichs beleuchtet ist, und das Ausbleichen des Teilbereichs beobachtet wird, mit einer Ansprechzeit in der Größenordnung von einigen 10 ms, was der Ansprechgeschwindigkeit der DMD 20 entspricht. Somit kann eine Hochgeschwindigkeitsreaktion, d. h. eine Hochgeschwindigkeitsdiffusion der Zelle mit einer geringen Zeitverzögerung beobachtet werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können die Beleuchtungsstrahlen für die Beobachtung des Ausbleichens und die Fluoreszenzabbildungsbeobachtung unterschiedliche Wellenlängen haben. Der Erregerfilter 18 oder die dichroitische Spiegel 13 können ausgetauscht werden gegen solche mit anderen Wellenlängeneigenschaften, durch mechanische Schalteinrichtungen, um die Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlen in einem Mikroskopsystem zu ändern, das mit einem elektrisch bewegten Filterrad oder elektrisch bewegten Kubusdrehkopf versehen ist. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, das Präparat unter Verwendung eines Reagenz mit derselben Steuerung der DMD 20 zu beobachten. Wenn zudem eine Änderung der Fluoreszenzlichtstrahlen, die von einer Zelle ausgesandt werden, als Helligkeitsinformation unter Verwendung von Calciumindikatoren verwendet wird, wird ein Bereich, beispielsweise der Bereich 11b in Fig. 3B, der einer zu beobachtenden Zelle entspricht, beleuchtet, und die Abbildung der Zelle wird übermittelt und in einem optischen System aufgenommen, in dem ein PMT (nicht dargestellt) angeordnet ist, so dass Bilddaten nur für einen bestimmten Teil gemessen werden können.
Wenn zudem mehrere Bereiche, beispielsweise die Bereiche 11a, 11b, 11c, die mehreren Zellen entsprechen, abwechselnd und aufeinanderfolgend beleuchtet werden, können die Zustände der Zellen einzeln mit einer geringen Zeitverzögerung gemessen werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems ist die Beleuchtungseinrichtung senkrecht zu der optischen Achse angeordnet und an der konjugierten Position des Präparats 11 vorgesehen, wobei die Beleuchtungseinrichtung mit Mikrospiegeln 201 zum Beleuchten ausgewählter bzw. beliebiger Bereiche des Präparats 11 versehen ist, und die Beleuchtungsstrahlen zu den Mikrospiegeln 201 über einen Reflexionsspiegel 21 gesandt und geführt werden und die Mikrospiegel 201 reflektieren wahlweise Beleuchtungsstrahlen zu dem Präparat 11 unter der EIN- und AUS-Steuerung.
Bei diesem Mikroskopsystem, bei dem ein optisches Reflexionssystem zur Beleuchtung verwendet wird, werden die Beleuchtungsstrahlen von der Lichtquelle 23 ohne Abschwächung zu dem Präparat 11 geführt. Daher kann das Präparat mit einem hohen Kontrast und hochgradig präzisen Farbeigenschaften beleuchtet werden. Außerdem werden die Mikrospiegel 201 der DMD 20 einzeln gesteuert, um die Beleuchtungsstrahlen ein und aus zu schalten. Die von der Lichtquelle 23 ausgesandten Lichtstrahlen können auf einen Bereich an einer gewünschten Position und mit einer gewünschten Größe und Form des Präparats projiiziert werden. Außerdem ist es möglich, eine schnelle Ansprechsteuerung und eine Steuerung der Lichtstrahlen mit hoher Präzision zu realisieren, wodurch die Beobachtungsgenauigkeit verbessert ist. Bei diesem Mikroskopsystem werden keine mechanischen Vibrationen bei der Steuerung der Lichtstrahlen erzeugt. Auch dies erhöht die Präzision der Beobachtung. Eine besonders vorteilhafte Wirkung wird bei der Fluoreszenzbeobachtung erzielt.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern es sind auch weitere Ausführungsformen möglich, wie sie in den Fig. 4 bis 13 dargestellt sind. In den Fig. 4 bis 13 bezeichnen dieselben Bezugszeichen übereinstimmende Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Bei dem Mikroskopsystem gemäß Fig. 4 ist ein Halbspiegel 35 mit 50% Reflektionsfaktor und 50% Transmissionsfaktor zwischen der DMD 20 und der Sammellinse als reflektierender Spiegel angeordnet, wobei die von der Lichtquelle 23 ausgesandten Lichtstrahlen von dem Halbspiegel 31 reflektiert werden und auf die DMD 20 fallen und die reflektierten Lichtstrahlen von der DMD 20 den Halbspiegel 31 passieren und zu dem Präparat 11 geführt werden. Bei diesem Mikroskopsystem wird die optische Bahn der Lichtstrahlen von dem Halbspiegel 31 gebogen bzw. abgelenkt. Dadurch kann der Abstand zwischen der DMD 20 und dem Feldblenden- und Projektionslinsensystem 19 verkürzt werden, und die Brennweite des Projektionslinsensystems 19 kann frei gewählt werden. Im Ergebnis kann die Bildvergrößerung frei bestimmt werden, mit der die Abbildung der DMD 20 auf dem Präparat 11 gebildet wird.
