DE10324331A1

DE10324331A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop

Info

Publication number: DE10324331A1
Application number: DE2003124331
Authority: DE
Inventors: Kyra Dr. Möllmann; Holger Dr. Birk
Original assignee: Leica Microsystems Heidelberg GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop, mit mindestens einer Lichtquelle (1, 3), einem das Licht zu einer Probe (27) führenden Beleuchtungsstrahlengang (11), einem Detektor (39), einem das Detektionslicht von der Probe (27) zum Detektor (39) führenden Detektionsstrahlengang (29) und mit einem akustooptischen oder elektrooptischen Bauteil (59) im Beleuchtungsstrahlengang (11), wobei im Hinblick auf eine präzise spektral selektive Einstellbarkeit der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls (11) des Mikroskops eine Messeinrichtung (55) zur Messung der Lichtleistung und eine Regelungseinheit (53) vorgesehen sind, welche eine das akustooptische oder elektrooptische Bauteil (59) ansteuernde Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (57) in Abhängigkeit von der gemessenen Lichtleistung so regelt, dass die Lichtleistung einen vorgebbaren Wert erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop, mit mindestens einer Lichtquelle, einem das Licht zu einer Probe führenden Beleuchtungsstrahlengang, einem Detektor, einem das Detektionslicht von der Probe zum Detektor führenden Detektionsstrahlengang und mit einem akustooptischen oder elektrooptischen Bauteil im Beleuchtungsstrahlengang.
Vorrichtungen und Verfahren der hier in Rede stehenden Art sind bereits aus der Praxis bekannt. Bei den gattungsbildenden Vorrichtungen werden schnelle akustooptische oder elektrooptische Elemente in der Regel zur nahezu stufenlosen, spektral selektiven Einstellung der Lichtleistung eines Beleuchtungslichtstrahls eingesetzt. In erster Linie finden hier AOTF (Acousto Optical Tunable Filter)-Kristalle Verwendung, mit denen in einem Mikroskop die Lichtleistung für jede Wellenlänge eines als Lichtquelle eingesetzten Lasers geschaltet werden kann. Dazu wird der AOTF-Kristall in der Regel über eine Ansteuereinheit mit einer RF(Radio Frequency)-Frequenz, die der gewünschten Laserwellenlänge entspricht, und einer entsprechenden Amplitude der RF-Welle beaufschlagt.
Die Funktionsweise eines AOTF-Kristalls beruht darauf, dass beispielsweise die an dem Kristall anliegende RF-Frequenz für einen senkrecht zur RF-Frequenz auftreffenden Laserstrahl wie ein optisches Gitter wirkt, wobei das eingestrahlte Laserlicht nahezu vollständig kollinear in das Maximum erster Ordnung gebeugt werden kann und damit als Beleuchtungslichtstrahl bereitgestellt werden kann. Durch lineare Überlagerung unterschiedlicher RF-Frequenzen kann Laserlicht unterschiedlicher Wellenlängen mit verschiedenen Intensitäten am AOTF kollinear gebeugt und abgegriffen werden.
Einen entscheidenden Parameter akustooptischer Elemente stellt die Schallgeschwindigkeit dar, d.h. die Geschwindigkeit, mit der sich die an den Kristall angelegte RF-Welle in dem Kristall ausbreitet. Eine Änderung der Schallgeschwindigkeit hat zur Folge, dass sich die Beugungseffizienz des Kristalls ändert, sich nämlich die mit maximaler Intensität gebeugte Laserwellenlänge in der Frequenz verschiebt.

Eine gattungsbildende Vorrichtung ist insbesondere aus der DE 198 27 140 C2 bekannt. Bei dem dort offenbarten Laser-Scanning-Mikroskop ist zur spektral selekti ven Einstellung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls ebenfalls ein AOTF-Kristall im Laser-Einkopplungsstrahlengang vorgesehen. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit im AOTF-Kristall befindet sich in der Nähe des Kristalls ein Temperatursensor, mit dem die Temperatur als Messsignal aufgezeichnet wird. Zur Konstanthaltung der Beleuchtungslichtleistung ist dort als eine erste Maßnahme vorgeschlagen, die Temperatur des AOTF-Kristalls mit einer Heizungsregelung auf einer konstanten Temperatur zu halten. Als alternative Maßnahme ist vorgeschlagen, die AOTF-Frequenz über eine Ansteuereinheit in Abhängigkeit von der detektierten Temperatur zu steuern, um auf diese Weise eine aus der Temperaturänderung resultierende Veränderung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls zu korrigieren.

