WO2008049697A1 - Mikroskop, insbesondere ein polarisations- und/oder ein fluoreszenzmikroskop - Google Patents

Mikroskop, insbesondere ein polarisations- und/oder ein fluoreszenzmikroskop Download PDF

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WO2008049697A1
WO2008049697A1 PCT/EP2007/059745 EP2007059745W WO2008049697A1 WO 2008049697 A1 WO2008049697 A1 WO 2008049697A1 EP 2007059745 W EP2007059745 W EP 2007059745W WO 2008049697 A1 WO2008049697 A1 WO 2008049697A1
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beam path
deflection means
microscope
imaging
microscope according
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PCT/EP2007/059745
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Inventor
Ralf KRÜGER
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0092—Polarisation microscopes

Definitions

  • Microscope in particular a polarization and / or a fluorescence microscope
  • the present invention relates to a microscope and in particular a polarization and / or a fluorescence microscope.
  • the microscope comprises an illumination beam path and an imaging beam path.
  • the imaging beam path extends from an object to a detector and / or to a tube.
  • the imaging beam path has an imaging optical unit imaging an object and is designed in the form of a wide-field imaging beam path.
  • a first and a second deflection means are provided in the imaging beam path.
  • the first deflection means a part of the imaging light can be deflected in a first direction.
  • With the second deflection means a further part of the imaging light can be deflected in a second direction.
  • the present invention relates to an optical arrangement which can be introduced into a beam path of a microscope and with which a microscope according to the invention can be formed.
  • a microscope of the aforementioned type is known, for example, from US Pat. No. 5,926,283 and is used in particular in the field of life sciences, ie in particular in basic bio-medical research.
  • the fluorescent markers are, in particular, molecule building blocks provided with fluorescent dyes which specifically attach to complementary object areas and thus mark these object areas with the corresponding fluorescent dye. Accordingly, to make the specifically marked object areas visible, the fluorescent dyes must be illuminated with light of a suitable wavelength, and the fluorescent light must preferably be supplied to the detection means without the excitation light.
  • an image field-wise object detection in a microscope in this context and in particular in the sense of the present invention is to be understood that the imaging beam path is in the form of a wide-field imaging beam path.
  • two-dimensional images are generated and / or detected by the object.
  • the optical beam path known from US Pat. No. 5,926,283 has an image-inverting module consisting of a plurality of optical components, which module can be adapted to a documentation port of a microscope and which is capable of doubling or quadrupling an intermediate image of the microscope with a further imaging stage.
  • This is expensive, since many optical components provide and adapt to each other or to adjust.
  • high demands have to be placed on the imaging quality of the further imaging stage, in particular on the monochromatic and chromatic imaging properties, in order to avoid color aberrations in the image for the most high-resolution applications.
  • Transmission losses, caused by the additionally introduced interfaces of the optics used generate additional false light due to multiple reflections, with the consequence of a further reduction in contrast, which is extremely disadvantageous, in particular with weak fluorescence signals.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying and developing a microscope of the type mentioned above, with which a simultaneous detection of dynamic processes of an object examined by the microscope with simpler means and improved detection properties is possible.
  • the microscope according to the invention of the aforementioned type achieves the above object by the features of claim 1. Thereafter, such a microscope is characterized in that the imaging light deflected by the deflection means is simultaneously detectable with at least one detection device, without providing an additional optical image for this purpose.
  • the above-mentioned dynamic processes can be documented in a relatively simple and inexpensive manner, if this is the case required deflection means are integrated directly into the beam path of the microscope and in this case provide no further optical imaging.
  • fewer optical components can be provided in the imaging beam path in a particularly advantageous manner, which on the one hand entails a reduction of the manufacturing costs and, on the other hand, a reduced adjustment effort, since fewer components have to be adjusted to one another.
  • the reduced number of optical components less light losses, aberrations and / or (multiple) reflections occur at interfaces in the imaging beam path, so that an increased detection efficiency with improved imaging properties can be achieved.
  • Microscope generated another real image or intermediate image to detect the deflected by the two deflecting light with the detection device. Therefore, no means for additional optical imaging are preferably provided between the deflection means and the at least one detection device or from the point of the beam path, from which the imaging beam path only serves to detect the light deflected by the deflection means.
  • the first direction under which a part of the imaging light is deflected with the first deflection means from the imaging beam path, deviates from the second direction, under which a further part of the imaging light is deflected with the second deflection means from the imaging beam path.
  • the two deflecting means could deflect the light in the first and second directions substantially in a spatial direction, but the two directions are at an angle with each other which is a few degrees, e.g. 0.5 degrees to 5 degrees.
  • At least one further deflection means is provided with which a further part of the imaging light can be deflected from the imaging beam path in another direction.
  • the light deflected by the deflection means is detected by a detection device.
  • a detection unit of the detection device for example with a camera which has two CCD chips arranged next to one another.
  • the light deflected by the deflecting means is preferably only detected by a detection device. This could be done with a chip formed in the form of a CCD camera detection device.
  • the imaging light deflected by the deflection means is in each case spatially separated from each other detectable by the detection device according to a preferred embodiment.
  • the light deflected by the first deflection means is detected with the detection device two-dimensionally or two-dimensionally.
  • the light deflected by the second deflection means is likewise detected two-dimensionally with the detection device, wherein the two area regions can not spatially overlap one another or at most only marginally (for example at an edge region) and adjoin one another.
  • the detection device could comprise a CCD camera or a CMOS camera.
  • the camera could have an active detection area with a diagonal of 1 inch to 1/4 inch, and the active detection area could be as small as 0.5 inch to 0.125 inch since the CCD chip may have other electronics at the periphery, but none there having active detection area.
  • the first and / or the second deflection means could comprise a beam splitter.
  • a polarization beam splitter or a wavelength-selective beam splitter could be provided as a beam splitter. If a polarization microscopic application is performed, the beam splitter could comprise a polarization beam splitter.
  • the wavelength-selective beam splitter could be designed in such a way that at least one predeterminable wavelength range of the light is reflectable and a further, specifiable, further wavelength range of the light can be transmitted.
  • the wavelength-selective beam splitter could conventionally comprise a coated glass plate, with the aim of minimizing so-called cross-talk. The cross-talk is then minimized when the excitation light is almost completely faded out or blocked out of the imaging beam path and the fluorescent light is conducted almost completely to the detection unit.
  • the excitation and fluorescent light of other fluorescent dyes should also be hidden from the wavelength-selective beam splitter from the imaging beam path, so that only fluorescent or imaging light of the desired fluorescent dye is detected with the detection device.
  • the first deflection means could be arranged on a prism, for example in the form of a boundary layer of the prism provided with a coating.
  • the second deflection means could be arranged on a wedge plate or on another prism, wherein the wedge plate could be arranged between the first deflection means and the detection means.
  • the wedge plate or the further prism could have non-parallel surfaces.
  • the second deflection means could be provided, namely also in the form of a surface provided with a coating.
  • the first and the second deflection means could be formed solely by a wedge plate or a corresponding prism, wherein the two surfaces arranged in the beam path are each provided with a specific coating.
  • the first and / or the second deflection means could comprise a reflector.
  • the first deflection means is designed as a fluorescence beam splitter, it may be expedient for the second deflection means to have a reflector. If both deflection means are then provided in the imaging beam path of the microscope, the object can not be observed with the eyepiece during detection with the detection device as a function of the entire beam path of the microscope.
  • the first deflection means could comprise a polarization beam splitter and the second deflection means could comprise a reflector.
  • the first deflection means could in this case be arranged between the second deflection means and the detection device.
  • the two deflection means are arranged spaced apart from an intermediate image plane in the imaging beam path.
  • the two deflection means could be arranged in a region of the imaging beam path in which the beam path is collimated or converging or divergent.
  • the two deflection means could also be arranged in the immediate vicinity of an intermediate image plane of the imaging beam path, this is not preferred.
  • Deflection means arranged in a region of the imaging beam path, in which usually a beam splitter of the microscope is arranged.
  • a beam splitter of the microscope is arranged in a region of the imaging beam path, in which usually a beam splitter of the microscope is arranged.
  • Such an area of the imaging beam path could be where usually a neutral, fluorescence, polarization beam splitter or a reflector is arranged.
  • beam splitters or reflectors are arranged in filter slides or filter wheels. So can in such a place
  • Reflector or a neutral beam splitter can be reversibly introduced into the beam path, namely the imaging light completely or in a corresponding proportion (depending on the reflection or transmission properties of the neutral beam splitter) to direct in the direction of the documentation port of the microscope, wherein the use of a suitable Neutral beam splitter a share too is directed to the eyepiece and thus for visual observation by a microscope operator. Therefore, the two deflection means can be integrated into a filter slide or in a filter wheel and - depending on the configuration of the filter slide or filter wheel - are reversibly introduced into the imaging beam path.
  • a plurality of wide-field images can be switched between a conventional microscope mode and a microscope mode with a simultaneous detection, as a result of which the microscope according to the invention can be used in a variety of ways for the special life-care applications.
  • the light deflected by the first and / or the second deflection means prefferably be deflected to a documentation exit or documentation port of the microscope.
  • a CCD camera could be adapted, with which simultaneously two or more wide-field images of the same object can be detected.
  • the first and / or the second deflection means could be arranged on a filter slide or on a filter holder wheel.
  • the filter slide or filter wheel could be used either in the imaging beam path, either mechanically or manually, for the components fitted therein. If at least one of the two deflection means can be introduced into the imaging beam path by motor, depending on the degree of motorisation of the microscope, further components could be motor-activated or deactivated, namely with a correspondingly operator-controlled selection of the required and correct beam splitters, fluorescence filters and / or polarization filters to position the beam path of the microscope.
  • the first and / or the second deflection means could in principle be arranged in a collimated or in a converging or diverging region of the imaging beam path. If the first and / or the second deflection means are arranged in a collimated region of the imaging beam path, detection of the light deflected by the deflection means or devices is advantageously relatively simple. In this case, in most cases, no additional beam-shaping means are required because even after the deflection of the light by a deflection means is still a collimated beam path. Under certain circumstances, it may be necessary to provide a beam diameter-adjusting optical means or a focusing device, with which the deflected by the deflection means light can be focused on the detection device.