Fig. 5 zeigt ein Mikroskopsystem, das mit einer ersten und einer zweiten Lichtquelle 41, 42 versehen ist. Die DMD 20 hat erste und zweite einfallende optische Achsen und erste und zweite reflektierende Spiegel 45, 46.
Die erste und die zweite Lichtquelle 41, 42 sind auf der ersten und der zweiten einfallenden optischen Achse angeordnet. Die erste Sammellinse 43 und der erste optische Erregungsfilter 47 mit einer Filtercharakteristik sind auf der ersten optischen Achse zwischen dem ersten reflektierenden Spiegel 45 und der ersten Lichtquelle 41 angeordnet. Die zweite Sammellinse 44 und der zweite optische Erregerfilter 48 mit einer anderen Charakteristik als eine Charakteristik des ersten optischen Erregerfilters 47 befinden sich auf der zweiten optischen Achse zwischen dem zweiten reflektierenden Spiegel 46 und der zweiten Lichtquelle 42.
In dem optischen System gemäß Fig. 5 werden erste Beleuchtungsstrahlen, die von der ersten Lichtquelle 41 ausgesandt werden, von der ersten Sammellinse 43 gebündelt, und eine erste vorbestimmte Komponente der ersten Lichtstrahlen wird wahlweise durch den ersten optischen Erregerfilter 47 geleitet, von dem ersten reflektierenden Spiegel 45 reflektiert und zu der DMD 20 geführt. In der DMD 20 reflektieren Mikrospiegel 201, die in dem EIN-Steuerzustand sind, die ersten Beleuchtungsstrahlen entlang der optischen Beleuchtungsachse OB, und führen die ersten reflektierten Lichtstrahlen zu dem Feldblenden- und Projektionssystem 19. Die Mikrospiegel 201, die in dem AUS-Steuerzustand sind, reflektieren die ersten Beleuchtungsstrahlen entlang einer ersten optischen Evakuierungsachse OX, und führen die ersten reflektierten Lichtstrahlen aus dem optischen System heraus, wobei diese reflektierten Lichtstrahlen nicht für die Beleuchtung benutzt werden.
Die zweiten Beleuchtungsstrahlen, die von der zweiten Lichtquelle 42 ausgesandt werden, werden von der zweiten Sammellinse 24 gebündelt, und eine vorbestimmte Komponente der zweiten Lichtstrahlen wird ausgewählt durch den zweiten optischen Erregerfilter 48 geführt, von dem zweiten reflektierenden Spiegel 46 reflektiert und zu der DMD 20 geführt. In der DMD 20 reflektieren die Mikrospiegel 201, die in dem EIN-Steuerzustand sind, die zweiten Beleuchtungsstrahlen entlang der optischen Beleuchtungsachse und führen die zweiten reflektierten Lichtstrahlen zu dem Feldblenden- und Projektionssystem 19. Die Mikrospiegel 201, die sich in dem AUS- Steuerzustand befinden, reflektieren die zweiten Beleuchtungsstrahlen entlang einer zweiten optischen Evakuierungsachse und führen die zweiten reflektierten Lichtstrahlen aus dem optischen System heraus, so dass die zweiten reflektierten Lichtstrahlen nicht für die Beleuchtung verwendet werden.
