WO2016166375A1 - Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe Download PDF

Info

Publication number
WO2016166375A1
WO2016166375A1 PCT/EP2016/058565 EP2016058565W WO2016166375A1 WO 2016166375 A1 WO2016166375 A1 WO 2016166375A1 EP 2016058565 W EP2016058565 W EP 2016058565W WO 2016166375 A1 WO2016166375 A1 WO 2016166375A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
beam path
detection beam
optical
detection
branch
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/058565
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Knebel
Frank Sieckmann
Florian Fahrbach
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Cms Gmbh filed Critical Leica Microsystems Cms Gmbh
Priority to EP16720745.5A priority Critical patent/EP3283916A1/de
Priority to US15/566,729 priority patent/US10288860B2/en
Publication of WO2016166375A1 publication Critical patent/WO2016166375A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/006—Optical details of the image generation focusing arrangements; selection of the plane to be imaged
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/248—Base structure objective (or ocular) turrets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison

Definitions

  • the invention relates to a method for examining an object, in particular a microscopic sample, in which at least a partial area of the object is illuminated with illumination light and detection light emanating from the object is guided on a detection beam path that includes at least one focusing optical element and the plurality of detection passages with each having at least one detector element.
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out such a method and to a device for optically examining an object having a branched detection beam path which has a detection objective and at least one focusing optical element, as well as a plurality of detection beam path branches each having at least one detector element.
  • a Dreichip color camera can be used.
  • the incident light is directed wavelength-specific to three sensors by means of a multi-part, complex prism, which includes multiple color filters.
  • Each point of the object is detected pixel by pixel of the three sensors simultaneously, so that, for example, an RGB signal for each pixel can be generated from the data obtained.
  • the accuracy of the adjustment and positioning of the individual components must be very good.
  • the object is achieved by a method which is characterized in that an adjustment element is provided in at least one of the detection beam path branches, with which the optical path length of this detection beam path branch is set in such a way that the portion of the detection light guided on this detection gate branch is focused on the detector element of this detection beam path branch.
  • a device of the aforementioned type which is characterized in that in at least one of the detection beam path branches, an adjustment element is provided with which the optical path length of this detection beam path branch is adjustable such that guided on this detection beam path portion of the detection light on the Detector element of this detection beam path branch is focused.
  • the invention has the very particular advantage that by means of the adjusting element, for example, a Farbltuls, the at least one detection light bundling optical element, which may include, for example, a lens, in particular a microscope objective or camera lens and / or a tube optics can be individually and in particular automatically corrected ,
  • the detection light is divided into different detection beam path branches as a function of at least one detection light characteristic.
  • the detection light property may include, for example, the spatial orientation of a linear polarization and / or the membership of a predetermined or predefinable wavelength range.
  • each detection beam path branch can be influenced in such a way that the detection light guided on it is exactly focused on its detector element, which is described in detail below.
  • a longitudinal chromatic aberration of the focusing optical element and / or a longitudinal chromatic aberration of an optical system connected upstream of the detection beam path can be corrected by means of the adjustment element or by means of a plurality of adjustment elements, in particular automatically.
  • an automatic correction can take place by means of a control device which, as in the case of an autofocus system, determines a deviation from a desired focus.
  • the detection light depending on the location of its formation and / or depending on the axial distance of the place of its formation is divided into a detection objective on different detection beam path branches and / or focused on detector elements of different detection beam path branches.
  • Such a design has the very special advantage that, for example, the detection light of different sample layers, for example a microscopic sample, can be detected separately from one another, in particular simultaneously. In this way it is possible, in particular simultaneously, to obtain image data of different sample layers, which enables a fast 3D reconstruction of the sample.
  • a first sample layer In a first sample layer, only the detection light of a first wavelength range is detected, while with respect to a second sample layer, only the detection light of a second wavelength range, which is different from the first wavelength range, is detected.
  • a second sample layer there is no limitation to only two sample layers and / or two wavelength ranges. Rather, the number of sample layers and / or the number of wavelength ranges may be three or more. To that extent, it may be advantageous to simultaneously or sequentially illuminate a plurality of sample layers and to split the detection light into different detection beam path branches as a function of the sample layer of its formation and / or to focus on detector elements of different detection beam path branches.
  • This procedure has the very special advantage that image data of these sample layers can be obtained very quickly, simultaneously or sequentially by simultaneously illuminating a plurality of sample layers with a suitable illumination device, in particular without the sample having to be displaced relative to the detection arrangement, as will be seen below is explained in detail. In this way, it is possible to record a stack of images quickly and without sacrificing the sample, which allows a three-dimensional reconstruction of the sample.
  • SPIM Single Plane Illumination Microscopy
  • a well-known application of SPIM technology is the field of fluorescence microscopy, in which fluorophores in the Probe be excited with laser light.
  • this excitation takes place in a sample layer illuminated by an illumination light sheet (also called "light strip”) .
  • an illumination light sheet also called "light strip”
  • the sample is transilluminated with the light sheet, while the observation of the thus illuminated sample layer in FIG vertical direction by detection of the fluorescent and / or scattered light takes place.
