WO2009141107A1 - Microscope with an optical arrangement for structuring the illuminating light - Google Patents
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Definitions
- Microscope with an optical arrangement for structuring the illumination light
- the invention relates to a microscope in whose illumination beam path a diffraction grating is arranged, through which the illumination light a structure in the form of a periodic intensity distribution is impressed.
- Sample-directed illumination light having a periodic intensity distribution in the cross section of the light beam is required, for example, for microscopes in which image information from different levels in the depth of a sample is detected from a plurality of detection directions and spatially resolved, i. in association with their spatial coordinates X, Y, Z, so as to be able to electronically reconstruct optical sections through the sample and from multiple optical sections, a three-dimensional image of the sample.
- the thickness of an optical section can be minimized.
- the optical slice thickness in dependence on the to set each predetermined excitation wavelength.
- an insertion module for the fluorescence beam path of light microscopes from the company Carl Zeiss AG, Germany, the structure is generated with a grid arranged in an intermediate image of the microscope The period of this structure is determined by the periodicity interval of the grating Change in the period of the structure is made by exchanging gratings with different periodicity intervals.
- a disadvantage here is the too low flexibility in the investigation of the same sample with differently structured illumination light.
- For the replacement of the grid with different periodicity intervals with each other a relatively high amount of time is required. In this case, only discrete changes in the period can be realized, whereby in particular the use of a microscope equipped in this way in connection with Ko reminderisations- measurements is difficult.
- the object of the invention is to further develop the structure of such a microscope so that the change in the periodic structuring of the illumination light in a simplified way and not only discretely possible.
- this object is achieved in a microscope in whose illumination beam path a diffraction grating is arranged, by which the illumination light a structure in the form of a periodic intensity distribution is impressed, achieved in that
- the illumination light propagating in the direction Z is directed to the diffraction grating in a line
- the periodicity interval of the diffraction grating extending in the direction X has a continuous or progressive variation running in the direction Y, and
- the diffraction grating is displaceable in the direction Y relative to the line-shaped illumination light.
- the diffraction grating is designed as a transmitting amplitude grating.
- the length 1 of the line with which the illumination light strikes the diffraction grating corresponds to the extension of the diffraction grating in the direction X, the width b of this line is many times smaller than the extension of the diffraction grating in the direction Y.
- the periodicity interval can be in the range of 200 to 2500 lines per millimeter, with the variation or Increase or decrease of the periodicity interval runs parallel in the Y direction.
- the diffraction grating is preferably arranged in an intermediate image plane conjugate to the sample plane, which is defined by a detection objective and a tube lens.
- a cylindrical lens may be arranged in the propagation direction of the illumination light in front of the diffraction grating.
- a second cylindrical lens is then provided immediately behind the diffraction grating, wherein both cylindrical lenses are aligned parallel to each other and together form a cylindrical telescope with respect to their mode of action.
- the first cylindrical lens focuses the illumination light through the grating and the second cylindrical lens collimates the illumination light again.
- FIG. 1a shows the principle of a microscope setup with the arrangement according to the invention for structuring the illumination light with a variable structure period.
- FIG. 1a A prior art arrangement is shown in FIG. 1a.
- the light of the light source LQ is quasi bundled by means of a collimator Ll.
- the lens L2 illuminates a transmitted in the intermediate image ZBl transmitting amplitude grid G, which structures the light along the coordinate direction X.
- the illumination light After passing through the amplitude grating G, the illumination light first passes through a first tube lens TL1 and then through the lens O to a sample located in the sample plane PR.
- fluorescent light is excited in the sample, which is collected from the sample coming from the lens O, in the direction opposite the illumination light through the lens O passes through the beam splitter MDB, where it is separated due to the Stokes shift from the illumination light and, after it has passed second tube lens TL2, meets a detector D, which is located in a second intermediate image ZB2 of the microscope assembly.
