EP1668395A1 - Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope - Google Patents

Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope

Info

Publication number
EP1668395A1
EP1668395A1 EP04787201A EP04787201A EP1668395A1 EP 1668395 A1 EP1668395 A1 EP 1668395A1 EP 04787201 A EP04787201 A EP 04787201A EP 04787201 A EP04787201 A EP 04787201A EP 1668395 A1 EP1668395 A1 EP 1668395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
light source
light
microscope
illuminating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP04787201A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Ulrich
Werner Knebel
Kyra MÖLLMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Heidelberg GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10344410A external-priority patent/DE10344410A1/en
Application filed by Leica Microsystems Heidelberg GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Heidelberg GmbH
Publication of EP1668395A1 publication Critical patent/EP1668395A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/10Condensers affording dark-field illumination
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/008Details of detection or image processing, including general computer control
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/082Condensers for incident illumination only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/082Condensers for incident illumination only
    • G02B21/084Condensers for incident illumination only having annular illumination around the objective
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/32Micromanipulators structurally combined with microscopes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes

Definitions

  • the invention relates to a lens for total internal reflection microscopy.
  • the invention also relates to a microscope for total internal reflection microscopy with a light source and with an objective
  • a microscope with evanescent illumination of a sample is known from US 2002/0097489 A1.
  • the microscope contains a white light source, the light of which is coupled via a slit diaphragm through the microscope objective into the specimen slide for evanescent illumination.
  • the illuminating light propagates in the slide by total internal reflection, the sample being illuminated only in the area of the evanescent field protruding from the slide.
  • Microscopes of this type are known under the term TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope).
  • TIRFM Total Internal Reflection Fluorescent Microscope
  • DE 101 08 796 A1 discloses a high-aperture lens, in particular for TIRF applications.
  • the objective consists of a first lens with a positive refractive power, a second lens with a negative refractive power, whereby the focal length ratio between the two lenses is in the range of - 0.4 and - 0.1 and the total refractive power is greater than zero.
  • the lens contains two positive lenses, whose ratio diameter to the focal length is greater than 0.3 and less than 0.6.
  • the objective also includes a negative lens and a converging lens, the negative lens facing the front group and the focal length ratio of the negative lens and the converging lens being between ⁇ 0.5 and ⁇ 2.
  • the incident light illuminating arrangement contains an illuminating source that is polarized during operation
  • a microscope for TIRM Total Internal Reflection Microscopy
  • the microscope has a microscope housing and an objective.
  • the illuminating light emanating from an illuminating device can be coupled in via an adapter which can be inserted into the microscope housing.
  • Illumination system includes a laser light source, the light of which is coupled into an optical fiber.
  • a coupling optic is also provided, which focuses the light emerging from the fiber into a rear focal point of the microscope objective.
  • the optical fiber can be displaced in a plane perpendicular to the optical axis of the microscope objective.
  • DE 102 29 935 A1 discloses a device for coupling light into a microscope. Laser light is directed onto the specimen in the light field diaphragm plane by an optical fiber coupling designed as a slide. The invention is particularly suitable for the TIRF method.
  • a sample In scanning microscopy, a sample is illuminated with a light beam in order to observe the detection light emitted by the sample, as reflection or fluorescent light.
  • Illumination light beams are moved in a sample plane with the aid of a controllable beam deflection device, generally by tilting two mirrors, the deflection axes usually being perpendicular to one another, so that one mirror deflects in the x and the other in the y direction.
  • the mirrors are tilted, for example, with the help of galvanometer control elements.
  • the power of the detection light coming from the object is measured depending on the position of the scanning beam.
  • the control elements are usually equipped with sensors for determining the current mirror position. Especially in confocal scanning microscopy, an object is scanned in three dimensions with the focus of a light beam.
  • a confocal scanning microscope generally comprises a light source, focusing optics with which the light from the source is focused on a pinhole - the so-called excitation diaphragm - a beam splitter, a beam deflection device for beam control, microscope optics, a detection diaphragm and the detectors for detecting the detection - or fluorescent light.
  • the illuminating light is coupled in via a beam splitter.
  • the fluorescent or reflection light coming from the object reaches the beam splitter via the beam deflection device, passes it, and is then focused on the detection diaphragm behind which the detectors are located.
  • This detection arrangement is called a descan arrangement.
  • Detection light that does not originate directly from the focus region takes a different light path and does not pass through the detection diaphragm, so that one obtains point information that passes through sequential scanning of the object with the focus of the illuminating light beam leads to a three-dimensional image.
  • a three-dimensional image is usually achieved by taking image data in layers.
  • the systems known from the prior art have the disadvantage that in some cases very complex and space-consuming optics are necessary in the beam path of the microscope in order to couple the TIRF illuminating light. This adversely affects the detection beam path in particular and often leads to a loss of detection light output. It is the object of the present invention to provide a lens for use in total internal reflection microscopy, which enables the TIRF illuminating light to be coupled into the beam path of the microscope in a particularly efficient manner.
  • a lens which is characterized in that a light source and / or at least one deflection means, which directs the light from a light source into the lens, and / or the exit end of an illuminating optical fiber is arranged in the region of the rear focal plane of the lens.
  • the further object is achieved by a microscope, which is characterized in that, in the region of the rear focal plane of the objective, the light source and / or at least one deflection means, which directs the light from the light source into the objective, and / or the exit end of an illuminating optical fiber, which is fed by the light source, is arranged.
  • the invention has the advantage that no beam splitters in the beam path of the microscope are necessary for coupling in the TIRF illuminating light. This enables an increased fluorescence yield - since no signal loss is caused. In addition, a high Time resolution can be achieved since no optical components, in particular no beam splitters, have to be switched.
  • the light source and / or at least the deflection means and / or the exit end of the illuminating light fiber is arranged directly in the rear focal plane of the objective.
  • the light source preferably comprises at least one laser, which can be configured, for example, as a semiconductor laser and / or contains at least one LED (light-imitting diode).