  • the detection light emanating from the different sample layers is spatially focused separately on separate detector elements, in particular surface detector elements.
  • Such an embodiment makes it possible in a particularly advantageous manner to simultaneously be able to record image data from a plurality of different sample layers.
  • the branching of the detection beam path can be achieved in particular with the aid of beam splitters, which can be designed, for example, as a beam splitter cube.
  • the detection beam path can have at least one neutral beam splitter or one polarization beam splitter or one color beam splitter.
  • the adjustment device makes it possible to adjust the optical path lengths of the Adjustment branches to be adapted in a sample-specific manner such that each detector element is located in an optically corresponding plane to the plane in which the object layer to be examined is located.
  • the optical light paths of the detection beam path branches can be set such that each of the detector elements "looks" at the object layer to be examined.
  • Such adaptability of the optical path lengths has the very special advantage that the different design and the different properties of different samples, in particular with regard to expansion and / or refractive index, can be taken into account. For example, it can be taken into account - in particular also wavelength-specific with regard to the optical path length - whether the detection light has to travel a longer or a shorter path through the sample before it leaves the sample.
  • an adaptation of the optical path lengths in the exchange of optical components in the detection beam path such as when changing the detection lens, can be made precisely.
  • the optical path lengths of the individual detection beam path branches are set independently of one another by means of the adjustment element.
  • the optical path length of a first detection beam path branch and the optical path length of a second detection beam path branch are set independently of each other and / or adjustable. In this way it is possible, in particular, to associate individually with each detector element a specific sample layer and / or detection light with specific properties.
  • each detection beam path branch can have its own adjustment element, with its optical path length set and / or adjustable.
  • an adjustment element is provided, with which the optical path length of the respective detection beam path branch is set such that the guided on this detection beam path portion of the detection light to the detector element of this detection beam path branch Focusing ⁇ is.
  • At least one adjustment element can be present with which the optical path lengths of at least two detection beam path branches are simultaneously changed and / or changed.
  • Such an adjustment element can be arranged, for example, in a region of the detection beam path in which two detection beam path branches spatially overlap.
  • Such an adjustment can be realized in very different ways.
  • adjustment elements of different types are arranged in different detection beam path branches.
  • an adjusting element has a plurality of different, transparent optical components, such as a plurality of differently long glass blocks, which are insertable in exchange for each other in the detection beam path or in a detection beam path branch.
  • an extension of the optical path length can be effected, while by exchanging such an optical component for another optical component which is geometrically shorter and / or or a lower refractive index, a reduction of the optical path length of the detection beam path or the detection beam path branch can be achieved.
  • the material glass for example in “glass block”
  • any materials and material combinations can be used for the optical components of the setting device and also for all other optical components used.
  • large parts of the optical components used or depicted in the figures can be partly or wholly made from air and / or other gases or gas mixtures or also from liquids (such as water, oil) consist.
  • the mirrors used may be designed as reflection prisms or, alternatively, only as simple single mirror surfaces.
  • the beam splitters used can be, for example, simple beam splitter plates or also beam splitter cubes.
  • the adjusting element has a plurality of transparent optical components which can be inserted independently of one another into the detection beam path and / or into a detection beam path branch.
  • a plurality of optical components in the detection beam path or one of the detection beam path branches in succession, wherein an extension of the optical path length can be achieved by adding a further optical component, while a shortening of the optical path length can be effected by removing one of the optical components ,
  • the adjustment element has a plurality of optical components arranged on a revolver or on a displacement arrangement. In this way it is possible, for example by simply rotating the turret, to replace an optical component in the respective detection beam path branch with another optical component. It is also possible to simultaneously exchange the optical components of a plurality of detection beam path branches by a single rotating operation or by a single shifting operation, which makes it possible to quickly and efficiently adjust the optical path lengths of a plurality of detection beam path branches in a setting step.
  • the adjusting device or an adjusting element of the adjusting device has at least one transparent block, for example a glass block, which is movable, in particular rotatable and / or displaceable, such that it is in the detection beam path and / or in a detection beam path branch located portion of the block is changeable.
  • the adjusting device or an adjusting element of the adjusting device has at least one transparent block, for example a glass block, which is movable, in particular rotatable and / or displaceable, such that it is in the detection beam path and / or in a detection beam path branch located portion of the block is changeable.
  • at least one of the detector elements along the optical axis perpendicular to the detector element is positioned independently of the other detector elements so that the desired optical path length is achieved.
  • the detector element could either be firmly anchored (for example in a focal position of the optical beam path) or kept movable in the sense that its position along the optical axis, for example by means of a mechanical, pneumatic, electrical or piezoelectric effect based drive, can be adjusted to achieve a certain position on the optical axis.
  • This drive can be part of the adjustment.
  • Such an adjustment could be automated before or between during individual measurements or image recordings or manually.
  • the adjustment element has at least one optical component which can be set in its geometric and / or optical thickness.
  • the adjusting element can have at least one optical component which can be changed in its shape.