- a circular region B which corresponds to the visual field of the microscope in this intermediate image ZB1 is illuminated on the amplitude grating G in the intermediate image ZB1.
- the positioning of the amplitude grating G in the intermediate image ZB1 ensures its sharp imaging in the sample plane PR.
- the illumination light is directed toward the amplitude gitter G in a line L extended in the direction X
- the periodicity interval of the amplitude gamma G has a continuous or progressive Y direction Change
- the amplitude grating G is slidably mounted in the direction Y relative to the linearly incident illumination light. 2 shows the principle of a corresponding microscope construction.
- FIG. 2a In a first view of the microscope structure according to the invention, the illumination and the imaging beam path are shown in FIG. 2a perpendicular to the direction in which the periodic structure propagates in the illumination light.
- a cylindrical telescope is provided in the light coming from the light source LQ and nearly collimated by means of the collimator L1, a cylinder telescope being provided therefrom ZLl before the standing in the intermediate image ZBl amplitude grid G and a second cylindrical lens ZL2 behind the amplitude grating G is arranged.
- the remaining assemblies shown in Figure 2 retain their function as in the example of Fig.l.
- the two cylindrical lenses ZL1 and ZL2 are aligned parallel to one another and jointly act as a cylinder telescope, the first cylindrical lens ZL1 focusing the illumination light through the amplitude grating G and the second cylindrical lens ZL2 again collimating the illumination light.
- FIG. 2b shows the arrangement according to the invention in a view parallel to the structuring direction with the assemblies and as shown in FIG. 2a.
- the amplitude grating G is positioned in the focus of the tube lens TL1.
- the line L of the illumination light has the length 1 with at least the extent of the amplitude grating G in the direction X, the width b of the line L is many times smaller than the extent of the amplitude grating G in the direction Y.
- the amplitude grating G When the amplitude grating G is displaced in the direction Y relative to the illuminating light shaped to the line Z, the illuminating light strikes regions of the amplitude grating G having different periodicity intervals. Depending on the displacement width, the illumination light penetrates through different periodicity intervals, whereby the periodic structure of the illuminating light striking the sample also changes.
- An essential advantage of the invention is that the following operating modes are possible by the displacement of the amplitude grating G in the direction Y depending on the particular objective O used, on the respectively used wavelength of the illumination light and on the sensitivity of the detector D used:
- Imaging with increased optical slice thickness for the purpose of increasing the signal / noise ratio, wherein the increase in the optical section results in an increase in the sample volume to be measured, so that the signal strength increases relative to the background.
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Abstract
The invention relates to a microscope, in the illuminating beam of which a diffraction grating is arranged, through which a structure in the form of a periodic intensity distribution is imposed on the illuminating light. In the case of a microscope of this type, it is provided that - the illuminating light, formed into a line (L), is directed onto the diffraction grating, preferably a transmitting amplitude grating (G), the line (L) having a length l measured in direction X and a width b measured in direction Y, - the periodicity interval of the diffraction grating has a continuous or progressive variation in direction Y, - the diffraction grating is displaceable in direction Y in relation to the line (L) of the illuminating light, and - the width b of the line (L), measured in direction Y, is many times less than the extent of the diffraction grating in the direction Y.
Description
Mikroskop mit einer optischen Anordnung zur Strukturierung des Beleuchtungslichtes Microscope with an optical arrangement for structuring the illumination light
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop, in dessen Beleuchtungsstrahlengang ein Beugungsgitter angeordnet ist, durch welches dem Beleuchtungslicht eine Struktur in Form einer periodischen Intensitätsverteilung aufgeprägt wird.The invention relates to a microscope in whose illumination beam path a diffraction grating is arranged, through which the illumination light a structure in the form of a periodic intensity distribution is impressed.