  • the light source can comprise several individual light sources; the individual light sources are preferably arranged in a ring.
  • the ring of individual light sources can be arranged, for example, in the lens housing itself, but also on the outside of the lens housing, openings being provided for coupling light.
  • a deflection means is preferably arranged in the rear focal plane or in the region of the rear focal plane of the objective, which deflects the light of the individual light sources in such a way that it emerges from the front lens of the lens at the desired angle.
  • the light source comprises a plurality of individual light sources which emit illuminating light of different wavelengths. The individual light sources can preferably be switched on and off independently of one another.
  • a detector in particular a multiband detector or a spectrometer, is provided which detects synchronously with the switching on of the light source and / or the individual light sources.
  • This variant is particularly advantageous in the case of samples which contain, for example, a plurality of fluorescent dyes, because, according to the invention, spectral analysis of the sample is possible very quickly.
  • optics are provided which focus the light from the light source onto the deflection means.
  • an at least partial coating of an (already present) objective element forms the deflection means.
  • This can be a partially reflective or completely reflective coating.
  • the coating is designed as a dielectric mirror coating, the coating being designed such that the detection light can penetrate it largely unhindered.
  • the light of the light source After passing through the objective, the light of the light source preferably emerges at least at an adjustable angle to the optical axis
  • the position of the light source and / or the at least one deflecting means and / or the exit end is preferably the
  • Optical fiber can be changed within the focal plane.
  • the position of the light source or the deflecting means or the exit end directly influences the angle to the optical axis at which the light from the light source follows
  • Position of the light source or the deflecting means or the exit end can be used mechanical adjusting elements, as are common in microscopy.
  • the angle is for
  • Illumination light of different wavelengths each different.
  • the microscope comprises a scanning microscope, in particular a confocal scanning microscope.
  • a microscope designed as a confocal scanning microscope is particularly suitable for carrying out experiments on the basis of photoactivation or caged-combound release, and in doing so at the TIRF level observe. With such an arrangement, the time resolution is particularly large since, for example, sample stimulation and camera observation can be carried out simultaneously.
  • the microscope according to the invention is particularly suitable for carrying out biological experiments, in particular for photoactivation and / or caged combound release and / or FRAP (fluorecence recovery after photobleaching).
  • Bandpass filters and / or edge filters are preferably arranged in front of the detector, which can be configured as a camera, for example, to be matched to the respective emission focal length of the fluorescence signal.
  • a dispersive element can be provided for color selection, which generates a spectral splitting from which the wavelength components to be detected are masked out.
  • the detector can also be designed as a color detector, for example as a color camera. It is also possible for a dispersive element to split the detection light over several detectors in order to achieve spectral detection.
  • FIG. 2 Another lens according to the invention
  • FIG. 3 Another lens according to the invention
  • a light source 5 is arranged in the rear focal plane 3 of the objective 1 and is formed from a first individual light source 7 and a second individual light source 9.
  • the first individual light source 7 comprises a light-emitting diode (LED), while the second individual light source includes a semiconductor laser.
  • the individual light sources 7, 9 emit illuminating light 11, 13 of different wavelengths.
  • the objective comprises a front lens 15 and a further lens 17.
  • the illuminating light 11 or illuminating light 13 emerges from the microscope objective at an angle Betta or at an angle alpha to the optical axis 19.
  • the angle can be adjusted by moving the individual light source 7 or by moving the individual light source 9 within the rear focal plane. For this purpose, the distance of the individual light source 7 or of the further individual light source 9 to the optical axis is changed using a mechanical adjusting device, not shown.
  • the lens 1 has a lens housing 21.
  • FIG. 2 shows a further lens 1 according to the invention with a lens housing 21 which has a first opening 23 and a further opening 25.
  • the objective has individual light sources 27, 29 arranged in a ring, which are arranged in a ring and belong to a light source 5.
  • the light source 5 is arranged outside the lens housing 21 and the light from the light source 5 is coupled in via the first opening 23 and the second opening 25 and via further openings (not shown) in the lens housing 21.
  • deflection means 31, 33 are provided in the area of the rear focal plane 3 of the objective 1, which deflect the light from the light source 5 into the further beam path of the objective 1.
  • FIG. 3 shows a further objective according to the invention with a lens housing 21, behind the rear focal plane 3 of which the exit end 35 of an illuminating optical fiber 37 is arranged.
  • the illuminating light 39 of a light source 5, which is designed as a laser 41, is coupled into the illuminating optical fiber 37 with the aid of a coupling optics 43.
  • the distance between the exit end 35 of the illumination optical fiber 37 and the optical axis 19 of the objective 1 can be adjusted mechanically.
  • the exit end of the illuminating optical fiber is arranged to be movable within the rear focal plane 3 of the objective 1.
  • the illuminating light 45 emerging from the illuminating optical fiber 37 leaves the objective 21 at an angle alpha to the optical axis 19. This angle can be adjusted by adjusting the position of the exit end 35 of the illumination optical fiber 37 within the rear focal plane 3 of the objective 1.
  • FIG. 4 shows a microscope according to the invention with an objective 1, as was described in FIG. 2.
  • the illuminating light 47 emanating from the individual light source 27 illuminates the sample 51 arranged on the cover glass 49 in an evanescent manner.
  • the detection light 53 emanating from the sample passes through the microscope objective 1 to the tube lens 55 and is then directed by the mirror 57 and via the optics 59 to the detector 61, which is designed as a CCD camera 63.
  • a filter wheel 65 with several different individual filters for selecting the detection spectral range is arranged in front of the detector 61.
  • FIG. 5 shows a further microscope according to the invention, which is similar to the microscope described with reference to FIG. 4.
  • a confocal scanner 67 is provided, the scanning light beam 69 of which is coupled through the scanning lens 71 via the beam splitter 73 into the beam path of the microscope.
  • the scanning light beam 69 which is shown in dashed lines in the figure, reaches the sample 51 through the tube lens and the microscope objective.
  • the scanning light beam 69 can, for example, be used to excite the sample in addition to the evanescent field and / or to manipulate the sample.
  • a confocal raster image recording of the sample can also take place, with the confocal scanner 67 detection light 75 (drawn in dashed lines) emanating from the sample, which reaches the confocal scanner 67 in the opposite light path as the scan beam 69 , receives.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