  • This adjustable optical component can be realized in particular in such a way that it has a fluid arranged in a container, in particular a liquid, wherein the shape of the container is variable. In this way, the geometric length of the irradiated by the detection light part of the optical component can be changed. This can be done, for example, by directly changing the shape of the vessel. However, it is also possible to change the shape of the optical component by applying pressure to the fluid or by generating a negative pressure.
  • the adjustable optical component can have two transparent limiting disks, between which a fluid, in particular liquid, optical medium is arranged.
  • a fluid in particular liquid
  • optical medium By changing the distance of the boundary plates, the geometric thickness and thus also the optical thickness of the adjustable optical component can be changed.
  • the transparent ones For example, limiting discs can together form a receiving space for the optical medium with a flexible elastic, in particular annular, film.
  • At least one of the boundary layers, in particular all boundary layers located in the detection beam path is arranged at an angle different from 90 degrees to the direction of incidence of the detection light. or that at least one of the boundary layers, in particular all boundary layers located in the detection beam path, are arranged at an angle other than 90 degrees to the optical axis.
  • filters for example bandpass filters
  • filters can be applied to the boundary layers of the beam splitters and / or the optical components, in particular sputtered on. This, for example, in order to realize a wavelength-specific detection and / or to hide light of the excitation wavelength.
  • At least one of the beam splitters and / or at least one of the optical components is designed so that aberrations are avoided or at least reduced and / or that aberrations are at least compensated.
  • At least one of the beam splitters and / or at least one of the optical components can have at least one curved interface, in particular an aspherically curved interface.
  • at least one of the beam splitters or one of the optical components has an inhomogeneous refractive index over its cross section and thus unfolds a lens effect (GRIN lens).
  • GRIN lens lens effect
  • at least one of the beam splitters and / or at least one of the optical components has a diffractive structure.
  • the effective refractive power of the beam splitters and / or the optical components can be zero in an easily realizable way, which means that the focal length of these elements is infinite.
  • an effective refractive power of zero also means that the angle of convergence of the respective detection beam focused on an area detector element is not changed by the respective beam splitter and the respective optical component.
  • an effective refractive power of the element of zero for elements consisting of a single material is achieved by the front and the rear interface being flat.
  • a beam splitter and / or an optical component whose boundary surfaces are curved, yet a refractive power of zero can be achieved by equaling the curvature of its front interface and its rear interface.
  • a beam splitter and / or such an optical component it is also possible with such a beam splitter and / or such an optical component to achieve an axial offset of the focus of the detection light; this, without - unlike a lens - changes the convergence angle of the respective focused on a surface detector element detection light beam.
  • the first boundary surface of the first beam splitter which is hit by the detection light, and which in each case are curved the same way for the individual detection beam path branches.
  • the refractive indices of said elements are different, however, at least one radius of curvature must be adjusted accordingly to achieve the same effect.
  • the adjustable optical component can have two transparent, curved boundary plates, between which a fluid, in particular liquid, optical medium is arranged.
  • a fluid, in particular liquid, optical medium By changing the distance of the boundary plates, the geometric thickness and thus also the optical thickness of the adjustable optical component can be changed.
  • the transparent, curved boundary plates can together form a receiving space for the optical medium, for example with a flexible elastic, in particular tubular, film. By pressurizing the medium with a pressure, the boundary plates can be pushed apart and thus the optical path length can be increased.
  • the boundary plates By reducing the pressure acting on the medium, the boundary plates can be moved towards each other and thereby a reduction of the optical path length can be achieved.
  • the two limiting discs are curved in the same direction and have the same radius of curvature.
  • the refractive index of the fluid medium is adapted to the refractive index of the boundary writing.
  • the refractive index of the medium is the same as that of the delineating letter.
  • the invention has the very special advantage that each detector element can be positioned in a plane that corresponds to the object plane of interest, without having to move the object and / or the detector element.
  • the object can not be moved or moving the object is problematic.
  • This may be the case, for example, in microscopic examinations in which instruments such as microelectrodes or microneedles protrude into the sample during the examination.
  • the geometric path length remains at least one detection beam path branch, in particular all De ⁇ ek ⁇ esss edging branches, while adjusting the optical path length of at least one detection beam path branch constant.
  • the particular advantage of such an embodiment lies in the fact that neither the object, nor the optical system preceding the detection beam path and / or the focusing optics, such as a lens or a microscope objective, nor the detector elements have to be moved in order to adapt the device to the respectively specific conditions adapt.
  • the onstant-holding the geometric path length while only the optical path length is changed, has the very special advantage that a much higher precision in terms of adjustment can be achieved because an exact positioning of the individual elements by a setting process, in the example the detector elements or for example movable mirrors are moved, not destroyed. Rather, such positioning operations are largely unnecessary. Insofar as positioning operations are required with respect to an optical-thickness-adjustable component, such as the optical components described above by way of example, this is unproblematic or at least substantially less problematic with regard to the effects on the beam path than, for example, adjusting the positions of the detector elements.
  • the detector elements can be designed in particular as surface detector elements.
  • a detector element may be designed as a CCD detector or as a CMOS detector or as an sCMOS detector.
  • the detector elements are parts of the same detector, in particular area detector.
  • the detector has a sensor surface, wherein different spatial components of the sensor surface form the different detector elements.
