EP2087391A1 - Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls - Google Patents

Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls

Info

Publication number
EP2087391A1
EP2087391A1 EP07802957A EP07802957A EP2087391A1 EP 2087391 A1 EP2087391 A1 EP 2087391A1 EP 07802957 A EP07802957 A EP 07802957A EP 07802957 A EP07802957 A EP 07802957A EP 2087391 A1 EP2087391 A1 EP 2087391A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupled
optical arrangement
light beam
light beams
light
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.)
Withdrawn
Application number
EP07802957A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Birk
Volker Seyfried
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 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
Application filed by Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems CMS GmbH
Publication of EP2087391A1 publication Critical patent/EP2087391A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/021—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/14—Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms
    • G01J3/16—Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms with autocollimation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/126—The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1282—Spectrum tailoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1286—Polychromator in general

Definitions

  • the invention relates to an optical arrangement, in particular for use as a main beam splitter and / or Strahlerlick in a microscope, in which one or more light beams can be coupled and from the at least one of the coupled
  • Light beams after passing through the optical arrangement can be coupled out again. Furthermore, the
  • Dichroic filters are narrow-band, high-precision color filters that operate on the principle of interference. In contrast to conventional filters, the non-transmitted spectral components of the incident light beam are not absorbed, but are reflected at the filter. As a result, a section of the spectrum of a light beam can be generated. Dichroic filters have the significant disadvantage that they have fixed spectral properties. If these are to be changed, the filters must be replaced. Therefore, in practice AOBS (Accusto Optical Beam Splitter) are known.
  • An AOBS consists of a crystal, which is acted upon by an acoustic sound wave. As a result, light rays that pass through the crystal are deflected differently depending on their wavelength. This makes it possible to decouple very narrow-band components of the spectrum of the incident light beam. If an AOBS is operated in the reverse direction, then light beams can be combined. By changing the frequency of the sound wave, the position of the separated spectral range can be influenced. As a result, a controllable in tight areas beam splitter is given. The disadvantage of this is that an AOBS is very expensive. In addition, the separated spectral range is very narrow (generally less than 2 nm). Broadband spectral components can not be obtained with an AOBS.
  • the present invention is therefore based on the object, such an optical arrangement of the type mentioned in such a way and further, that a decoupled from the optical arrangement of light beam at the lowest possible cost of the arrangement is relatively freely influenced.
  • the above object is solved by the features of claim 1.
  • the arrangement in question is characterized in that in the coupled light beams a controllable microstructured element is arranged ⁇ , can be switched with the beam paths within the optical arrangement, whereby the / the decoupled / s light beam / s controllable and / or influenced is / are.
  • a controllable microstructured element is arranged according to the invention in the coupled-in light beam or the coupled-in light beams.
  • the microstructured element has an array of segments that can affect a light beam differently depending on an applied control signal.
  • Such a segment may for example consist of a tiltable mirror surface, a controllable micro prism or the like.
  • These segments fall according to the invention, the coupled light beams.
  • the arrangement according to the invention can also be used for influencing the spectrum of a coupled-in light beam.
  • the coupled-in light beam should be present in spectrally spatially fanned-out form. If a coupled-in light beam exists as a multicolor light beam, ie in a non-spectrally spatially fanned-out form, then the coupled-in light beam can travel through a dispersive medium for spatially spectral fanning.
  • suitable arrangement of the microstructured element it is then possible to selectively direct individual spectral components in the optical arrangement. As a result, individual spectral components of a coupled-in light beam can be separated out or influenced in their intensity.
  • the spectrum of a coupled-in light beam can be influenced comparatively arbitrarily by the arrangement according to the invention.
  • a coupled-in light beam, a separated out spectral component or the remaining part of a light beam can be coupled out of the arrangement.
  • the optical arrangement is equally applicable to narrow-band light sources as it is to very broad-band spectra.
  • the beam paths within the optical arrangement could be switched in such a way be configured such that a light beam coupled out of the optical arrangement results from a desired coupled-in light beam.
  • a light beam can be selected and coupled out of the optical arrangement.
  • individual arbitrary spectral components could be coupled out of a coupled light beam from the arrangement. These can be chosen almost arbitrarily by the very flexible structure of the arrangement. For this, only the microstructured element has to be sufficiently flexibly controllable. Connected spectral components or individual bands of different widths can be coupled out of the spectrum of a light beam. But also disturbing or unwanted spectral ranges can be suppressed. For example, imaging artifacts can be removed from the spectrum.
  • the spectral components which are not decoupled from the arrangement in a specific operating state could be capable of being conducted into an absorber. This would prevent unwanted interference from occurring within the optical assembly.
  • An absorber can be configured in various ways known from practice.
  • the device referred to here as absorber only has to have the ability to absorb substantial portions of the incident light rays.
  • the absorber could also be designed as a light trap.
  • the microstructured element comprises a DMD (Digital Micromirror Device).
  • a DMD consists of an array of many small single mirror surfaces.
  • DMDs known from practice have 1024 ⁇ 768 individual mirrors, which for example have a size of 13.68 ⁇ m ⁇ 13, 68 ⁇ m.
  • Each of the individual mirrors can be influenced individually by applying a control voltage in its position. As a result, incident light beams are reflected in different directions depending on the position of the individual mirror.
  • the individual segments of the microstructured element for example, the
  • a group of segments could comprise a column of the microstructured element or a section of such a column.
  • micro-lenses could be assigned to the microstructured element.
  • a microlens could be available for each individual segment of the microstructured element.
  • one lens could be used for multiple segments.
  • a column of the microstructured element could be a cylindrical
  • Lens be provided. This is useful, for example, if a microstructured element in Dependence of the direction has a different fill factor.
  • the microlenses could be arranged as widely as possible in order to focus the incident light as effectively as possible on the individual segments of the microstructured element.
  • the light beams coupled into the device have a plurality of spectral components.
  • a light beam could only have individual spectral lines, but the light beams could also include broad wavelength bands up to white light.
  • the arrangement according to the invention sets here no restrictions.
  • the coupled-in light beams can be formed by a wide variety of light sources.
  • a coupled-in light beam could comprise a laser beam.
  • a coupled light beam could be formed by the light reflected from or emitted from a lighted sample. The latter occurs, for example, upon excitation of a fluorescent sample.
  • many other light sources are conceivable.
  • the dispersive medium preferably comprises a prism or a grid.
  • the dispersive medium can also be designed as a double arrangement. In the case of prisms, this would mean that two prisms are point-symmetrically spaced apart in such a way are arranged so that their side surfaces are substantially parallel.
  • the light beam is spectrally expanded by the first prism and impinges on the second prism, which, for example, generates substantially parallel light beams from the diverging individual light beams.
  • Each coupled-in light beam can be provided with its own dispersive medium.
  • a dispersive medium could also be used by multiple light beams to simplify construction and reduce costs. It is also possible that a dispersive medium is passed through a light beam in one direction, while the same dispersive medium is used by another light beam in the opposite direction.
  • the dispersive media could be arranged such that the direction of the spectral spatial fanning is substantially the same for all the coupled-in light beams.
  • the coupled-in light beams are locally very limited
  • Range of segments falls. Therefore, one or more lenses could be arranged after the spectral fanning, the spectrally fanned out Scatter light beam substantially perpendicular to the spectral fanning. As a result, the microstructured element can be used much more effectively.
  • spectral components can be completely blanked out, but also their intensity can be influenced, in particular in the case of an expanded spectrally fanned-out light beam.