Auf eine Probe gerichtetes Beleuchtungslicht mit periodischer Intensitätsverteilung im Querschnitt des Lichtbϋndels ist beispielsweise für Mikroskope erforderlich, bei denen aus mehreren Detektionsrichtungen Bildinformationen aus unterschiedlichen Ebenen in der Tiefe einer Probe erfaßt und ortsaufgelöst, d.h. in Zuordnung zu ihren Raumkoordinaten X, Y, Z, gespeichert werden, um so optische Schnitte durch die Probe und aus mehreren optischen Schnitte ein dreidimensionales Bild der Probe elektronisch rekonstruieren zu können.Sample-directed illumination light having a periodic intensity distribution in the cross section of the light beam is required, for example, for microscopes in which image information from different levels in the depth of a sample is detected from a plurality of detection directions and spatially resolved, i. in association with their spatial coordinates X, Y, Z, so as to be able to electronically reconstruct optical sections through the sample and from multiple optical sections, a three-dimensional image of the sample.
Dabei besteht häufig die Forderung, die Periode der Strukturierung in unkomplizierter Weise verändern zu können.There is often the requirement to be able to change the period of structuring in an uncomplicated manner.
So kann beispielsweise mit der Anpassung der Periode an die numerische Apertur der Abbildungsoptik die Dicke eines optischen Schnittes minimiert werden.For example, with the adaptation of the period to the numerical aperture of the imaging optics, the thickness of an optical section can be minimized.
Weiterhin besteht insbesondere bei Applikationen, die den Einsatz mehrerer verschiedener Anregungswellenlängen erfordern, zum Beispiel bei Kolokalisationsmessungen, oftmals das Bedürfnis, die optische Schnittdicke in Abhängigkeit von der
jeweils vorgegebenen Anregungswellenlänge einstellen zu können .Furthermore, especially in applications that require the use of several different excitation wavelengths, for example in Kolokalisationsmessungen, often the need, the optical slice thickness in dependence on the to set each predetermined excitation wavelength.
Darüber hinaus ist es gelegentlich erforderlich, die optische Schnittdicke zu verändern, um das Signal- zu Rauschverhältnis bei der Detektion der Bildinformationen zu erhöhen.In addition, it is sometimes necessary to change the optical slice thickness to increase the signal-to-noise ratio in the detection of the image information.
Mit dem „APOTOME", einem Einschub-Modul für den Fluoreszenzstrahlengang von Lichtmikroskopen der Firma Carl Zeiss AG, Deutschland, wird die Struktur mit einem in einem Zwischenbild des Mikroskops angeordneten Gitter erzeugt. Die Periode dieser Struktur wird bestimmt mit dem Periodizitatsintervall des Gitters. Eine Veränderung der Periode der Struktur wird durch den Austausch von Gittern mit verschiedenen Periodizi- tatsintervallen vorgenommen.With the "APOTOME", an insertion module for the fluorescence beam path of light microscopes from the company Carl Zeiss AG, Germany, the structure is generated with a grid arranged in an intermediate image of the microscope The period of this structure is determined by the periodicity interval of the grating Change in the period of the structure is made by exchanging gratings with different periodicity intervals.
