WO2014060271A1

WO2014060271A1 - Vorrichtung zur beleuchtung einer probe mit einem lichtblatt

Info

Publication number: WO2014060271A1
Application number: PCT/EP2013/071078
Authority: WO
Inventors: Wiebke HILBERT; Michael Gölles
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy Gmbh
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-04-24
Also published as: DE102012218920A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe (1) mit einem Lichtblatt über einen Beleuchtungsstrahlengang, Eine solche Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsoptik zur Abstrahlung eines entlang einer optischen Achse parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) zur Beleuchtung der Probe (1). Die Vorrichtung umfasst außerdem optische Strahlformungsmittel zur punktförmigen Fokussierung des parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) zu einem entlang einer Strahlrichtung auf die Probe treffenden Abtaststrahl. Sie umfasst außerdem Abtastmittel zur Formung eines Lichtblatts aus dem Abtaststrahl durch eine Abtastbewegung in einer Abtastrichtung, die mit der Strahlrichtung einen von Null verschiedenen Winkel einschließt, wobei das Lichtblatt in einer durch die Strahlrichtung und die Abtastrichtung aufgespannten Lichtblattebene liegt. Zu diesem Zwecke weist die Vorrichtung Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung durch Drehung der Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene als Rotationsachse auf, so dass die Probe (1) in der Lichtblattebene aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet werden kann. Die Einstellmittel ihrerseits umfassen zwischen Lichtquelle und Abtastmitteln angeordnete Umlenkmittel zur Erzeugung eines Ortsversatzes des parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) vor dem Auftreffen auf die Abtastmittel.

Description

VORRICHTUNG ZUR BELEUCHTUNG EINER PROBE MIT EINEM LICHTBLATT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe mit einem Lichtblatt. Eine solche Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsoptik zur Abstrahlung eines entlang einer optischen Achse parallelen Bündels von Lichtstrahlen zur Beleuchtung der Probe, optische Strahlformungsmittel zur punktförmigen Fokussierung des parallelen Bündels von Lichtstrahlen zu einem entlang einer Strahlrichtung auf die Probe treffenden Abtaststrahl und Abtastmittel zur Formung eines Lichtblatts aus dem Abtaststrahl durch eine Abtastbewegung in einer Abtastrichtung. Abtastrichtung und Strahlrichtung schließen einen von Null verschiedenen Winkel ein, das Lichtblatt liegt in einer durch die Strahlrichtung und die Abtastrichtung aufgespannten Lichtblattebene.

Die Beleuchtung von Proben mit einem Lichtblatt, dessen Ebene die optische Achse der Detek- tion in einem von Null verschiedenen Winkel schneidet, hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung für die Untersuchung biologischer Proben gewonnen. Das Lichtblatt schließt dabei in der Regel mit der Detektionsrichtung, die in der Regel der optischen Achse des Mikroskopobjektivs entspricht, einen rechten Winkel ein. Mit dieser auch als SPIM (selective/single plane Illumination microscopy) bezeichneten Technik lassen sich in relativ kurzer Zeit räumliche Aufnahmen auch dickerer Proben erstellen. Auf der Basis von optischen Schnitten kombiniert mit einer Relativbewegung in einer Richtung senkrecht zur Schnittebene ist eine bildliche, räumlich ausgedehnte Darstellung der Probe möglich.

Die SPIM-Technik wird seit einiger Zeit auch in der Fluoreszenzmikroskopie eingesetzt. Sie wird dann auch als LSFM (light sheet fluorescence microscopy) bezeichnet. Gegenüber anderen etablierten Verfahren, wie der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie oder der Zwei-Photonen- Mikroskopie, weist die LSFM-Technik mehrere Vorzüge auf. Da die Detektion im Weitfeld erfolgen kann, lassen sich größere Proben bereiche erfassen. Zwar ist die Auflösung etwas geringer als bei der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie, jedoch lassen sich mit der LSFM-Technik dickere Proben analysieren. Darüber hinaus sind bei diesem Verfahren die Lichtbelastung und das Ausbleichen der Proben am geringsten, da die Probe nur durch ein dünnes Lichtblatt in einem von Null verschiedenen Winkel zur Detekttonsrichtung beleuchtet wird.