  • the light of a spectral portion will generally not fall on only a single segment of the microstructured element. Rather, a plurality of segments, which are arranged perpendicular to the direction of the spectral fanning, illuminated by a spectral component of a light beam. If now only individual or at least not all segments are tilted in such a way that not all reflected light beams are directed in the direction of a coupling-out point, then the intensity of a spectral component can be influenced in this way.
  • the spectrum of the coupled-out light beam can be influenced and corrected particularly simply.
  • a light source contains an undesirably high proportion of a color
  • this proportion could be masked out or reduced in intensity by suitably switching the segments of the microstructured element.
  • the light coupled out of the optical arrangement could in turn be used for different purposes. It could, for example, illuminate a sample.
  • the decoupled light could be supplied to a detector.
  • the decoupled light beams can be used for many other purposes.
  • the optical arrangement could be changed between several operating states. This could be done once, repeatedly or periodically with different residence times in the individual operating states.
  • the microstructured element In an operating state, the microstructured element could be switched such that a coupled-in light beam is coupled out again to illuminate a sample.
  • the light reflected or emitted by the sample could be supplied to a detector.
  • a fluorescent sample can be excited with one laser beam in one operating state, while in another operating state, the fluorescent light emitted by the sample is fed to a detector.
  • the microstructured element could be used such that several coupled light beams are merged into one light beam. In both cases, the directing of a light beam can also relate only to individual spectral lines or even to individual parts of a spectral line.
  • Fig. 2 shows an arrangement according to FIG. 1 with a coupled-in light beam from a
  • FIG. 3 shows an arrangement according to FIG. 1 with a coupled-in light beam, which is directed into an absorber
  • FIG. 4 shows an arrangement according to FIG. 1 with a light beam emanating from an object which is fed to a detector
  • FIG. 5 shows an inventive arrangement for switching between two coupled light beams, in which a first coupled light beam is directed into an absorber
  • Fig. 6 shows an arrangement according to FIG. 5, in which a second coupled light beam is directed into an absorber and
  • FIG. 7 shows a microstructured element with 16 ⁇ 8 individual segments used in an arrangement according to the invention.
  • Figs. 1 to 4 show an arrangement according to the invention, which is designed as a main beam splitter in a microscope.
  • the optical arrangement 1 has three prism pairs 2, 3, 4.
  • the prisms 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2 of the prism pairs 2, 3, 4 are each configured the same and arranged such that the prisms of a pair of prisms come point-symmetrical spaced apart to lie.
  • the individual prism arrangements 2, 3, 4 are staggered relative to one another, as a result of which the light rays which pass through the prisms and are spectrally spatially fanned out can fall onto a common microstructured element 5.
  • the direction of fanning by the prism pairs 2, 3, 4 is substantially the same.
  • the microstructured element 5 has a plurality of individual segments, which are each individually controllable.
  • the microstructured element is a DMD (Digital Micromirror Device), of which, by way of example, two individual mirrors 6 are shown in FIGS. 1 to 6.
  • the DMD has a plurality of individual mirror segments. These are arranged both in the drawing plane and perpendicular to it.
  • FIG. 7 shows by way of example such a DMD in which an array of 16 ⁇ 8 individual mirror surfaces 6 is shown.
  • the optical arrangement 1 comprises an objective 7, an absorber 8 and a detector 9 as well as an associated detection diaphragm 10. Furthermore, an electronic control unit (not shown) is provided which is used to control the individual segments 6 is used. The interaction of the individual components is further clarified below.
  • Fig. 1 shows such an arrangement, which is traversed by an excitation light beam 11.
  • the light beam 11 is generated by a laser light source, not shown, and coupled into the optical arrangement 1.
  • the light beam 11 initially falls on the prism 2.1, through which the light beam is spatially fanned out spectrally.
  • the fanned-out light beam is essentially parallelized.
  • This light beam is incident on the segments 6 of the microstructured element 5, which are in a first position.
  • the light beam is reflected at these segments and falls on another prism 3.2, which, together with a prism 3.1 merges the individual spectral components back into a light beam.
  • This light beam passes through an objective 7 and is used to illuminate a sample not shown here.
  • Fig. 2 shows the same arrangement as Fig.l, but in which the arrangement is traversed in the reverse direction.
  • Light beam 12 results from a sample. He first falls on the lens 7 and is then fanned out spatially spectrally by the prism pair 3. The segments 6 of the microstructured element 5 are still in a first position, so that the light beam via the prism pair 2 are coupled out of the optical arrangement 1 again. There is thus no detection of the light 12 coming from the sample.
  • FIG. 3 again shows the arrangement according to FIG. 1, but in which the segments 6 of the microstructured element 5 are in a second position.
  • a light beam 11 coming from a light source in turn passes through the prism pair 2 for spectral fanning, but is then not reflected at the segments 6 in the direction of the prism pair 3 and thus not in the direction of the objective. Rather, the rays are directed into an absorber 8. As a result, no illumination of the sample takes place in the second position.
  • a light beam 14 emanating from the sample can be directed into the detector 9.
  • a corresponding beam path is shown in FIG. 4.
  • the light beam 14 first passes through the objective 7, is spatially spectrally fanned out by the prism pair 3 and strikes the segments 6 which are located in the second position.
  • the light beams are directed into the prism pair 4, which in turn merges the individual spectral components into a light beam.
  • This passes through the detection aperture 10 and impinges on the detector 9.
  • the spectrally fanned out light beam could also be fed directly to the detector 9.
  • Figures 1 to 4 illustrate only the beam paths that result when all the segments 6 of the microstructured element 5 are in a first or in a second position. However, it is also possible that individual segments 6 are in a first position, while other segments 6 are brought into a second position.
  • an illuminating light beam 11 for example, includes a white light and thus a fluorescent sample to be excited. For example, if it is known that the fluorescent dye emits green light upon excitation, then just these spectral components could be conducted directly into the detector 9. The segments on which the spectral lines to be detected may then be moved to a second position so that the light emitted by the sample is directed into the detector 9. If the segments 6 are in the second position, the spectral components of the excitation light beam 11 are conducted into the absorber 8. With this embodiment according to the invention, it is thus also possible to illuminate a sample simultaneously and to detect the fluorescent light to be detected.
  • FIGS. 5 and 6 show a similar arrangement to FIGS. 1 to 4.
  • the optical arrangement 1 ' has two prism pairs 2, 3, a microstructured element 5, two absorbers 8, 13 and a mirror 14.
  • the arrangement of FIGS. 5 and 6 can be used to direct one of two coupled light beams to an output point.
  • Fig. 5 shows the arrangement in which the segments 6 of the microstructured element 5 are in a first position.
  • a multi-color light beam coupled into the arrangement which is spatially spectrally fanned out by the prism pair 2 is reflected at the segments 6 into the prism pair 3.
  • the prism pair 3 combines the individual spectral components into a single light beam.
  • individual spectral components are already coupled. These can be generated for example by three narrow-band laser light sources.
  • the individual spectral components L 1 , L 2 , L 3 strike the mirror 14 and are reflected by it onto the segments 6 of the microstructured element 5.
  • the further course of the light beam L 2 is not shown.
  • the light beams L 1 , L 2 , L 3 when the segments 6 of the microstructured element 5 are in the first position, fall into the absorber 13.
  • Fig. 6 shows the arrangement 1 'again, wherein the segments 6 of the microstructured element 5 are in a second position.
  • the light beams L 1 , L 2 , L 3 are directed to the prism pair 3 and combined by this into a light beam.
  • the multi-color light beam 15 is reflected in the second layer of the segments 6 such that it falls into the absorber 8.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Eine optische Anordnung, insbesondere zum Einsatz als Hauptstrahlteiler und/oder Strahlvereiniger in einem Mikroskop, in die ein oder mehrere Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) einkoppelbar sind und aus der mindesten einer der eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) nach Durchlaufen der optischen Anordnung (1, 11) wieder auskoppelbar ist, ist im Hinblick auf eine möglichst freie Beeinflussbarkeit des ausgekoppelten Lichtstrahls dadurch gekennzeichnet, dass in den eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) ein steuerbares mikrostrukturiertes Element (5), beispielsweise ein Digital Micromirror Device (DMD), angeordne ist, mit dem Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung (1, 1') schaltbar sind, wodurch der/die ausgekoppelte/n Lichtstrahl/en steuerbar und/oder beeinflussbar ist/sind.

