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Die Erfindung betrifft einen Fluoreszenzauflichtilluminator, bestehend
im wesentlichen aus Erregerfilter, Reflexionsspiegel, dichromatischem Teilerspiegel
und Sperrfilter. Bei einem bekannten Vertikalilluminator für die Fluoreszenzmikroskopie
sind mehrere, nacheinander in den Strahlengang bringbare, für verschiedene Wellenlängenbereiche
wirksame, dichromatische Teilerspiegel auf einem Revolver angeordnet, so daß sie
zum auftreffenden Erregerlicht- und Beobachtungsstrahl in 450-Stellung stehen (»Zeitschrift
für wissenschaftliche Mikroskopie«, Bd. 68 {1967b], S. 129).
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Durch die USA.-Patentschrift 3 277 782 ist eine Beleuchtungsvorrichtung
für ein mikroskopisches System mit Polarisationseinriühtungen bekannt, die u. a.
eine Lichtquelle für polarisiertes Licht, ein Reflexionsprisrna, ein Polarisaüonsfilter
und einen halbdurchlässigen Spiegel umfassen.
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Die Steilheit der Reflexionskanten der bislang verwendeten . dichromatischen
Teilerspiegel reicht jedoch nicht aus, Um den sich ständig erweiternden Anforderungen
in der Fluoreszenzmikroskopie zu genügen. Bei den in der modernen Fluoreszenzmikroskopie,
insbesondere der Immunfiuoreszenz, in zunehmendem Maße verwendeten fluoreszenzaktiven
- Farbstoffen (Fluorochrome), wie beispielsweise Fluoresceinisothiocyanat (FITC),
liegen die Wellenlängen-Maxima für die Exzitations- und die Emissions-Strahlung
sehr dicht beieinander. Daraus wird ersichtlich, daß zur exakten Trennung beider
Maxima Filter mit steilen Reflexionskanten, die zwischen beiden Maxima liegen, zur
Verfügung stehen müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reflexionskante des
dichromatischen Teilerspiegels durch Verkleinerung des Erregerlichteinstrahlwinkels
(von - a = 900 bis = Lu=OO) erheblich steiler zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Erregerlichtstrahlenbündel
ein Erregerfilter, dann ein Reflexionsspiegel und ein. im Abbildungsstrahlengang
stehender dichromatischer Teilerspiegel angeordnet sind und daß hierbei in Abhängigkeit
vom Jeweiligen fluoreszierenden Objekt der Reflexionsspiegel und der dichromatische
Teilerspiegel derart zueinander angeordnet sind, daß das auf den dichromatischen
Teilerspiegel zielende Erregerlichtstrahlenbündel mit dem das Objekt abbildenden
Strahlenbündel einen Winkel cc bildet, bei dem eine- optimale~Trennung des Erregerlichtes
und des vom iluoreszierenden Objekt ausgehenden Ftuoreszenzlichtes- erreicht wird.