In den letzten Jahren wurde die SPIM-Technik insbesondere im Hinblick auf ihre Anwendung in der Fluoreszenz-Mikroskopie weiterentwickelt. In der DE 102 57 423 A1 und der darauf aufbauenden WO 2004/0535558 A1 beispielsweise werden Verfahren beschrieben, bei denen eine statische lichtbiattartige Beleuchtung durch eine Zylinderlinse erzeugt wird. Hierbei werden jedoch Schatten innerhalb der zu untersuchenden Ebene der Probe, bedingt durch in der Beleuchtungsrichtung liegende, für das Beleuchtungslicht nicht transparente Teile der Probe gebildet. Ein ähnlicher Aufbau wird auch von J. Huisken et al. im Artikel„Optical Sectioning Deep Inside Live Embryos by Selective Plane Illumination Microscopy", erschienen im Jahr 2004 in der Zeitschrift Science, Bd. 305, S. 1007-1009 beschrieben. Bei dem von Huisken beschriebener! Verfahren wird das Lichtblatt auf statische Weise erzeugt, hierzu wird ein asphärisches optisches Element - in der Regel eine Zylinderlinse - verwendet, um das Strahlenbündel entsprechend zu formen.

Statt ein rein statisches Lichtblatt zu verwenden, kann auch ein quasistatisches Lichtblatt erzeugt werden, in dem die Probe mit einem rotationssymmetrischen Lichtstrahl schnell abgetastet wird. Die lichtbiattartige Beleuchtung entsteht, indem der rotationssymmetrische Lichtstrahl einer sehr schnellen Relativbewegung zu der zu beobachtenden Probe unterworfen wird und dabei zeitlich aufeinanderfolgend mehrfach aneinandergereiht wird. Dabei wird die Integrationszeit der Kamera, auf welche die Probe abgebildet wird, so gewählt, dass die Abtastung innerhalb der Integrationszeit abgeschlossen wird. Diese auch als DSLM (digital scanned light sheet microscopy) bezeichnete Herangehensweise wird beispielsweise im Artikel„Reconstruction of Zebrafish Early Embryonic Development by Scanned Light Sheet Microscopy" von P. J. Keller et al, erschienen im Jahr 2008 ebenfalls in der Zeitschrift Science, Bd. 322, S. 1065-1069, beschrieben. Bei der DSLM tastet der Lichtstrahl den Probenbereich, der dem quasistatischem Lichtblatt entspricht, innerhalb der Integrationszeit des ortsauflösenden Flächendetektors der Kamera ab. Da effektiv mit dem Abtasten durch den rotationssymmetrischen Lichtstrahl auch ein Lichtblatt erzeugt wird, zumindest in seiner Wirkung, wird diese Herangehensweise allgemein auch unter der Erzeugung eines Lichtblattes subsummiert.

Beide Arten der Lichtblatterzeugung bieten Vor- und Nachteile. So ist beispielsweise bei der Verwendung von Zylinderlinsen die Proben belastung geringer, da die Intensität, mit der die Probe bestrahlt wird, geringer gewählt werden kann, um trotzdem die gleiche Dosis wie im Falle der Abtastung zu erreichen. Zudem eignet sich die Verwendung von Zylinderlinsen gut für die Aufnahme von Bildfolgen schnell nacheinander innerhalb kürzester Zeiten, da die Geschwindigkeit nicht durch bewegliche Elemente im Beleuchtungsstrahlengang eingeschränkt wird. Vortei- le der abtastenden Lichtblatterzeugung liegen u.a. darin, dass eine homogenere Ausleuchtung der Probe möglich wird, so dass auch quantitative Bildauswertungen möglich sind. Dies lässt sich bei der Verwendung einer Zylinderoptik nur näherungsweise erreichen, indem eine Blende überstrahlt wird, was Lichtverluste mit sich bringt. Außerdem kann durch eine flexible Wahl der maximalen Auslenkung des Abtastmittels, des Scanners, das Bild in seiner Größe sehr flexibel angepasst werden. Auch eine Kombination der beiden Techniken in einem einzigen Aufbau, beispielsweise als alternativ zu verwendende Lichtblatterzeugungsmittel, ist ebenfalls möglich und wird zum Beispiel in der DE 10 2007 015 063 A1 beschrieben.