  • the imaging beam path has at least partially an infinity beam path in which the first and / or the second deflection means are arranged.
  • the first and / or the second deflection means could be arranged in a converging or divergent region of the imaging beam path.
  • first and / or the second deflection means is reversibly introduced into the imaging beam path, for example with the aid of a corresponding filter slide, a tube lens or another focusing means to be arranged between the deflection means and the detection device would also be reversible and preferably with the two deflection means in FIGS To introduce imaging beam path.
  • At least one beam-shaping means is provided, which is arranged before and / or downstream of a deflection means in the imaging beam path.
  • the beam path can be converted from a converging or divergent to a collimated beam path, provided it has corresponding properties. It is also conceivable to use the beam-shaping means to convert the beam path from a collimated to a converging or diverging beam path, if this is necessary for the specific design of the imaging beam path. With the beam-shaping means, however, no optical imaging is effected in the sense that a real image or intermediate image is thereby produced.
  • a diaphragm or a field diaphragm or a hatch is provided, which is arranged in the illumination beam path or in an intermediate image plane in the imaging beam path.
  • the diaphragm could have a rectangular, square or round aperture or passage and impress a corresponding shape on the corresponding beam path. If the diaphragm is provided in the illumination beam path, it is expedient to arrange it at a location where there is a plane corresponding to the focal plane of the objective. Should the diaphragm be provided in the imaging beam path, this could be arranged, for example, at an intermediate image plane, wherein the intermediate image plane likewise corresponds to the focal plane of the objective.
  • the aim of the diaphragm is, in particular, to limit the image field-side size of an image, which can be generated on the detection device due to the deflection of the first and / or the second deflection means.
  • it is possible, for example, to image the images generated by the two deflection means next to one another on a CCD chip of a detection device in the form of a CCD camera and without imaging overlapping image areas.
  • the detection device is designed such that with it within a short time many object images can be recorded and stored. Thus, time-critical observations of events on the object can be documented. Accordingly, one must select the detection device which is able to detect and read or store image data in the required temporal resolution on the one hand can and on the other hand has a suitable sensitivity, so that the detected image data also have a sufficient dynamic range, preferably 8 to 16 bits per pixel.
  • the microscope according to the invention has an operating state in which the imaging light can be detected by the two deflection means. It also has a further operating state in which the imaging light can be detected in a conventional manner.
  • the two deflection means can be reversibly introduced into the imaging beam path, for example with the aid of a filter slide.
  • both operating states can be applied simultaneously, namely, if the two deflecting deflect only a portion of the imaging light in the direction of the detection device and the remaining part of the eyepiece and thus for visual observation by an operator passes.
  • the operator can observe the experiment in the eyepiece and, if necessary, adjust settings on the microscope (for example, slightly focusing or moving the object laterally with the microscope stage).
  • the course of the experiment is detected or documented with the detection device.
  • the microscope can basically have an upright or inverse microscope construction. Since micromanipulators and / or microinjectors are usually used in the abovementioned life science experiments, an inverted microscope setup for this area of application seems more appropriate.
  • the microscope according to the invention may be a microscope with a conventional tripod, wherein a light source suitable for the respective application can be coupled into the microscope or adapted to the microscope stand.
  • the imaging optics will have at least one microscope objective.
  • a tube lens could be provided, which is adapted with regard to the imaging properties of the imaging properties of the microscope objective. This is the case in particular in the case of a beam path of a research microscope currently available on the market with a so-called infinity beam path, where the objective has a collimated beam path running substantially parallel to the image.
  • an intermediate image is generated, which can be viewed with an eyepiece.
  • the optical arrangement comprises a first deflection means and a second deflection means arranged stationary relative to the first deflection means.
  • the first deflection means is a Part of the imaging light in a first direction and in the direction of a detection device of the microscope deflected.
  • the second deflection means a further part of the imaging light can be deflected in a second direction and in the direction of the detection device of the microscope.
  • the first direction differs from or differs from the second direction.
  • the first direction and the second direction are selected such that the light deflected by the two deflection means is detectable spatially separated from one another by the detection device.
  • a microscope already installed in a laboratory can be upgraded to a microscope according to the invention, if namely an optical arrangement according to claim 25 can be integrated into the microscope or adapted.
  • the optical arrangement according to claim 25 represents a cost-effective upgrade kit or option with which a conventional microscope can be retrofitted to a microscope according to any one of claims 1 to 24.
  • FIG. 2 in a detail view of the part of the beam path of Figure 1, in which the two
  • Deflection means are arranged and
  • Fig. 3 in a further detailed view of the part of the beam path of Fig. 2, on which a conventional beam splitter is provided.
  • FIG. 1 shows the beam path of a microscope 1 according to the invention, which differs from that of FIG Beam path of a conventional microscope differs by a modified arrangement, which could be arranged in the dashed lines 2 and 19 to 22.
  • the microscope 1 is a fluorescence microscope, although the microscope 1 could alternatively or additionally also be in the form of a polarization microscope or could have a phase and / or interference contrast mode.
  • the beam path of the microscope 1 will be discussed briefly.
  • a arranged in the object plane 5 not extra a drawn object is illuminated via a condenser 4.
  • the lens 6 With the lens 6, the light coming from the object is collected and imaged with the lens 7 after reflection on the mirror 8 onto a first intermediate image 9.
  • the first intermediate image 9 With the lens 10 and the tube lens 1 1, the first intermediate image 9 is imaged onto a second intermediate image 12, which can view a user of the microscope 1, which is schematically indicated by a symbol 13 for an eye of an operator.
  • the mirror 14 is arranged between the first intermediate image 9 and the lens 10.
  • the illumination beam path 15 extends from the light source 3 to the object plane 5 or to the object.
  • the imaging beam path 16 extends from the object plane 5 to the tube 122 shown only schematically or to the eye 13 of the operator.
  • the imaging beam path 16 is in the form of a wide-field imaging beam path. In other words, a two-dimensional image of the object is generated for the operator. The same applies to a detection device, which will be discussed later.
  • the beam path of the microscope 1 shown in Figure 1 of the orthoscopic beam path 17 is shown by dashed lines and the conoscopic beam path 18 with solid lines.
  • a first and a second deflection means (not shown in FIG. 1) can be introduced at locations or areas which are indicated by dot-dashed squares with the reference symbols 2, 19 to 22. Only schematically is indicated in Figure 2, that a first and a second deflection means 23 and 24 at the point 20 of Figure 1 in the
  • Imaging beam path 16 can be introduced.
  • FIG. 2 therefore, only the object plane 5, the objective 6 and the lens 7 designed as a tube lens are shown schematically.
  • the components bordered by the reference numeral 20 in FIG. 2 could also be introduced in the region of the imaging beam path 16 from FIG. 1 which is identified by the reference numeral 2.
  • the illumination beam path is not shown in FIG.
  • the object light diverges from the object lying in the object plane 5 and is picked up by the objective 6 and converted into a collimated, infinite beam path. With the designed as a tube lens lens 7 of the infinite beam path is focused, on a not shown in Figure 2 tube of the microscope.
  • both the first deflection means 23 and the second deflection means 24 are in the imaging beam path 16 brought in.
  • first deflection means 23 a part of the imaging light can be deflected in a first direction 25.
  • the beam path of this imaging light is shown by solid lines.
  • second deflection means 24 a further part of the imaging light can be deflected in a second direction 26.
  • the beam path of this imaging light is shown with dashed lines.
  • the imaging light deflected by the deflection means 23, 24 can be detected simultaneously with a detection device 27, without providing an additional optical image for this purpose. Accordingly, no means for additional optical imaging are provided between the deflection means 23, 24 and the at least one detection device 27.
  • the first direction 25 deviates from the second direction 26. Concretely, the first direction 25 to the second direction 26 is arranged at an angle ⁇ , which depends on the angle which the two surfaces of the wedge plate 28 include.
  • the first deflection means 23 is formed in the form of a prism, which has a triangular base. On one side of the prism, a wedge plate 28 is attached.
  • the wedge plate 28 facing side of the prism is provided with a coating which light of shorter wavelength, in particular green light, reflected in the first direction 25 and which transmits light of longer wavelength in the direction 29.
  • the side of the wedge plate 28 facing away from the prism is likewise provided with a coating which reflects light of a longer wavelength, in particular red light, in the second direction 26.
  • the light of longer wavelength, which is reflected on the side of the wedge plate 28 facing away from the prism passes unhindered through the coated side of the prism.
  • the deflection means 23, 24 from FIG. 2 are adapted for fluorescence microscopy applications.
  • the deflection means 23, 24 are accordingly designed in the form of wavelength-selective beam splitters.
  • the first and / or the second deflection means 23, 24 could alternatively comprise a polarization beam splitter, which is designed similarly to the wavelength-selective beam splitters according to FIG.
  • a prism 23 could also be provided with a triangular base, on which also a wedge plate 28 is adapted. Between the prism 23 and the wedge plate 28, a linear polarization beam splitter could be arranged which reflects linearly polarized light with a direction of vibration lying in the plane of the drawing of Figure 2 in the direction 25.
  • a further linear polarization beam splitter could be arranged, which reflects linearly polarized light with a direction of oscillation in the direction 26 perpendicular to the plane of the drawing of FIG.
  • the second deflection means 24 could have a reflector, with which the entire light coming from the lens 6 is reflected in the direction of the detection device 27. In this case, no light is transmitted in the direction 29 to the tube of the microscope 1 and thus to an operator. However, if a detection with the detection device 27 at the same time a part of the light coming from the lens 6 is to be directed to the tube of the microscope 1 and thus a microscope image is to be provided to an operator simultaneously, it is expedient to form the second deflection means 24 in the form of a beam splitter, which transmits part of the imaging light in the direction 29 ,
  • FIG. 2 shows that the light deflected by the deflection means 23, 24 is detected by only one detection device 27, the imaging light deflected by the deflection means 23, 24 being imaged spatially separated from one another by the detection device 27.