Zur Durchführung einer derartigen Korrektur werden Kalibrierkurven benötigt, aus denen der Zusammenhang zwischen einer Temperaturänderung des Kristalls und einer daraus resultierenden Änderung der Beugungseffizienz bzw. Frequenzverschiebung der optimal gebeugten Laserwellenlänge entnommen werden kann.

Bei diesem Verfahren ist problematisch, dass zum einen nur auf die Richtigkeit der zugrunde gelegten Kalibrierkurven vertraut werden kann und dass sich zum anderen in den Kalibrierkurven vorhandene Messfehler fortpflanzen. Zudem ist ein Einsatz in der Praxis äußerst unflexibel, da für jede neue Beleuchtungswellenlänge zunächst eine neue Kalibrierkurve generiert werden muss.

Ein weiteres Problem ergibt sich wie folgt: Die tatsächliche Kristalltemperatur kann nur mit zeitlicher Verzögerung gemessen werden. Aufgrund der Abmessungen des Kristalls beträgt die Zeitkonstante typischerweise einige Minuten. Aufgrund von Absorption der RF-Leistung im Kristall können jedoch auch Temperaturänderungen auf einer kürzeren Zeitskala auftreten, so dass sich auch insofern Ungenauigkeiten einschleichen können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop, der eingangs genannten Art anzugeben, wonach auf einfache Art und Weise die Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls eines Mikro skops spektral selektiv mit hoher Präzision einstellbar und insbesondere konstant haltbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist eine derartige Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung zur Messung der Lichtleistung und eine Regelungseinheit, welche eine das akustooptische oder elektrooptische Bauteil ansteuernde Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle in Abhängigkeit von der gemessenen Lichtleistung so regelt, dass die Lichtleistung einen vorgebbaren Wert erreicht.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass eine Regelung der Lichtleistung in Abhängigkeit von der an dem akustooptischen Bauteil vorherrschenden Temperatur stark fehlerbehaftet ist. In einem nächsten Schritt ist erkannt worden, dass diese Fehler durch eine direktere Vorgehensweise vermieden werden können, indem nämlich nicht die Temperatur als indirekte Messgröße, sondern die Lichtleistung selbst detektiert wird. In Abhängigkeit von der gemessenen Lichtleistung kann dann über eine Regelungseinheit das akustooptische oder elektrooptische Bauteil so betrieben werden, dass die Lichtleistung einen gewünschten Wert annimmt. Auf diese Weise kann bei der Regelung der Lichtleistung eine hohe Genauigkeit erreicht werden.

In konstruktiver Hinsicht könnte die Messeinrichtung ganz allgemein an einer beliebigen Position im Beleuchtungsstrahlengang angeordnet sein.

In vorteilhafter Weise könnte die Messeinrichtung zwischen einer Scanoptik und einer Tubusoptik in der Ebene einer Zwischenabbildung angeordnet sein. Dabei könnte die Messeinrichtung in der Ebene der Zwischenabbildung in den Bereich des eigentlichen Bildfeldes einschwenkbar sein. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, dass die Messeinrichtung am Rande der Zwischenabbildung außerhalb des eigentlichen Bildfeldes angeordnet ist, wobei eine solche Anordnung stationär sein könnte.

Eine besonders präzise Regelung der Lichtleistung lässt sich mit einer Anordnung der Messeinrichtung unmittelbar vor der Probe erzielen. Durch eine derartige Posi tionierung könnten nahezu sämtliche entlang des Beleuchtungsstrahlengangs auftretenden Fehlerquellen eliminiert werden, welche die Lichtleistung auf der Probe beeinflussen können. In diesem Zusammenhang sind als Fehlerquellen insbesondere die Strahlteiler bzw. die Umlenkspiegel zu nennen, welche in der Regel mit polarisationsabhängigen Beschichtungen bedampft sind. Im Konkreten ließe sich so eine Stabilisierung der Lichtleistung auf unter 1 % erreichen. Insbesondere könnten auch nicht lineare Eigenschaften eines piezoelektrischen Transducers, mit dem die RF-Welle in den akustooptischen Kristall eingekoppelt wird, ausgeglichen werden.