Nachteilig dabei ist die zu geringe Flexibilität bei der Untersuchung derselben Probe mit unterschiedlich strukturiertem Beleuchtungslicht. Für das Auswechseln der Gitter mit verschiedenen Periodizitatsintervallen untereinander ist ein verhältnismäßig hoher Zeitaufwand erforderlich. Dabei können auch nur diskrete Änderungen der Periode realisiert werden, wodurch insbesondere die Anwendung eines in dieser Weise ausgestatteten Mikroskops im Zusammenhang mit Kolokalisations- messungen erschwert wird.A disadvantage here is the too low flexibility in the investigation of the same sample with differently structured illumination light. For the replacement of the grid with different periodicity intervals with each other a relatively high amount of time is required. In this case, only discrete changes in the period can be realized, whereby in particular the use of a microscope equipped in this way in connection with Kolokalisations- measurements is difficult.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines derartigen Mikroskops so weiterzuentwickeln, daß die Veränderung der periodischen Strukturierung des Beleuch-
tungslichtes in vereinfachter Weise und auch nicht nur diskret möglich ist.Based on this, the object of the invention is to further develop the structure of such a microscope so that the change in the periodic structuring of the illumination light in a simplified way and not only discretely possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Mikroskop, in dessen Beleuchtungsstrahlengang ein Beugungsgitter angeordnet ist, durch welches dem Beleuchtungslicht eine Struktur in Form einer periodischen Intensitätsverteilung aufgeprägt wird, dadurch gelöst, daßAccording to the invention, this object is achieved in a microscope in whose illumination beam path a diffraction grating is arranged, by which the illumination light a structure in the form of a periodic intensity distribution is impressed, achieved in that
- das sich in Richtung Z ausbreitende Beleuchtungslicht zu einer Linie geformt auf das Beugungsgitter gerichtet ist,the illumination light propagating in the direction Z is directed to the diffraction grating in a line,
- das sich in Richtung X erstreckende Periodizitätsinter- vall des Beugungsgitters eine in Richtung Y verlaufende kontinuierliche oder progressive Variation aufweist, undthe periodicity interval of the diffraction grating extending in the direction X has a continuous or progressive variation running in the direction Y, and
- das Beugungsgitter in Richtung Y relativ zu dem linien- förmigen Beleuchtungslicht verschiebbar ist.- The diffraction grating is displaceable in the direction Y relative to the line-shaped illumination light.
Die vorstehend angegebenen Richtungen sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Richtungen eines Koordinatensystems X, Y, Z und demzufolge orthogonal ausgerichtet.The directions given above are in the sense of the present invention directions of a coordinate system X, Y, Z and therefore oriented orthogonally.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Beugungsgitter als transmittierendes Amplitudengitter ausgebildet. Die Länge 1 der Linie, mit der das Beleuchtungslicht auf das Beugungsgitter trifft, entspricht der Ausdehnung des Beugungsgitters in der Richtung X, die Breite b dieser Linie ist um ein Vielfaches geringer als die Ausdehnung des Beugungsgitters in der Richtung Y.In one embodiment of the invention, the diffraction grating is designed as a transmitting amplitude grating. The length 1 of the line with which the illumination light strikes the diffraction grating corresponds to the extension of the diffraction grating in the direction X, the width b of this line is many times smaller than the extension of the diffraction grating in the direction Y.
Das Periodizitätsintervall kann im Bereich von 200 bis 2500 Linien pro Millimeter liegen, wobei die Variation bzw. die
Zu- oder Abnahme des Periodizitätsintervalls parallel in Richtung Y verläuft.The periodicity interval can be in the range of 200 to 2500 lines per millimeter, with the variation or Increase or decrease of the periodicity interval runs parallel in the Y direction.
Bevorzugt ist das Beugungsgitter in einer zur Probenebene konjugierten Zwischenbildebene angeordnet, die durch ein De- tektionsobjektiv und eine Tubuslinse definiert ist.The diffraction grating is preferably arranged in an intermediate image plane conjugate to the sample plane, which is defined by a detection objective and a tube lens.
Zum Zweck der Ausbildung der auf das Beugungsgitter gerichteten Beleuchtungslinie kann in Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichtes gesehen vor dem Beugungsgitter eine Zylinderlinse angeordnet sein. Vorteilhaft ist dann unmittelbar hinter dem Beugungsgitter eine zweite Zylinderlinse vorgesehen, wobei beide Zylinderlinsen parallel zueinander ausgerichtet sind und bezüglich ihrer Wirkungsweise gemeinsam ein Zylinderteleskop bilden. Dabei fokussiert die erste Zylinderlinse das Beleuchtungslicht durch das Gitter hindurch und die zweite Zylinderlinse kollimiert das Beleuchtungslicht wieder.For the purpose of forming the illumination line directed at the diffraction grating, a cylindrical lens may be arranged in the propagation direction of the illumination light in front of the diffraction grating. Advantageously, a second cylindrical lens is then provided immediately behind the diffraction grating, wherein both cylindrical lenses are aligned parallel to each other and together form a cylindrical telescope with respect to their mode of action. In this case, the first cylindrical lens focuses the illumination light through the grating and the second cylindrical lens collimates the illumination light again.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show
Fig.l das Prinzip eines Mikroskopaufbaus mit einer Anordnung zur Strukturierung des Beleuchtungslichtes nach Stand der Technik,1 shows the principle of a microscope construction with an arrangement for structuring the illumination light according to the prior art,
Fig.2 das Prinzip eines Mikroskopaufbaus mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Strukturierung des Beleuchtungslichtes mit variabler Strukturperiode.