  • the detection device 27 is designed in the form of a CCD camera.
  • FIG. 1 shows that the locations 2 and 19 to 22 of the imaging beam path at which the two deflection means 23, 24 can be arranged are arranged at a distance from both the first intermediate image 9 and the second intermediate image 12.
  • the first and the second deflection means 23, 24 are arranged in a region 2 of the imaging beam path 16, in which the fluorescence beam splitter, not shown in FIG. 1, and the filter wheel of the microscope 1 are usually arranged.
  • FIG. 2 it is indicated that the light deflected by the first and the second deflection means 23, 24 is deflected to a documentation exit 30 of the microscope 1.
  • the first and the second deflection means 23, 24 are arranged in a converging region of the imaging beam path 16.
  • First and second beam-shaping means 32, 33 are provided which are in the form of lenses.
  • the first beam-shaping means 32 is with respect to the propagation direction of the imaging light (from the object plane 5 to Detection device 27) is arranged in front of the first deflection means 23 in the imaging beam path 16. With the first beam-shaping means 32, the converging beam path is converted into a collimated beam path.
  • the second beam-shaping means 33 is arranged. It is therefore downstream of the two deflection means 23, 24 with respect to the propagation direction of the imaging light.
  • the collimated beam path in the prism is converted into a convergent beam path, the refractive power of the two lenses or the two beam-shaping means 32, 33 being dimensioned such that the imaging length is identical to a conventional one which can also be introduced at the location Beam splitter (as shown in Figure 3, for example).
  • the imaging light deflected in both directions 25, 26 is imaged or focused in the same way on the detection device 27, as would be the case with a conventional beam splitter likewise insertable at the location.
  • Reference numbers 19 and 22 from FIG. 1 indicate, for example, the locations of the imaging beam path 16 at which the first and / or the second deflection means 23, 24 could be arranged in a collimated region of the imaging beam path 16. In these areas 19 and 22, the imaging beam path 16 has an infinity beam path. If the first and / or the second deflection means 23, 24 are arranged in the imaging beam path 16 at these locations, then it may be expedient to arrange a tube lens between the deflection means 23, 24 and the detection device 27.
  • the first and second directions 25, 26 are aligned out of the plane of the drawing of FIG. 1, preferably substantially perpendicular thereto.
  • a diaphragm 34 is provided in the first intermediate image plane 9 of the imaging beam path 16 (for the sake of clarity, somewhat offset in this respect in FIG. 1).
  • the diaphragm 34 has a rectangular aperture. This marginal light areas of the imaging beam path 16 are hidden, so that the simultaneously imaged on the detection device 27 images do not overlap in the edge region.
  • FIG. 3 shows a section of the imaging beam path 16, which is comparable to the section of the imaging beam path 16 shown in FIG.
  • a neutral beam splitter 36 is introduced into the imaging beam path 16, which is likewise designed in the form of a prism having a triangular base surface.
  • 50% of the imaging light is reflected in the direction of the detection device 27.
  • the remaining 50% of the imaging light is transmitted in direction 29 for visual inspection by the operator.
  • FIG. 2 shows an operating state of the microscope 1 in which the imaging light with the two deflection means 23, 24 can be detected. Accordingly, the microscope 1 is in an "operating mode according to the invention" in Figure 2.
  • FIG. 3 shows another operating state of the microscope 1, in which the imaging light is visually detectable with the operator's eye 13 in a conventional manner.
  • FIG. 1 shows an inverted microscope setup, although in principle also that of an upright microscope is suitable for a microscope according to the invention.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an optical arrangement 35 which can be introduced into an imaging beam path 16 of a microscope 1.
  • the microscope 1 is designed in the form of a fluorescence microscope.
  • the optical arrangement 35 has a first deflection means 23 and a second deflection means 24 arranged fixedly relative to the first deflection means 23.
  • the first deflection means 23 a part of the imaging light can be deflected in a first direction 25 and onto a detection device 27 of the microscope 1.
  • the second deflection means 24 a further part of the imaging light can be deflected from the imaging beam path 16 in a second direction 26 and onto the detection device 27 of the microscope 1.
  • the first direction 25 points away from the second direction 26.
  • the first direction 25 and the second direction 26 are in this case selected such that the light deflected by the two deflection means 23, 24 can be detected spatially separated from one another by the detection device 27.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop (1) und insbesondere ein Polarisations- und/oder ein Fluoreszenzmikroskop. Das Mikroskop (1) umfasst einen Beleuchtungsstrahlengang (15) und einen Abbildungsstrahlengang (16). Der Abbildungsstrahlengang (16) erstreckt sich von einem Objekt zu einem Detektor und/oder zu einem Tubus (122). Der Abbildungsstrahlengang (16) weist eine ein Objekt abbildende Abbildungsoptik (6) auf und ist in Form eines Weitfeld-Abbildungsstrahlengangs ausgebildet. Im Abbildungsstrahlengang (16) sind ein erstes und ein zweites Ablenkmittel (23, 24) vorgesehen. Mit dem ersten Ablenkmittel (23) ist ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung (25) ablenkbar. Mit dem zweiten Ablenkmittel (24) ist ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung (26) ablenkbar. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung (35) die in einen Strahlengang (15, 16) eines Mikroskops (1) einbringbar ist und mit welcher ein erfindungsgemäßes Mikroskop (1) ausbildbar ist. Damit eine simultane Detektion dynamischer Prozesse eines mit dem Mikroskop (1) untersuchten Objekts mit einfacheren Mitteln und mit verbesserten Detektionseigenschaften möglich ist, ist ein solches Mikroskop (1) dadurch gekennzeichnet, dass das von den Ablenkmitteln (23, 24) abgelenkte Abbildungslicht simultan mit mindestens einer Detektionseinrichtung (27) detektierbar ist, ohne hierfür eine zusätzliche optische Abbildung vorzusehen.

Description

Mikroskop, insbesondere ein Polarisations- und/oder ein Fluoreszenzmikroskop
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop und insbesondere ein Polarisations- und/oder ein Fluoreszenzmikroskop. Das Mikroskop umfasst einen Beleuchtungsstrahlengang und einen Abbildungsstrahlengang. Der Abbildungsstrahlengang erstreckt sich von einem Objekt zu einem Detektor und/oder zu einem Tubus. Der Abbildungsstrahlengang weist eine ein Objekt abbildende Abbildungsoptik auf und ist in Form eines Weitfeld-Abbildungsstrahlengangs ausgebildet. Im Abbildungsstrahlengang sind ein erstes und ein zweites Ablenkmittel vorgesehen. Mit dem ersten Ablenkmittel ist ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung ablenkbar. Mit dem zweiten Ablenkmittel ist ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung ablenkbar. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung, die in einen Strahlengang eines Mikroskops einbringbar ist und mit welcher ein erfindungsgemäßes Mikroskop ausbildbar ist.
Ein Mikroskop der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US 5,926,283 bekannt und wird insbesondere im Life-Science-Bereich, also insbesondere in der bio-medizinischen Grundlagenforschung eingesetzt. Hier gibt es Anwendungen, bei welchen dynamische zelluläre Prozesse ablaufen, welche mikroskopisch beobachtet werden. Diese Prozesse sollen auch aufgenommen bzw. festgehalten oder dokumentiert werden, was allerdings Probleme bereitet. Solche dynamischen Prozesse laufen in der Regel relativ schnell ab und es sind daher viele Bilder des Objekts pro Zeiteinheit aufzunehmen und abzuspeichern, um die zeitliche Veränderung des Objekts und somit solche dynamischen Prozesse geeignet zu dokumentieren.
Gerade in der Fluoreszenzmikroskopie werden einzelne Objektbereiche mit mehreren unterschiedlichen Fluoreszenzmarkern spezifisch markiert. Bei den Fluoreszenzmarkern handelt es sich insbesondere um mit Fluoreszenzfarbstoffen versehene Molekülbausteine, welche sich an komplementäre Objektbereiche spezifisch anlagern und somit diese Objektbereiche mit dem entsprechenden Fluoreszenzfarbstoff markieren. Dementsprechend müssen zum Sichtbarmachen der spezifisch markierten Objektbereiche die Fluoreszenzfarbstoffe mit Licht geeigneter Wellenlänge beleuchtet werden und das Fluoreszenzlicht muss bevorzugt ohne das Anregungslicht der Detektionseinrichtung zugeführt werden. Falls nun einzelne Objektbereiche mit mehreren unterschiedlichen Fluoreszenzmarkern bzw. Fluoreszenzfarbstoffen spezifisch zu markieren sind und diese zur Dokumentation des dynamischen Prozesses simultan aufgenommen und abgespeichert werden sollen, ist dies derzeit allenfalls mit einem Fluoreszenzmikroskop in Verbindung mit einer Farbkamera möglich, falls es für die verwendeten unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffe einen einzigen geeigneten Strahlteiler-Filter gibt, welche in der Lage ist, lediglich das Fluoreszenzlicht der unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffe zu der Detektionseinrichtung durchzulassen und das jeweilige Anregungslicht nicht zur Detektionseinrichtung gelangen zu lassen. Mit einem solchen so genannten Dual- oder Tripple-Band-Filter ist man jedoch auf der bio-medizinischen Anwendungsseite auf wenige Fluoreszenzfarbstoffe festgelegt, so dass einige Experimente auf Grund dieser Limitation überhaupt nicht möglich sind. Die Strahlengänge dieser einzelnen Fluoreszenzkanäle verlaufen koaxial und werden mit ein und derselben aktiven Detektorfläche detektiert.
Daher verfolgt der optische Aufbau gemäß der US 5,926,283 den Ansatz, ein Mikroskop mit einer einem Spektrometer vergleichbaren Einheit vorzusehen, mit welchem eine bildfeldweise Objektdetektion mehrerer Fluoreszenzkanäle simultan möglich ist.