Wie Fig. 6 zeigt, wird ein ausgewählter Bereich G in dem Gesichtsfeld 111, der den Mikrospiegeln 201 in dem EIN-Steuerzustand entspricht, von den ersten Beleuchtungsstrahlen beleuchtet, die von der ersten Lichtquelle 41 kommen, und der andere Bereich H, in dem Feld, der den Mikrospiegeln 201 in dem AUS-Steuerzustand entspricht, wird von den zweiten Beleuchtungsstrahlen von der zweiten Lichtquelle 42 beleuchtet.
Damit können die Bereiche G und H durch erste und zweite Lichtstrahlen beleuchtet werden, die unterschiedliche Wellenlängen haben, wobei der erste und der zweite optische Erregerfilter 47, 48 Bandpassfilter sind, die Transmissionseigenschaften unterschiedlicher Wellenlängenbereiche haben. Wenn ein Käfigfluoreszenzreagenz verwendet wird und ein Präparat in einem solchen optischen System beobachtet wird, wird der Bereich G durch die Beleuchtungsstrahlen beleuchtet, die eine Wellenlänge zum Freigeben eines Käfigreagenz hat, und der Bereich H wird durch Beleuchtungsstrahlen beleuchtet, die eine Wellenlänge haben, die Substanzen in dem Präparat veranlassen, Fluoreszenzlichtstrahlen auszusenden, nach dem Freigeben des Käfigreagenz, und ein Diffusionszustand der Substanzen, d. h. ein Substanztransfer, bei dem die Freigabe der Käfigverbindung gleichzeitig hervorgerufen wird, kann ohne Zeitverzögerung beobachtet werden.
Alle Mikrospiegel 201 der DMD 20 können so gesteuert werden, dass sie zu derselben Zeit ein und aus geschaltet werden, und die ersten und zweiten Beleuchtungsstrahlen haben unterschiedliche Wellenlängen und können abwechselnd mit hoher Geschwindigkeit in Höhe von zehnfachen Mikrosekunden ohne Vibrationen geschaltet werden. Daher kann das Präparat 11 in einem Bildbeobachtungsmodus beobachtet werden, wie wenn das Präparat 11 gleichzeitig durch erste und zweite Lichtstrahlen beleuchtet würde. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, verschiedene Beobachtungsmodi zu realisieren und die Anwendbarkeit des Mikroskopsystems zu verbessern.
Fig. 7 zeigt ein optisches Mikroskopsystem, das mit einem Halbspiegel 49 versehen ist anstelle des ersten und des zweiten reflektierenden Spiegels 45, 46 in Fig. 5. In dem Mikroskopsystem gemäß Fig. 7 kann eine Anordnung der ersten und der zweiten Lichtquelle geändert werden, um die Nutzung des Raums zu verbessern und um verschiedene Designs des optischen Systems in dem Mikroskopsystem zu ermöglichen.
Fig. 8 zeigt ein Mikroskopsystem, das mit einer zweiten DMD 50 versehen ist, die an einer konjugierten Position einer Öffnungsblende angeordnet ist, und der ersten DMD 20 zugewandt ist. In dem optischen System gemäß Fig. 8 fallen Beleuchtungsstrahlen von der ersten Lichtquelle 23 auf die Sammellinse 22 und werden von dieser gesammelt, woraufhin sie zu der zweiten DMD 50 geführt werden. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 51 die optische Achse der Mikrospiegel 201 der DMD 20, die in dem EIN-Steuerzustand gehalten sind, und das Bezugszeichen 51 bezeichnet die optische Achse der Mikrospiegel 201 der DMD 20, die in dem AUS-Zustand gehalten sind.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 8 werden die Beleuchtungsstrahlen von der Lichtquelle 23 von der Sammellinse 22 gebündelt und zu der zweiten DMD 50 geführt. Wenn die Mikrospiegel 201 der DMD 50 in dem EIN-Steuerzustand sind, werden die Beleuchtungsstrahlen von den Mikrospiegeln 201 reflektiert und entlang der optischen Achse 51 zu der DMD 20 geführt. Wenn die Mikrospiegel 201 dieser DMD 20 in einem EIN-Steuerzustand sind, werden die Beleuchtungsstrahlen von den Mikrospiegeln 201 reflektiert und entlang der optischen Achse OB zu dem Präparat 11 geführt, und das Präparat 11 wird von den Beleuchtungsstrahlen beleuchtet.