Description

„Optische Anordnung und Verfahren zum Steuern und Beeinflussen eines Lichtstrahls "
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere zum Einsatz als Hauptstrahlteiler und/oder Strahlvereiniger in einem Mikroskop, in die ein oder mehrere Lichtstrahlen einkoppelbar sind und aus der mindestens einer der eingekoppelten
Lichtstrahlen nach Durchlaufen der optischen An- Ordnung wieder auskoppelbar ist. Ferner betrifft die
Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
In der Mikroskopie, insbesondere der Konfokalmikroskopie, besteht häufig die Notwendig- keit, Lichtstrahlen oder einzelne meist spektrale Bestandteile herauszuteilen oder zu vereinigen. Eine Strahlteilung wird häufig durch dichroitische Filter durchgeführt. Dichroitische Filter sind schmalbandige, hochgenaue Farbfilter, die nach dem Prinzip der Interferenz arbeiten. Im Gegensatz zu konventionellen Filtern werden die nicht durchgelassenen Spektralanteile des eingestrahlten Lichtstrahls jedoch nicht absorbiert, sondern werden am Filter reflektiert. Dadurch kann ein Ausschnitt aus dem Spektrum eines Lichtstrahls erzeugt werden. Dichroitische Filter weisen den entscheidenden Nachteil auf, dass sie feste spektrale Eigenschaften aufweisen. Sollen diese verändert werden, müssen die Filter ausgetauscht werden. Daher sind in der Praxis AOBS (Accusto Optical Beam Splitter) bekannt. Ein AOBS besteht aus einem Kristall, der mit einer akustischen Schallwelle beaufschlagt wird. Dadurch werden Lichtstrahlen, die den Kristall passieren, in Abhängigkeit ihrer Wellenlänge unterschiedlich abgelenkt. Dies ermöglicht, sehr schmalbandige Anteile des Spektrums des einfallenden Lichtstrahls auszukoppeln. Wird ein AOBS in umgekehrter Richtung betrieben, so können Lichtstrahlen vereinigt werden. Durch Änderung der Frequenz der Schallwelle kann auf die Lage des herausgetrennten Spektralbereichs Einfluss genommen werden. Dadurch ist ein in engen Bereichen steuerbarer Strahlteiler gegeben. Nachteilig daran ist, dass ein AOBS sehr teuer ist. Zudem ist der herausgetrennte Spektralbereich sehr schmal (im Allgemeinen kleiner als 2 nm) . Breitbandige Spektralanteile können mit einem AOBS nicht gewonnen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein aus der optischen Anordnung ausgekoppelter Lichtstrahl bei möglichst geringen Kosten der Anordnung relativ frei beeinflussbar ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass in den eingekoppelten Lichtstrahlen ein steuerbares mikrostrukturiertes Element ange¬ ordnet ist, mit dem Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung schaltbar sind, wodurch der/die ausgekoppelte/n Lichtstrahl/en steuerbar und/oder beeinflussbar ist/sind.
In verfahrensmäßiger Sicht wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 17 gelöst . Danach ist das in Rede stehende Verfahren derart weitergebildet, dass mittels eines mikrostrukturierten Elements in den eingekoppelten Lichtstrahlen Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung geschaltet werden, wodurch einer oder mehrere wählbare eingekoppelte Lichtstrahlen oder spektrale Anteile hiervon definiert ausgekoppelt werden können.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die Funktionsweise eines AOBS mit vergleichsweise einfachen Mitteln nachgebildet werden kann. Dazu ist erfindungsgemäß in dem eingekoppelten Lichtstrahl oder den eingekoppelten Lichtstrahlen ein steuerbares mikrostrukturiertes Element angeordnet. Das mikrostrukturierte Element weist ein Array von Segmenten auf, die einen Lichtstrahl in Abhängigkeit eines angelegten Steuersignals unterschiedlich beeinflussen können. Ein derartiges Segment kann beispielsweise aus einer verkippbaren Spiegelfläche, einem steuerbaren Mikroprisma oder dergleichen bestehen. Auf diese Segmente fallen erfindungsgemäß die eingekoppelten Lichtstrahlen. Durch Beeinflussung der Segmente des mikrostrukturierten Elements können auf einfache Art und Weise die Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung beeinflusst werden. Dadurch ist es möglich, einen eingekoppelten Lichtstrahl unterschiedlich in der optischen Anordnung zu lenken. Die erfindungsgemäße Anordnung ist ebenso zur Beeinflussung des Spektrums eines eingekoppelten Lichtstrahls einsetzbar. Dazu sollte der eingekoppelte Lichtstrahl in spektral räumlich aufgefächerter Form vorliegen. Liegt ein eingekoppelter Lichtstrahl als Mehrfarbenlichtstrahl, d.h. in nicht spektral räumlich aufgefächerter Form vor, so kann der eingekoppelte Lichtstrahl zur räumlich spektralen Auffächerung ein dispersives Medium durchlaufen. Durch geeignete Anordnung des mikrostrukturierten Elements ist es dann möglich, einzelne spektrale Anteile gezielt in der optischen Anordnung zu lenken. Dadurch können einzelne spektrale Anteile eines eingekoppelten Lichtstrahls herausgetrennt oder in ihrer Intensität beeinflusst werden. Das Spektrum eines eingekoppelten Lichtstrahls ist durch die erfindungsgemäße Anordnung vergleichsweise beliebig beeinflussbar.
Je nach gewünschtem Anwendungszweck kann ein eingekoppelter Lichtstrahl, ein herausgetrennter spektraler Anteil oder der verbleibende Teil eines Lichtstrahls aus der Anordnung ausgekoppelt werden. Ebenso ist es möglich, durch geeignete Anordnung der einzelnen Bestandteile der optischen Anordnung mehrere Lichtstrahlen zu einem Lichtstrahl zu vereinigen. Auf diese Weise kann besonders einfach auf den ausgekoppelten Lichtstrahl und dessen spektrale Zusammensetzung Einfluss genommen werden. Dabei ist die optische Anordnung bei schmalbandigen Lichtquellen ebenso anwendbar wie für sehr breitbandige Spektren.
Vorteilhafterweise könnten die Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung derart schaltbar ausgestaltet sein, dass ein aus der optischen Anordnung ausgekoppelter Lichtstrahl von einem gewünschten eingekoppelten Lichtstrahl herrührt. Es kann also durch geeignete Beeinflussung des mikrostrukturierten Elements aus mehreren eingekoppelten Lichtstrahlen ein Lichtstrahl ausgewählt werden und aus der optischen Anordnung ausgekoppelt werden. Alternativ könnten einzelne beliebig geartete spektrale Anteile aus einem eingekoppelten Lichtstrahl aus der Anordnung ausgekoppelt werden. Diese können durch den sehr flexiblen Aufbau der Anordnung nahezu beliebig gewählt werden. Dazu muss lediglich das mikrostrukturierte Element ausreichend flexibel steuerbar sein. Es können zusammenhängende spektrale Anteile oder einzelne unterschiedlich breite Bänder aus dem Spektrum eines Lichtstrahls ausgekoppelt werden. Aber auch störende oder unerwünschte Spektralbereiche lassen sich unterdrücken. So können beispielsweise Abbildungsartefakte aus dem Spektrum entfernt werden.