Unter einer bildfeldweisen Objektdetektion bei einem Mikroskop in diesem Zusammenhang und insbesondere im Sinn der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, dass der Abbildungsstrahlengang in Form eines Weitfeld-Abbildungsstrahlengangs ausgebildet ist. Mit anderen Worten werden von dem Objekt zweidimensionale Bilder erzeugt und/oder detektiert.
Der aus der US 5,926,283 bekannte optische Strahlengang weist ein aus mehreren optischen Komponenten bestehendes bildumkehrendes Modul auf, welches an einen Dokumentationsport eines Mikroskops adaptierbar ist und welches ein Zwischenbild des Mikroskops mit einer weiteren Abbildungsstufe zu verdoppeln oder zu vervierfachen in der Lage ist. Dies ist aufwendig, da viele optische Komponenten vorzusehen und aufeinander anzupassen bzw. zu justieren sind. Weiterhin muss an die weitere Abbildungsstufe hohe Anforderungen hinsichtlich der Abbildungseigenschaften gestellt werden, insbesondere an die monochromatischen und chromatischen Abbildungseigenschaften, um bei den meist hochauflösenden Anwendungen Farbfehler bei der Abbildung zu vermeiden. Transmissionsverluste, hervorgerufen durch die zusätzlich eingebrachten Grenzflächen der verwendeten Optik, erzeugen unter anderem zusätzliches Falschlicht auf Grund von Mehrfachreflexionen mit der Konsequenz einer weiteren Kontrastminderung, was insbesondere bei schwachen Fluoreszenzsignalen äußerst nachteilig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, mit welchem eine simultane Detektion dynamischer Prozesse eines mit dem Mikroskop untersuchten Objekts mit einfacheren Mitteln und verbesserten Detektionseigenschaften möglich ist.
Das erfindungsgemäße Mikroskop der eingangs genannten Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein solches Mikroskop dadurch gekennzeichnet, dass das von den Ablenkmitteln abgelenkte Abbildungslicht simultan mit mindestens einer Detektionseinrichtung detektierbar ist, ohne hierfür eine zusätzliche optische Abbildung vorzusehen.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass die eingangs genannten dynamischen Prozesse in relativ einfacher und unaufwendiger Weise dokumentiert werden können, wenn die hierfür erforderlichen Ablenkmittel unmittelbar in den Strahlengang des Mikroskops integriert werden und hierbei keine weitere optische Abbildung vorzusehen. Hierdurch sind in ganz besonders vorteilhafter Weise weniger optische Komponenten in dem Abbildungsstrahlengang vorzusehen, was einerseits eine Reduzierung der Herstellungskosten und andererseits einen reduzierten Justageaufwand mit sich bringt, da weniger Komponenten aufeinander zu justieren sind. Weiterhin treten durch die reduzierte Anzahl der optischen Komponenten weniger Lichtverluste, Abbildungsfehler und/oder (Mehrfach)- Reflexionen an Grenzflächen im Abbildungsstrahlengang auf, so dass eine erhöhte Detektionseffizienz bei verbesserten Abbildungseigenschaften erzielbar ist. Dies ist insbesondere bei in der Regel schwachen Fluoreszenzlichtsignalen von großem Vorteil. In erfindungsgemäßer Weise ist daher keine zusätzliche optische Abbildung vorgesehen, um das von den zwei Ablenkmitteln abgelenkte Licht mit der Detektionseinrichtung zu detektieren. Unter einer Vermeidung einer weiteren oder zusätzlichen Abbildung im Sinn der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zu verstehen, dass das von einem Ablenkmittel bzw. das von den zwei Ablenkmitteln abgelenkte Licht unter Umständen mit strahlformenden optischen Mitteln (z.B. Linsen) formbar ist. Es ist allerdings kein optisches Mittel vorgesehen, welches ausgehend von dem herkömmlichen bzw. bestehenden Strahlengang des
Mikroskops ein weiteres reales Bild bzw. Zwischenbild erzeugt, um das von den zwei Ablenkmitteln abgelenkte Licht mit der Detektionseinrichtung zu detektieren. Bevorzugt sind daher zwischen den Ablenkmitteln und der mindestens einen Detektionseinrichtung oder ab der Stelle des Strahlengangs, ab welcher der Abbildungsstrahlengang lediglich zur Detektion des von den Ablenkmitteln abgelenkten Lichts dient, keine Mittel zur zusätzlichen optischen Abbildung vorgesehen.
In einer ganz bevorzugten Ausführungsform weicht die erste Richtung, unter welcher ein Teil des Abbildungslichts mit dem ersten Ablenkmittel aus dem Abbildungsstrahlengang abgelenkt wird, von der zweiten Richtung, unter welcher ein weiterer Teil des Abbildungslichts mit dem zweiten Ablenkmittel aus dem Abbildungsstrahlengang abgelenkt wird, ab. Im Konkreten könnten die zwei Ablenkmittel das Licht in die erste und die zweite Richtung im Wesentlichen in eine Raumrichtung abgelenkt werden, wobei die zwei Richtungen jedoch gegeneinander einen Winkel aufweisen, welcher wenige Grad aufweist, z.B. 0,5 Grad bis 5 Grad.
In Abhängigkeit der jeweiligen bio-medizinischen Anwendung kann es erforderlich sein, mehr als lediglich zwei Teile des Abbildungslichts simultan zu detektieren. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein weiteres Ablenkmittel vorgesehen, mit welchem ein weiterer Teil des Abbildungslichts aus dem Abbildungsstrahlengang in eine weitere Richtung ablenkbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das von den Ablenkmitteln abgelenkte Licht von einer Detektionseinrichtung detektiert. Grundsätzlich ist es möglich, das von den zwei Ablenkmitteln abgelenkte Licht mit jeweils einer Detektionseinheit der Detektionseinrichtung getrennt zu detektieren, beispielsweise mit einer Kamera, welche zwei nebeneinander angeordnete CCD-Chips aufweist. Bevorzugt wird allerdings das von den Ablenkmitteln abgelenkte Licht lediglich von einer Detektionseinrichtung detektiert. Dies könnte mit einem Chip einer in Form einer CCD-Kamera ausgebildeten Detektionseinrichtung erfolgen.
Das von den Ablenkmitteln abgelenkte Abbildungslicht ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der Detektionseinrichtung jeweils räumlich getrennt voneinander detektierbar. So wird das von dem ersten Ablenkmittel abgelenkten Licht mit der Detektionseinrichtung flächig bzw. zweidimensional detektiert. Das von dem zweiten Ablenkmittel abgelenkte Licht wird mit der Detektionseinrichtung ebenfalls flächig bzw. zweidimensional detektiert, wobei die beiden flächigen Bereiche sich nicht oder allenfalls nur unwesentlich (z.B. an einem Randbereich) räumlich überlappen und aneinander angrenzen können.
Die Detektionseinrichtung könnte eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera aufweisen. Die Kamera könnte einen aktiven Detektionsbereich mit einer Diagonalen von 1 Zoll bis 1/4 Zoll aufweisen, wobei der aktive Detektionsbereich auch nur 0,5 Zoll bis 0,125 Zoll aufweisen könnte, da der CCD-Chip am Randbereich weitere Elektronik aufweisen kann, dort jedoch keinen aktiven Detektionsbereich aufweist.
Das erste und/oder das zweite Ablenkmittel könnte einen Strahlteiler aufweisen. Als Strahlteiler könnte in Abhängigkeit des angestrebten Mikroskopieverfahrens ein Polarisationsstrahlteiler oder ein wellenlängenselektiver Strahlteiler vorgesehen sein. Falls eine polarisationsmikroskopische Anwendung durchgeführt wird, könnte der Strahlteiler einen Polarisationsstrahlteiler aufweisen.
Falls eine fluoreszenzmikroskopische Anwendung durchgeführt wird, könnte der wellenlängenselektive Strahlteiler derart ausgebildet sein, dass mindestens ein vorgebbarer Wellenlängenbereich des Lichts reflektierbar und ein hiervon sich unterscheidender, vorgebbarer weiterer Wellenlängenbereich des Lichts transmittierbar ist. Der wellenlängenselektive Strahlteiler könnte in herkömmlicher Weise eine beschichtete Glasplatte aufweisen, wobei angestrebt ist, den so genannten Cross-Talk zu minimieren. Der Cross-Talk ist dann minimiert, wenn das Anregungslicht nahezu vollständig aus dem Abbildungsstrahlengang ausgeblendet bzw. abgeblockt wird und das Fluoreszenzlicht nahezu vollständig zur Detektionseinheit geleitet wird. Auch das Anregungs- und Fluoreszenzlicht anderer Fluoreszenzfarbstoffe sollten ebenfalls von dem wellenlängenselektiven Strahlteiler aus dem Abbildungsstrahlengang ausgeblendet werden, so dass lediglich Fluoreszenz- bzw. Abbildungslicht des gewünschten Fluoreszenzfarbstoffs mit der Detektionseinrichtung detektiert wird.
In einer konkreten Ausbildungsform könnte das erste Ablenkmittel an einem Prisma angeordnet sein, beispielsweise in Form einer mit einer Beschichtung versehenen Grenzschicht des Prismas. Das zweite Ablenkmittel könnte an einer Keilplatte oder an einem weiteren Prisma angeordnet sein, wobei die Keilplatte zwischen dem ersten Ablenkmittel und der Detektionseinrichtung angeordnet sein könnte. Damit die erste Richtung sich von der zweiten Richtung unterscheidet könnte die Keilplatte oder das weitere Prisma nicht parallel verlaufende Oberflächen aufweisen. An der einen Oberfläche der Keilplatte könnte das zweite Ablenkmittel vorgesehen sein, nämlich ebenfalls in Form einer mit einer Beschichtung versehenen Oberfläche. Alternativ könnte das erste und das zweite Ablenkmittel allein durch eine Keilplatte oder ein entsprechendes Prisma gebildet sein, wobei die beiden im Strahlengang angeordneten Oberflächen jeweils mit einer spezifischen Beschichtung versehen sind.