In diesem optischen System ist die zweite DMD 50 an der konjugierten Position der Öffnungsblende angeordnet. Daher kann das Reflektionsmuster durch Steuerung der Mikrospiegel 201 so geändert werden, dass die zweite DMD 50 wahlweise als eine der Öffnungsblenden mit einer unterschiedlichen Öffnungsform wirkt. Mit der zweiten DMD 50 ist es möglich, einen Beleuchtungseffekt hervorzurufen, der frei einstellbar ist, mittels der Auswahl einer Öffnungsblende in einem Mikroskop. Wenn ein Bereich mit einer vorbestimmten Form, beispielsweise einer Kreisform gebildet ist, in dem die Mikrospiegel 201 in den EIN-Zustand gesteuert werden, um die optische Achse an der zweiten DMD 50, kann die Helligkeit der Beleuchtungsstrahlen durch Steuerung der Größe des vorbestimmten Formbereichs eingestellt werden. Wenn zudem die Mikrospiegel so gesteuert werden, dass sie in einem halbkreisförmigen Bereich auf der zweiten DMD 50 in dem EIN-Zustand sind, der einer Hälfte der Öffnung der Öffnungsblende entspricht, kann eine unsymmetrische Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlen auf dem Präparat 11 erhalten werden, die bezüglich der optischen Achse abweicht. Bei dieser Ausführungsform kann die Funktion der Öffnungsblende durch die zweite DMD 50 zusätzlich zu der Wirkung der ersten DMD 20 hinzukommen.
Fig. 9 ist eine modifizierte Ausführungsform des optischen Systems gemäß Fig. 1, bei der die Anordnung der Sammellinse 22 und der Lichtquelle 23 geändert sind. Fig. 10 zeigt ein optisches System, das mit einem reflektierenden Spiegel 21 zum Reflektieren der Beleuchtungsstrahlen von der DMD 20 versehen ist, angeordnet auf der optischen Bahn zwischen der DMD und der Lichtquelle. Das optische System gemäß den Fig. 9 und 10 kann die Gesamtgröße des Mikroskops minimieren.
Fig. 11 zeigt noch ein anderes optisches System, bei dem ein Prisma 60 eine Halbspiegelbeschichtungsfläche 601 und eine Totalreflektionsfläche 602 hat und zwischen der Sammellinse 22 und der Feldblende und Projektionssystem 19 angeordnet ist. Bei diesem optischen System ist die Totalreflektionsfläche 602 des Prisma 60 der DMD 20 zugewandt, und die Halbspiegelbeschichtungsfläche 601 des Prismas 60 ist dem Feldblenden- und Projektionssystem 191 zugewandt. In dem optischen System gemäß dieser Fig. 11 werden die Beleuchtungsstrahlen von der Lichtquelle 23 von der Sammellinse 22 gesammelt, und die gesammelten Lichtstrahlen werden in das Prisma 60 eingeführt. In dem Prisma 60 werden die eingetretenen Beleuchtungsstrahlen zwischen der Totalreflektionsfläche 602 und der Halbspiegelbeschichtungsfläche 601 reflektiert und zu der DMD 20 geführt. Die von den Mikrospiegeln 201 der DMD 20 reflektierten Lichtstrahlen werden auf das Feldblenden- und Projektionssystem 19 gerichtet. Bei dieser Ausführungsform kann der Abstand zwischen der Lichtquelle 23 und der DMD 2 verringert werden, da die Lichtstrahlen in dem Prisma 60 reflektiert werden. Damit können die Gesamtabmessungen des Mikroskops gemäß Fig. 11 minimiert sein.