The invention relates to a lens (1) for total internal reflection microscopy. The lens (1) is characterised in that a light source (5, 7) and/or at least one deviating means (31, 3) which deviates the light from a light source (5, 7) into the lens and/or the emitting end (35) of an illuminating optical fibre (37) is arranged in the region of the rear focal plane (3) of the lens (1).

Description

Objektiv zur evaneszenten Beleuchtung und Mikroskop Lens for evanescent lighting and microscope
Die Erfindung betrifft ein Objektiv zur Totalinternen-Reflexions- ikroskopie.The invention relates to a lens for total internal reflection microscopy.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Mikroskop zur Totalinternen-Reflexions- Mikroskopie mit einer Lichtquelle und mit einem ObjektivThe invention also relates to a microscope for total internal reflection microscopy with a light source and with an objective
Aus US 2002/0097489 A1 ist ein Mikroskop mit evaneszenter Beleuchtung einer Probe bekannt. Das Mikroskop beinhaltet eine Weißlichtquelle, deren Licht über eine Schlitzblende durch das Mikroskopobjektiv hindurch in den eine Probe tragenden Objektträger zur evaneszenten Beleuchtung eingekoppelt wird. Das Beleuchtungslicht pflanzt sich in dem Objektträger durch totalinterne Reflektion fort, wobei die Beleuchtung der Probe nur im Bereich des aus dem Objektträger herausragenden evaneszenten Feldes erfolgt. Mikroskope dieser Art sind unter dem Begriff TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope) bekannt. Die z-Auflösung von TIRF-Mikroskopen ist aufgrund des nur ca. 100 nm in die Probe ragenden evaneszenten Feldes außerordentlich gut.A microscope with evanescent illumination of a sample is known from US 2002/0097489 A1. The microscope contains a white light source, the light of which is coupled via a slit diaphragm through the microscope objective into the specimen slide for evanescent illumination. The illuminating light propagates in the slide by total internal reflection, the sample being illuminated only in the area of the evanescent field protruding from the slide. Microscopes of this type are known under the term TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope). The z-resolution of TIRF microscopes is extremely good due to the evanescent field that only projects into the sample by approx. 100 nm.
Aus DE 101 08 796 A1 ist ein hochaperturiges Objektiv, insbesondere für TIRF-Anwendungen bekannt. Das Objektiv besteht aus einer ersten Linse mit einer positiven Brechkraft, einer zweiten Linse mit negativer Brechkraft, wobei das Brennweitenverhältnis zwischen den beiden Linsen im Bereich von - 0,4 und - 0,1 liegt und die Gesamtbrechkraft größer Null ist. Ferner beinhaltet das Objektiv zwei positive Linsen, deren Verhältnisdurchmesser zur Brennweite größer 0,3 und kleiner 0,6 ist. Ferner beinhaltet das Objektiv eine Negativlinse und einer Sammellinse, wobei die Negativlinse der Frontgruppe zugewandt ist und das Brennweitenverhältnis der Negativlinse und der Sammellinse zwischen - 0,5 und - 2 liegt.DE 101 08 796 A1 discloses a high-aperture lens, in particular for TIRF applications. The objective consists of a first lens with a positive refractive power, a second lens with a negative refractive power, whereby the focal length ratio between the two lenses is in the range of - 0.4 and - 0.1 and the total refractive power is greater than zero. Furthermore, the lens contains two positive lenses, whose ratio diameter to the focal length is greater than 0.3 and less than 0.6. The objective also includes a negative lens and a converging lens, the negative lens facing the front group and the focal length ratio of the negative lens and the converging lens being between −0.5 and −2.
Aus DE 102 17 098 A1 ist eine Auflichtbeleuchtungsanordnung für die TIRF- Mikroskopie bekannt. Die Auflichtbeleuchtungsanordnung beinhaltet eine Beleuchtungsquelle, die im Betrieb ein polarisiertesFrom DE 102 17 098 A1 an incident light arrangement for TIRF microscopy is known. The incident light illuminating arrangement contains an illuminating source that is polarized during operation
Beleuchtungsstrahlenbündel abgibt, das unter einem Winkel zur optischen Achse propagiert und eine Umlenkeinrichtung, die das Beleuchtungsstrahlenbündel umlenkt und parallel zur optischen Achse in das Objektiv einkoppelt. Es ist bei dieser Auflichtbeleuchtungsanordnung vorgesehen, dass das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungsstrahlenbündel s- und p-Polarisationsrichtungen mit einer Phasendifferenz aufweist und die Umlenkeinrichtung das Beleuchtungsstrahlenbündel x-mal reflektiert, wobei x = (n x 180 °- d)/60 °.Outputs illuminating beam that propagates at an angle to the optical axis and a deflection device that deflects the illuminating beam and couples it into the lens parallel to the optical axis. It is provided in this incident light lighting arrangement that the illumination beam emitted by the illumination source has s and p polarization directions with a phase difference and the deflection device reflects the illumination beam x times, where x = (n x 180 ° - d) / 60 °.
Aus DE 101 43 481 A1 ist ein Mikroskop zur TIRM (Total Internal Reflection Microscopy) bekannt. Das Mikroskop weist ein Mikroskopgehäuse und ein Objektiv auf. Das von einer Beleuchtungseinrichtung ausgehende Beleuchtungslicht kann über einen in das Mikroskopgehäuse einschiebbaren Adapter eingekoppelt werden.A microscope for TIRM (Total Internal Reflection Microscopy) is known from DE 101 43 481 A1. The microscope has a microscope housing and an objective. The illuminating light emanating from an illuminating device can be coupled in via an adapter which can be inserted into the microscope housing.
Aus US 2004/0001253 A1 ist ein Mikroskop mit einem optischen Beleuchtungssystem, das ein einfaches Umschalten zwischen evaneszenter Beleuchtung und Reflektionsbeleuchtung ermöglicht. DasFrom US 2004/0001253 A1 is a microscope with an optical lighting system that enables simple switching between evanescent lighting and reflection lighting. The
Beleuchtungssystem beinhaltet eine Laserlichtquelle, deren Licht in eine optische Faser eingekoppelt wird. Ferner ist eine Auskoppeloptik vorgesehen, die das aus der Faser austretende Licht in einen hinteren Brennpunkt des Mikroskopobjektivs fokussiert. Die optische Faser ist in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs verschiebbar. Aus DE 102 29 935 A1 ist eine Einrichtung zur Einkopplung von Licht in einem Mikroskop bekannt. Dabei wird in der Leuchtfeldblendenebene durch eine als Schieber ausgeführte Lichtleitfaser-Einkopplung Laserlicht auf das Präparat gerichtet. Die Erfindung ist insbesondere für das TIRF-Verfahren geeignet.Illumination system includes a laser light source, the light of which is coupled into an optical fiber. A coupling optic is also provided, which focuses the light emerging from the fiber into a rear focal point of the microscope objective. The optical fiber can be displaced in a plane perpendicular to the optical axis of the microscope objective. DE 102 29 935 A1 discloses a device for coupling light into a microscope. Laser light is directed onto the specimen in the light field diaphragm plane by an optical fiber coupling designed as a slide. The invention is particularly suitable for the TIRF method.
In der Rastermikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet, um das von der Probe emittierte Detektionslicht, als Reflexions- oder Fluoreszenzlicht, zu beobachten. Der Fokus einesIn scanning microscopy, a sample is illuminated with a light beam in order to observe the detection light emitted by the sample, as reflection or fluorescent light. The focus of one