Vorteilhafterweise könnten die spektralen Anteile, die in einem bestimmten Betriebszustand nicht aus der Anordnung ausgekoppelt werden, in einen Absorber leitbar sein. Dadurch würde verhindert, dass innerhalb der optischen Anordnung unerwünschte Einstreuungen entstehen. Ein Absorber kann auf verschiedenste aus der Praxis bekannte Art und Weise ausgestaltet sein. Die hier als Absorber bezeichnete Vorrichtung muss lediglich die Fähigkeit aufweisen, wesentliche Anteile der eintreffenden Lichtstrahlen in sich aufzunehmen. Dabei könnte der Absorber auch als Lichtfalle ausgestaltet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst das mikrostrukturierte Element ein DMD (Digital Micromirror Device) . Ein DMD besteht aus einem Array von vielen kleinen einzelnen Spiegelflächen. Aus der Praxis bekannte DMDs weisen beispielsweise 1024x768 Einzelspiegel auf, die beispielsweise eine Größe von 13,68μm x 13, 68 μm aufweisen. Jeder der einzelnen Spiegel ist durch Anlegen einer Steuerspannung einzeln in seiner Lage beeinflussbar. Dadurch werden einfallende Lichtstrahlen in Abhängigkeit der Lage des Einzelspiegels in unterschiedliche Richtungen reflektiert .
Vorteilhafterweise sind die einzelnen Segmente des mikrostrukturierten Elements - beispielsweise die
Einzelspiegel eines DMD - einzeln ansteuerbar. Zur
Reduzierung des Aufwands beim Ansteuern des mikrostrukturierten Elements könnten auch Gruppen von
Segmenten ansteuerbar sein. Eine Gruppe von Segmenten könnte beispielsweise eine Spalte des mikrostrukturierten Elements oder einen Ausschnitt aus einer derartigen Spalte umfassen.
Zur besseren Ausnutzung des mikrostrukturierten Elements, die häufig lediglich über einen Füllfaktor in der Größenordnung von 80 % verfügen, könnte dem mikrostrukturierten Element Mikrolinsen zugeordnet sein. Dabei könnte für jedes einzelne Segment des mikrostrukturierten Elements eine Mikrolinse zur Verfügung stehen. Alternativ ließe sich jedoch auch eine Linse für mehrere Segmente verwenden. So könnte beispielsweise für eine Spalte des mikrostrukturierten Elements eine zylinderförmige
Linse vorgesehen sein. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein mikrostrukturiertes Element in Abhängigkeit der Richtung einen unterschiedlichen Füllfaktor aufweist. Die Mikrolinsen könnten dabei möglichst flächendeckend angeordnet sein, um das eintreffende Licht möglichst effektiv auf die einzelnen Segmente des mikrostrukturierten Elements zu fokussieren.
Vorzugsweise weisen die in die Vorrichtung eingekoppelten Lichtstrahlen mehrere Spektralanteile auf. Dabei könnte ein Lichtstrahl lediglich einzelne spektrale Linien aufweisen, allerdings könnten die Lichtstrahlen auch breite Wellenlängenbänder bis hin zu Weißlicht umfassen. Es ist insbesondere unerheblich, ob ein zusammenhängendes Spektrum gegeben ist oder ob das Spektrum aus einzelnen getrennten Wellenlängenbändern oder aus einzelnen Spektrallinien besteht . Die erfindungsgemäße Anordnung setzt hier keinerlei Einschränkungen.
Die eingekoppelten Lichtstrahlen können durch die unterschiedlichsten Lichtquellen gebildet sein. So könnte beispielsweise ein eingekoppelter Lichtstrahl einen Laserstrahl umfassen. Auf der anderen Seite könnte ein eingekoppelter Lichtstrahl durch das Licht gebildet werden, das von einer beleuchteten Probe reflektiert wird oder von dieser emittiert wird. Letzteres tritt beispielsweise bei Anregung einer fluoreszierenden Probe auf. Darüber hinaus sind jedoch viele weitere Lichtquellen denkbar.
Das dispersive Medium umfasst vorzugsweise ein Prisma oder ein Gitter. Dabei kann das dispersive Medium auch als Doppelanordnung ausgeführt sein. Bei Prismen würde dies bedeuten, dass zwei Prismen punktsymmetrisch im Abstand zueinander derart angeordnet sind, dass ihre Seitenflächen im Wesentlichen parallel liegen. Dadurch wird durch das erste Prisma der Lichtstrahl spektral aufgeweitet und trifft auf das zweite Prisma, das beispielsweise aus den divergierenden einzelnen Lichtstrahlen im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen erzeugt. Jedem eingekoppelten Lichtstrahl kann ein eigenes dispersives Medium zur Verfügung gestellt werden. Allerdings könnte auch zur Vereinfachung des Aufbaus und zur Reduzierung von Kosten ein dispersives Medium durch mehrere Lichtstrahlen genutzt werden. Dabei ist es auch möglich, dass ein dispersives Medium durch einen Lichtstrahl in eine Richtung durchlaufen wird, während das gleiche dispersive Medium durch einen weiteren Lichtstrahl in entgegengesetzter Richtung genutzt wird.
Zur Vereinfachung der Anordnung des mikrostrukturierten Elements könnten die dispersiven Medien derart angeordnet sein, dass die Richtung der spektralen räumlichen Auffächerung im Wesentlichen bei allen eingekoppelten Lichtstrahlen dieselbe ist.
Im Allgemeinen wird es sich bei den eingekoppelten Lichtstrahlen um örtlich sehr begrenzt ausgedehnte
Strahlen handeln, die beispielsweise einen punktförmigen Querschnitt haben. Durch die spektrale
Auffächerung werden diese Lichtstrahlen zu Linien aufgefächert, die im Allgemeinen eine geringe Breite aufweisen. Dadurch wird ein mikrostrukturiertes
Element lediglich vergleichsweise unzureichend genutzt, da das Licht lediglich auf einen schmalen
Bereich der Segmente fällt. Daher könnte nach der spektralen Auffächerung eine oder mehrere Linsen angeordnet sein, die den spektral aufgefächerten Lichtstrahl im Wesentlichen senkrecht zur spektralen Auffächerung aufweiten. Dadurch kann das mikrostrukturierte Element wesentlich effektiver genutzt werden.