Eine dem Stand der Technik entsprechende Anordnung ist in Fig. Ia dargestellt. Hierbei wird das Licht der Lichtquelle LQ mittels eines Kollimators Ll quasi gebündelt. Die Linse L2 beleuchtet ein im Zwischenbild ZBl stehendes transmittieren- des Amplitudengitter G, welches das Licht entlang der Koordinatenrichtung X strukturiert. Nach Durchgang durch das Amplitudengitter G gelangt das Beleuchtungslicht zunächst durch eine erste Tubuslinse TLl und anschließend durch das Objektiv O hindurch auf eine sich in der Probenebene PR befindende Probe .2 shows the principle of a microscope setup with the arrangement according to the invention for structuring the illumination light with a variable structure period. A prior art arrangement is shown in FIG. 1a. Here, the light of the light source LQ is quasi bundled by means of a collimator Ll. The lens L2 illuminates a transmitted in the intermediate image ZBl transmitting amplitude grid G, which structures the light along the coordinate direction X. After passing through the amplitude grating G, the illumination light first passes through a first tube lens TL1 and then through the lens O to a sample located in the sample plane PR.
Dabei wird in der Probe Fluoreszenzlicht angeregt, das von der Probe kommend vom Objektiv O gesammelt wird, in der dem Beleuchtungslicht entgegengesetzten Richtung durch das Objektiv O hindurch zum Strahlteiler MDB gelangt, dort aufgrund des Stokes-Shifts vom Beleuchtungslicht getrennt wird und, nachdem es eine zweite Tubuslinse TL2 passiert hat, auf einen Detektor D trifft, der sich in einem zweiten Zwischenbild ZB2 der Mikroskopanordnung befindet.In this case, fluorescent light is excited in the sample, which is collected from the sample coming from the lens O, in the direction opposite the illumination light through the lens O passes through the beam splitter MDB, where it is separated due to the Stokes shift from the illumination light and, after it has passed second tube lens TL2, meets a detector D, which is located in a second intermediate image ZB2 of the microscope assembly.
Dabei wird, wie in Fig. Ib dargestellt, auf dem Amplitudengitter G im Zwischenbild ZBl ein kreisförmiger Bereich B beleuchtet, der dem Sehfeld des Mikroskops in diesem Zwischenbild ZBl entspricht. Die Positionierung des Amplitudengitters G im Zwischenbild ZBl gewährleistet dessen scharfe Abbildung in die Probenebene PR.In this case, as shown in FIG. 1b, a circular region B which corresponds to the visual field of the microscope in this intermediate image ZB1 is illuminated on the amplitude grating G in the intermediate image ZB1. The positioning of the amplitude grating G in the intermediate image ZB1 ensures its sharp imaging in the sample plane PR.
Diese bisher bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß eine Veränderung der periodischen Strukturierung des Beleuchtungslichtes in Richtung X nur durch Austausch von Amplitudengit-
tern G mit verschiedenen Periodizitätsintervallen möglich ist und mit dem Austausch von Gittern auch nur eine diskrete Beeinflussung des Periodizitätsintervalls vorgenommen werden kann .This previously known arrangement has the disadvantage that a change in the periodic structuring of the illumination light in the direction X only by exchange of Amplitudengit- G with different periodicity intervals is possible and with the replacement of grids only a discrete influence on the periodicity interval can be made.