Bedingt durch die rechtwinklige Beleuchtung können optisch dichtere bzw. für das Beleuchtungslicht nicht ausreichend transparente Probenteile - wie beispielsweise Zellorganellen oder größere Proben bestand teile - das beleuchtende Lichtblatt abblocken und so zu einem Schattenwurf auf der Probenstruktur führen. Im aufgenommenen Bild der Probe macht sich dies dadurch bemerkbar, dass es mit Streifen unterschiedlicher Breite, Lange und Modulationstiefe durchsetzt ist, mit sogenannten Streifenartefakten.

Grundsätzlich lassen sich die Streifenartefakte reduzieren, wenn man die Probe mit einem Lichtblatt aus unterschiedlichen Strahlrichtungen beleuchtet, wobei die durch die jeweilige Strahlrichtung und Abtastrichtung bei verschiedenen Winkeln aufgespannten Lichtblattebenen parallel zueinander liegen, jedoch mindestens die Strahlrichtung variiert, d.h. eine zusätzliche Winkelabtastung vorgenommen wird. Anders ausgedrückt, wird die Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene, die als virtuelle Rotationsachse fungiert, gedreht. Diese Drehung erfolgt dabei innerhalb eines Winkelbereichs, der durch die Abmessungen des Beleuchtungsstrahlengangs sowie durch die mechanischen Eigenschaften der zur Winkelabtastung verwendeten Einstellmittel begrenzt ist.

In der DE 10 2007 015 063 A1 werden im Zusammenhang mit der statischen Lichtblatterzeugung zur Realisierung einer Schatten red uktion durch Winkelabtastung verschiedene Möglichkeiten beschrieben. Zum einen kann eine Wackelplatte verwendet werden, die sich in einer Pupillenebene des zum Lichtblatt geformten Beleuchtungslichtes befindet Zum anderen ist auch die Verwendung eines Schwingspiegels beschrieben, der sich in einer zu einer Feldblendenebene konjugierten Ebene befindet Beide sind der zur Erzeugung des statischen Lichtblatts verwendeten asphärischen Optik im Beleuchtungsstrahlengang nachgeordnet und beeinflussen die Richtung der Strahlungsanteile des Lichtblattes so, dass diese in jeweils unterschiedlichen Richtungen auf die Probe treffen.

Die in der DE 10 2007 015 063 A1 beschriebenen Vorrichtungen setzten jedoch voraus, dass das Lichtblatt statisch erzeugt wird, d.h. sie setzen die Verwendung einer asphärischen Optik zur Formung des Lichtblatts voraus. Es wird das bereits erzeugte Lichtblatt modifiziert. Soll anstelle einer asphärischen Optik das Lichtblatt quasistatisch aus einem Abtaststrahl mittels Abtastmitteln, beispielsweise in Form eines Scanners, wie er bei Laserscanning-Mikroskopen verwendet wird, erzeugt werden, so lassen sich die in der DE 10 2007 015 063 A1 beschriebenen Mittel nicht verwenden, da sie in diesem Fall die Strahlrichtung nicht verändern, sondern lediglich eine ungewollte Ortsabtastung erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der das Lichtblatt auf die oben beschriebene quasistatische Weise erzeugt wird, dahingehend weiterzuentwickeln, dass auch bei Verwendung einer solchen Vorrichtung die Bildung von Streifenartefakten durch lichtabsorbierende oder streuende Proben bestandteile reduziert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die Vorrichtung Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung durch Drehung der Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene als Rotationsachse umfasst, so dass die Probe in der Lichtblattebene aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtbar ist, wobei die Einstellmittel zwischen Lichtquelle und Abtastmitteln angeordnete Umlenkmittel zur Erzeugung eines Ortsversatzes des parallelen Bündels von Lichtstrahlen vor dem Auftreffen auf die Abtastmittel umfassen. Auf diese Weise lässt sich eine ortsfeste Winkelbewegung des fokussierten Lichtbündels, das durch die Abtastbewegung zu einem Lichtblatt aufgezogen wird, in der Ebene, in der sich die Probe befindet, erzeugen. Im Gegensatz zu den in der DE 10 2007 015 063 A1 beschriebenen Vorrichtungen sind die Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung hier nicht in einem Bereich des Beleuchtungsstrahlenganges angeordnet, in dem das Lichtblatt bereits geformt ist, sondern in einem Bereich, wo der Abtaststrahl noch nicht zu einem Lichtblatt aufgefächert ist. Die Umlenkmittel können dabei auf verschiedene Weise realisiert werden.