Das erste und/oder das zweite Ablenkmittel könnte einen Reflektor aufweisen. Insbesondere wenn das erste Ablenkmittel als Fluoreszenzstrahlteiler ausgebildet ist kann es zweckmäßig sein, dass das zweite Ablenkmittel einen Reflektor aufweist. Falls dann beide Ablenkmittel im Abbildungsstrahlengang des Mikroskops vorgesehen sind, kann in Abhängigkeit des gesamten Strahlengangs des Mikroskops das Objekt während der Detektion mit der Detektionseinrichtung nicht mit dem Okular beobachtet werden.
Eine solche Konfiguration könnte auch bei Polarisationsanwendungen vorteilhaft sein. Dann könnte das erste Ablenkmittel einen Polarisationsstrahlteiler und das zweite Ablenkmittel einen Reflektor aufweisen. Das erste Ablenkmittel könnte in diesem Fall zwischen dem zweiten Ablenkmittel und der Detektionseinrichtung angeordnet sein.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind die zwei Ablenkmittel beabstanded von einer Zwischenbildebene im Abbildungsstrahlengang angeordnet sind. So könnten die zwei Ablenkmittel in einem Bereich des Abbildungsstrahlengangs angeordnet sein, in welchem der Strahlengang kollimiert oder konvergierend bzw. divergierend ausgebildet ist. Obwohl grundsätzlich die zwei Ablenkmittel auch in unmittelbarer Nähe einer Zwischenbildebene des Abbildungsstrahlengangs angeordnet sein könnten, wird dies jedoch nicht bevorzugt.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind das erste und/oder das zweite
Ablenkmittel in einem Bereich des Abbildungsstrahlengangs angeordnet, in welchem üblicherweise ein Strahlteiler des Mikroskops angeordnet ist. Ein solcher Bereich des Abbildungsstrahlengangs könnte dort sein, wo üblicherweise ein Neutral-, Fluoreszenz-, Polarisationsstrahlteiler oder ein Reflektor angeordnet ist. In kommerziell erhältlichen Mikroskopen sind solche Strahlteiler bzw. Reflektoren in Filterschiebern oder Filterrädern angeordnet. So kann an einer solchen Stelle ein
Reflektor oder ein Neutral-Strahlteiler reversibel in den Strahlengang eingebracht werden, um nämlich das Abbildungslicht vollständig oder zu einem entsprechenden Anteil (abhängig von den Reflexionsbzw. Transmissionseigenschaften des Neutral-Strahlteilers) in Richtung des Dokumentationsports des Mikroskops zu leiten, wobei bei der Verwendung eines geeigneten Neutral-Strahlteilers ein Anteil auch zu dem Okular und somit zur visuellen Beobachtung durch einen Mikroskopbediener geleitet wird. Daher können die zwei Ablenkmittel in einen Filterschieber bzw. in ein Filterrad integriert werden und - in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Filterschiebers bzw. Filterrads - reversibel in den Abbildungsstrahlengang eingebracht werden. Hierdurch kann in ganz besonders vorteilhafter weise zwischen einem herkömmlichen Mikroskopmodus und einem Mikroskopmodus mit einer simultanen Detektion mehreren Weitfeld bilder umgeschaltet werden, wodurch das erfindungsgemäße Mikroskop vielseitig für die speziellen Life-Sicence Anwendungen genutzt werden kann.
Ganz besonders bevorzugt ist daher vorgesehen, dass das von dem ersten und/oder dem zweiten Ablenkmittel abgelenkte Licht zu einen Dokumentationsabgang bzw. Dokumentationsport des Mikroskops abgelenkt wird. An diesem Dokumentationsport mit einer in der Regel genormten Anbauschnittstelle könnte eine CCD-Kamera adaptiert werden, mit welcher simultan zwei bzw. mehrere Weitfeldbilder ein und desselben Objekts detektiert werden können.
Wie bereits angedeutet, könnte das erste und/oder das zweite Ablenkmittel an einem Filterschieber oder an einem Filterhalterrad angeordnet sein. Mit dem Filterschieber bzw. Filterrad könnten entweder motorisch oder manuell die darin bestückten Komponenten jeweils in den Abbildungsstrahlengang verbringbar sein. Falls zumindest eines der beiden Ablenkmittel motorisch in den Abbildungsstrahlengang einbringbar ist, könnten in Abhängigkeit des Motorisierungsgrads des Mikroskops auch noch weitere Komponenten motorisch aktivierbar bzw. deaktivierbar sein, um nämlich bei einer entsprechend bedienergesteuerten Anwahl die erforderlichen und richtigen Strahlteiler, Fluoreszenzfilter und/oder Polarisationsfilter in dem Strahlengang des Mikroskops zu positionieren.
Wie bereits angedeutet, könnte das erste und/oder das zweite Ablenkmittel grundsätzlich in einem kollimierten oder in einem konvergierenden bzw. divergierenden Bereich des Abbildungsstrahlengangs angeordnet sein. Falls das erste und/oder das zweite Ablenkmittel in einem kollimierten Bereich des Abbildungsstrahlengangs angeordnet ist, gestaltet sich eine Detektion des von dem bzw. den Ablenkmitteln abgelenkten Lichts in vorteilhafter Weise relativ einfach. In diesem Fall sind nämlich in den meisten Fällen keine zusätzlichen strahlformenden Mittel erforderlich, da auch nach der Ablenkung des Lichts durch ein Ablenkmittel noch ein kollimierter Strahlengang vorliegt. Unter Umständen kann es erforderlich sein, ein den Strahldurchmesser anpassendes optisches Mittel oder eine Fokussiereinrichtung vorzusehen, mit welchem das von dem Ablenkmittel abgelenkte Licht auf die Detektionseinrichtung fokussierbar ist. Dies könnte beispielsweise mit einer zwischen den zwei Ablenkmitteln und der Detektionseinrichtung angeordneten Tubuslinse erfolgen. In vergleichbarer Weise trifft dies für den Fall zu, in welchem der Abbildungsstrahlengang zumindest teilweise einen Unendlich-Strahlengang aufweist, in welchem das erste und/oder das zweite Ablenkmittel angeordnet sind. In dem anderen Fall könnte das erste und/oder das zweite Ablenkmittel in einem konvergierenden oder divergierenden Bereich des Abbildungsstrahlengangs angeordnet sein. Falls das erste und/oder das zweite Ablenkmittel reversibel in den Abbildungsstrahlengang eingebracht wird, beispielsweise mit Hilfe eines entsprechenden Filterschiebers, so wäre auch zweckmäßigerweise eine zwischen den Ablenkmitteln und der Detektionseinrichtung anzuordnende Tubuslinse oder ein anderes Fokussiermittel ebenfalls reversibel und bevorzugt mit den zwei Ablenkmitteln in den Abbildungsstrahlengang einzubringen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein strahlformendes Mittel vorgesehen, welches einem Ablenkmittel im Abbildungsstrahlengang vor- und/oder nachgeordnet ist. Mit dem strahlformenden Mittel kann der Strahlenverlauf von einem konvergierenden oder divergierenden zu einem kollimierten Strahlenverlauf umgewandelt werden, vorausgesetzt, es weist entsprechende Eigenschaften auf. Es ist auch denkbar, mit dem strahlformenden Mittel den Strahlenverlauf von einem kollimierten zu einem konvergierenden oder divergierenden Strahlenverlauf umzuwandeln, falls dies für die konkrete Ausbildung des Abbildungsstrahlengangs erforderlich sein sollte. Mit dem strahlformenden Mittel wird jedoch keine optische Abbildung in dem Sinn bewirkt, dass damit ein reales Bild bzw. Zwischenbild erzeugt wird.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Blende bzw. eine Leuchtfeldblende oder eine Luke vorgesehen, welche im Beleuchtungsstrahlengang oder in einer Zwischenbildebene im Abbildungsstrahlengang angeordnet ist. Die Blende könnte eine rechteckförmige, quadratische oder runde Apertur bzw. Durchlass aufweisen und dem entsprechenden Strahlengang eine entsprechende Form aufprägen. Falls die Blende im Beleuchtungsstrahlengang vorgesehen ist, ist es zweckmäßig diese an einer Stelle anzuordnen, wo sich eine zur Fokusebene des Objektivs korrespondierende Ebene befindet. Sollte die Blende im Abbildungsstrahlengang vorgesehen sein, könnte diese beispielsweise an einer Zwischenbildebene angeordnet sein, wobei die Zwischenbildebene ebenfalls zur Fokusebene des Objektivs korrespondiert. Mit der Blende sollte insbesondere bezweckt werden, dass die bildfeldseitige Größe eines Bildes, welches auf Grund der Ablenkung des ersten und/oder des zweiten Ablenkmittels an der Detektionseinrichtung erzeugbar ist, begrenzbar ist. Somit ist es beispielsweise möglich, die von den zwei Ablenkmitteln erzeugten Bilder nebeneinander auf einem CCD-Chip einer in Form einer CCD-Kamera ausgebildeten Detektionseinrichtung nebeneinander und ohne sich überlappende Bildbereiche abzubilden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Detektionseinrichtung derart ausgebildet, dass mit ihr innerhalb kurzer Zeit viele Objektbilder aufnehmbar und abspeicherbar sind. Somit können auch zeitkritische Beobachtungen von Vorgängen an dem Objekt dokumentiert werden. Dementsprechend ist eine den Detektionseinrichtung auszuwählen, welche in der Lage ist einerseits in der geforderten zeitlichen Auflösung Bilddaten detektieren und auslesen bzw. abspeichern zu können und andererseits eine geeignete Empfindlichkeit aufweist, so dass die detektierten Bilddaten auch einen ausreichenden Dynamikbereich aufweisen, bevorzugt 8 bis 16 Bit pro Pixel.