Für die Untersuchung von transparenten Proben ist auch eine Anordnung der Messeinrichtung hinter der Probe denkbar.

Handelt es sich bei den zu untersuchenden Proben um unempfindliche Proben und liegen die primären Anforderungen bei der Messung in einer Konstanthaltung der auf den Detektor treffenden Lichtleistung, so könnte die Messeinrichtung sogar im Detektionsstrahlengang angeordnet sein.

Die Messeinrichtung kann Detektionsmittel aufweisen, welche zur Messung der Lichtleistung dienen. Im Konkreten kann es sich bei den Detektionsmitteln um Photodioden handeln. Insbesondere zur Messung von kurzzeitigen Schwankungen der Lichtleistung bietet sich die Verwendung von Monitordioden an.

Zusätzlich zu den Detektionsmitteln könnte die Messeinrichtung Referenzstrukturen aufweisen. Diese könnten beispielsweise als Gitter oder als Striche ausgeführt sein und zur Kalibrierung, insbesondere zur Linearitätskalibrierung, dienen.

Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung einer Messeinrichtung im Beleuchtungsstrahlengang könnte eine Messeinrichtung außerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs vorgesehen sein, auf die der Beleuchtungs- und/oder Detektionslichtstrahl mittels eines optischen Mittels zur vorzugsweise permanenten Ausspiegelung eines Referenzstrahls reflektiert wird.

In an sich bekannter Weise umfasst das Mikroskop einen Strahlvereiniger, mit dem Licht unterschiedlicher Wellenlängen, d.h. insbesondere das Licht mehrerer verschiedener Laser, zu einem Beleuchtungslichtstrahl vereint werden kann. Zur Se lektion bestimmter Wellenlängen und zur nahezu stufenlosen, spektral selektiven Einstellung der Lichtintensität könnte das akustooptische oder elektrooptische Bauteil hinter dem Strahlvereiniger angeordnet sein. Die Regelung der Lichtleistung kann – spektral selektiv – wie bereits beschrieben in Abhängigkeit von der von der Messeinrichtung gemessenen Lichtleistung geregelt werden.

Als akustooptisches Bauteil bietet sich insbesondere ein AOTF (Acousto Optical Tunable Filter), ein AOBS (Acousto Optical Beam Splitter) oder ein AOM (Acousto Optical Modulator) an.

Als elektrooptisches Bauteil könnte ein EOM (Electro Optical Modulator) verwendet werden, wobei hier direkt die am Kristall anliegende Spannung geregelt werden kann.

In besonders vorteilhafter Weise könnte die RF-Frequenz und/oder die RF-Amplitude der das akustooptische oder elektrooptische Bauteil ansteuernden Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle nahezu stufenlos veränderbar sein. Bei einer gemessenen Abweichung der Lichtleistung von dem gewünschten Wert könnte die Lichtleistung dann durch Regelung der RF-Frequenz und/oder der RF-Amplitude spektral selektiv mit hoher Genauigkeit korrigiert werden.

Neben dem oben beschriebenen akustooptischen oder elektrooptischen Bauteil, welches hinter dem Strahlvereiniger zur Selektion bestimmter Wellenlängen im Beleuchtungslichtstrahl angeordnet ist, könnten weitere akustooptische und/oder elektrooptische Bauteile vorgesehen sein. Diese könnten ebenfalls in Abhängigkeit von der von der Messeinrichtung gemessenen Lichtleistung regelbar sein. Diese zusätzlich eingesetzten akustooptischen und/oder elektrooptischen Bauteile könnten in an sich bekannter Weise zur räumlichen Separierung des Beleuchtungslichtstrahls und des Detektionslichtstrahls eingesetzt werden, wobei in Bezug auf den diesbezüglichen technologischen Hintergrund auf die Offenlegungsschrift DE 101 37 155 verwiesen sei.

In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 18 gelöst. Hiernach ist ein Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laser scanmikroskop, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Messeinrichtung die Lichtleistung gemessen wird und mittels einer Regelungseinheit eine das akustooptische oder elektrooptische Bauteil ansteuernde Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle in Abhängigkeit der gemessenen Lichtleistung so geregelt wird, dass die Lichtleistung einen vorgebbaren Wert erreicht.