In einer ersten Ausgestaltung umfassen die Umlenkmittel einen Versatzspiegel, welcher in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Lichtstrahlen des Bündels entlang einer optischen Achse parallel verlaufen, d.h. im optisch Unendlichen. Zur Umlenkung des Lichtbündels ist der Versatzspiegel in Bezug auf die optische Achse gekippt angeordnet, beispielsweise in einem Winkel von 45°, da hier die Wirkung am effektivsten ist. Andere, von Null verschiedene Winkel sind selbstverständlich verwendbar, z.B. falls aufgrund der Platzverhältnisse in der Vorrichtung eine geringere Umlenkung erforderlich ist. Entlang der optischen Achse vor der Umlenkung, d.h. der Richtung von Strahlen, die auf den Versatzspiegel treffen, ist dieser Versatzspiegel zur Erzeugung des Ortsversatzes verschiebbar. Durch diese Translation im Unendlichen wird nach der Umlenkung der Ortsversatz erzeugt, da der Bereich, in welchem das Lichtbündel auf die Abtastspiegel einer zu den Abtastmitteln gehörenden Scannergruppe trifft, auf diesen Spiegeln verschoben wird. Wesentlich ist, dass das parallele Strahlen bündel senkrecht zur optischen Achse des Bündels von Lichtstrahlen vor der Umlenkung verschoben wird, um den Ortsversatz zu erzeugen. Die Verschiebung sollte dabei mit einer hohen Geschwindigkeit reproduzierbar erfolgen, so dass der Weg zwischen den beiden Endpunkten der Bewegung etwa innerhalb einer Millisekunde zurückgelegt werden kann und die gewählten Positionen mit hoher Genauigkeit wiederholbar eingestellt werden können.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Erzeugung des Ortsversatzes ein gegenüber der optischen Achse des einfallenden Bündels von Lichtstrahlen schwenkbar angeordnetes Umlenkelement zu verwenden, ähnlich wie es auch schon in der DE 10 2007 015 063 A1 im Zusammenhang mit der statischen Erzeugung eines Lichtblatts durch eine asphärische Optik beschrieben wurde. Um zu verhindern, dass durch das Schwenken des Umlenkelements eine nicht gewollte Ortsabtastung erfolgt, ist das schwenkbare Umlenkelement hier jedoch in einer Eintrittspupillenebene angeordnet. Dazu weisen die Umlenkmittel eine erste sphärische Optik auf, mit der das Bündel paralleler Lichtstrahlen auf eine Eintrittspupillenebene fokussiert wird. In dieser Eintrittspupillenebene ist das Umlenkelement, welches beispielsweise als Schwingspiegel, Polygonscanner, Scanner auf MEMS-Basis (microelectromechanical Systems) oder DMD {digital micro mirror device) ausgebildet sein kann, angeordnet. Die Umlenkmittel umfassen außerdem eine zweite sphärische Optik zur folgenden Abbildung der Eintrittspupillenebene ins Unendliche. Auf diese Weise ist das parallel verlaufende Lichtstrahlbündel welches aus der zweiten sphärischen Optik tritt, bei geschwenktem Umlenkelement senkrecht zur optischen Achse versetzt, trifft versetzt den entsprechenden Abtastspiegel der Abtastgruppe und trifft mit rotierter Strahlrichtung auf die Probenebene, wodurch die Schattenbildung reduziert werden kann. Der Aufbau des Beleuchtungsstrahlengangs lässt sich beispielsweise so realisieren, dass bei einer Stellung des Umlenkelements von 45° in der Objektebene kein Winkelversatz erzeugt wird, jedoch bei davon abweichenden Winkeln.