Das erfindungsgemäße Mikroskop weist in einer bevorzugten Ausführungsform einen Betriebszustand auf, in welchem das Abbildungslicht mit den zwei Ablenkmitteln detektierbar ist. Es weist darüber hinaus auch einen weiteren Betriebszustand auf, in welchem das Abbildungslicht auf herkömmliche Weise detektierbar ist. Wie bereits oben angedeutet, kann zwischen den zwei Betriebszuständen hin und her geschaltet werden, wenn die zwei Ablenkmittel reversibel in den Abbildungsstrahlengang eingebracht werden können, beispielsweise mit Hilfe eines Filterschiebers. Hier ist es auch denkbar, dass beide Betriebszustände simultan angewendet werden können, falls nämlich die zwei Ablenkmittel lediglich einen Teil des Abbildungslichts in Richtung der Detektionseinrichtung ablenken und der verbleibende Teil zum Okular und somit zur visuellen Beobachtung durch einen Bediener gelangt. In diesem Fall kann der Bediener einerseits das Experiment im Okular beobachten und erforderlichenfalls Einstellungen am Mikroskop anpassen (beispielsweise etwas Fokussieren oder das Objekt mit dem Mikroskoptisch lateral Verschieben). Andererseits wird mit der Detektionseinrichtung der Verlauf des Experiments detektiert bzw. dokumentiert.
Das Mikroskop kann grundsätzlich einen aufrechten oder einen inversen Mikroskopaufbau aufweisen. Da bei den eingangs genannten Life-Science-Experimenten üblicherweise Mikromanipulatoren und/oder Mikroinjektoren eingesetzt werden, scheint ein inverser Mikroskopaufbau für diesen Anwendungsbereich zweckmäßiger. Jedenfalls kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop um ein Mikroskop mit einem herkömmlichen Stativ handelten, wobei eine für die jeweilige Anwendung geeignete Lichtquelle in das Mikroskop einkoppelbar bzw. an dem Mikroskopstativ adaptiert ist.
Üblicherweise wird die Abbildungsoptik zumindest ein Mikroskopobjektiv aufweisen. In der Regel könnte eine Tubuslinse vorgesehen sein, welche hinsichtlich der Abbildungseigenschaften auf die Abbildungseigenschaften des Mikroskopobjektivs angepasst ist. Dies ist insbesondere bei einem Strahlengang eines derzeit auf dem Markt erhältlichen Forschungsmikroskops mit einem so genannten Unendlich-Strahlengang der Fall, wo das Objektiv bildseitig einen im Wesentlichen parallel verlaufenden kollimierten Strahlengang aufweist. Mit der dem Mikroskopobjektiv im Abbildungsstrahlengang nachgeordneten Tubuslinse wird ein Zwischenbild erzeugt, welches mit einem Okular betrachtet werden kann.
Hinsichtlich einer optischen Anordnung, die in einen Strahlengang eines Mikroskops einbringbar ist, ist die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 25 gelöst. Demgemäß kann eine solche optische Anordnung insbesondere in ein Polarisations- oder Fluoreszenzmikroskop eingebracht werden. Die optische Anordnung umfasst ein erstes Ablenkmittel und ein relativ zu dem ersten Ablenkmittel ortsfest angeordnetes zweites Ablenkmittel. Mit dem ersten Ablenkmittel ist ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung und in Richtung einer Detektionseinrichtung des Mikroskops ablenkbar. Mit dem zweiten Ablenkmittel ist ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung und in Richtung der Detektionseinrichtung des Mikroskops ablenkbar. Die erste Richtung weicht von der zweiten Richtung ab bzw. unterscheidet sich hiervon. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind derart gewählt, dass das von den zwei Ablenkmitteln abgelenkte Licht jeweils räumlich getrennt voneinander mit der Detektionseinrichtung detektierbar ist. Mit der optischen Anordnung ist hierdurch ein Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 24 ausbildbar ist.
In ganz besonders vorteilhafter Weise kann also ein bereits in einem Labor installiertes Mikroskop zu einem erfindungsgemäßen Mikroskop aufgerüstet werden, falls nämlich eine optische Anordnung gemäß Anspruch 25 in das Mikroskop integriert bzw. adaptiert werden kann. Unter Umständen ist es sogar möglich, mit einer bereits an dem herkömmlichen Mikroskop vorgesehenen CCD-Kamera (die dann die Funktion der Detektionseinrichtung ausübt) auch die Bilder zu detektieren, welche durch das Ablenken mit den zwei Ablenkmitteln erzeugt werden können. Insoweit stellt die optische Anordnung gemäß Anspruch 25 einen kostengünstigen Aufrüstsatz bzw. Option dar, mit welchem ein herkömmliches Mikroskop zu einem erfindungsgemäßen Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 24 nachgerüstet werden kann. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der hierzu erforderlichen Bauteile, nämlich insbesondere des ersten und des zweiten Ablenkmittels, auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung
Fig. 1 ein Strahlengang eines erfindungsgemäßen Mikroskops,
Fig. 2 in einer Detailansicht den Teil des Strahlengangs aus Figur 1 , in welchem die zwei
Ablenkmittel angeordnet sind und
Fig. 3 in einer weiteren Detailansicht den Teil des Strahlengangs aus Fig. 2, an welchem ein herkömmlicher Strahlteiler vorgesehen ist.
Gleiche oder ähnliche Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In Figur 1 ist der Strahlengang eines erfindungsgemäßen Mikroskops 1 gezeigt, welches sich von dem Strahlengang eines herkömmlichen Mikroskops durch eine modifizierte Anordnung unterscheidet, welche in den gestrichelt eingezeichneten Bereichen 2 und 19 bis 22 angeordnet sein könnte. Im Konkreten handelt es sich bei dem Mikroskop 1 um ein Fluoreszenzmikroskop, obwohl das Mikroskop 1 alternativ oder zusätzlich auch in Form eines Polarisationsmikroskops ausgebildet sein könnte bzw. einen Phasen- und/oder Interferenzkontrast-Modus aufweisen könnte.
Zunächst wird kurz auf den Strahlengang des Mikroskops 1 eingegangen. Mit der Lichtquelle 3 wird über eine Kondensoroptik 4 ein in der Objektebene 5 angeordnetes, nicht extra ein gezeichnetes Objekt beleuchtet. Mit dem Objektiv 6 wird das von dem Objekt kommendes Licht aufgesammelt und mit der Linse 7 nach einer Reflexion an dem Spiegel 8 auf ein erstes Zwischenbild 9 abgebildet. Mit der Linse 10 und der Tubuslinse 1 1 wird das erste Zwischenbild 9 auf ein zweites Zwischenbild 12 abgebildet, welches einen Benutzer des Mikroskops 1 betrachten kann, was mit einem Symbol 13 für ein Auge eines Bedieners schematisch angedeutet ist. Zwischen dem ersten Zwischenbild 9 und der Linse 10 ist der Spiegel 14 angeordnet.
Dementsprechend erstreckt sich der Beleuchtungsstrahlengang 15 von der Lichtquelle 3 bis zur Objektebene 5 bzw. zum Objekt. Der Abbildungsstrahlengang 16 erstreckt sich von der Objektebene 5 bis zu dem lediglich schematisch gezeigten Tubus 122 bzw. zum Auge 13 des Bedieners. Der Abbildungsstrahlengang 16 ist in Form eines Weitfeld-Abbildungsstrahlengangs ausgebildet. Mit anderen Worten wird für den Bediener ein zweidimensional eines Bild des Objekts erzeugt. Gleiches gilt für eine Detektionseinrichtung, auf weiche noch eingegangen wird. Bei dem in Figur 1 gezeigten Strahlengang des Mikroskops 1 ist der orthoskopische Strahlengang 17 mit durchgezogenen Linien und der konoskopische Strahlengang 18 gestrichelt eingezeichnet.
In den Abbildungsstrahlengang 16 aus Figur 1 kann ein erstes und ein zweites Ablenkmittel (in Figur 1 nicht gezeigt) an Stellen bzw. Bereichen eingebracht werden, welche mit strichpunktierten Quadraten mit den Bezugszeichen 2, 19 bis 22 angedeutet sind. Lediglich schematisch ist in Figur 2 angedeutet, dass ein erstes und ein zweites Ablenkmittel 23 und 24 an der Stelle 20 aus Figur 1 in den
Abbildungsstrahlengang 16 eingebracht werden kann. In Figur 2 ist daher lediglich schematisch die Objektebene 5, das Objektiv 6 und die als Tubuslinse ausgestaltete Linse 7 gezeigt. Alternativ hierzu könnten die in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 20 umrandeten Komponenten auch in dem mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichneten Bereich des Abbildungsstrahlengangs 16 aus Figur 1 eingebracht werden. Der Beleuchtungsstrahlengang ist in Figur 2 nicht gezeigt. Von dem in der Objektebene 5 liegenden Objekt divergiert das Objektlicht und wird von dem Objektiv 6 aufgesammelt und in einen kollimierten, unendlichen Strahlengang umgewandelt. Mit der als Tubuslinse ausgebildeten Linse 7 wird der unendliche Strahlengang fokussiert, und zwar auf einen in Figur 2 nicht gezeigten Tubus des Mikroskops. In der in Figur 2 gezeigten Darstellung des Abbildungsstrahlengangs 16 ist sowohl das erste Ablenkmittel 23 als auch das zweite Ablenkmittel 24 in den Abbildungsstrahlengang 16 eingebracht. Mit dem ersten Ablenkmittel 23 ist ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung 25 ablenkbar. Der Strahlengang dieses Abbildungslichts ist mit durchgezogenen Linien dargestellt. Mit dem zweiten Ablenkmittel 24 ist ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung 26 ablenkbar. Der Strahlengang dieses Abbildungslichts ist mit gestrichelten Linien dargestellt.