  • the detector elements can be separate detectors, in particular area detectors, or at least to be parts of separate detectors, in particular area detectors.
  • Such an embodiment has the advantage that the individual detector elements are completely independent of one another can be operated and read.
  • the inventive method can be carried out in particular using a scanning microscope and / or a confocal scanning microscope.
  • the device according to the invention may advantageously include a scanning microscope or a confocal scanning microscope and / or be formed from a scanning microscope and / or a confocal scanning microscope.
  • the beam deflection device (scanner) of a scanning microscope or confocal scanning microscope which can be set with regard to the deflection angle, can be used to generate a quasi-light sheet for SPIM illumination of one or more sample layers.
  • the device according to the invention can also be designed, for example, as a camera and / or as a color camera.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention with a branched detection beam path and area detector elements which are parts of the same area detector,
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a device according to the invention with continuously adjustable adjustment elements
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of a device according to the invention with continuously adjustable adjustment elements
  • 6 shows an exemplary embodiment of a multi-dimensionally branched defection beam path
  • FIG. 7 shows a fifth exemplary embodiment of a device according to the invention with bandpass filters
  • FIG. 8 is a schematic view of the principle of operation when curved boundary surfaces are used;
  • FIG. 9 is a detailed view of a sixth embodiment with curved boundary surfaces.
  • FIG. 10 is a detail view of another, seventh embodiment, also with curved interfaces,
  • Fig. 1 1 shows an embodiment of an adjustable optical component with curved boundary surfaces
  • FIG. 12 shows an eighth exemplary embodiment of a device according to the invention with direct placement of the detectors in the focal planes.
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention and illustrates an exemplary embodiment of a method according to the invention by way of example for a microscopic application in which a microscopic sample 2 is examined as object 1.
  • the present invention is not limited to microscopic samples.
  • the device has a light source, not shown, which may be formed for example as a laser.
  • the light source could be a light beam which is shaped into a light sheet by means of a cylinder optic and focused onto the sample 2 with an illumination objective.
  • the detection light 3 emanating from the sample 2 is collimated by the detection objective 4 and focused by a tube lens 5 and subsequently reaches a first beam splitter 6.
  • the first beam splitter 6 reflects the part of the detection light 3 which has a wavelength below 640 nm.
  • the remaining part of the detection light 3 is transmitted.
  • the reflected portion of the detection light 3 passes to another beam splitter 7, which reflects the part of the detection light 3 having a wavelength below 560 nm.
  • the remaining part of the detection light 3 that is to say the part of the detection light 3 which has a wavelength in the range between 640 and 560 nm, is transmitted.
  • the part of the detection light 3 reflected by the first beam splitter 6 and transmitted by the second beam splitter 7 passes to a first detector element 10 after passing through a first optical component 8, which is part of a setting device 9 with a plurality of adjustment elements for setting the optical path lengths of the detection beam path branches.
  • the optical path length of this detection beam path branch, at the end of which the first detector element 10 is located, is adjusted such that the first detector element 10 is located in an optically corresponding plane to the sample layer of the sample 2 to be examined.
  • the part of the detection light 3 transmitted by the first beam splitter 6 reaches a mirror 11 and is deflected by it to a second detector element 12, that portion of the detection light 3 transmitted by the first beam splitter 6 after passing through a second optical component 13 which also Part of the adjustment device 9 is reached.
  • the second detector element 12 is likewise arranged in a plane optically corresponding to the sample layer of the sample 2 to be examined.
  • the part of the detection light 3 reflected by the second beam splitter 7 also strikes the mirror 11 and is deflected by it to a third detector element 15, which is reached after passing through a third optical component 14.
  • the third detector element 15 is likewise located in a plane which corresponds optically to the sample layer of the sample 2 to be examined.
  • the device has the very special advantage that at the same time image data different wavelength ranges of the sample layer of the sample 2 to be examined can be recorded.
  • the first detector element 10 receives the part of the detection light 3 having a wavelength below 560 nm
  • the second detector element 12 receives the part of the detection light 3 having a wavelength above 640 nm.
  • the part of the detection light 3 in the intermediate wavelength range of 560 nm to 640 nm is detected by the third detector element 15.
  • a notch filter not shown in the figure is used, which filters out light with the excitation wavelength from the detection light 3.
  • the optical path lengths of the detection beam path branches can be changed by exchanging the optical components 8, 13, 14.
  • each of the detection beam path branches for example, a revolver or a displacement arrangement, each with a plurality of different lengths optical components may be present, so that only the just required optical component can be mechanically precisely guided in the respective detection beam path branch to adapt the respective optical path. In particular, this process can also be controlled automatically.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device according to the invention, which is constructed similar to the device shown in Figure 1.
  • the first detector element 10 and the second detector element 12 and the third detector element 15 are not components of the same area detector, but each formed as a separate area detectors, which are operated separately.
  • Figure 3 shows a third embodiment of a device according to the invention, which is constructed similar to the device shown in Figure 1.
  • a continuously adjustable optical component 16 is arranged in each of the detection beam path branches.