Beleuchtungslichtstrahlenbündels wird mit Hilfe einer steuerbaren Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer Probenebene 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 Detektionslichtes wird in Abhängigkeit von der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stellelemente mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet. Speziell in der konfokalen Rastermikroskopie wird ein Objekt mit dem Fokus eines Lichtstrahls in drei Dimensionen abgetastet. 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. Diese Detektionsanordnung wird Descan-Anordnung genannt. 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 mit dem Fokus des Beleuchtungslichtstrahlenbündels zu einem dreidimensionalen Bild führt. Meist wird ein dreidimensionales Bild durch schichtweise Bilddatennahme erzielt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme haben den Nachteil, dass teilweise sehr aufwendige und raumfordernde Optiken im Strahlengang des Mikroskops notwendig sind, um das TIRF-Beleuchtungslicht eiπzukoppeln. Dies beeinflusst insbesondere den Detektionsstrahlengang nachteilig und führt oft zu Verlust an Detektionslichtleistung. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Objektiv zur Verwendung in der totalinternen Reflektionsmikroskopie anzugeben, das eine besonders effiziente Einkoppluπg des TIRF-Beleuchtungslichtes in den Strahlengang des Mikroskops ermöglicht.Illumination light beams are moved in a sample plane with the aid of a controllable beam deflection device, generally by tilting two mirrors, the deflection axes usually being perpendicular to one another, so that one mirror deflects in the x and the other in the y direction. The mirrors are tilted, for example, with the help of galvanometer control elements. The power of the detection light coming from the object is measured depending on the position of the scanning beam. The control elements are usually equipped with sensors for determining the current mirror position. Especially in confocal scanning microscopy, an object is scanned in three dimensions with the focus of a light beam. A confocal scanning microscope generally comprises a light source, focusing optics with which the light from the source is focused on a pinhole - the so-called excitation diaphragm - a beam splitter, a beam deflection device for beam control, microscope optics, a detection diaphragm and the detectors for detecting the detection - or fluorescent light. The illuminating light is coupled in via a beam splitter. The fluorescent or reflection light coming from the object reaches the beam splitter via the beam deflection device, passes it, and is then focused on the detection diaphragm behind which the detectors are located. This detection arrangement is called a descan arrangement. Detection light that does not originate directly from the focus region takes a different light path and does not pass through the detection diaphragm, so that one obtains point information that passes through sequential scanning of the object with the focus of the illuminating light beam leads to a three-dimensional image. A three-dimensional image is usually achieved by taking image data in layers. The systems known from the prior art have the disadvantage that in some cases very complex and space-consuming optics are necessary in the beam path of the microscope in order to couple the TIRF illuminating light. This adversely affects the detection beam path in particular and often leads to a loss of detection light output. It is the object of the present invention to provide a lens for use in total internal reflection microscopy, which enables the TIRF illuminating light to be coupled into the beam path of the microscope in a particularly efficient manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Objektiv gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Bereich der hinteren Brennebene des Objektivs eine Lichtquelle und/oder zumindest ein Umlenkmittel, das das Licht einer Lichtquelle in das Objektiv lenkt, und/oder das Austrittsende einer Beleuchtungslichtleitfaser angeordnet ist.This object is achieved by a lens, which is characterized in that a light source and / or at least one deflection means, which directs the light from a light source into the lens, and / or the exit end of an illuminating optical fiber is arranged in the region of the rear focal plane of the lens.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Mikroskop anzugeben, bei dem die Einkopplung des TIRF-Beleuchtungslichts effizient und verlustarm möglich ist und das gleichzeitig zusätzliche Optiken im Strahlengang des Mikroskops weitgehend überflüssig macht.It is a further object of the present invention to provide a microscope in which the coupling of the TIRF illuminating light is possible efficiently and with little loss and which at the same time largely makes additional optics in the beam path of the microscope superfluous.
Die weitere Aufgabe wird durch ein Mikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Bereich der hinteren Brennebene des Objektivs die Lichtquelle und/oder zumindest ein Umlenkmittel, das das Licht der Lichtquelle in das Objektiv lenkt, und/oder das Austrittsende einer Beleuchtungslichtleitfaser, die von der Lichtquelle gespeist ist, angeordnet ist.The further object is achieved by a microscope, which is characterized in that, in the region of the rear focal plane of the objective, the light source and / or at least one deflection means, which directs the light from the light source into the objective, and / or the exit end of an illuminating optical fiber, which is fed by the light source, is arranged.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass zur Einkopplung des TIRF- Beleuchtungslichts keine Strahlteiler im Strahlengang des Mikroskops notwendig sind. Hierdurch ist eine erhöhte Fluoreszenzausbeute - da kein Signalverlust verursacht wird - ermöglicht. Darüber hinaus kann eine hohe Zeitauflösung erzielt werden, da keine optischen Bauteile, insbesondere keine Strahlteiler geschaltet werden müssen.The invention has the advantage that no beam splitters in the beam path of the microscope are necessary for coupling in the TIRF illuminating light. This enables an increased fluorescence yield - since no signal loss is caused. In addition, a high Time resolution can be achieved since no optical components, in particular no beam splitters, have to be switched.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lichtquelle und/oder zumindest das Umlenkmittel und/oder das Austrittsende der Beleuchtungslichtfaser unmittelbar in der hinteren Brennebene des Objektivs angeordnet.In a preferred embodiment, the light source and / or at least the deflection means and / or the exit end of the illuminating light fiber is arranged directly in the rear focal plane of the objective.
Als Lichtquelle ist nahezu jede in der Mikroskopie übliche Lichtquelle verwendbar. Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle zumindest einen Laser, der beispielsweise als Halbleiterlaser ausgebildet sein kann und/oder zumindest eine LED (Light-Imiting-Diode) beinhaltet. Die Lichtquelle kann in einer besonderen Ausgestaltungsvariante mehrere Einzellichtquellen umfassen, vorzugsweise sind die Einzellichtquellen ringförmig angeordnet. Der Ring von Einzellichtquellen kann beispielsweise im Objektivgehäuse selbst, aber auch außen am Objektivgehäuse, wobei Öffnungen zur Lichteinkopplung vorgesehen sind, angeordnet sein. Im Falle der Anordnung der Einzellichtquellen außerhalb des Objektivgehäuses ist vorzugsweise in der hinteren Brennebene bzw. im Bereich der hinteren Brennebene des Objektivs ein Umlenkmittel angeordnet, das das Licht der Einzellichtquellen derart umlenkt, dass es unter dem gewünschten Winkel aus der Frontlinse des Objektivs austritt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante umfasst die Lichtquelle mehrere Einzellichtquellen, die Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. Vorzugsweise sind die Einzellichtquellen unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar.Almost any light source customary in microscopy can be used as the light source. The light source preferably comprises at least one laser, which can be configured, for example, as a semiconductor laser and / or contains at least one LED (light-imitting diode). In a special embodiment variant, the light source can comprise several individual light sources; the individual light sources are preferably arranged in a ring. The ring of individual light sources can be arranged, for example, in the lens housing itself, but also on the outside of the lens housing, openings being provided for coupling light. If the individual light sources are arranged outside the lens housing, a deflection means is preferably arranged in the rear focal plane or in the region of the rear focal plane of the objective, which deflects the light of the individual light sources in such a way that it emerges from the front lens of the lens at the desired angle. In a particularly preferred embodiment variant, the light source comprises a plurality of individual light sources which emit illuminating light of different wavelengths. The individual light sources can preferably be switched on and off independently of one another.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Mikroskops ist ein Detektor, insbesondere ein Multibanddetektor oder ein Spektrometer vorgesehen, der synchron zum Einschalten der Lichtquelle und/oder der Einzellichtquellen detektiert. Diese Variante ist besonders vorteilhaft bei Proben, die beispielsweise mehrere Fluoreszenzfarbstoffe beinhalten, weil erfindungsgemäß zeitlich sehr schnell eine spektrale Untersuchung der Probe ermöglicht ist.In a preferred embodiment of the microscope according to the invention, a detector, in particular a multiband detector or a spectrometer, is provided which detects synchronously with the switching on of the light source and / or the individual light sources. This variant is particularly advantageous in the case of samples which contain, for example, a plurality of fluorescent dyes, because, according to the invention, spectral analysis of the sample is possible very quickly.