Im Konkreten könnte hier vorgesehen sein, dass die Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle so geregelt wird, dass die auf die Probe treffende Lichtleistung konstant bleibt. Dies ist von besonderer Wichtigkeit bei der Untersuchung von empfindlichen Proben, um nämlich sicherzustellen, dass diese nicht durch eine zu hohe Lichtleistung beschädigt oder sogar zerstört werden. Im Rahmen von speziellen Anwendungen ist es jedoch ebenfalls denkbar, die Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle so zu regeln, dass die Lichtleistung ein vorgebbares Profil durchläuft.

Wie bereits oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, könnte die Lichtleistung in besonders einfacher Weise in einem Zwischenbild gemessen werden. Im Zwischenbild könnte die Messung beispielsweise frameweise erfolgen, was insbesondere bei Langzeitmessungen sinnvoll ist. Es wäre jedoch ebenfalls denkbar, die Messung vor jeder Bildaufnahme durchzuführen. Bei der Messung der Lichtleistung ist es von Vorteil, die Lichtleistung spektral selektiv zu messen, um im Gegenzug auf der Basis der gewonnenen Messwerte die Lichtleistung an den akustooptischen und/oder elektrooptischen Bauteilen spektral selektiv regeln zu können.

Im Allgemeinen könnten kleinere Schwankungen der Lichtleistung durch Veränderung der RF-Amplitude der das akustooptische Bauteil ansteuernden Hochfrequenzquelle – unter Konstanthaltung der RF-Frequenz – korrigiert werden. Innerhalb eines Temperaturbereichs von +/- 1°C, in dem die Leistungsänderung weniger als 3% beträgt, sollte dies bei geeigneten Anfangsbedingungen problemlos möglich sein.

Für den Fall, dass bei größeren Schwankungen der Lichtleistung eine RF-Amplitudenregelung allein nicht ausreicht, könnte eine komplette Intensität-Frequenz-Kurve aufgenommen werden, um so eine optimale RF-Frequenz der das akustooptische Bauteil ansteuernden Hochfrequenzquelle zu ermitteln. Bei geeigneter Ansteuerung und bei Verwendung geeigneter Treiber kann die optimale RF-Frequenz in weniger als einer Sekunde ermittelt werden.

Bei schwachen Laserlinien ist eine Variation der RF-Amplitude problematisch, weil diese praktisch immer auf 100% gesetzt sein sollte. In diesem Fall könnten die RF-Frequenz schon nachgeführt werden, sobald ein Verlust der Lichtleistung von 1 gemessen wird.

Im Falle eines zur räumlichen Separierung des Beleuchtungslichtstrahls und des Detektionslichtstrahls eingesetzten AOBS hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nur die RF-Frequenz nachzuziehen, da ansonsten der Anteil des Anregungslichtes im Detektionslichtstrahl erhöht wird, wobei dieser Effekt auch mittels einer zweiten nachgeschalteten Teilkomponente des AOBS – zumindest teilweise – kompensiert werden kann.

Statt das Beleuchtungslicht als direkte Messgröße zu verwenden, ist es auch denkbar, einen zusätzlichen Messstrahl einzuspeisen, dessen Leistung ständig konstant gehalten wird. Dieser Teststrahl könnte beispielsweise von einer IR-Laserdiode zu Verfügung gestellt werden. Das Licht sollte für die Probe nicht störend sein. Der Teststrahl könnte beispielsweise abseits des eigentlichen Beleuchtungslichts oder quer zum Beleuchtungslicht durch den AOTF geführt werden. Alle RF-Frequenzen werden dann analog der RF-Frequenz des Teststrahls (nach einer vorher bestimmten Abhängigkeit) simultan nachgeführt.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 18 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige

Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop.
Die Fig. zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, wobei das in der Fig. dargestellte Mikroskop als konfokales Scanmikroskop ausgeführt ist. Das Mikroskop umfasst zwei Laser 1, 3, deren Emissionslichtstrahlen 5, 7 unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, und die mit dem dichroitischen Strahlvereiniger 9 zu einem Beleuchtungsstrahlengang 11 vereinigt werden. Zudem weist das Mikroskop ein als AOTF 61 ausgeführtes akustooptisches Bauteil 59 auf.
Nach Passieren des AOTF 61 verläuft der Beleuchtungsstrahlengang 11 über einen Umlenkspiegel 12 und von dort zu einem als AOTF 15 ausgeführten weiteren akustooptischen Bauteil 13. Vom akustooptischen Bauteil 13 gelangt der Beleuchtungsstrahlengang 11 auf eine Strahlablenkeinrichtung 17, die einen kardanisch aufgehängten Scanspiegel 19 beinhaltet, und den Beleuchtungsstrahlengang 11 durch die Scanoptik 21, die Tubusoptik 23 und das Objektiv 25 über bzw. durch die Probe 27 führt.
Zwischen der Scanoptik 21 und der Tubusoptik 23 ist in der Ebene der Zwischenabbildung eine Messeinrichtung 55 eingebracht, welche Detektionsmittel zur Messung der Lichtleistung und/oder als Gitter oder Striche ausgeführte Referenzstrukturen zur Kalibrierung aufweist.
Der von der Probe kommende Detektionsstrahlengang 29 verläuft in umgekehrter Richtung durch die Scanoptik 21, die Tubusoptik 23 und das Objektiv 25 und gelangt über den Scanspiegel 19 zum akustooptischen Bauteil 13, das den Detektionslichtstrahl 29 einem der Kompensation der spektralen Aufspaltung dienenden weiteren akustooptischen Bauteil 31 zuführt, welches ebenfalls als AOTF 33 ausgeführt ist. Nach Durchlaufen des akustooptischen Bauteils 31 trifft der Detektionsstrahlengang 29 auf den Detektor 39, der als Multibanddetektor ausgeführt ist.
Der Beleuchtungsstrahlengang 11 ist in der Zeichnung als durchgezogene Linie und der Detektionsstrahlengang 29 als gestrichelte Linie dargestellt. Das bei einem konfokalen Scanmikroskop üblicherweise vorgesehene Beleuchtungspinhole 41 und das Detektionspinhole 43 sind der Vollständigkeit halber schematisch eingezeichnet. Weggelassen sind wegen der besseren Anschaulichkeit hingegen einige optische Elemente zur Führung und Formung der Lichtstrahlen. Diese sind einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann hinlänglich bekannt.
Das akustooptische Bauteil 59, das zum Selektieren der Anteile des Beleuchtungslichtstrahles 11 der ausgewählten Wellenlängen dient, ist als AOTF 61 ausgestaltet, der von einer akustischen Welle durchlaufen ist. Die akustische Welle wird von einem elektrisch angesteuerten Piezo-Schallerzeuger 63 generiert. Die Ansteuerung erfolgt von einer Hochfrequenzquelle 57 aus, wobei die Übertragung der elektromagnetischen Hochfrequenzwelle über ein Koaxialkabel 48 erfolgt. Die RF-Frequenzen sind so gewählt, dass nur die Anteile der gewünschten Wellenlängen in den Beleuchtungsstrahlengang 11 und zur Strahlablenkeinrichtung 17 gelangen. Die übrigen, von der akustischen Anregung nicht beeinflussten Anteile werden aus dem Beleuchtungsstrahlengang 11 ausgeblendet. Kristallschnitt und Orientierung des akustooptischen Bauteils 59 sind dabei so gewählt, dass bei gleicher Einkoppelrichtung verschiedene Wellenlängen in die gleiche Richtung abgelenkt werden.
Durch Variation der RF-Frequenz und/oder der RF-Amplitude der akustischen Welle in Abhängigkeit von der mit der Messeinrichtung 55 detektierten Lichtleistung ist die Leistung des Lichtes der gewünschten Wellenlängen im Beleuchtungsstrahlengang 11 auswählbar. Weicht die gemessene Lichtleistung von der gewünschten Lichtleistung ab, so wird über eine Regelungseinheit 53 die Hochfrequenzquelle 57 so geregelt, dass die Lichtleistung wieder den gewünschten Wert erreicht. Dieses Verfahren kann für die im Beleuchtungslichtstrahl enthaltenen Laserwellenlängen farbselektiv durchgeführt werden.
Der AOBS 14 setzt sich aus den beiden weiteren akustooptischen Bauteilen 13 und 31, die jeweils als AOTF 15 und 33 ausgeführt sind und von jeweils einer weiteren Hochfrequenzquelle 47 und 51 angesteuert werden, zusammen. Die RF-Frequenzen sind dabei beispielsweise derart gewählt, dass die Anteile des Detektionslichts im Detektionsstrahlengang 29, die die Wellenlänge des Beleuchtungslichts aufweisen, ausgeblendet werden. Das akustooptische Bauteil 13 dient im Wesentlichen zur Separierung des Beleuchtungslichtstrahls und des Detektionslichtstrahls. Nach Durchlaufen des AOTF 15 ist der Detektionslichtstrahl sowohl spektral als auch polarisationsabhängig aufgespalten. Das akustooptische Bauteil 31 dient im Wesentlichen der Kompensation der spektralen und polarisationsabhängigen Aufspaltung. Beide akustooptischen Bauteile 13 und 31 sind unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der mit der Messeinrichtung 55 detektierten Lichtleistung regelbar.