Vorteilhafterweise können, insbesondere bei einem aufgeweiteten spektral aufgefächerten Lichtstrahl, nicht nur einzelne spektrale Anteile vollständig ausgeblendet werden, sondern ebenso in ihrer Intensität beeinflusst werden. Das Licht eines spektralen Anteils wird im Allgemeinen nicht lediglich auf ein einzelnes Segment des mikrostrukturierten Elements fallen. Vielmehr werden mehrere Segmente, die senkrecht zur Richtung der spektralen Auffächerung angeordnet sind, durch einen spektralen Anteil eines Lichtstrahls beleuchtet. Werden nun lediglich einzelne oder zumindest nicht alle Segmente derart verkippt, dass nicht alle reflektierten Lichtstrahlen in Richtung einer Auskopplungsstelle gelenkt werden, so kann auf diese Art und Weise die Intensität eines spektralen Anteils beeinflusst werden. Auf diese Weise kann besonders einfach das Spektrum des ausgekoppelten Lichtstrahls beeinflusst und korrigiert werden. Ist beispielsweise bekannt, dass eine Lichtquelle, einen unerwünscht hohen Anteil einer Farbe enthält, so könnte dieser Anteil durch geeignetes Schalten der Segmente des mikrostrukturierten Elements ausgeblendet oder in der Intensität reduziert werden.
Das aus der optischen Anordnung ausgekoppelte Licht könnte wiederum für verschiedene Zwecke verwendet werden. Es könnte beispielsweise eine Probe beleuchten. Andererseits könnte das ausgekoppelte Licht einem Detektor zugeführt werden. Darüber hinaus können die ausgekoppelten Lichtstrahlen für viele weitere Zwecke genutzt werden.
Bei einem möglichen Einsatz der optischen Anordnung könnte zwischen mehreren Betriebszuständen gewechselt werden. Dies könnte einmalig, wiederholt oder periodisch mit unterschiedlichen Verweildauern in den einzelnen Betriebszuständen erfolgen. In einem Betriebszustand könnte das mikrostrukturierte Element derart geschaltet werden, dass ein eingekoppelter Lichtstrahl zur Beleuchtung einer Probe wieder ausgekoppelt wird. In einem anderen Betriebszustand, könnte das von der Probe reflektierte oder emittierte Licht einem Detektor zugeführt. Dadurch kann bei- spielsweise eine fluoriszierende Probe mit einem Laserstrahl in einem Betriebszustand angeregt werden, während in einem anderen Betriebszustand das von der Probe ausgesendete Fluoreszenzlicht einem Detektor zugeführt wird. Bei einem anderen möglichen Einsatz könnte das mikrostrukturierte Element derart verwendet werden, dass mehrere eingekoppelte Lichtstrahlen in einen Lichtstrahl zusammengeführt werden. In beiden Fällen kann sich das Lenken eines Lichtstrahls auch lediglich auf einzelne spektrale Linien oder gar auf einzelne Teile einer spektralen Linie beziehen.
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 17 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 zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem eingekoppelten Lichtstrahl zur Beleuchtung einer Probe,
Fig. 2 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einem eingekoppelten Lichtstrahl, der von einer
Probe resultiert,
Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einem eingekoppelten Lichtstrahl, der in einen Absorber gelenkt wird,
Fig. 4 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einem von einem Objekt ausgehenden Lichtstrahl, der einem Detektor zugeführt wird,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Schalten zwischen zwei eingekoppelten Lichtstrahlen, bei der ein erster eingekoppelter Lichtstrahl in einen Absorber gelenkt wird,
Fig. 6 eine Anordnung gemäß Fig. 5, bei der ein zweiter eingekoppelter Lichtstrahl in einen Absorber gelenkt wird und
Fig. 7 ein in einer erfindungsgemäßen Anordnung verwendetes mikrostrukturiertes Element mit 16x8 Einzelsegmenten. Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung, die als Hauptstrahlteiler in einem Mikroskop ausgebildet ist. Die optische Anordnung 1 weist drei Prismenpaare 2, 3, 4 auf. Die Prismen 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2 der Prismenpaare 2, 3, 4 sind jeweils gleich ausgestaltet und derart angeordnet, dass die Prismen eines Prismenpaares punktsymmetrisch im Abstand zueinander zum Liegen kommen. Die einzelnen Prismenanordnungen 2, 3, 4 sind gegeneinander versetzt, wodurch die durch die Prismen hindurchtretenden und spektral räumlich aufgefächerten Lichtstrahlen auf ein gemeinsames mikrostrukturiertes Element 5 fallen können. Die Richtung der Auffächerung durch die Prismenpaare 2, 3, 4 ist dabei im Wesentlichen gleich.
Das mikrostrukturierte Element 5 weist eine Vielzahl von einzelnen Segmenten auf, die jeweils einzeln steuerbar sind. Ln der dargestellten Ausführungsform ist das mikrostrukturierte Element ein DMD (Digital Micromirror Device) , von dem beispielhaft zwei Einzelspiegel 6 in den Figuren 1 bis 6 dargestellt sind. Das DMD weist jedoch eine Vielzahl von einzelnen Spiegelsegmenten auf. Diese sind sowohl in der Zeichenebene angeordnet als auch senkrecht dazu. Fig. 7 zeigt exemplarisch ein derartiges DMD, bei dem ein Array von 16x8 Einzelspiegelflächen 6 gezeigt ist.
Zusätzlich umfasst die optische Anordnung 1 ein Objektiv 7, einen Absorber 8 und einen Detektor 9 sowie eine zugehörige Detektionsblende 10. Des Weiteren ist eine elektronische Steuereinheit (nicht eingezeichnet) vorhanden, die zur Ansteuerung der einzelnen Segmente 6 verwendet wird. Das Zusammenwirken der einzelnen Bestandteile wird im Folgenden weiter verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt eine derartige Anordnung, die durch einen Anregungslichtstrahl 11 durchlaufen wird. Der Lichtstrahl 11 wird durch eine nicht eingezeichnete Laserlichtquelle erzeugt und in die optische Anordnung 1 eingekoppelt. Der Lichtstrahl 11 fällt zunächst auf das Prisma 2.1, durch das der Lichtstrahl räumlich spektral aufgefächert wird. Mit einem zweiten Prisma 2.2 wird der aufgefächerte Lichtstrahl im Wesentlichen parallelisiert . Dieser Lichtstrahl fällt auf die Segmente 6 des mikrostruk- turierten Elements 5, die sich in einer ersten Lage befinden. Der Lichtstrahl wird an diesen Segmenten reflektiert und fällt auf ein weiteres Prisma 3.2, das zusammen mit einem Prisma 3.1 die einzelnen spektralen Anteile wieder zu einem Lichtstrahl zusammenführt. Dieser Lichtstrahl tritt durch ein Objektiv 7 hindurch und wird zur Beleuchtung einer hier nicht eingezeichneten Probe verwendet.
Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig.l, bei der jedoch die Anordnung in umgekehrter Richtung durchlaufen wird. Lichtstrahl 12 resultiert von einer Probe. Er fällt zunächst auf das Objektiv 7 und wird dann durch das Prismenpaar 3 räumlich spektral aufgefächert. Die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 befinden sich nach wie vor in einer ersten Lage, sodass der Lichtstrahl über das Prismenpaar 2 wieder aus der optischen Anordnung 1 ausgekoppelt werden. Es findet also keine Detektion des von der Probe kommenden Lichts 12 statt. Fig. 3 zeigt wiederum die Anordnung gemäß Fig. 1, bei der jedoch die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 sich in einer zweiten Lage befinden. Ein von einer Lichtquelle kommender Lichtstrahl 11 passiert wiederum das Prismenpaar 2 zur spektralen Auffächerung, wird jedoch dann an den Segmenten 6 nicht in Richtung des Prismenpaares 3 und somit nicht in Richtung des Objektivs reflektiert. Vielmehr werden die Strahlen in einen Absorber 8 gelenkt. Dadurch erfolgt in der zweiten Lage keine Beleuchtung der Probe.
Allerdings kann in der zweiten Lage der Segmente ein von der Probe ausgehender Lichtstrahl 14 in den Detektor 9 gelenkt werden. Einen entsprechenden Strahlengang hierzu zeigt Fig. 4. Der Lichtstrahl 14 passiert zunächst das Objektiv 7, wird von dem Prismenpaar 3 räumlich spektral aufgefächert und trifft auf die Segmente 6, die sich in der zweiten Lage befinden. Dadurch werden die Lichtstrahlen in das Prismenpaar 4 gelenkt, das die einzelnen spektralen Anteile wiederum in einen Lichtstrahl zusammenführt. Dieser passiert die Detektionsblende 10 und trifft auf den Detektor 9. Anstatt den am mikrostrukturierten Element reflektierten Lichtstrahl mit dem Prismenpaar zusammenzuführen, könnte auch der spektral aufgefächerte Lichtstrahl direkt dem Detektor 9 zugeleitet werden. Die Figuren 1 bis 4 stellen lediglich die Strahlengänge dar, die sich ergeben, wenn sämtliche Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 sich in einer ersten oder in einer zweiten Lage befinden. Es ist jedoch auch möglich, dass sich einzelne Segmente 6 in einer ersten Lage befinden, während andere Segmente 6 in eine zweite Lage gebracht werden. Dies kann sinnvoll sein, wenn ein beleuchtender Lichtstrahl 11 beispielsweise ein Weißlicht umfasst und damit eine fluoreszierende Probe angeregt werden soll. Ist beispielsweise bekannt, dass der Fluoreszenzfarbstoff bei Anregung grünes Licht aussendet, so könnten eben diese spektralen Anteile direkt in den Detektor 9 geleitet werden. Die Segmente, auf die die zu detektierenden Spektrallinien fallen, könnten dann in eine zweite Lage bewegt werden, sodass das von der Probe ausgesendete Licht in den Detektor 9 geleitet wird. Befinden sich die Segmente 6 in der zweiten Lage, so werden die spektralen Anteile des Anregungslichtstrahls 11 in den Absorber 8 geleitet. Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es somit auch möglich, eine Probe gleichzeitig zu beleuchten und das zu detektierende Fluoreszenzlicht zu detektieren.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine ähnliche Anordnung wie die Figuren 1 bis 4. Die optische Anordnung 1' weist zwei Prismenpaare 2, 3, ein mikrostrukturiertes Element 5, zwei Absorber 8, 13 und einen Spiegel 14 auf. Die Anordnung gemäß Fig. 5 und 6 kann genutzt werden, um einen von zwei eingekoppelten Lichtstrahlen zu einem Auskopplungspunkt zu leiten.
Fig. 5 zeigt die Anordnung, bei der sich die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 in einer ersten Lage befinden. Dadurch wird ein in die Anordnung eingekoppelter Mehrfarbenlichtstrahl, der durch das Prismenpaar 2 räumlich spektral aufgefächert wird, an den Segmenten 6 in das Prismenpaar 3 reflektiert. Das Prismenpaar 3 vereinigt die einzelnen spektralen Anteile wiederum zu einem einzelnen Lichtstrahl. An einem zweiten Einkopplungspunkt werden bereits einzelne spektrale Anteile eingekoppelt. Diese können beispielsweise durch drei schmalbandige Laser- lichtquellen erzeugt werden. Die einzelnen spektralen Anteile L1, L2, L3 treffen auf den Spiegel 14 und werden von diesem auf die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 reflektiert. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind in der Figur lediglich die Verläufe der beiden äußeren Lichtanteile dargestellt . Der weitere Verlauf des Lichtstrahls L2 ist nicht eingezeichnet. Die Lichtstrahlen L1, L2, L3 fallen, wenn sich die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 in der ersten Lage befinden, in den Absorber 13.
Fig. 6 stellt die Anordnung 1' erneut dar, wobei sich die Segmente 6 des mikrostrukturierten Elements 5 in einer zweiten Lage befinden. Dadurch werden die Lichtstrahlen L1, L2, L3 zu dem Prismenpaar 3 gelenkt und von diesem zu einem Lichtstrahl vereinigt. Der Mehrfarbenlichtstrahl 15 wird in der zweiten Lage der Segmente 6 derart reflektiert, dass er in den Absorber 8 fällt.
Wie aus den Figuren 5 und 6 deutlich wird, ist damit eine Anordnung gegeben, mit der wahlweise einer von zwei eingekoppelten Lichtstrahlen oder Lichtbündeln definiert aus der optischen Anordnung ausgekoppelt werden kann. Wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben, könnten hier ebenfalls nicht sämtliche Segmente 6 in eine erste oder in eine zweite Lage verschwenkt werden. Vielmehr ist es möglich, dass ein Teil des ausgekoppelten Lichts von dem Mehrfarbenlichtstrahl 15 stammt, während ein anderer Teil sich aus den Lichtstrahlen L1, L2, L3 zusammensetzt. Dabei können auch einzelne Spektrallinien gemischt sein, d. h. in einer Spalte des mikrostrukturierten Elements können sich einzelne Segmente 6 in einer ersten Lage befinden, während sich andere Elemente in einer zweiten Lage befinden. Dadurch würde das Licht einer spektralen Linie aus beiden Lichtquellen zusammengesetzt werden.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränken. Insbesondere müssen die Segmente des mikrostrukturierten Elements nicht lediglich in zwei Lagen bringbar sein.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 optische Anordnung
2 Prismenpaar
3 Prismenpaar
4 Prismenpaar
5 mikrostrukturierte Element
6 Segment
7 Objektiv
8 Absorber
9 Detektor
10 Detektionsblende
11 Anregungslichtstrahl
12 Lichtstrahl
13 Absorber
14 Spiegel
15 Lichtstrahl