Ersetzt man bei dieser Ausführung die erste und zweite sphärische Optik durch eine dem Umlenkelement nachgeordnete asphärische Optik, wie eine Zylinderlinse, so lässt sich der Schwingspiegel bzw. das Umlenkelement auch zur Reduktion der Streifenbildung bei statischer Lichtblatterzeugung verwenden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind daher die beiden sphärischen Optiken auf einer Wechseleinrichtung angeordnet, auf welcher außerdem eine asphärische Optik zur statischen Lichtblatterzeugung angeordnet ist. Die beiden sphärischen Optiken sowie die asphärische Optik sind dann mittels der Wechseleinrichtung alternativ in den Strahlengang einbringbar.

Die Wechseleinrichtung kann beispielsweise als Rad oder als Schlitten ausgestaltet sein, auf dem die beiden optischen Gruppen montiert sind. Auch die Montage auf zwei voneinander entkoppelten Wechselelementen ist möglich. Jeweils eine der beiden Baugruppen, entweder die beiden sphärischen Optiken oder die asphärische Optik sind dann in den Strahlengang der Beleuchtung einbringbar, das Einbringen kann manuell oder auch automatisch erfolgen. Für eine automatische Auswechslung verfügt die Wechseleinrichtung vorteilhaft über Antriebe, die mit einer entsprechenden Ansteuereinheit gekoppelt sind, die in Abhängigkeit des gewünschten Betriebsmodus Stellbefehle erzeugt und ausgibt und so ein automatisiertes, präzises Verfahren und Positionieren beim Wechsel der Baugruppen ermöglicht.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alteinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe mit einem quasistatischen Lichtblatt und

Fig. 2 eine zweite Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe mit einem quasistatischen Lichtblatt.

In Figur 1 ist eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe 1 mit einem Lichtblatt über einen Beleuchtungsstrahlengang gezeigt. Von einer nicht dargestellten Lichtquelle mit einer ebenfalls nicht dargestellten Beleuchtungsoptik wird entlang eine optischen Achse ein paralleles Bündel von Lichtstrahlen 2 zur Beleuchtung der Probe 1 abgestrahlt. Die Vorrichtung weist außerdem optische Strahlformungsmittel auf, mit denen das parallele Bündel von Lichtstrahlen 2 punktförmig zu einem Abtaststrahl fokussiert wird, der entlang einer Strahlrichtung auf die Probe 1 trifft. Diese optischen Strahlformungsmittel umfassen u.a. ein Abtastobjektiv 3, eine Tubusoptik 4 sowie ein weiteres Objektiv 5. Die Vorrichtung umfasst außerdem Abtastmittel zur Formung eines Lichtblatts aus dem Abtaststrahl durch eine Abtastbewegung in einer Abtastrichtung, die mit der Strahlrichtung einen von Null verschiedenen Winkel einschließt, wobei das Lichtblatt in einer durch die Strahlrichtung und die Abtastrichtung aufgespannten Lichtebene liegt. Die Abtastmittel umfassen hier zwei Abtastspiegel 6 umfassen, welche in einer Abtastbaugruppe 7 zusammengefasst sind. Von den Abtastspiegeln 6 kann einer für die Lichtblatterzeugung, die Aufspreizung des Lichtstrahls in der Abtastrichtung, die hier für den nicht versetzten Strahl im wesentlichen der y-Richtung entspricht, verwendet werden, der andere Abtastspiegel 6 kann zum Erzeugen optischer Schnitte in z-Richtung, in der üblicherweise detektiert wird, herangezogen werden. Die Vorrichtung weist außerdem Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung durch Drehung der Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene als Rotationsachse auf, so dass die Probe 1 in der Lichtblattebene aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtbar ist Die Einstellmittel umfassen dazu zwischen Lichtquelle und Abtastmitteln angeordnete Umlenkmittel zur Erzeugung eines Ortsversatzes des parallelen Bündels von Lichtstrahlen 2 vor dem Auftreffen auf die Abtastmittel. Schließlich weist die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung außerdem auch eine Strahfaufweitungsbaugruppe 8 auf, bei dieser handelt es sich um ein optionales Element, mit welcher der Durchmesser des rotationssymmetrischen Abtaststrahls und damit die Dicke des Lichtblatts variiert werden kann,