Schließlich sei angemerkt, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop, mit mindestens einer Lichtquelle (1, 3), einem das Licht zu einer Probe (27) führenden Beleuchtungsstrahlengang (11), einem Detektor (39), einem das Detektionslicht von der Probe (27) zum Detektor (39) führenden Detektionsstrahlengang (29) und mit einem akustooptischen oder elektrooptischen Bauteil (59) im Beleuchtungsstrahlengang (11), gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (55) zur Messung der Lichtleistung und eine Regelungseinheit (53), welche eine das akustooptische oder elektrooptische Bauteil (59) ansteuernde Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (57) in Abhängigkeit von der gemessenen Lichtleistung so regelt, dass die Lichtleistung einen vorgebbaren Wert erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) im Beleuchtungsstrahlengang (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) zwischen einer Scanoptik (21) und einer Tubusoptik (23) in der Ebene einer Zwischenabbildung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) unmittelbar vor der Probe (27) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) hinter der Probe (27) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) im Detektionsstrahlengang (29) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) zur Lichtleistungsmessung geeignete Detektionsmittel aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel eine Photodiode und/oder eine Monitordiode umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (55) Referenzstrukturen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein optisches Mittel zur vorzugsweise permanenten Ausspiegelung eines Referenzstrahls.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische oder elektrooptische Bauteil (59) im Beleuchtungsstrahlengang (11) hinter einem Strahlvereiniger (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil (59) ein AOTF (Acousto Optical Tunable Filter) (61) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil (59) ein AOBS (Acousto Optical Beam Splitter) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil (59) ein AOM (Acousto Optical Modulator) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrooptische Bauteil ein EOM (Electro Optical Modulator) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die RF-Frequenz und/oder die RF-Amplitude der das akustooptische oder elektrooptische Bauteil (59) ansteuernden Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (57) nahezu stufenlos veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass weitere in Abhängigkeit von der gemessenen Lichtleistung regelbare akustooptische und/oder elektrooptische Bauteile (13, 31) vorgesehen sind.
Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop, vorzugsweise unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Messeinrichtung (55) die Lichtleistung gemessen wird und mittles einer Regelungseinheit (53) eine das akustooptische oder elektrooptische Bauteil (59) ansteuernde Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (57) in Abhängigkeit der gemessenen Lichtleistung so geregelt wird, dass die Lichtleistung einen vorgebbaren Wert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (47, 51, 57) so geregelt wird, dass die Lichtleistung konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz- und/oder Spannungsquelle (47, 51, 57) so geregelt wird, dass die Lichtleistung ein vorgebbares Profil durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung in einem Zwischenbild gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung frameweise im Zwischenbild gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung vor jeder Bildaufnahme gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung in einem permanent ausgespiegelten Referenzstrahl gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleistung spektral selektiv gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass kleinere Schwankungen der Lichtleistung durch Veränderung der RF-Amplitude der das akustooptische Bauteil (59) ansteuernden Hochfrequenzquelle (57) korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei größeren Schwankungen der Lichtleistung eine komplette Intensität-Frequenz-Kurve zur Ermittlung einer optimalen RF-Freugenz der das akustooptische Bauteil (59) ansteuernden Hochfrequenzquelle (57) aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei schwachen Laserlinien schon bei 1 % Verlust der Lichtleistung der Laserlinie die RF-Frequenz der das akustooptische Bauteil (59) ansteuernden Hochfrequenzquelle (57) nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass am AOBS (14) ausschließlich die RF-Frequenz nachgeführt wird.