Claims

Patentansprüche
1. Optische Anordnung, insbesondere zum Einsatz als Hauptstrahlteiler und/ oder Strahlvereiniger in einem
Mikroskop, in die ein oder mehrere Lichtstrahlen (11,
12, 15, L1, L2, L3) einkoppelbar sind und aus der mindestens einer der eingekoppelten Lichtstrahlen
(11, 12, 15, L1, L2, L3) nach Durchlaufen der optischen Anordnung (1, 1') wieder auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) ein steuerbares mikrostrukturiertes Element (5) ange¬ ordnet ist, mit dem Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung (1, 1') schaltbar sind, wodurch der/die ausgekoppelte/n Lichtstrahl/en steuerbar und/oder beeinflussbar ist/sind.
2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) ein dispersives Medium (2, 3, 4) zur spektral räumlich Auffächerung durchläuft.
3. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung (1, 1') derart schaltbar sind, dass ein aus der optischen Anordnung (1, 1') ausgekoppelter Lichtstrahl von einem gewünschten eingekoppelten Lichtstrahl (11, 12, 15, L1, L2, L3) herrührt und/oder gewünschte spektrale Anteile eines eingekoppelten Lichtstrahls umfasst.
4. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die optische Anordnung (1, 1' ) eingekoppelter Lichtstrahl
(11, 12, 15, L1, L2, L3) oder wählbare spektrale
Anteile, die in einem bestimmten Betriebszustand nicht wieder aus der Anordnung (1, 1') ausgekoppelt werden, in einen Absorber (8, 13) leitbar sind.
5. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mikrostrukturierte Element (5) ein DMD (Digital Micromirror Device) umfasst.
6. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6) des mikrostrukturierten Elements (5) einzeln oder zumindest in Gruppen von Segmenten (6) ansteuerbar sind.
7. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Segmenten (6) des mikrostrukturierten Elements (5) Mikrolinsen zugeordnet ist.
8. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) Mehrfarbenlichtstrahlen umfassen .
9. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingekoppelter Lichtstrahl (11, 15) einen Laserstrahl umfasst .
10. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingekoppelter Lichtstrahl (12) Licht umfasst, das von einer Probe oder einem sonstigen Körper reflektiert oder emittiert wird.
11. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive
Medium (2, 3, 4) ein Prisma oder ein Gitter umfasst.
12. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dispersive Medium (2, 3, 4) als Doppelanordnung ausgeführt ist.
13. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein dispersives Medium (2, 3) durch mehrere eingekoppelte Licht- strahlen (11, 12) und/oder in entgegengesetzter Richtungen passierbar ist.
14. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) im Wesentlichen in der gleichen Richtung spektral auffächerbar sind.
15. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein spektral aufgefächerter Lichtstrahl (11, 12, 15) im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Auffächerung aufweitbar ist.
16. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch Beeinflussung der Segmente (6) des mikrostrukturierten Elements (5) senkrecht zu der Richtung der spektralen Auffächerung die Intensität des Lichtstrahls oder eines oder mehrerer spektraler Anteile beeinflussbar ist.
17. Verfahren zum Steuern und Beeinflussen eines Lichtstrahls (11, 12, 15, L1, L2, L3) durch eine optische Anordnung (1, 1' ) , insbesondere einer optischen Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, in die ein oder mehrere Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) eingekoppelt werden, wobei mindestens einer der eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) aus der optischen Anordnung (1, 1') wieder ausgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines mikrostrukturierten Elements (5) in den eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) Strahlengänge innerhalb der optischen Anordnung (1) geschaltet werden, wodurch einer oder mehrere wählbare eingekoppelte Lichtstrahlen (11, 12, 15, L1, L2, L3) oder spektrale Anteile hiervon definiert ausgekoppelt werden können.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) durch ein dispersives Medium (2, 3, 4) räumlich spektral aufgefächert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schalten der Segmente (6) des mikrostrukturierten Elements (5) im Wesentlichen senkrecht zur Auffächerungsrichtung der eingekoppelten Lichtstrahlen (11, 12, 15) die Intensität des ausgekoppelten Lichtstrahls oder dessen Spektrum beeinflusst wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ausgekoppelten Lichtstrahl eine Probe beleuchtet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgekoppelte
Lichtstrahl einem Detektor (9) zugeführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Betriebszustand, in dem ein eingekoppelter Lichtstrahl (11) zur Beleuchtung einer Probe ausgekoppelt wird, und einem Betriebszustand, in dem das von der Probe reflektierte oder emittierte Licht (12) einem Detektor (9) zugeführt wird, gewechselt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6) des mikrostrukturierten Elements (5) derart geschaltet werden, dass mehrere eingekoppelte Lichtstrahlen (15) und/oder Gruppen von Lichtstrahlen (L1, L2, L3) abwechselnd aus der Anordnung (1) ausgekoppelt werden .
EP07802957A 2006-11-03 2007-08-28 Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls Withdrawn EP2087391A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006052300 2006-11-03
DE102007002583A DE102007002583A1 (de) 2006-11-03 2007-01-10 Optische Anordnung und Verfahren zum Steuern und Beeinflussen eines Lichtstrahls
PCT/EP2007/058940 WO2008052821A1 (de) 2006-11-03 2007-08-28 Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2087391A1 true EP2087391A1 (de) 2009-08-12