Um dagegen eine Veränderung der periodischen Strukturierung des Beleuchtungslichtes in vereinfachter Weise zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß das Beleuchtungslicht zu einer in Richtung X ausgedehnten Linie L geformt auf das Amplituden- gitter G gerichtet, das Periodizitätsintervall des Amplitudengitters G weist eine in Richtung Y verlaufende kontinuierliche oder progressive Veränderung auf, und das Amplitudengitter G ist in Richtung Y relativ zu dem linienförmig auftreffenden Beleuchtungslicht verschiebbar gelagert. Fig.2 zeigt das Prinzip eines dementsprechenden Mikroskopaufbaus.In contrast, in order to facilitate a change in the periodic structuring of the illumination light in a simplified manner, according to the invention the illumination light is directed toward the amplitude gitter G in a line L extended in the direction X, the periodicity interval of the amplitude gamma G has a continuous or progressive Y direction Change, and the amplitude grating G is slidably mounted in the direction Y relative to the linearly incident illumination light. 2 shows the principle of a corresponding microscope construction.
In einer ersten Ansicht des erfindungsgemäßen Mikroskopaufbaus sind in Fig.2a der Beleuchtungs- und der Abbildungsstrahlengang senkrecht zu der Richtung dargestellt, in welcher sich die periodische Struktur im Beleuchtungslicht ausbreitet.In a first view of the microscope structure according to the invention, the illumination and the imaging beam path are shown in FIG. 2a perpendicular to the direction in which the periodic structure propagates in the illumination light.
Der Übersichtlichkeit halber wurden in Fig.2 die Bezeichnungen für die optischen Baugruppen beibehalten, die bereits anhand Fig.l erläutert worden sind und die auch prinzipiell dieselbe Wirkungsweise haben wie in der Darstellung nach Fig.l.For the sake of clarity, the designations for the optical assemblies have been retained in FIG. 2, which have already been explained with reference to FIG. 1 and which in principle also have the same mode of action as in the illustration according to FIG.
In Fig.2a ist in dem von der Lichtquelle LQ kommenden und mittels des Kollimators Ll nahezu gebündelten Licht ein Zylinderteleskop vorgesehen, von dem eine erste Zylinderlinse
ZLl vor dem im Zwischenbild ZBl stehenden Amplitudengitter G und eine zweite Zylinderlinse ZL2 hinter dem Amplitudengitter G angeordnet ist. Die übrigen in Fig.2 gezeigten Baugruppen behalten ihre Funktion wie im Beispiel nach Fig.l bei.In FIG. 2a, a cylindrical telescope is provided in the light coming from the light source LQ and nearly collimated by means of the collimator L1, a cylinder telescope being provided therefrom ZLl before the standing in the intermediate image ZBl amplitude grid G and a second cylindrical lens ZL2 behind the amplitude grating G is arranged. The remaining assemblies shown in Figure 2 retain their function as in the example of Fig.l.
Die beiden Zylinderlinsen ZLl und ZL2 sind parallel zueinander ausgerichtet und wirken gemeinsam als Zylinderteleskop, wobei die erste Zylinderlinse ZLl das Beleuchtungslicht durch das Amplitudengitter G hindurch fokussiert und die zweite Zylinderlinse ZL2 das Beleuchtungslicht wieder kollimiert.The two cylindrical lenses ZL1 and ZL2 are aligned parallel to one another and jointly act as a cylinder telescope, the first cylindrical lens ZL1 focusing the illumination light through the amplitude grating G and the second cylindrical lens ZL2 again collimating the illumination light.
Fig.2b zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in einer Ansicht parallel zur Strukturierungsrichtung mit den Baugruppen und wie in Fig.2a dargestellt. Hier ist erkennbar, daß das Amplitudengitter G im Fokus der Tubuslinse TLl positioniert ist.FIG. 2b shows the arrangement according to the invention in a view parallel to the structuring direction with the assemblies and as shown in FIG. 2a. Here it can be seen that the amplitude grating G is positioned in the focus of the tube lens TL1.