Fig. 12 zeigt ein optisches System, bei dem kein reflektierender Spiegel 21 zwischen der DMD 20 und der Sammellinse 22 angeordnet ist. In diesem optischen System werden die Beleuchtungsstrahlen von der Sammellinse 22 gesammelt und direkt zu der DMD 20 geführt. Bei diesem optischen System ist die Anzahl der Bauteile reduziert, wodurch das Mikroskop kleiner ausgeführt sein kann.
Fig. 13 zeigt das optische System eines inversen Mikroskops bzw. Umkehrmikroskops, auf dass das erfindungsgemäße Konzept angewendet ist. In dem optischen System sind eine Relaislinse 70 und ein Totalreflektionsspiegel 71 zwischen der Okularlinse 17 und der Abb. 15 anstelle des Prismas 16 angeordnet.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform reflektieren die Mikrospiegel die Beleuchtungsstrahlen entlang der optischen Beleuchtungsachse, wenn sich die Mikrospiegel der DMD in dem EIN-Zustand befinden, und sie reflektieren die Beleuchtungsstrahlen entlang der optischen Evakuierungsachse, wenn sie sich in dem AUS- Zustand befinden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Arbeitsmodus der DMD beschränkt. Die Mikrospiegel der DMD können die Beleuchtungsstrahlen entlang der optischen Evakuierungsachse oder der optischen Beleuchtungsachse reflektieren, wenn sich die Mikrospiegel der DMD in dem EIN-Zustand befinden.
Außerdem wird bei dieser Ausführungsform die digitale Mikrospiegelvorrichtung zum Reflektieren der Beleuchtungsstrahlen verwendet, wie sie oben beschrieben ist. Anstelle einer DMD kann aber auch ein Flüssigkristallelement eines Reflektionstyps verwendet werden.
Außerdem wird bei dieser Ausführungsform eine Weißlichtquelle wie eine Mercurylampe, Xenonlampe oder Halogenlampe verwendet, um das Präparat zu beleuchten.
Die Beleuchtungsquelle ist aber hierauf nicht beschränkt, sondern es kann auch eine Lasereinheit als Lichtquelle zum Ausbringen eines Laserstrahls verwendet werden.
Das optische System gemäß Fig. 14 hat dieselbe Basiskonfiguration, wie die oben beschriebene Ausführungsform. Deshalb wird auf eine detaillierte Beschreibung der Anordnung gemäß Fig. 14 verzichtet. Das Mikroskop gemäß Fig. 14 unterscheidet sich von der obigen Ausführungsform durch folgendes: Ein Strahlexpander 82 wie ein konvex-konkaves Linsensystem wird in der optischen Achse des Laserstrahls angeordnet, der von einer Laserlichteinheit ausgesandt wird, um den Laserstrahl aufzuweiten und zu leiten. Das in Fig. 14 gezeigte Mikroskop ist mit einer Digitalkamera 83 versehen zum Aufnehmen eines Fluoreszenzbildes eines Präparates, das mit einem Laserstrahl aktiviert ist, und mit einem Computer 85 zum Verarbeiten der von der Digitalkamera gelieferten Bilddaten, sowie mit einem Monitor zum Anzeigen eines Präparatbildes auf der Basis der verarbeiteten Bilddaten. Wenn eine Lasereinheit als Lichtquelle verwendet wird, ist die Wellenlänge der Lichtquelle begrenzt, jedoch kann eine helle Beleuchtung im Vergleich zu der Weißlichtquelle realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern zahlreiche Modifikationen liegen im Rahmen des Erfindungsgedankens.

Claims

1. Mikroskopsystem zum Beobachten eines Präparats, gekennzeichnet durch
eine Objektivlinse (12) mit einer optischen Achse (OA, OB), die dem Präparat (11) zugewandt ist;
eine Beleuchtungseinheit (23) zum Aussenden von Beleuchtungsstrahlen;
ein optisches Elementfeld (20) mit einer Vielzahl von Mikroablenkelementen zum Ablenken der von der Beleuchtungseinheit (23) ausgesandten Beleuchtungsstrahlen und zum wahlweisen Richten der Beleuchtungsstrahlen in eine von zwei Richtungen, wobei das optische Elementfeld (201) auf der optischen Achse (OA, OB) angeordnet ist und sich an einer konjugierten Position bezüglich des Präparats (11) befindet;
eine Steuereinrichtung (24) zum einzelnen Steuern der Ablenkelemente (201), um ein vorbestimmtes Muster der Beleuchtungsstrahlen zu bilden, die in die erste Richtung gerichtet sind, und
ein optisches Überführungssystem (13, 18, 19, 31, 49, 60) zum Überführen des vorbestimmten Musters der Beleuchtungsstrahlen zu dem Präparat (11).

2. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroablenkelemente (201) des optischen Elementfeldes (20) jeweils reflektierende Flächen haben, die kippbar sind und wahlweise die Beleuchtungsstrahlen in eine der zwei Richtungen reflektieren.

3. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
eine Sammellinse (22, 43, 44) zwischen der Beleuchtungseinheit (23) und
dem optischen Element (20) zum Sammeln der von der Beleuchtungseinheit (23) ausgesandten Lichtstrahlen und zum Projizieren der gesammelten Lichtstrahlen auf das optische Element (20).

4. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
einen Spiegel (45, 46, 50) zwischen der Sammellinse (22) und dem optischen Element (20) zum Reflektieren der gesammelten Lichtstrahlen von der Sammellinse (22) und Projizieren der gesammelten Lichtstrahlen auf das optische Element (20).

5. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
einen Spiegel (31, 49) zwischen dem Präparat (11) und dem optischen Element (20) zum Reflektieren der Lichtstrahlen von dem optischen Element zu dem Präparat (11).

6. Mikroskopsystem nach Anspruch 1 ferner gekennzeichnet durch:
einen Halbspiegel (31, 45) zwischen der Sammellinse (22, 43, 44) und dem optischen Element (20) zum Reflektieren der gesammelten Lichtstrahlen von der Sammellinse (22, 43, 44) zum Projizieren der gesammelten Lichtstrahlen auf das optische Element (20) und zum Überführen der von dem optischen Element (20) in die erste Richtung gerichteten Lichtstrahlen.

7. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
ein zweites optisches Elementfeld (21) mit einer Vielzahl von zweiten Mikroablenkungselementen (201) um Beleuchtungsstrahlen von der Beleuchtungseinheit (23) abzulenken und wahlweise auf das erste optische Elementfeld (201) zu richten, wobei das zweite optische Elementfeld (201) auf der optischen Achse zwischen dem ersten optischen Elementfeld (20) und der Beleuchtungseinheit (23) angeordnet ist und sich an einer Öffnungsblendenposition und einer konjugierten Position bezüglich der Öffnungsblendenposition befindet,
wobei die Steuereinrichtung (24) die zweiten Ablenkungselemente (201) einzeln steuert, um ein vorbestimmtes Muster der Beleuchtungsstrahlen zu bilden und das vorbestimmte Muster der Beleuchtungsstrahlen auf des erste optische Element (20) zu richten.

8. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
eine zweite Beleuchtungseinheit (41, 42) zum Aussenden zweiter Beleuchtungsstrahlen, die eine andere Wellenlänge als die erste Beleuchtungsstrahlen haben, und
erste und zweite Spiegel (45, 46) zwischen den optischen Elementfeld (20) und der ersten Beleuchtungseinheit (41) und zwischen dem optischen Elementfeld (20) und der zweiten Beleuchtungseinheit (42) zum Reflektieren der ersten und zweiten Beleuchtungsstrahlen zu dem optischen Elementfeld (20).

9. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch:
eine zweite Beleuchtungseinheit (42) zum Aussenden von zweiten Beleuchtungsstrahlen, die eine andere Wellenlänge haben als die ersten Beleuchtungsstrahlen (41), und
einen Halbspiegel (49) zwischen dem optischen Elementfeld und der ersten und zweiten Beleuchtungseinheit (41, 42) zum Reflektieren der ersten und zweiten Beleuchtungsstrahlen zu dem optischen Elementfeld (20) und zum Überführen der ersten und zweiten Lichtstrahlen von dem optischen Elementfeld (20).