Erfindungsgemäß ist das von den Ablenkmitteln 23, 24 abgelenkte Abbildungslicht simultan mit einer Detektionseinrichtung 27 detektierbar, ohne hierfür eine zusätzliche optische Abbildung vorzusehen. Dementsprechend sind zwischen den Ablenkmitteln 23, 24 und der mindestens einen Detektionseinrichtung 27 keine Mittel zur zusätzlichen optischen Abbildung vorgesehen. Die erste Richtung 25 weicht von der zweiten Richtung 26 ab. Im Konkreten ist die erste Richtung 25 zu der zweiten Richtung 26 unter einem Winkel α angeordnet, welcher von dem Winkel, den die beiden Oberflächen der Keilplatte 28 einschließen, abhängt. Im Konkreten ist das erste Ablenkmittel 23 in Form eines Prismas ausgebildet, welches eine dreieckige Grundfläche aufweist. An der einen Seite des Prismas ist eine Keilplatte 28 angebracht. Die der Keilplatte 28 zugewandten Seite des Prismas ist mit einer Beschichtung versehen, welche Licht kürzerer Wellenlänge, insbesondere grünes Licht, in die erste Richtung 25 reflektiert und welche Licht längerer Wellenlänge in Richtung 29 transmittiert. Die dem Prisma abgewandte Seite der Keilplatte 28 ist ebenfalls mit einer Beschichtung versehen, welche Licht längerer Wellenlänge, insbesondere rotes Licht, in die zweite Richtung 26 reflektiert. Das an der dem Prisma abgewandten Seite der Keilplatte 28 reflektierte Licht längerer Wellenlänge passiert ungehindert die beschichtetes Seite des Prismas. Insoweit sind die Ablenkmittel 23, 24 aus Figur 2 für Fluoreszenzmikroskopie-Anwendungen angepasst. Die Ablenkmittel 23, 24 sind demgemäß in Form von wellenlängenselektive Strahlteilern ausgebildet.
Obwohl in Figur 2 nicht explizit gezeigt, könnte das erste und/oder das zweite Ablenkmittel 23, 24 alternativ einen Polarisationsstrahlteiler aufweisen, welcher ähnlich zu den wellenlängenselektiven Strahlteilern gemäß Figur 2 ausgebildet ist. So könnte ebenfalls ein Prisma 23 mit einer dreieckförmigen Grundfläche vorgesehen sein, an welchem ebenfalls eine Keilplatte 28 adaptiert ist. Zwischen dem Prisma 23 und der Keilplatte 28 könnte ein linearer Polarisationsstrahlteiler angeordnet sein, welcher linear polarisiertes Licht mit einer in der Zeichnungsebene der Figur 2 liegenden Schwingungsrichtung in Richtung 25 reflektiert. Auf der dem Prisma 23 abgewandten Seite der Keilplatte 28 könnte ein weiterer linearer Polarisationsstrahlteiler angeordnet sein, welcher linear polarisiertes Licht mit einer senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2 liegenden Schwingungsrichtung in Richtung 26 reflektiert.
Nun könnte das zweite Ablenkmittel 24 einen Reflektor aufweisen, mit welchem das gesamte vom Objektiv 6 kommende Licht in Richtung der Detektionseinrichtung 27 reflektiert wird. In diesem Fall wird kein Licht in Richtung 29 zu dem Tubus des Mikroskops 1 und somit zu einem Bediener transmittiert. Falls allerdings zu einer Detektion mit der Detektionseinrichtung 27 gleichzeitig ein Teil des vom Objektiv 6 kommenden Lichts zum Tubus des Mikroskops 1 geleitet werden soll und somit einem Bediener simultan ein Mikroskopbild zur Verfügung gestellt werden soll, ist es zweckmäßig, das zweite Ablenkmittel 24 in Form eines Strahlteilers auszubilden, welcher einen Teil des Abbildungslichts in Richtung 29 durchlässt.
Obwohl in Figur 2 nicht gezeigt so wäre es doch denkbar, dass eine weitere Keilplatte und somit ein weiteres Ablenkmittel vorgesehen ist, mit welcher ein weiterer Teil des Abbildungslichts aus dem Abbildungsstrahlengang 16 in eine weitere Richtung ablenkbar ist. Dieser weitere Teil des Abbildungslichts könnte ebenfalls von der Detektionseinrichtung 27 detektiert werden.
Figur 2 ist entnehmbar, dass das von den Ablenkmitteln 23, 24 abgelenkte Licht von lediglich der einen Detektionseinrichtung 27 detektiert wird, wobei das von den Ablenkmitteln 23, 24 abgelenkte Abbildungslicht von der Detektionseinrichtung 27 jeweils räumlich getrennt voneinander abgebildet wird. Die Detektionseinrichtung 27 ist in Form einer CCD-Kamera ausgebildet.
Figur 1 ist entnehmbar, dass die Stellen 2 und 19 bis 22 des Abbildungsstrahlengangs, an welchen die zwei Ablenkmittel 23, 24 angeordnet werden können, sowohl von dem ersten Zwischenbild 9 als auch von dem zweiten Zwischenbild 12 beabstandet angeordnet sind.
Ganz besonders bevorzugt sind das erste und das zweite Ablenkmittel 23, 24 in einem Bereich 2 des Abbildungsstrahlengangs 16 angeordnet, in welchem üblicherweise der in Figur 1 nicht gezeigte Fluoreszenzstrahlteiler und das Filterrad des Mikroskops 1 angeordnet ist.
In Figur 2 ist angedeutet, dass das von dem ersten und dem zweiten Ablenkmittel 23, 24 abgelenkte Licht zu einen Dokumentationsabgang 30 des Mikroskops 1 abgelenkt wird. An diesem
Dokumentationsabgang 30 ist die Detektionseinrichtung 27 angebaut, was in der schematischen Darstellung der Figur 2 nicht gezeigt ist.
Lediglich schematisch ist durch das Bezugszeichen 31 angedeutet, dass die in dem Quadrat 20 eingezeichneten optischen Komponenten, insbesondere das erste und das zweite Ablenkmittel 23, 24 an einem nicht weiter dargestellten Filterhalterrad angeordnet ist, so dass die in dem Quadrat 20 vorgesehenen optischen Komponenten reversibel in den Abbildungsstrahlengang 16 motorisch oder manuell verbring bar sind.
In Figur 2 sind das erste und das zweite Ablenkmittel 23, 24 in einem konvergierenden Bereich des Abbildungsstrahlengangs 16 angeordnet. Es sind erste und zweite strahlformende Mittel 32, 33 vorgesehen, welche in Form von Linsen ausgebildet sind. Das erste strahlformende Mittel 32 ist bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Abbildungslichts (von der Objektebene 5 zur Detektionseinrichtung 27) vor dem ersten Ablenkmittel 23 im Abbildungsstrahlengang 16 angeordnet. Mit dem ersten strahlformenden Mittel 32 wird der der konvergierende Strahlenverlauf zu einem kollimierten Strahlenverlauf umgewandelt. Zwischen den zwei Ablenkmitteln 23, 24 und der Detektionseinrichtung 27 ist das zweite strahlformende Mittel 33 angeordnet. Es ist also bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Abbildungslichts den zwei Ablenkmitteln 23, 24 nachgeordnet. Mit dem zweiten strahlformenden Mittel 33 wird der kollimierte Strahlenverlauf in dem Prisma zu einem konvergierenden Strahlenverlauf umgewandelt, wobei die Brechkraft der zwei Linsen bzw. der zwei strahlformenden Mittel 32, 33 derart bemessen ist, dass die Abbildungslänge identisch zu einem an der Stelle ebenfalls einbringbaren konventionellen Strahlteiler (wie z.B. in Figur 3 gezeigt) ist. Hierdurch wird das in beide Richtungen 25, 26 abgelenkte Abbildungslicht in gleicher Weise auf die Detektionseinrichtung 27 abgebildet bzw. fokussiert, wie das mit einem an der Stelle ebenfalls einbringbaren konventionellen Strahlteiler der Fall wäre.
Mit den Bezugszeichen 19 und 22 aus Figur 1 sind beispielsweise die Stellen des Abbildungsstrahlengangs 16 gekennzeichnet, an welchen das erste und/oder das zweite Ablenkmittel 23, 24 in einem kollimierten Bereich des Abbildungsstrahlengangs 16 angeordnet werden könnten. In diesen Bereichen 19 und 22 weist der Abbildungsstrahlengang 16 einen Unendlich-Strahlengang auf. Sollte an diesen Stellen das erste und/oder das zweite Ablenkmittel 23, 24 in dem Abbildungsstrahlengang 16 angeordnet werden, so kann es zweckmäßig sein, zwischen den Ablenkmitteln 23, 24 und der Detektionseinrichtung 27 eine Tubuslinse anzuordnen. Die erste und die zweite Richtung 25, 26 sind aus der Zeichenebene der Figur 1 heraus, bevorzugt im Wesentlichen senkrecht dazu, ausgerichtet.
In der ersten Zwischenbildebene 9 des Abbildungsstrahlengangs 16 (der Deutlichkeit halber etwas versetzt hierzu in Figur 1 eingezeichnet) ist eine Blende 34 vorgesehen. Die Blende 34 weist eine rechteckförmige Apertur auf. Damit werden Randlichtbereiche des Abbildungsstrahlengangs 16 ausgeblendet, so dass die simultan auf die Detektionseinrichtung 27 abgebildeten Bilder sich nicht im Randbereich überlappen.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des Abbildungsstrahlengangs 16, welcher vergleichbar zu dem in Figur 2 gezeigten Ausschnitt des Abbildungsstrahlengangs 16 ist. An Stelle des Prismas und der Keilplatte 28 aus Figur 2 ist ein Neutralstrahlteiler 36 in den Abbildungsstrahlengang 16 eingebracht, welcher ebenfalls in Form eines Prismas mit einer dreieckförmigen Grundfläche ausgebildet ist. Hiermit werden 50 % des Abbildungslichts in Richtung der Detektionseinrichtung 27 reflektiert. Die restlichen 50 % des Abbildungslichts werden in Richtung 29 zur visuellen Betrachtung durch den Bediener transmittiert. In Figur 2 ist ein Betriebszustand des Mikroskops 1 gezeigt, in welchem das Abbildungslicht mit den zwei Ablenkmitteln 23, 24 detektierbar ist. Dementsprechend befindet sich das Mikroskop 1 in Figur 2 in einem „erfindungsgemäßen Betriebsmodus". Sowohl in Figur 1 als auch in Figur 3 ist ein weiterer Betriebszustand des Mikroskops 1 gezeigt, in welchem das Abbildungslicht auf herkömmliche Weise visuell mit dem Bedienerauge 13 detektierbar ist.