  • the infinitely adjustable optical components 1 6 can be set independently of each other, so that the optical path lengths of the individual detection beam path branches independently can be adjusted from each other.
  • FIGS. 4a and 4b The mode of operation of the continuously variable optical components 16 is illustrated in more detail in FIGS. 4a and 4b.
  • Each of the infinitely adjustable optical components 16 has two transparent boundary plates 17, which together with an annular, elastic film 18 form a receiving space for a fluid 19.
  • the distance of the transparent boundary plates 17 - and thus the irradiated optical length - can be changed, for example by changing the pressure on the fluid 19.
  • FIG. 5 schematically shows a fourth exemplary embodiment of a device according to the invention, in which the detection light 3 focused by the tube lens 5 is split by a first beam splitter 6.
  • the first beam splitter 6 reflects the part of the detection light 3 which has a wavelength below 640 nm.
  • the remaining part of the detection light 3 is transmitted and, after passing through a first continuously adjustable optical component 21, arrives at a first detector element 22.
  • the part of the detection light 3 reflected by the first beam splitter 6 reaches a second beam splitter 7, which reflects the part of the detection light 3 which has a wavelength below 560 nm.
  • This part of the detection light 3 passes after passing through a second continuously adjustable optical component 23 to a second detector element 24.
  • the remaining part of the detection light 3 that is to say the part of the detection light 3 which has a wavelength in the range between 640 and 560 nm, is transmitted by the second beam splitter 7 and is subsequently deflected by means of a deflection prism 25 to a third detector element 26, which detects the detection light 3 reached after passing a third adjustable optical component 27.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a multi-dimensionally branched detection beam path in which a plurality of surface detector elements 28, 29, 30, 31 of a surface detector 32 are used and adjusted by suitable, in particular automatic, adjustment of the detection beam path branches (not shown in this figure for the sake of clarity ) Adjusting elements are each arranged in a sample layer to be examined optically corresponding plane.
  • the multi-dimensional branching is achieved in that the detection light 3 in a first divider stage 33 is initially spatially split by a first beam splitter 34, which may include, for example, a color beam splitter, wherein the transmitted part of the detection light 3 is deflected by a first deflection mirror 35.
  • a first beam splitter 34 which may include, for example, a color beam splitter, wherein the transmitted part of the detection light 3 is deflected by a first deflection mirror 35.
  • a further splitting of both the transmitted part of the detection light 3, and the reflected part wherein the second beam splitters 37, 38, which may also include, for example, color beam splitter, and the second deflection mirror 39, 40 of the second divider stage 36th relative to the respective optical axis and relative to the first beam splitter 34 and the first deflection mirror 35 are rotated by 90 degrees.
  • FIGS. 1 to 1 b have boundary surfaces which are oriented perpendicular to the direction of incidence of the incident light and / or which are plane-parallel to one another. However, this does not necessarily have to be so realized.
  • At least one of Interfaces is arranged at an angle different from 90 degrees to the direction of incidence of the detection light and / or that at least one of the interfaces, in particular all located in the detection beam path Interfaces are arranged at an angle different from 90 degrees to the optical axis.
  • the following boundary surfaces are not aligned parallel to one another along the detection beam path at least immediately one after the other.
  • a filter in particular a bandpass filter
  • FIG. 7 illustrates an exemplary embodiment that substantially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 2, but with a bandpass filter 41 being applied in each case by way of example to the first optical component 8, the second optical component 13 and the third optical component 14.
  • These bandpass filters 41 can be used, for example, for wavelength-specific detection and in particular for suppressing the light of an excitation wavelength.
  • the bandpass filters 41 may be formed similarly. However, it is also possible for the bandpass filters 41 to be designed differently with regard to the wavelength range of the transmitted light, for example in order to be able to detect detection light of different wavelength ranges with the area detector elements 10, 12, 15.
  • bandpass filters 41 could also be located elsewhere on one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or one of the optical components 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 in the non-overlapping parts of FIGS Detektionsstrahlengangzweige be arranged.
  • the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or the optical components 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 need not be made of the same material, but can. In particular, different materials can advantageously also be used. Although contiguous elements are made of the same material, these elements need not necessarily be made in one piece with one another. However, this is quite possible and particularly advantageous in some applications.
  • At least one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or at least one of the optical components 8, 13, 14, 1 6, 21, 23, 27 so be configured so that aberrations are avoided or at least reduced, and / or compensated.
  • at least one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or at least one of the optical components 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 can, for example, have at least one curved interface, in particular an aspherically curved interface , exhibit.
  • At least one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or at least one optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 it is also possible for at least one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or at least one optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 to have an inhomogeneous refractive index over its cross section and thus unfolds a lens effect (GRIN lens).
  • At least one of the beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and / or at least one of the optical components 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 has a diffractive structure having.
  • the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 7 have beam splitters 6, 7, 34, 37, 38 and optical components 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 whose effective power is zero; or in other words, the focal length of these elements is at infinity.
  • an effective refractive power of zero means that the convergence angle ⁇ of the respective detection beam focused on an area detector element is determined by the respective beam splitter 6, 7, 34, 37, 38 and the respective optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 is not changed.