Aufgrund der Zylinderlinse ZLl entsteht eine Beleuchtungslinie L, die wie in Fig.2c dargestellt auf das Amplitudengitter G trifft. Die Linie L des Beleuchtungslichtes hat die Länge 1 mit mindestens der Ausdehnung des Amplitudengitters G in Richtung X, die Breite b der Linie L ist um ein Vielfaches kleiner als die Ausdehnung des Amplitudengitters G in Richtung Y.Due to the cylindrical lens ZLl, a lighting line L is produced, which strikes the amplitude grating G as shown in FIG. The line L of the illumination light has the length 1 with at least the extent of the amplitude grating G in the direction X, the width b of the line L is many times smaller than the extent of the amplitude grating G in the direction Y.
Wird das Amplitudengitter G in Richtung Y relativ zu dem zu der Linie Z geformten Beleuchtungslicht verschoben, trifft das Beleuchtungslicht auf Regionen des Amplitudengitters G mit unterschiedlichen Periodizitätsintervallen . In Abhängigkeit von der Verschiebeweite dringt dabei das Beleuchtungslicht durch verschiedene Periodizitätsintervalle, wodurch
sich auch die periodische Struktur des auf die Probe treffenden Beleuchtungslichtes ändert.When the amplitude grating G is displaced in the direction Y relative to the illuminating light shaped to the line Z, the illuminating light strikes regions of the amplitude grating G having different periodicity intervals. Depending on the displacement width, the illumination light penetrates through different periodicity intervals, whereby the periodic structure of the illuminating light striking the sample also changes.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Verschiebung des Amplitudengitters G in Richtung Y in Abhängigkeit von dem jeweils eingesetzten Objektiv O, von der jeweils verwendeten Wellenlänge des Beleuchtungslichtes und von der Empfindlichkeit des verwendeten Detektors D folgende Betriebsarten möglich sind:An essential advantage of the invention is that the following operating modes are possible by the displacement of the amplitude grating G in the direction Y depending on the particular objective O used, on the respectively used wavelength of the illumination light and on the sensitivity of the detector D used:
- Multicolorbildgebung mit gleicher optische Schnittdicke,- multicolor imaging with the same optical slice thickness,
- Multicolorbildgebung mit geringster optischer Schnittdicke bei Erzeugung von bestmöglichen optischen Schnittbildern nahe der Grenzfrequenz des Objektivs O,- Multicolor imaging with the lowest optical slice thickness to produce the best possible optical slice images near the cutoff frequency of the objective O,
- Bildgebung mit vergrößerter optischer Schnittdicke zum Zweck der Erhöhung des Signal-/Rauschverhältnisses, wobei die Vergrößerung des optischen Schnittes in einer Vergrößerung des zu messenden Probenvolumens resultiert, so daß sich die Signalstärke relativ zum Untergrund erhöht.