Erfindungsgemäß ist es möglich, beliebige Anregungslichtwellenlängen auszuwählen bzw. verschiedene Kombinationen von Anregungswellenlängen auszuwählen und die Einzellichtquellen entsprechend simultan oder sequenziell zu schalten.According to the invention, it is possible to use any excitation light wavelengths to select or select different combinations of excitation wavelengths and switch the individual light sources simultaneously or sequentially accordingly.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Objektivs bzw. des erfindungsgemäßen Mikroskops ist eine Optik vorgesehen, die das Licht der Lichtquelle auf das Umlenkmittel fokussiert.In a variant of the objective according to the invention or of the microscope according to the invention, optics are provided which focus the light from the light source onto the deflection means.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante bildet eine zumindest teilweise Beschichtung eines (ohnehin vorhandenen) Objektivelements, beispielsweise einer Linse das Umlenkmittel. Hierbei kann es sich um eine teilreflektierende oder ganz reflektierende Beschichtung handeln. In einer besonders bevorzugten Variante ist die Beschichtung als dielektrische Spiegelbeschichtung ausgeführt, wobei die Beschichtung derart ausgebildet ist, dass das Detektionslicht sie weitgehend ungehindert durchdringen kann.In a preferred embodiment variant, an at least partial coating of an (already present) objective element, for example a lens, forms the deflection means. This can be a partially reflective or completely reflective coating. In a particularly preferred variant, the coating is designed as a dielectric mirror coating, the coating being designed such that the detection light can penetrate it largely unhindered.
Vorzugsweise tritt das Licht der Lichtquelle nach Durchlaufen des Objektivs unter zumindest einem einstellbaren Winkel zur optischen Achse aus demAfter passing through the objective, the light of the light source preferably emerges at least at an adjustable angle to the optical axis
Objektiv aus. Dieser Winkel ist für die evaneszente Eindringtiefe in die Probe von entscheidender Bedeutung. Vorzugsweise ist die Position der Lichtquelle und/oder des zumindest einen Umlenkmittels und/oder des Austrittsendes derLens off. This angle is crucial for the evanescent depth of penetration into the sample. The position of the light source and / or the at least one deflecting means and / or the exit end is preferably the
Lichtleitfaser innerhalb der Brennebene veränderbar. Die Position der Lichtquelle bzw. des Umlenkmittels bzw. des Austrittsendes beeinflusst direkt den Winkel zur optischen Achse, unter dem das Licht der Lichtquelle nachOptical fiber can be changed within the focal plane. The position of the light source or the deflecting means or the exit end directly influences the angle to the optical axis at which the light from the light source follows
Durchlaufen des Objektivs aus dem Objektiv austritt. Zum Einstellen derPassing through the lens emerges from the lens. To set the
Position der Lichtquelle bzw. des Umlenkmittels bzw. des Austrittsendes können mechanische Stellelemente, wie sie in der Mikroskopie üblich sind, verwendet werden. In einer besonderen Variante ist der Winkel fürPosition of the light source or the deflecting means or the exit end can be used mechanical adjusting elements, as are common in microscopy. In a special variant, the angle is for
Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlänge jeweils unterschiedlich.Illumination light of different wavelengths each different.
In einer besonderen Ausgestaltungsvariante umfasst das Mikroskop ein Rastermikroskop, insbesondere ein konfokales Rastermikroskop. Ein als konfokales Rastermikroskop ausgebildetes Mikroskop ist insbesondere dazu geeignet, Experimente auf der Basis von Photoactivation oder Caged- Combound-Release durchzuführen und dabei in der TIRF-Ebene zu beobachten. Die Zeitauflösung ist bei einer solchen Anordnung besonders groß, da beispielsweise simultan eine Probenstimulation und eine Kamerabeobachtung vorgenommen werden kann.In a special embodiment variant, the microscope comprises a scanning microscope, in particular a confocal scanning microscope. A microscope designed as a confocal scanning microscope is particularly suitable for carrying out experiments on the basis of photoactivation or caged-combound release, and in doing so at the TIRF level observe. With such an arrangement, the time resolution is particularly large since, for example, sample stimulation and camera observation can be carried out simultaneously.
Das erfindungsgemäße Mikroskop ist insbesondere zur Durchführung von biologischen Experimenten, insbesondere bei Photoactivation und/oder Caged-Combound-Release und/oder FRAP (Fluorecence recovery after photobleaching) geeignet.The microscope according to the invention is particularly suitable for carrying out biological experiments, in particular for photoactivation and / or caged combound release and / or FRAP (fluorecence recovery after photobleaching).
Vorzugsweise sind vor dem Detektor, der beispielsweise als Kamera ausgestaltet sein kann, Bandpassfilter und/oder Kantenfilter angeordnet auf die jeweilige Emissionsbrandweite des Fluoreszenzsignals durch abgestimmt sind. Zur Farbselektion kann ein dispersives Element vorgesehen sein, dass eine spektrale Aufspaltung erzeugt, aus der die zu detektierenden Wellenlängenanteile ausgeblendet werden. Der Detektor kann auch als Farbdetektor, beispielsweise als Farbkamera ausgestaltet sein. Genauso ist es möglich, dass ein dispersives Element das Detektionslicht auf mehrere Detektoren aufteilt, um eine Spektraldetektion zu erreichen.Bandpass filters and / or edge filters are preferably arranged in front of the detector, which can be configured as a camera, for example, to be matched to the respective emission focal length of the fluorescence signal. A dispersive element can be provided for color selection, which generates a spectral splitting from which the wavelength components to be detected are masked out. The detector can also be designed as a color detector, for example as a color camera. It is also possible for a dispersive element to split the detection light over several detectors in order to achieve spectral detection.
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: Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes ObjektivThe subject matter of the invention is shown schematically in the drawing and is described below with reference to the figures, elements having the same effect being provided with the same reference symbols. 1 shows an objective according to the invention
Fig. 2 Ein weiteres erfindungsgemäßes ObjektivFig. 2 Another lens according to the invention
Fig. 3 Ein weiteres erfindungsgemäßes ObjektivFig. 3 Another lens according to the invention
Fig. 4 Ein erfindungsgemäßes Mikroskop undFig. 4 An inventive microscope and
Fig. 5 Ein weiteres erfindungsgemäßes MikroskopFig. 5 Another microscope according to the invention
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Objektiv 1 , das zur totalinternen Reflektionsmikroskopie verwendet werden kann. In der hinteren Brennebene 3 des Objektivs 1 ist eine Lichtquelle 5 angeordnet, die aus einer ersten Einzellichtquelle 7 und einer zweiten Einzellichtquelle 9 gebildet ist. Die erste Einzellichtquθlle 7 umfasst eine Light-Emitting-Diode (LED), während die zweite Einzellichtquelle einen Halbleiterlaser beinhaltet. Die Einzellichtquellen 7, 9 emittieren Beleuchtungslicht 11 , 13 unterschiedlicher Wellenlängen. Das Objektiv umfasst eine Frontlinse 15 und eine weitere Linse 17. Das Beleuchtungslicht 11 bzw. das Beleuchtungslicht 13 tritt unter einem Winkel Betta bzw. unter einem Winkel Alpha zur optischen Achse 19 aus dem Mikroskopobjektiv aus. Der Winkel ist durch Verschieben der Einzellichtquelle 7 bzw. durch Verschieben der Einzellichtquelle 9 innerhalb der hinteren Brennebene einstellbar. Hierzu wird der Abstand der Einzellichtquelle 7 bzw. der weiteren Einzellichtquelle 9 zur optischen Achse mit einer nicht gezeigten mechanischen Stellvorrichtung verändert. Das Objektiv 1 weißt ein Objektivgehäuse 21 auf.1 shows an objective 1 according to the invention, which can be used for total internal reflection microscopy. A light source 5 is arranged in the rear focal plane 3 of the objective 1 and is formed from a first individual light source 7 and a second individual light source 9. The first individual light source 7 comprises a light-emitting diode (LED), while the second individual light source includes a semiconductor laser. The individual light sources 7, 9 emit illuminating light 11, 13 of different wavelengths. The objective comprises a front lens 15 and a further lens 17. The illuminating light 11 or illuminating light 13 emerges from the microscope objective at an angle Betta or at an angle alpha to the optical axis 19. The angle can be adjusted by moving the individual light source 7 or by moving the individual light source 9 within the rear focal plane. For this purpose, the distance of the individual light source 7 or of the further individual light source 9 to the optical axis is changed using a mechanical adjusting device, not shown. The lens 1 has a lens housing 21.
Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Objektiv 1 mit einem Objektivgehäuse 21 , dass eine erste Öffnung 23 und eine weitere Öffnung 25 aufweist. Das Objektiv weist ringförmig angeordnete Einzellichtquellen 27, 29 auf, die ringförmig angeordnet sind und zu einer Lichtquelle 5 gehören. Die Lichtquelle 5 ist außerhalb des Objektivgehäuses 21 angeordnet und das Licht der Lichtquelle 5 wird über die erste Öffnung 23 und über die zweite Öffnung 25 sowie über weitere nicht gezeigte Öffnungen im Objektivgehäuse 21 eingekoppelt. Zur Einkopplung sind im Bereich der hinteren Brennebene 3 des Objektivs 1 Umlenkmittel 31 , 33 vorgesehen, die das Licht der Lichtquelle 5 in den weiteren Strahlengang des Objektivs 1 lenken.FIG. 2 shows a further lens 1 according to the invention with a lens housing 21 which has a first opening 23 and a further opening 25. The objective has individual light sources 27, 29 arranged in a ring, which are arranged in a ring and belong to a light source 5. The light source 5 is arranged outside the lens housing 21 and the light from the light source 5 is coupled in via the first opening 23 and the second opening 25 and via further openings (not shown) in the lens housing 21. For coupling, deflection means 31, 33 are provided in the area of the rear focal plane 3 of the objective 1, which deflect the light from the light source 5 into the further beam path of the objective 1.
Fig. 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Objektiv mit einem Objektivgehäuse 21 , hinter dessen hinterer Brennebene 3 das Austrittsende 35 einer Beleuchtungslichtleitfaser 37 angeordnet ist. Das Beleuchtungslicht 39 einer Lichtquelle 5, die als Laser 41 ausgebildet ist, wird mit Hilfe einer Einkoppeloptik 43 in die Beleuchtungslichtleitfaser 37 eingekoppelt. Der Abstand des Austrittsendes 35 der Beleuchtungslichtleitfaser 37 zur optischen Achse 19 des Objektivs 1 ist mechanisch verstellbar. Hierzu ist das Austrittsende der Beleuchtungslichtleitfaser innerhalb der hinteren Brennebene 3 des Objektivs 1 beweglich angeordnet. Das aus der Beleuchtungslichtleitfaser 37 austretende Beleuchtungslicht 45 verlässt das Objektiv 21 unter einem Winkel Alpha zur optischen Achse 19. Dieser Winkel ist durch Verstellen der Position des Austrittsendes 35 der Beleuchtungslichtleitfaser 37 innerhalb der hinteren Brennebene 3 des Objektivs 1 einstellbar.3 shows a further objective according to the invention with a lens housing 21, behind the rear focal plane 3 of which the exit end 35 of an illuminating optical fiber 37 is arranged. The illuminating light 39 of a light source 5, which is designed as a laser 41, is coupled into the illuminating optical fiber 37 with the aid of a coupling optics 43. The distance between the exit end 35 of the illumination optical fiber 37 and the optical axis 19 of the objective 1 can be adjusted mechanically. For this purpose, the exit end of the illuminating optical fiber is arranged to be movable within the rear focal plane 3 of the objective 1. The illuminating light 45 emerging from the illuminating optical fiber 37 leaves the objective 21 at an angle alpha to the optical axis 19. This angle can be adjusted by adjusting the position of the exit end 35 of the illumination optical fiber 37 within the rear focal plane 3 of the objective 1.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Mikroskop mit einem Objektiv 1, wie es in Fig. 2 beschrieben wurde. Das von der Einzellichtquelle 27 ausgehende Beleuchtungslicht 47 beleuchtet die auf dem Deckglas 49 angeordnete Probe 51 evaneszent. Das von der Probe ausgehende Detektionslicht 53 gelangt durch das Mikroskopobjektiv 1 hindurch zur Tubuslinse 55 und wird anschließend von dem Spiegel 57 und über die Optik 59 zum Detektor 61 , der als CCD-Kamera 63 ausgestaltet ist, gelenkt. Vor dem Detektor 61 ist ein Filterrad 65 mit mehreren unterschiedlichen Einzelfiltern zur Auswahl des Detektionsspektralbereichs angeordnet.FIG. 4 shows a microscope according to the invention with an objective 1, as was described in FIG. 2. The illuminating light 47 emanating from the individual light source 27 illuminates the sample 51 arranged on the cover glass 49 in an evanescent manner. The detection light 53 emanating from the sample passes through the microscope objective 1 to the tube lens 55 and is then directed by the mirror 57 and via the optics 59 to the detector 61, which is designed as a CCD camera 63. A filter wheel 65 with several different individual filters for selecting the detection spectral range is arranged in front of the detector 61.
Fig. 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Mikroskop, dass ähnlich ausgebildet ist wie das bezüglich Fig. 4 geschilderte Mikroskop. Zusätzlich ist ein konfokaler Scanner 67 vorgesehen, dessen Scanlichtstrahl 69 durch die Scanlinse 71 hindurch über den Strahlteiler 73 in den Strahlengang des Mikroskops eingekoppelt wird. Der Scanlichtstrahl 69, der in der Figur gestrichelt ausgeführt ist, gelangt durch die Tubuslinse und das Mikroskopobjektiv zur Probe 51. Der Scanlichtstrahl 69 kann beispielsweise zum Anregen der Probe zusätzlich zum evaneszenten Feld und/oder zum Manipulieren der Probe verwendet werden. Simultan zum Aufnehmen eines Abbildes der Probe mit dem Detektor 61 kann auch eine konfokale Rasterbildaufnahme der Probe erfolgen, wobei der konfokale Scanner 67 von der Probe ausgehendes Detektionslicht 75 (gestrichelt gezeichnet), das auf umgekehrtem Lichtweg, wie der Scanstrahl 69 zum konfokalen Scanner 67 gelangt, empfängt.FIG. 5 shows a further microscope according to the invention, which is similar to the microscope described with reference to FIG. 4. In addition, a confocal scanner 67 is provided, the scanning light beam 69 of which is coupled through the scanning lens 71 via the beam splitter 73 into the beam path of the microscope. The scanning light beam 69, which is shown in dashed lines in the figure, reaches the sample 51 through the tube lens and the microscope objective. The scanning light beam 69 can, for example, be used to excite the sample in addition to the evanescent field and / or to manipulate the sample. Simultaneously to record an image of the sample with the detector 61, a confocal raster image recording of the sample can also take place, with the confocal scanner 67 detection light 75 (drawn in dashed lines) emanating from the sample, which reaches the confocal scanner 67 in the opposite light path as the scan beam 69 , receives.
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: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 following claims. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Objektiv1 lens
3 hintere Brennebene3 rear focal plane
5 Lichtquelle5 light source
7 erste Einzellichtquelle7 first individual light source
9 zweite Einzellichtquelle9 second single light source
11 Beleuchtungslicht11 illuminating light
13 Beleuchtungslicht13 illuminating light
15 Frontlinse15 front lens
17 weitere Linse17 more lenses
19 optische Achse19 optical axis
21 Objektivgehäuse21 lens housing
23 erste Öffnung23 first opening
25 weitere Öffnung25 more openings
27 Einzellichtquelle27 single light source
29 Einzellichtquelle 1 Umlenkmittel29 individual light source 1 deflecting means
33 Umlenkmittel 5 Austrittsende 7 Beleuchtungslichtleitfaser 9 Beleuchtungslicht 1 Laser 3 Einkoppeloptik 5 Beleuchtungslicht 47 Beleuchtungslicht33 deflecting means 5 exit end 7 illuminating optical fiber 9 illuminating light 1 laser 3 coupling optics 5 illuminating light 47 Illumination light
49 Deckglas49 coverslip
51 Probe51 rehearsal
53 Detektionslicht53 detection light
55 Tubuslinse55 tube lens
57 Spiegel57 mirrors
59 Optik59 optics
61 Detektor61 detector
63 Kamera63 camera
65 Filterrad65 filter wheel
67 Scanner67 scanners
69 Scanlichtstrahl69 scanning light beam
71 Scan linse71 Scan lens
73 Strahlteiler73 beam splitter
75 Detektionslicht 75 detection light