  • an effective refractive power of the element of zero for elements consisting of a single material is achieved by the front and the rear interface being flat.
  • a beam splitter 6, 7, 34, 37, 38 and / or an optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 (generally symbolized by the optical system X in FIG ), which nevertheless have a refractive power of zero can be achieved by the curvature of the front interface 42 and the rear interface 43 are equal, as illustrated by way of example and very schematically in Fig. 8.
  • a beam splitter 6, 7, 34, 37, 38 and / or an optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 to achieve an axial offset of the focus of the detection light 3, as shown schematically in Fig. 8.
  • ß ß '.
  • the boundary surfaces of the same curvature in order to achieve the described effect, it is not necessary to use the boundary surfaces of the same beam splitter 6, 7, 34, 37, 38 and / or optical component 8, 13, 14, 16, 21, 23, 27 to act. Rather, it can also advantageously be provided that, for example, the first boundary surface 44 of the first beam splitter 6, which is hit by the detection light 3, and the last interface 45, 46, 47 respectively corresponding to the individual detection beam path branches, curved correspondingly (assuming they have the same refractive index) are.
  • the embodiment substantially corresponds to the embodiment shown in Figure 1, but the optical components 8, 13, 14 have identical lengths (which may be arbitrarily small).
  • the curvatures of the various boundary surfaces can be of different degrees, for example to compensate for aberrations, but also to image different sample layers simultaneously or sequentially onto the different detector elements (not shown), whereby the detection light 3 is divided into different detection beam path branches depending on the sample layer of its formation is focused on detector elements 10, 12, 15 different detection beam path branches.
  • the first interface 44 of the first beam splitter 6, which is hit by the detection light 3, is convexly curved, while the last interface 45, 46, 47 which is in each case the last one for the individual detection beam paths is concavely curved.
  • the curvatures of the various boundary surfaces can be pronounced to different degrees.
  • the optical components 8, 13, 14 have different lengths. Aberrations can also be compensated for by this structure or a plurality of sample layers can be illuminated simultaneously or sequentially (not shown), the detection light 3 being dependent on is divided from the sample layer of its formation on different detection beam path branches and is focused on detector elements 10, 12, 15 different detection beam path branches.
  • FIG. 12a shows an eighth exemplary embodiment, in which the three area detector elements 10, 12, 15 can be displaced along their optical axis which is perpendicular to them, such that the three area detector elements lie in the respectively optimum focus position.
  • the three area detector elements could either be firmly anchored in the respective focus position or be kept movable in the sense that their position along the optical axis, for example by means of a mechanical, pneumatic, electric or based on the piezoelectric effect drive, can be adjusted to reach a certain position on the optical axis.
  • Fig. 12b the arrangement of Fig.
  • Each surface detector element is an optical component for the purpose of fine adjustment of the focus position on the respectively associated surface detector element is arranged.
  • This can be achieved according to the invention in any of the previously described ways, for example by the use of suitable glass blocks and / or by using a variable in its thickness optical component 10, 12, 15th

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen eines Objektes, insbesondere einer mikroskopischen Probe, bei dem zumindest ein Teilbereich des Objektes mit Beleuchtungslicht beleuchtet und von dem Objekt ausgehendes Detektionslicht auf einem Detektionsstrahlengang, geführt wird, der wenigstens ein bündelndes optisches Element beinhaltet und der mehrere Detektionsstrahlengangzweige mit jeweils wenigstens einem Detektorelement aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Detektionsstrahlengangzweige ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweigs derart eingestellt wird, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes auf das Detektorelement dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen eines Objektes, insbesondere einer mikroskopischen Probe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen eines Objektes, insbesondere einer mikroskopischen Probe, bei dem zumindest ein Teilbereich des Objektes mit Beleuchtungslicht beleuchtet und von dem Objekt ausgehendes Detektionslicht auf einem Detektionsstrahlengang, geführt wird, der wenigstens ein bündelndes optisches Element beinhaltet und der mehrere Detektionsstrohlengangzweige mit jeweils wenigstens einem Detektorelement aufweist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Ausführen eines solchen Verfahrens und eine Vorrichtung zum optischen Untersuchen eines Objektes mit einem verzweigten Detektionsstrahlengang, der ein Detektionsobjektiv und wenigstens ein bündelndes optisches Element, sowie mehrere Detektionsstrahlengangzweige mit jeweils wenigstens einem Detektorelement aufweist.