Family

ID=38616590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07802957A Withdrawn EP2087391A1 (de) 2006-11-03 2007-08-28 Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8503084B2 (de)
EP (1) EP2087391A1 (de)
DE (1) DE102007002583A1 (de)
WO (1) WO2008052821A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9413130B2 (en) 2012-12-12 2016-08-09 Cvi Laser, Llc Optical systems
US7903706B2 (en) * 2008-04-04 2011-03-08 O'shaughnessy John Compact, thermally stable multi-laser engine
US8975572B2 (en) 2008-04-04 2015-03-10 Cvi Laser, Llc Compact, thermally stable fiber-optic array mountable to flow cell
US10114213B2 (en) 2008-04-04 2018-10-30 Cvi Laser, Llc Laser systems and optical devices for manipulating laser beams
DE102009006729B4 (de) 2009-01-29 2021-12-23 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Laser-Scanning-Mikroskop
DE102009043745A1 (de) 2009-09-30 2011-04-07 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Spektraldetektor mit variabler Filterung durch räumliche Farbtrennung und Laser-Scanning- Mikroskop
KR101195841B1 (ko) * 2010-06-08 2012-10-30 주식회사 이엔씨 테크놀로지 고속 광학 측정 장치
DE102011084574B4 (de) * 2011-10-14 2022-02-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Beleuchtungsanordnung für ein Mikroskop
EP3271694A1 (de) * 2015-04-30 2018-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Lichtemissionsmessgerät und verfahren zur messung von lichtemission
US9964754B2 (en) * 2015-12-11 2018-05-08 Finger Lakes Instrumentation, Llc Method, apparatus, and computer-readable medium for switching optical paths
US11378808B2 (en) 2018-07-18 2022-07-05 Idex Health & Science Llc Laser systems and optical devices for laser beam shaping
US12292566B2 (en) 2020-07-31 2025-05-06 Idex Health & Science Llc Laser systems and optical devices for laser beam shaping
US20240085715A1 (en) * 2021-04-30 2024-03-14 Mgi Tech Co., Ltd. Field-of-view stitching system and method, biological sample identification device and method
US12270703B2 (en) 2022-04-28 2025-04-08 Idex Health & Science Llc Illumination systems and optical devices for laser beam shaping

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2084923A1 (en) 1991-12-20 1993-06-21 Ronald E. Stafford Slm spectrometer
JPH08129138A (ja) * 1994-11-01 1996-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投写型画像表示装置
IT1284335B1 (it) * 1996-01-24 1998-05-18 Fiat Ricerche Dispositivi a microspecchi e microfiltri per la selezione di colori ed immagini
JPH10254370A (ja) * 1997-03-10 1998-09-25 Canon Inc 表示パネル及びそれを用いた投射型表示装置
ATE272224T1 (de) * 1997-11-17 2004-08-15 Max Planck Gesellschaft Konfokales spektroskopiesystem und -verfahren
DE19835072A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Beleuchtung und/oder Detektion in einem Mikroskop
JP2000199855A (ja) 1998-11-02 2000-07-18 Olympus Optical Co Ltd 走査型光学顕微鏡装置
US6396484B1 (en) * 1999-09-29 2002-05-28 Elo Touchsystems, Inc. Adaptive frequency touchscreen controller using intermediate-frequency signal processing
US6459484B1 (en) * 1999-10-21 2002-10-01 Olympus Optical Co., Ltd. Scanning optical apparatus
US20020181876A1 (en) * 2001-05-18 2002-12-05 Chromux Technologies, Inc Reconfigurable optical add/drop module
DE10313987B4 (de) * 2003-03-27 2007-07-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Beleuchtung eines Objekts
DE10337558A1 (de) 2003-08-14 2005-03-10 Leica Microsystems Optische Vorrichtung und Mikroskop mit einer optischen Vorrichtung
US7289090B2 (en) * 2003-12-10 2007-10-30 Texas Instruments Incorporated Pulsed LED scan-ring array for boosting display system lumens
DE102005059338A1 (de) 2005-12-08 2007-06-14 Carl Zeiss Jena Gmbh Verfahren und Anordnung zur Untersuchung von Proben
US20080080059A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Pacific Biosciences Of California, Inc. Modular optical components and systems incorporating same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008052821A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007002583A1 (de) 2008-05-08
WO2008052821A1 (de) 2008-05-08
US20100073757A1 (en) 2010-03-25
US8503084B2 (en) 2013-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2087391A1 (de) Optische anordnung und verfahren zum steuern und beeinflussen eines lichtstrahls
EP0898783B1 (de) Rastermikroskop, bei dem eine probe in mehreren probenpunkten gleichzeitig optisch angeregt wird
EP1058101B1 (de) Auswahl von Spektralbereichen durch eine Spiegelblende
DE4324848C1 (de) Videoprojektionssystem
EP2158475B1 (de) Wellenlängensensitiver optischer aufbau und dessen verwendung
DE10154699B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum räumlich eng begrenzten Anregen eines optischen Übergangs
EP3507642B1 (de) Verfahren zum justieren eines laserscanning-fluoreszenzmikroskops und laserscanning-fluoreszenzmikroskop mit einer automatischen justiervorrichtung
DE69713286T2 (de) Submikron-auflösendes abbildungssystem mit abstimmbarem akusto-optischem filter
DE19906757A1 (de) Optische Anordnung
DE102007063274A1 (de) Mikroskop
DE102014113716B4 (de) Vorrichtung zum getrennten Modulieren der Wellenfronten von zwei Komponenten eines Lichtstrahls und Rasterfluoreszenzlichtmikroskop
DE102008051252B4 (de) Projektionsobjektiv und Projektor
DE102012217967A1 (de) Konfokales Mikroskop mit frei einstellbarer Probenabtastung
EP3042233B1 (de) Mikroskop mit einer akustooptischen vorrichtung
DE102012019472A1 (de) Optische Filtervorrichtung, insbesondere für Mikroskope
DE2713890A1 (de) Optisches abtastsystem mit einem optischen system zur ausbildung von halbtonbildern
WO2016173662A1 (de) Lichtemissionsmessgerät und verfahren zur messung von lichtemission
WO2012069443A1 (de) Konfokales laser-scanmikroskop und ein verfahren zum untersuchen einer probe
DE102014110606B4 (de) Mikroskop mit einer Strahlteileranordnung
EP1122574A2 (de) Mikroskop-Aufbau
DE10139754A1 (de) Beleuchtungsverfahren für ein Scanmikroskop und Scanmikroskop
DE102020108117B4 (de) Mikroskop und Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops
EP1102101A1 (de) Laserscanmikroskop
DE10340020B4 (de) Vorrichtung zum selektiven Nachweis bestimmter Wellenlängenanteile eines Lichtstrahls
DE10123439A1 (de) Fluoreszenzmikroskop

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: 20090603

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 IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SEYFRIED, VOLKER

Inventor name: BIRK, HOLGER

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090827

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100309