In der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung umfassen die Umlenkmittel eine erste sphärische Optik 9 zur Fokussierung des Bündels paralleler Lichtstrahlen 2 auf eine Eintrittspupillenebene. In der Eintrittspupillenebene ist ein Umlenkelement anordnet Eine zweite sphärische Optik 10 bildet die Eintrittspupillenebene folgend ins Unendliche ab, die Lichtstrahlen des Bündels laufen dann wieder parallel. Das Umlenkelement ist hier als Schwingspiegel 11 ausgestaltet, es kann aber ebenso als Polygonscanner, MEMS-Scanner oder DMD ausgebildet sein.

In der Grundstellung der Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung, bei der kein Ortsversatz erzeugt wird, nehmen die Lichtstrahlen den durch die durchgezogenen Linien gezeigten Weg. Die Strahlrichtung entspricht in diesem Fall der Richtung x in dem in Fig. 1 angedeuteten Koordinatensystem, die Abtastrichtung entspricht der Richtung y. Das Lichtblatt wird also in der xy-Ebene aufgespannt. Die Detektion bei SPIM-Verfahren erfolgt üblicherweise senkrecht zu dieser Lichtblattebene, in z-Richtung. Sie kann aber auch aus der z-Richtung heraus gekippt erfolgen. Die Normale der Lichtblattebene entspricht in Fig. 1 in jedem Falle jedoch der z- Richtung.

Durch das Drehen des Schwingspiegels 11 in die gestrichelt gezeigte Position weist das Bündel paralleler Lichtstrahlen nach Austritt aus der zweiten sphärischen Optik 10 einen Ortsversatz auf. Dieser ist in Fig. 1 durch den gestrichelten Strahlenverlauf gekennzeichnet. In der Probenebene, in Fig. 1 der strichpunktierten Linie durch die Probe 1 entsprechend, ist die Strahlrichtung für den gestrichelten Strahlverlauf dann um einen geringen Winkel gegenüber der ursprünglichen Strahlrichtung x gedreht. Die Probe 1 wird somit in der Lichtblattebene aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet, die Schattenbildung wird reduziert.

Dabei ist es möglich, die beiden sphärischen Optiken 9 und 10 auf einer Wechseleinrichtung anzuordnen, auf der außerdem eine asphärische Optik zur statischen Lichtblatterzeugung angeordnet ist. Die beiden sphärischen Optiken 9 und 10 sowie die asphärische Optik sind dann mittels der Wechseleinrichtung alternativ in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbar. Zum Wechsel werden die beiden sphärischen Optiken 9 und 10 aus dem Strahlengang entfernt, und anstelle der sphärischen Optik 10 wird die asphärische Optik an gleicher Position in den Strahlengang eingebracht Dies hat den Vorteil, dass der Schwingspiegel 1 1 auch zur Streifenreduktion bei der Verwendung eine statisch erzeugten Lichtblattes herangezogen werden kann, im Gegensatz zu der quasistatischen Erzeugung des Lichtblattes mit den Abtastmitlein.

Die Wechseleinrichtung kann beispielsweise als Schlitten oder als Rad ausgestaltet sein, außerdem kann die Beleuchtungsvorrichtung auch eine Steuereinrichtung umfassen sowie einen Antrieb, so dass der Wechsel zwischen den beiden sphärischen Optiken einerseits und der sphärischen Optik andererseits im Beleuchtungsstrahlengang aufgrund von Steuerbefehlen angetrieben erfolgen kann, wodurch ein automatischer oder automatisierter Wechsel vorgenommen werden kann.

Eine alternative Ausgestaltung einer Beleuchtungsvorrichtung ist in Figur 2 gezeigt, hier wird auf den Einsatz einer Kombination aus zwei sphärischen Optiken und einem Umlenkelement in einer Pupillenebene zwischen den beiden Optiken verzichtet Statt dessen umfassen die Umlenkmittel einen Versatzspiegel 12, welcher in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Lichtstrahlen des Bündels parallel zur optischen Achse verlaufen. Anders ausgedrückt befindet sich der Versatzspiegel 12 in einem abbildungstechnisch gesehen unendlichen Bereich, Er ist in Bezug auf die optische Achse zur UmSenkung des Bündels paralleler Lichtstrahlen 2 gekippt angeordnet, vorzugsweise in einem Winkel von 45°. Zur Erzeugung des Ortsversaizes ist der Versatzspiegel 12 entlang der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs vor der Umlen- kung verschiebbar. Eine Verschiebung ist wiederum durch die gestrichelte Position des Ver- satzspiegels 12 dargestellt, was zu dem gestrichelt dargestellten Strahlenverlauf führt, der letztendlich zu einer Drehung der Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene, die z- Richtung, führt.