In der Mikroskopie ist es beispielsweise zur Untersuchung schneller physiologischer Reaktionen von großem Vorteil, aus einer Probenebene gleichzeitig das Detektionslicht unterschiedlicher Wellenlängen mit unterschiedlichen Flächendetektorelementen zu detektieren. Hierzu kann beispielsweise eine Dreichip- Farbkamera verwendet werden. Bei einer solchen Kamera wird das einfallende Licht mittels eines mehrteiligen, komplex aufgebauten Prismas, das mehrere Farbfilter beinhaltet, wellenlängenspezifisch auf drei Sensoren gelenkt. Jeder Punkt des Objektes wird pixelgenau von den drei Sensoren gleichzeitig detektiert, so dass aus den gewonnenen Daten beispielsweise ein RGB-Signal für jeden Pixel erzeugt werden kann. Die Genauigkeit der Justierung und Positionierung der Einzelkomponenten muss hierbei ganz besonders gut sein. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Untersuchen eines Objektes, insbesondere einer mikroskopischen Probe, anzugeben, das flexibel auf die jeweils spezifischen Anforderungen bezüglich der verwendeten Abbildungsoptik und/oder des zu untersuchenden Objektes einstellbar ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in wenigstens einem der Detektionsstrahlengangzweige ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweigs derart eingestellt wird, dass der auf diesem Detektionsstrohlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes auf das Detektorelement dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die flexibel auf die jeweils spezifischen Anforderungen bezüglich der verwendeten Abbildungsoptik und/oder des zu untersuchenden Objektes einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in wenigstens einem der Detektionsstrahlengangzweige ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweigs derart einstellbar ist, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes auf das Detektorelement dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist.
Die Erfindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass mittels des Einstellelements beispielsweise ein Farblängsfehler des wenigstens einen das Detektionslicht bündelnden optischen Elements, das beispielsweise ein Objektiv, insbesondere ein Mikroskopobjektiv oder Kameraobjektiv und/oder eine Tubusoptik beinhalten kann, individuell und insbesondere auch automatisiert korrigiert werden kann.
Bei einer besonderen Ausführung wird das Detektionslicht in Abhängigkeit von wenigstens einer Detektionslichteigenschaft auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt. Die Detektionslichteigenschaft kann beispielsweise die räumliche Ausrichtung einer Linearpolarisation und/oder die Zugehörigkeit zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Wellenlängenbereich umfassen.
So ist es beispielsweise möglich, den Teil des Direktionslichts mit einer Wellenlänge unter 560 nm auf einen ersten Detektionsstrahlengangzweig zu lenken, den Teil des Detektionslichts, das eine Wellenlänge im Bereich zwischen 560 nm und 640 nm aufweist, auf einen zweiten Detektionsstrahlengangzweig zu lenken und den Teil des Detektionslichts mit einer Wellenlänge über 640 nm auf einen dritten De†ek†ionss†rahlengangzweig zu lenken. Zur Aufspaltung des Defekfionslichfs werden hierzu beispielsweise Farbsfrahlfeiler verwendet, die insbesondere auch kaskadiert hintereinander angeordnet sein können. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die genannten Wellenlängen beschränkt ist.
Auf diese Weise ist es ermöglicht, eine Farbkamera und/oder eine Mikroskopanordnung zu verwirklichen, die individuell auf die vorliegenden Gegebenheiten, insbesondere die optischen Eigenschaften der den Detektionsstrahlengangzweigen vorgeschalteten optischen Elemente und oder des Objektes, insbesondere wellenlängenspezifisch, angepasst werden kann. Insbesondere hat die Erfindung den Vorteil, dass jeder Detektionsstrahlengangzweig derart beeinflusst werden kann, dass das auf ihm geführte Detektionslicht exakt auf sein Detektorelement fokussiert ist, was weiter unten noch im Detail beschrieben ist. Ein Farblängsfehler des bündelnden optischen Elements und/oder ein Farblängsfehler eines dem Detektionsstrahlengang vorgeschalteten optischen Systems kann mittels des Einstellelements oder mittels mehrerer Einstellelemente, insbesondere automatisch, korrigiert werden. Beispielsweise kann eine automatische Korrektur mittels einer Steuerungsvorrichtung erfolgen, die wie bei einem Autofokussystem eine Abweichung von einer Sollfokussierung feststellt.
Alternativ oder zusätzlich zu einer wellenlängenspezifischen Aufteilung des Detektionslichts auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige ist bei einer besonderen Ausführung vorgesehen, dass das Detektionslicht in Abhängigkeit vom Ort seiner Entstehung und/oder in Abhängigkeit von dem Axialabstand des Ortes seiner Entstehung zu einem Detektionsobjektiv auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und/oder auf Detektorelemente unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert wird. Eine solche Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass beispielsweise das Detektionslicht unterschiedlicher Probenschichten beispielsweise einer mikroskopischen Probe getrennt voneinander, insbesondere simultan, detektiert werden kann. Auf diese Weise ist es ermöglicht, insbesondere simultan, Bilddaten unterschiedlicher Probenschichten zu gewinnen, was eine schnelle 3D-Rekonstruktion der Probe ermöglicht. Hierbei kann zusätzlich auch vorgesehen sein, dass bezüglich einer ersten Probenschicht ausschließlich das Detektionslicht eines ersten Wellenlängenbereichs detektiert wird, während bezüglich einer zweiten Probenschicht ausschließlich das Detektionslicht eines zweiten Wellenlängenbereichs, der vom ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, detektiert wird. Allerdings gibt es hierbei keine Beschränkung auf lediglich zwei Probenschichten und/oder zwei Wellenlängenbereiche. Vielmehr können die Anzahl der Probenschichten und/oder die Anzahl der Wellenlängenbereiche auch drei oder mehr betragen. Insoweit kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass simultan oder sequentiell mehrere Probenschichten beleuchtet werden und das Detektionslicht in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und/oder auf Detektorelemente unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert wird. Diese Vorgehensweise hat den ganz besonderen Vorteil, dass durch das gleichzeitige Beleuchten mehrerer Probenschichten mit einer geeigneten Beleuchtungsvorrichtung sehr schnell, simultan oder sequentiell, Bilddaten dieser Probenschichten gewonnen werden können, insbesondere ohne dass die Probe relativ zu der Detektionsanordnung verschoben werden muss, was weiter unten noch im Detail erläutert ist. Auf diese Weise ist es ermöglicht, schnell und probenschonend einen Bildstapel aufzunehmen, der eine dreidimensionale Rekonstruktion der Probe erlaubt.