Da die Steilheit der -Reflexionskante dichromatischer Teilerspiegel von der Richtung
des einfallenden Lichtes abhängig ist, kann somit durch- :-Veränderung des Einstrahlwinkels
ar zu kleineren Winkeln hin eine erheblich steilere Refiexionskante des dichromatischen
Teilerspiegels erreicht werden, was zu einer optimalen Trennung von Exzitations-
und Emissionsstrahlung der fluoreszierenden Präparate führt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann an diejenige
Stelle im Erregerlichtstrahlengang, an welcher sich normalerweise der Reflexionsspiegel
befindet, ein zweiter dichromatischer Teilerspiegel bzw. ein dichromatischer Reflexionsspiegel
angeordnet werden (Fig. 2), wobei zweckmäßigerweise gleichzeitig der Winkel ß von
900, der vom Erregerlichtstrahl und der vertikal verlaufenden optischen Achse des
Fluoreszenzauflichtilluminators gebildet wird, nach größeren Werten hin verändert
wird (Winkelintervall für ß zwischen 90 und 1800). Der zusätzliche dichromatische
Teilerspiegel führt zu einer Vorselektion des Erregerlichts, so daß zwischen der
Lichtquelle und diesem dichromatischen Teilerspiegel kein Exzitationsfilter eingeschoben
zu werden braucht.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß eine vollkommenere Trennung von Exzitations- und Emissions-Strahlung durch die
größere Steilheit der Reflexionskante des dichromatischen Teilerspiegels erzielt
wird. Das führt zu einer beträchtlichen Verbesserung der Intensität und des Kontrastes
sowie zu einer optimalen Exzitation von fluoreszenzaktiven Objekten im gesamten
in Frage kommenden Spektralgebiet und damit zu einer Erweiterung des Anwendungsbereichs
der Fluoreszenzmikroskopie.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, sie werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Darstellung des Strahlenganges in einem Fluoreszenzauflichtilluminator nach vorliegender
Erfindung, F i g. 2 eine schematische Darstellung des Strahlenganges in einer speziellen
Ausführungsform für einen Fluoreszenzaufiichtilluminator mit einem zweiten dichromatischen
Teilerspiegel bzw. dichromatischen Reflexionsspiegel an Stelle des üblichen Reflexionsspiegels,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des Strahlenganges in einem Fluoreszenzauflichtilluminator
in einer von der F i g. 2 geringfügig abweichenden Ausführungsform mit zunächst
horizontal verlaufendem Erregerlichtstrahlenbündel, F i g. 4 eine schematische Darstellung
des Strahlenganges in einem Fluoreszenzauflichtilluminator in einer von - der Fig.
1 abweichenden Ausführungsform- mit drehbar gelagertem Interferenzsperrfilter 7
a, F i g. 5 eine schematische Darstellung des Strahlenganges in einem Fluoreszenzauflichtilluminator
mit horizontal liegendem Reflexionsspiegel.
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In F i g. 1 geht von einer Lichtquelle 1 ein Lichtstrahlenbündel
durch das vertikal stehende Erregerfilter (ExzitationsElter) 2, wobei es zu einer
Ausfilterung eines gewissen begrenzten Spektralbereichs kommt. Der Erregerlichtstrahl
schneidet die senkrecht stehende optische Achse (8) des Fluoreszenzauflichtilluminators
unter einem Winkel ß = 900 und trifft auf einen Reflexionsspiegel 3, der den Erregerlichtstrahl
auf den. dichromatischen Teilerspiegel 4 reflektiert. Von dem auf den dichromatischen
Teilerspiegel 4 auftreffenden Erregerlichtstrahl und der optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators
wird ein Winkel a aufgespannt.
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Das vom dichromatischen Teilerspiegel 4 reflektierte Exzitationslicht
gelangt parallel zur optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators durch das
gleichzeitig als Kondensor wirkende Objektiv 5 zum mikroskopischen Präparat 6. Das
Bild des fluoreszierenden Objektes wird in die Zwischenbildebene (Sehfeldblendenebene)
des Okulars abgebildet. Der dichromatische Teilerspiegel 4 hat ein optimales Transmissionsvermögen
für das Fluoreszenzlicht und reflektiert - entsprechend dem erhöhten Reflexionsvermögen
- den restlichen Erregerlicht-
anteil zur Lichtquelle 1 zurück.
Ein senkrecht zur optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators angeordnetes
Sperrfilter 7 verhindert im Abbildungsstrahlengang den weiteren Durchgang des Exzitationslichtes
in Okularrichtung. An die Stelle des Sperrfilters 7 kann zusätzlich oder alternativ
ein Selektionsfilter eingefügt werden.
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In F i g. 2 ist an die Stelle des Reflexionsspiegels 3 der F i g.
1 ein weiterer dichromatischer Teilerspiegel bzw. dichromatischer Refiexionsspiegel
4 a getreten.
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Der Winkel ß, der von dem aus der Lichtquelle austretenden Lichtstrahl
und der optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators gebildet wird, ist größer
als 900 und kann in den Grenzen von 90 bis 1800 variiert werden.
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Die Fig. 3 zeigt neben den beiden dichromatischen Teilerspiegeln
4 bzw. 4 a noch einen Reflexionsspiegel 3, an dem die primär unter einem Winkel
von 900 zur optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators austretenden Lichtstrahlen
reflektiert werden und dann unter einem Winkel von 8)900 -die optische Achse des
Fluoreszenzauflichtilluminators passieren und auf den dichromatischen Teilerspiegel
4 a auftreffen.