In Figur 1 ist ein inverser Mikroskopaufbau gezeigt, obwohl grundsätzlich auch der eines aufrechten Mikroskops für ein erfindungsgemäßes Mikroskop geeignet ist.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer optischen Anordnung 35, die in einen Abbildungsstrahlengang 16 eines Mikroskops 1 einbringbar ist. Das Mikroskop 1 ist in Form eines Fluoreszenzmikroskops ausgebildet. Die optische Anordnung 35 weist ein erstes Ablenkmittel 23 und ein relativ zu dem ersten Ablenkmittel 23 ortsfest angeordnetes zweites Ablenkmittel 24 auf. Mit dem ersten Ablenkmittel 23 ist ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung 25 und auf eine Detektionseinrichtung 27 des Mikroskops 1 ablenkbar. Mit dem zweiten Ablenkmittel 24 ist ein weiterer Teil des Abbildungslichts aus dem Abbildungsstrahlengang 16 in eine zweite Richtung 26 und auf die Detektionseinrichtung 27 des Mikroskops 1 ablenkbar. Die erste Richtung 25 weist von der zweiten Richtung 26 ab. Die erste Richtung 25 und die zweite Richtung 26 sind hierbei derart gewählt, dass das von den zwei Ablenkmitteln 23, 24 abgelenkte Licht jeweils räumlich getrennt voneinander mit der Detektionseinrichtung 27 detektierbar ist.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezuqszeichenliste
1 Mikroskop
2 Bereich des Strahlengangs mit gegenüber einem herkömmlichen Mikroskop modifizierter optischer Anordnung
3 Lichtquelle
4 Kondensoroptik
5 Objektebene
6 Objektiv
7 Linse
8 Spiegel
9 erstes Zwischenbild 0 Linse 1 Tubuslinse 2 zweites Zwischenbild 2 Tubus 3 Auge eines Bedieners 4 Spiegel 5 Beleuchtungsstrahlengang 6 Abbildungsstrahlengang 7 orthoskopische Strahlengang 8 konoskopische Strahlengang 2 Stellen bzw. Bereiche von (16), an welchen (23) und (24) in (16) eingebracht werden können 3 erstes Ablenkmittel 4 zweites Ablenkmittel 5 erste Richtung 6 zweite Richtung 7 Detektionseinrichtung α Winkel zwischen (25) und (26) 8 Keilplatte 9 Richtung zum Tubus von (1 ) 0 Dokumentationsabgang 1 Filterrad 2 erstes strahlformendes Mittel 3 zweites strahlformendes Mittel 4 Blende 5 optische Anordnung 6 Neutralstrahlteiler

Claims

Patentansprüche
1. Mikroskop, insbesondere ein Polarisations- und/oder ein Fluoreszenzmikroskop, mit einem
Beleuchtungsstrahlengang (15) und einem Abbildungsstrahlengang (16), wobei der Abbildungsstrahlengang (16) sich von einem Objekt zu einem Detektor und/oder zu einem Tubus (122) erstreckt, wobei der Abbildungsstrahlengang (16) eine ein Objekt abbildende Abbildungsoptik (6) aufweist und in Form eines Weitfeld-Abbildungsstrahlengangs ausgebildet ist, wobei im Abbildungsstrahlengang (16) ein erstes und ein zweites Ablenkmittel (23, 24) vorgesehen sind, wobei mit dem ersten Ablenkmittel (23) ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung (25) ablenkbar ist, und wobei mit dem zweiten Ablenkmittel (24) ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung (26) ablenkbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das von den Ablenkmitteln (23, 24) abgelenkte Abbildungslicht simultan mit mindestens einer Detektionseinrichtung (27) detektierbar ist, ohne hierfür eine zusätzliche optische Abbildung vorzusehen.
2. Mikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ablenkmitteln (23,
24) und der mindestens einen Detektionseinrichtung (27) keine Mittel zur zusätzlichen optischen Abbildung vorgesehen sind.
3. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (25) von der zweiten Richtung (26) abweicht.
4. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Ablenkmittel vorgesehen ist, mit welchem ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine weitere Richtung ablenkbar ist.
5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den
Ablenkmitteln (23, 24) abgelenkte Licht von einer Detektionseinrichtung (27) detektierbar ist.
6. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von den
Ablenkmitteln (23, 24) abgelenkte Abbildungslicht von der Detektionseinrichtung (27) jeweils räumlich getrennt voneinander detektierbar ist.
7. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Detektionseinrichtung (27) eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera aufweist, welche vorzugsweise einen aktiven Detektionsbereich mit einer Diagonalen von 1 Zoll bis 1/4 Zoll aufweist.
8. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) einen Strahlteiler aufweist, vorzugsweise einen Polarisations- oder wellenlängenselektiven Strahlteiler.
9. Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenlängenselektive Strahlteiler derart ausgebildet ist, dass mindestens ein vorgebbarer Wellenlängenbereich des
Abbildungslichts reflektierbar und ein hiervon sich unterscheidender, vorgebbarer weiterer Wellenlängenbereich des Abbildungslichts transmittierbar ist.
10. Mikroskop nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ablenkmittel (23) an einem Prisma angeordnet ist und dass das zweite Ablenkmittel (24) an einer Keilplatte (28) angeordnet ist, dass die Keilplatte (28) nicht parallel verlaufende Oberflächen aufweist und dass an der einen Oberfläche der Keilplatte (28) das zweite Ablenkmittel (24) vorgesehen ist.
11. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) einen Reflektor aufweist.
12. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ablenkmittel (23) einen Polarisationsstrahlteiler und dass das zweite Ablenkmittel (24) einen Reflektor aufweist.
13. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Ablenkmittel (23, 24) beabstanded von einer Zwischenbildebene (9, 12) im Abbildungsstrahlengang (16) angeordnet sind.
14. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) in einem Bereich des Abbildungsstrahlengangs (16) angeordnet sind, in welchem üblicherweise ein Strahlteiler oder ein Reflektor des Mikroskops (1 ) angeordnet ist, beispielsweise ein Neutral-, Fluoreszenz- oder Polarisationsstrahlteiler.
15. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem ersten und/oder dem zweiten Ablenkmittel (23, 24) abgelenkte Licht zu einen Dokumentationsabgang
(30) des Mikroskops (1 ) abgelenkt wird.
16. Mikroskop nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) an einem Filterschieber oder an einem Filterhalterrad (31 ) angeordnet ist, welcher in den Abbildungsstrahlengang (16) motorisch oder manuell verbringbar ist.
17. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) in einem kollimierten Bereich des Abbildungsstrahlengangs (16) angeordnet ist oder dass der Abbildungsstrahlengang (16) zumindest teilweise einen Unendlich- Strahlengang aufweist, in welchem das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) angeordnet sind und dass zwischen den zwei Ablenkmitteln (23, 24) und der Detektionseinrichtung (27) eine Tubuslinse angeordnet sein könnte.
18. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Ablenkmittel (23, 24) in einem konvergierenden oder divergierenden Bereich des Abbildungsstrahlengangs (16) angeordnet sind.
19. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein strahlformendes Mittel (32, 33) vorgesehen ist, welches einem Ablenkmittel (23, 24) im Abbildungsstrahlengang (16) vor- und/oder nachgeordnet ist und mit welchem der Strahlenverlauf von einem konvergierenden oder divergierenden zu einem kollimierten Strahlenverlauf oder mit welchem der Strahlenverlauf von einem kollimierten zu einem konvergierenden oder divergierenden Strahlenverlauf umwandelbar ist.
20. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (34) vorgesehen ist, welche im Beleuchtungsstrahlengang (15) oder in einer Zwischenbildebene (9, 12) im Abbildungsstrahlengang (16) angeordnet ist und welche einen rechteckförmige, quadratische oder runde Apertur aufweist.
21. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Detektionseinrichtung (27) derart ausgebildet ist, dass mit ihr innerhalb kurzer Zeit viele Objektbilder aufnehmbar und abspeicherbar sind, so dass auch zeitkritische Beobachtungen von Vorgängen an dem Objekt dokumentiert werden können.
22. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , gekennzeichnet durch einen Betriebszustand, in welchem das Abbildungslicht mit den zwei Ablenkmitteln (23, 24) detektierbar ist und durch einen weiteren Betriebszustand, in welchem das Abbildungslicht auf herkömmliche Weise detektierbar ist.
23. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch einen aufrechten oder einen inversen Mikroskopaufbau.
24. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik ein Mikroskopobjektiv (6) und vorzugsweise eine Tubuslinse (1 1 ) aufweist.
25. Optische Anordnung, die in einen Strahlengang (15, 16) eines Mikroskops (1 ) einbringbar ist, wobei das Mikroskop (1 ) insbesondere ein Polarisations- oder Fluoreszenzmikroskop ist, wobei die optische Anordnung (35) ein erstes Ablenkmittel (23) und ein relativ zu dem ersten Ablenkmittel (23) ortsfest angeordnetes zweites Ablenkmittel (24) aufweist, wobei mit dem ersten Ablenkmittel (23) ein Teil des Abbildungslichts in eine erste Richtung (25) und in Richtung einer Detektionseinrichtung (27) des Mikroskops (1 ) ablenkbar ist, wobei mit dem zweiten Ablenkmittel (24) ein weiterer Teil des Abbildungslichts in eine zweite Richtung (26) und in Richtung der Detektionseinrichtung (27) des Mikroskops (1 ) ablenkbar ist, wobei die erste Richtung (25) von der zweiten Richtung (26) abweicht, wobei die erste Richtung (25) und die zweite Richtung (26) derart gewählt sind, dass das von den zwei Ablenkmitteln (23, 24) abgelenkte Licht jeweils räumlich getrennt voneinander mit der
Detektionseinrichtung (27) detektierbar ist, und dass hierdurch ein Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 24 ausbildbar ist.
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