Mit der vorangehend beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, die Bildung von Streifenartefakten durch Schattenwürfe auch bei der Verwendung von mittels Abtasteinrichtungen quasistatisch erzeugten Lichtblattern möglich.

Bezugszeichenliste

1 Probe

2 paralleles Lichtstrahlbündel

3 Abtastobjektiv

4 Tubusoptik

5 Objektiv

6 Abtastspiegel

7 Abtastbaugruppe

8 Strahlaufweltungsbaugruppe

9 erste sphärische Optik

10 zweite sphärische Optik

11 Schwingspiegel

12 Versatzspiegel

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Beleuchtung einer Probe (1) mit einem Lichtblatt Ober einen Beleuchtungsstrahlengang, umfassend

eine Lichtquelle mit einer Beleuchtungsoptik zur Abstrahlung eines entlang einer optischen Achse parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) zur Beleuchtung der Probe (1 ), optische Strahlformungsmittel zur punktförmigen Fokussierung des parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) zu einem entlang einer Strahlrichtung auf die Probe (1) treffenden Abtaststrahl,

Abtastmittel zur Formung eines Lichtblatts aus dem Abtaststrahl durch eine Abtastbewegung in einer Abtastrichtung (A_L), die mit der Strahlrichtung einen von Null verschiedenen Winkel einschließt, wobei das Lichtblatt in einer durch die Strahlrichtung und die Abtastrichtung aufgespannten Lichtblattebene liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Einstellmittel zur Einstellung der Strahlrichtung durch Drehung der Strahlrichtung um die Normale der Lichtblattebene als Rotationsachse umfasst, so dass die Probe (1) in der Lichtblattebene aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtbar ist, und die Einstellmittel zwischen Lichtquelle und Abtastmitteln angeordnete Umlenkmittel zur Erzeugung eines Ortsversatzes des parallelen Bündels von Lichtstrahlen (2) vor dem Auftreffen auf die Abtastmittel umfassen. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel einen Versatzspiegel (12) umfassen, welcher in einem Bereich angeordnet ist, in dem die Lichtstrahlen des Bündels (2) entlang einer optischen Achse parallel verlaufen, wobei der Ver- satzspiegel (12) in Bezug auf die optische Achse zur Umlenkung des Bündels (2) gekippt angeordnet ist und entlang der optischen Achse vor der Umlenkung zur Erzeugung des Ortsversatzes verschiebbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel eine erste sphärische Optik (9) zur Fokussierung des Bündels paralleler Lichtstrahlen auf eine Ein- trittspupillenebene, ein in der Eintrittspupillenebene angeordnetes Umlenkelement und eine zweite sphärische Optik (10) zur folgenden Abbildung der Eintrittspupillenebene ins Unendliche umfassen, wobei das Umlenkelement zur Erzeugung des Ortsversatzes gegenüber der optischen Achse des einfallenden Bündels von Lichtstrahlen schwenkbar angeordnet ist . 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement als Schwingspiegel (11 ), Polygonscanner, MEMS-Scanner oder DMD ausgebildet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sphärischen Optiken (9, 10) auf einer Wechseleinrichtung angeordnet sind, auf welcher außerdem eine asphärische Optik zur statischen Lichtblatterzeugung angeordnet ist, und die beiden sphärischen Optiken sowie die asphärische Optik mittels der Wechseleinrichtung alternativ in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbar sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung als Schlitten oder als Rad ausgestaltet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung über einen Antrieb mit einer Steuereinrichtung zum Wechsel der beiden sphärischen Optiken (9, 10) mit der asphärischen Optik im Beleuchtungsstrahlengang verfügt.