Imaging with increased optical slice thickness for the purpose of increasing the signal / noise ratio, wherein the increase in the optical section results in an increase in the sample volume to be measured, so that the signal strength increases relative to the background.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
B Bereich b BreiteB range b width
D DetektorD detector
G AmplitudengitterG amplitude grid
L LinieL line
1 Lange1 long
LQ LichtquelleLQ light source
Ll KollimatorLl collimator
L2 LinseL2 lens
MDB StrahlteilerMDB beam splitter
O DetektionsobjektivO detection lens
PR ProbenebenePR sample level
TLl TubuslinseTLl tube lens
TL2 TubuslinseTL2 tube lens
X, Y, Z RichtungX, Y, Z direction
ZLl ZylinderlinseZLl cylindrical lens
ZL2 ZylinderlinseZL2 cylindrical lens
ZBl Zwischenbildebene /ZwischenbildZBl intermediate image plane / intermediate image
ZB2 Zwischenbildebene /ZwischenbildZB2 intermediate image plane / intermediate image
ZLl ZylinderlinseZLl cylindrical lens
ZL2 Zylinderlinse
ZL2 cylindrical lens
Claims
Mikroskop, ausgestattet mit einem Beugungsgitter, das in einem sich in Richtung Z ausbreitenden Beleuchtungsstrahlengang des Mikroskops angeordnet ist, und das ein sich in Richtung X erstreckendes Periodizitätsin- tervall aufweist, wodurch dem Beleuchtungslicht eine Struktur in Form einer periodischen Intensitätsverteilung aufgeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungslicht zu einer Linie (L) geformt auf das Beugungsgitter gerichtet ist, das Periodizitätsintervall des Beugungsgitters eine in Richtung Y verlaufende kontinuierliche oder progressive Variation aufweist, und das Beugungsgitter in Richtung Y relativ zu dem linien- förmigen Beleuchtungslicht verschiebbar ist.Microscope, equipped with a diffraction grating, which is arranged in a propagating in the direction Z illuminating beam path of the microscope and having a extending in the X direction periodicity interval, whereby the illumination light a structure in the form of a periodic intensity distribution is impressed, characterized in that the illumination light is directed toward the diffraction grating in a line (L), the periodicity interval of the diffraction grating has a continuous or progressive variation running in the direction Y, and the diffraction grating is displaceable in the direction Y relative to the line-shaped illumination light.
Mikroskop nach Anspruch 1, bei dem die in Richtung X gemessene Länge 1 der Linie (L) , mit der das Beleuchtungslicht auf das Beugungsgitter trifft, der Ausdehnung des Beugungsgitters in der Richtung X entspricht, und die in Richtung Y gemessene Breite b der Linie (L) um ein Vielfaches geringer ist als die Ausdehnung des Beugungsgitters in der Richtung Y. A microscope according to claim 1, wherein the length 1 measured in the direction X of the line (L) at which the illuminating light impinges on the diffraction grating corresponds to the extension of the diffraction grating in the direction X, and the width b of the line measured in the direction Y (FIG. L) is many times smaller than the extension of the diffraction grating in the direction Y.
3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Beugungsgitter eine Änderung des Periodizitätsintervalls im Bereich von 200 bis 2500 Linien pro Millimeter aufweist.3. A microscope according to claim 1 or 2, wherein the diffraction grating has a change of the periodicity interval in the range of 200 to 2500 lines per millimeter.
4. Mikroskop nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das Beugungsgitter in einer zur Probenebene konjugierten Zwischenbildebene (ZBl) angeordnet ist, die durch ein De- tektionsobjektiv (O) und eine Tubuslinse (TLl) definiert ist.4. A microscope according to any one of the preceding claims, wherein the diffraction grating is arranged in an intermediate plane (ZBl) conjugate to the sample plane, which is defined by a detection objective (O) and a tube lens (TL1).
5. Mikroskop nach Anspruch 5, bei dem in Ausbreitungsrichtung des Beleuchtungslichtes gesehen vor dem Beugungsgitter eine erste Zylinderlinse (ZLl) und hinter dem Beugungsgitter eine zweite Zylinderlinse (ZL2) angeordnet sind.5. A microscope according to claim 5, wherein seen in the propagation direction of the illumination light in front of the diffraction grating, a first cylindrical lens (ZLI) and behind the diffraction grating, a second cylindrical lens (ZL2) are arranged.
6. Mikroskop nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das Beugungsgitter als transmittierendes Amplitudengitter6. Microscope according to one of the preceding claims, wherein the diffraction grating as a transmissive amplitude grating
(G) ausgebildet ist. (G) is formed.
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-
2009
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1248132A2 (en) * | 2001-04-07 | 2002-10-09 | CARL ZEISS JENA GmbH | Method and arrangement for depth resolving optical detection of a probe |
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