Claims

Patentansprüche claims
1. Objektiv zur Totaliπterneπ-Reflexions-Mikroskopie, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der hinteren Brennebene des Objektivs eine Lichtquelle und/oder zumindest ein Umlenkmittel, das das Licht einer Lichtquelle in das Objektiv lenkt, und/oder das Austrittsende einer Beleuchtungslichtleitfaser angeordnet ist.1. Objective for Totaliπterneπ reflection microscopy, characterized in that in the region of the rear focal plane of the objective a light source and / or at least one deflection means, which directs the light from a light source into the objective, and / or the exit end of an illuminating optical fiber is arranged.
2. Objektiv nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zumindest einen Laser, insbesondere einen Halbleiterlaser, und/oder zumindest eine LED umfasst. 2. Lens according to claim 1, characterized in that the light source comprises at least one laser, in particular a semiconductor laser, and / or at least one LED.
3. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dass die Lichtquelle mehrere Einzellichtquellen umfasst, die ringförmig angeordnet sind.3. Lens according to one of claims 1 or 2, that the light source comprises a plurality of individual light sources which are arranged in a ring.
4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mehrere Einzellichtquellen umfasst, die Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. 4. Lens according to one of claims 1 to 3, characterized in that the light source comprises a plurality of individual light sources which emit illuminating light of different wavelengths.
5. Objektiv nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellichtquellen unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar sind.5. Lens according to one of claims 3 or 4, characterized in that the individual light sources can be switched on and off independently of one another.
6. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik vorgesehen ist, die das Licht der Lichtquelle auf das Umlenkmittel fokussiert.6. Lens according to one of claims 1 to 5, characterized in that an optical system is provided which focuses the light of the light source on the deflecting means.
7. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilweise Beschichtung eines Objektivelements, insbesondere einer Linse, das Umlenkmittel bildet.7. Lens according to one of claims 1 to 6, characterized in that a partial coating of a lens element, in particular a lens, forms the deflecting means.
8. Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Beschichtung eine, vorzugsweise dielektrische, Spiegelbeschichtung umfasst.8. Lens according to claim 7, characterized in that the partial coating comprises a, preferably dielectric, mirror coating.
9. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle nach Durchlaufen des Objektivs unter zumindest einem einstellbaren Winkel zur optischen Achse aus dem Objektiv austritt.9. Lens according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light of the light source after passing through Lens emerges from the lens at at least one adjustable angle to the optical axis.
10. Objektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Lichtquelle und/oder des zumindest einen Umlenkmittels und/oder des Austrittsendes innerhalb der Brennebene veränderbar ist.10. Lens according to claim 9, characterized in that the position of the light source and / or the at least one deflecting means and / or the outlet end can be changed within the focal plane.
11. Objektiv nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das der Winkel für Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich ist.11. Lens according to one of claims 9 or 10, characterized in that the angle for illuminating light of different wavelength is different.
12. Mikroskop zur Totalinternen-Reflexions-Mikroskopie mit einer Lichtquelle und mit einem Objektiv, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der hinteren Brennebene des Objektivs die Lichtquelle und/oder zumindest ein Umleπkmittel, das das Licht der Lichtquelle in das Objektiv lenkt, und/oder das Austrittsende einer Beleuchtungslichtleitfaser, die von der Lichtquelle gespeist ist, angeordnet ist. 12. microscope for total internal reflection microscopy with a light source and with a lens, characterized in that in the region of the rear focal plane of the lens, the light source and / or at least one deflecting means that directs the light from the light source into the lens, and / or the exit end of an illuminating optical fiber, which is fed by the light source, is arranged.
13. Mikroskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die13. Microscope according to claim 12, characterized in that the
Lichtquelle zumindest einen Laser, insbesondere einen Halbleiterlaser, und/oder zumindest eine LED umfasst.Light source comprises at least one laser, in particular a semiconductor laser, and / or at least one LED.
14. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dass die Lichtquelle mehrere Einzellichtquellen umfasst, die ringförmig angeordnet sind.14. Microscope according to one of claims 12 or 13, that the light source comprises a plurality of individual light sources which are arranged in a ring.
15. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mehrere Einzellichtquellen umfasst, die Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren.15. Microscope according to one of claims 12 to 14, characterized in that the light source comprises a plurality of individual light sources which emit illuminating light of different wavelengths.
16. Mikroskop nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellichtquellen unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar sind.16. Microscope according to one of claims 14 or 15, characterized in that the individual light sources can be switched on and off independently of one another.
17. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik vorgesehen ist, die das Licht der Lichtquelle auf das Umlenkmittel fokussiert. 17. Microscope according to one of claims 12 to 16, characterized in that an optical system is provided which focuses the light from the light source onto the deflection means.
18. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilweise Beschichtung eines Objektivelements, insbesondere einer Linse, das Umlenkmittel bildet.18. Microscope according to one of claims 12 to 17, characterized characterized in that a partial coating of an objective element, in particular a lens, forms the deflecting means.
19. Mikroskop nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Beschichtung eine, vorzugsweise dielektrische, Spiegelbeschichtung umfasst.19. Microscope according to claim 18, characterized in that the partial coating comprises a, preferably dielectric, mirror coating.
20. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle nach Durchlaufen des Objektivs unter zumindest einem einstellbaren Winkel zur optischen Achse aus dem Objektiv austritt. 20. Microscope according to one of claims 12 to 19, characterized in that the light of the light source emerges from the lens after passing through the lens at at least one adjustable angle to the optical axis.
21. Mikroskop nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die21. Microscope according to claim 20, characterized in that the
Position der Lichtquelle und/oder des zumindest einen Umlenkmittels und/oder des Austrittsendes innerhalb der Brennebene veränderbar ist.Position of the light source and / or the at least one deflecting means and / or the exit end can be changed within the focal plane.
22. Mikroskop nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das der Winkel für Beleuchtungslicht unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich ist.22. Microscope according to one of claims 20 or 21, characterized in that the angle for illuminating light of different wavelength is different.
23. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop einen Detektor, insbesondere einen Multibanddetektor aufweist, der synchron zum Einschalten der Lichtquelle und/oder der Einzellichtquellen detektiert. 24. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop ein konfokales Rastermikroskop umfasst.23. Microscope according to one of claims 12 to 22, characterized in that the microscope has a detector, in particular a multiband detector, which detects synchronously with the switching on of the light source and / or the individual light sources. 24. Microscope according to one of claims 12 to 23, characterized in that the microscope comprises a confocal scanning microscope.
25. Verwendung eines Mikroskops nach einem der Ansprüche 12 bis25. Use of a microscope according to one of claims 12 to
24. bei biologischen Experimenten, insbesondere bei Photoactivation und/oder Caged-Combound-Release und/oder FRAP (Fluorecence recovery after photobleaching). 24. in biological experiments, in particular in photoactivation and / or caged combound release and / or FRAP (fluorecence recovery after photobleaching).
EP04787201A 2003-09-25 2004-09-23 Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope Ceased EP1668395A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10344410A DE10344410A1 (en) 2003-09-25 2003-09-25 Scanning microscope with evanescent illumination
DE102004044274 2004-09-10
PCT/EP2004/052295 WO2005029150A1 (en) 2003-09-25 2004-09-23 Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1668395A1 true EP1668395A1 (en) 2006-06-14