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Nach einer weiteren in der Fig.4 schematisch dargestellten Ausführungsform
kann ein Interferenzsperrfilter 7 a um eine Achse kippbar gelagert werden, die auf
der durch die optische Achse des Fluoreszenzauflichtilluminätors und des Erregerlichtstrahlenbündels
aufgespannten Ebene senkrecht steht. Durch die Verkippung des Interferenzsperrfilters
kann eine geringe Verschiebung der Interferenzsperrfilterkante erzielt werden.
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Eine weitere Anordnung gemäß vorliegender Erfindung wird in Fig.
5 schematisch dargestellt. Sie ist durch den senkrecht zur optischen Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators
stehenden Reflexionsspiegel 3 gekennzeichnet.
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Patentansprüche: 1. Fluoreszenzauflichrilluminator, bestehend im
wesentlichen aus Erregerfilter, Reflexionsspiegel, dichromatischem Teilerspiegel
und Sperrfilter, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerlichtstrahlenbündel ein Erregerfilter
(2), dann ein - Reflexionsspiegel (3) und ein im Abbildungsstrahlengang stehender
dichromatischer Teilerspiegel (4) angeordnet sind und daß hierbei in Abhängigkeit
vom jeweiligen fluoreszierenden Objekt (6) der Reflexionsspiegel und der dichromatische
Teilerspiegel derart zueinander angeordnet sind, daß das auf den dichromatischen
Teilerspiegel zielende Erregerlichtstrahlenbündel mit dem das Objekt abbildenden
Strahlenbündel einen Winkel a bildet, bei dem eine optimale Trennung des Erregerlichtes
und des vom fluoreszierenden Objekt ausgehenden Fluoreszenzlichtes erreicht wird.
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2. Fluoreszenzauflichtilluminator nach An-
spruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflexionsspiegel (3) und der dichromatische Teilerspiegel (4) jeweils um
eine Achse kippbar gelagert sind, welche auf einer von der optischen Achse (8) des
Fluoreszenzauflichtilluminators und dem Erregerlichtstrahlenbündel aufgespannten
Ebene senkrecht stehen.
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3. Fluoreszenzauflichtilluminator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel zur Verschiebung des Refiexionsspiegels längs einer Achse
vorhanden sind, die durch die Richtung des von der Lichtquelle (1) ausgehenden Erregerlichtstrahlenbündels
vorgegeben ist.
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4. Fluoreszenzauflichtilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel zur Kopplung des Reflexionsspiegels (3) und des dichromatischen Teilerspiegels
(4) zum gemeinsamen Verschwenken beider Spiegel von einer Stelle aus vorhanden sind.
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5. Fluoreszenzauflichtilluminator nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsspiegel (3) ein dichromatischer Reflexionsspiegel
ist.
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6. Fluoreszenzauflichtilluminator nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsspiegel (3) ein dichromatischer Teilerspiegel
ist.
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7. Fluoreszenzauflichtilluminator nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle (1) ausgehende Strahlenbündel
die optische Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators unter einem Winkel ß von
900 schneidet.
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8. Fluoreszenzauflichtllluminator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle (1) ausgehende Strahlenbündel die optische
Achse des Fluoreszenzauflichtilluminators unter einem Winkel ß schneidet, wobei
die Beziehung 900 < ß < 1800 gilt.
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9. Fluoreszenzauflichtilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflexionsspiegel (3) in einer Ebene liegt, auf welcher die optische Achse
des Fluoreszenzauflichtilluminators senkrecht steht.
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10. muoreszenzauflichtilluminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sperrfilter (7) ein Interferenzsperrfilter (7a) ist.
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11. Fluoreszenzaullichtilluminator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Interferenzsperrfilter (7a) um eine Achse kippbar gelagert ist, die auf
der durch die optische Achse des Fluoreszenzautlichtilluminators und das Erregerlichtstrahlenbündel
aufgespannten Ebene senkrecht steht.