Family

ID=34379079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04787201A Ceased EP1668395A1 (en) 2003-09-25 2004-09-23 Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8817368B2 (en)
EP (1) EP1668395A1 (en)
WO (1) WO2005029150A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012051383A2 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Guy Kennedy An adjustable total internal reflectance microscopy (tirfm) illuminator apparatus
US8748846B2 (en) * 2010-12-08 2014-06-10 Lockheed Martin Corporation Photofragmentation-laser-induced fluorescence for detection of nitric oxide-bearing explosives
US9075235B2 (en) * 2012-10-01 2015-07-07 The Royal Institution For The Advancement Of Learning / Mcgill University Method and system for optical microscopy

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2852203C3 (en) * 1978-12-02 1982-03-11 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Light guide device for an imaging device operated with incident light
JPH07122694B2 (en) * 1986-10-16 1995-12-25 オリンパス光学工業株式会社 Illumination device for microscope
US5325231A (en) * 1991-03-22 1994-06-28 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope illuminating apparatus
JP3497244B2 (en) * 1994-07-06 2004-02-16 オリンパス株式会社 Near-field scanning microscope
US5774221A (en) * 1996-08-21 1998-06-30 Polaroid Corporation Apparatus and methods for providing phase controlled evanescent illumination
EP1084454B1 (en) * 1998-04-21 2016-03-09 University of Connecticut Free-form nanofabrication using multi-photon excitation
JP4671463B2 (en) 2000-03-24 2011-04-20 オリンパス株式会社 Illumination optical system and microscope equipped with illumination optical system
ATE235704T1 (en) * 2000-04-26 2003-04-15 Cobra Electronic Gmbh ARRANGEMENT AND METHOD FOR RING-SHAPED ILLUMINATION, IN PARTICULAR FOR REFLECTED LIGHT ILLUMINATION IN MICROSCOPES
US6597499B2 (en) 2001-01-25 2003-07-22 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection fluorescence microscope having a conventional white-light source
DE10108796A1 (en) 2001-02-21 2002-09-05 Zeiss Carl Jena Gmbh High-aperture objective
AU2002243130B2 (en) * 2001-03-14 2006-06-29 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Apparatus and method for total internal reflection spectroscopy
DE10143481A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-20 Europ Lab Molekularbiolog Microscope, especially TIRM type microscope, has a beam cross-section at the inlet to the adapter that is much smaller than the adapter cross section so that a maximum range of viewing and illuminating wavelengths can be used
JP2003098439A (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Olympus Optical Co Ltd Microscope capable of changing over observation
DE10217098B4 (en) 2002-04-17 2004-04-15 Carl Zeiss Jena Gmbh Incident lighting arrangement for a microscope
DE10229935B4 (en) 2002-07-04 2018-02-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Microscope slide for coupling light into a microscope
WO2005031431A1 (en) * 2003-09-25 2005-04-07 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope lens for total internal reflexion microscopy and microscope
US7570362B2 (en) * 2007-09-28 2009-08-04 Olympus Corporation Optical measurement apparatus utilizing total reflection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OHEIM M.; STÜHMER W.: "Multiparameter Evanescent-Wave Imaging in Biological Fluorescence Microscopy", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 38, no. 2, February 2002 (2002-02-01), pages 142 - 148, XP001104420 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005029150A1 (en) 2005-03-31
US20080266659A1 (en) 2008-10-30
US8817368B2 (en) 2014-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1664888B1 (en) Scanning microscope with evanescent wave illumination
EP1128200A2 (en) Microscope structure
WO2008098875A1 (en) Microscope for conventional fluorescence microscopy and total internal reflection microscopy
DE10356826B4 (en) Scanning microscope
EP1882970A1 (en) Laser scanning microscope for fluorescence analysis
WO2005029149A1 (en) Microscope with evanescent wave illumination
DE10335466B4 (en) scanning microscope
DE102005042890B4 (en) Confocal microscope and method for detection with a confocal microscope
EP1122574B1 (en) Microscope arrangement
EP1678545B1 (en) Microscope with evanescent sample illumination
DE10120424B4 (en) Scanning microscope and decoupling element
WO2005031431A1 (en) Microscope lens for total internal reflexion microscopy and microscope
EP1697781B1 (en) Microscope with evanescent illumination
DE102010060747B4 (en) Confocal laser scanning microscope for examining a sample
WO2005031427A1 (en) Method for analysing a sample and microscope for evanescently illuminating the sample
DE10132638A1 (en) Scanning microscope and method for wavelength-dependent detection
DE102004029733B4 (en) Scanning microscope and method for scanning microscopy
EP1668395A1 (en) Lens for evanescent wave illumination and corresponding microscope
DE10031458A1 (en) Scanning microscope has optical circulator between source(s), objective and detector(s) that feeds light from source(s) to objective associated with specimen, light from specimen to detector(s)
EP1407308A2 (en) Microscope lens and the use of a microscope lens of this type in a microscope
DE10331907B4 (en) Scanning microscope with non-descan detection
DE102019110869A1 (en) microscope
DE10333388B4 (en) Scanning microscopy and scanning microscope procedures
DE102004047820A1 (en) Scanning microscope and scanning microscopy method
DE10327987A1 (en) Confocal optical system

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060421

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LEICA MICROSYSTEMS CMS GMBH

17Q First examination report despatched

Effective date: 20060707

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20060707

APBK Appeal reference recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREFNE

APBN Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2E

APBR Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3E

APAF Appeal reference modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNE

APBT Appeal procedure closed

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9E

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20140306