Ein probenschonenderes Untersuchen einer Probe in drei Dimensionen ist insbesondere deshalb ermöglicht, weil die Belastung durch das Beleuchtungslicht auf Grund der schnelleren Bilddatengewinnung verringert werden kann und weil, was weiter unten noch im Detail erläutert ist, die Probe nicht relativ zu der Detektionsanordnung verschoben werden muss. Die Erfindung kann insbesondere in der SPIM-Mikroskopie vorteilhaft eine Anwendung finden. Die SPIM-Technik (Single Plane Illumination Microscopy), bei der eine schichtweise Beleuchtung der Probe erfolgt, erlaubt eine schnellere und probenschonendere Erfassung von Bilddaten, als beispielsweise bei einer punktweisen Abtastung einer Probe. Ein bekanntes Einsatzgebiet der SPIM- Technologie ist der Bereich der Fluoreszenz-Mikroskopie, bei der Fluorophore in der Probe mit Laserlicht angeregt werden. Bei der bekannten SPIM-Technologie findet hierbei eine Anregung in einer von einem Beleuchtungs-Lichtblatt (auch „Lichtstreifen" genannt) beleuchteten Probenschicht statt. Zum Erzeugen einer SPIM- Abbildung wird die Probe mit dem Lichtblatt durchleuchtet, während die Beobachtung der so beleuchteten Probenschicht in senkrechter Richtung durch Detektion des Fluoreszenz- und/oder Streulichtes erfolgt.
Bei einer Anwendung der Erfindung in der SPIM-Mikroskopie kann in ganz besonders vorteilhafter Weise eine Beleuchtung mehrerer Probenschichten mit einem einzigen Lichtblatt erfolgen, dessen räumliche Dicke größer ist, als die Schärfentiefe der Detektionsanordnung, so dass das von den simultan mit ein und demselben Lichtblatt beleuchteten Probenschichten jeweils ausgehende Detektionslicht, simultan oder sequentiell, separat voneinander detektiert werden kann. Allerdings ist diese Vorgehensweise nicht allein auf die SPIM-Technologie beschränkt. Vielmehr kann ganz allgemein eine Beleuchtungsvorrichtung vorhanden sein, die mehrere Probenschichten beleuchtet, wobei das Detektionslicht in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt ist und/oder auf Detektorelemente unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert ist.
Hierbei kann, wie bereits erwähnt, vorteilhaft vorgesehen sein, dass das von den unterschiedlichen Probenschichten ausgehende Detektionslicht räumlich getrennt auf separate Detektorelemente, insbesondere Flächendetektorelemente, fokussiert wird. Eine solche Ausführung ermöglicht es in ganz besonders vorteilhafter Weise, gleichzeitig Bilddaten von mehreren unterschiedlichen Probenschichten aufnehmen zu können.
Die Verzweigung des Detektionsstrahlengangs kann insbesondere mit Hilfe von Strahlteilern, die beispielsweise als Strahlteilerwürfel ausgebildet sein können, erreicht werden. Insbesondere kann der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Neutralstrahlteiler oder einen Polarisationsstrahlteiler oder einen Farbstrahlteiler aufweisen. Die Einstellvorrichtung ermöglicht es, die optischen Weglängen der De†ek†ionss†rahlengangzweige probenspezifisch derart anzupassen, dass jedes Detektorelement in einer optisch korrespondierenden Ebene zu der Ebene befindet, in der die zu untersuchende Objektschicht liegt. Oder anders ausgedrückt: Die optischen Lichtwege der Detektionsstrahlengangzweige können derart eingestellt werden, dass jedes der Detektorelemente auf die zu untersuchende Objektschicht „schaut".
Eine solche Anpassbarkeit der optischen Weglängen hat den ganz besonderen Vorteil, dass die unterschiedliche Ausbildung und die unterschiedlichen Eigenschaften unterschiedlicher Proben, insbesondere hinsichtlich Ausdehnung und/oder Brechungsindex, berücksichtigt werden können. Beispielsweise kann - insbesondere auch wellenlängenspezifisch in Bezug auf die optische Weglänge - berücksichtigt werden, ob das Detektionslicht einen längeren oder einen kürzeren Weg durch die Probe zurücklegen muss, bevor es aus der Probe austritt. Darüber hinaus kann beispielsweise auch eine Anpassung der optischen Weglängen beim Austausch von optischen Komponenten im Detektionsstrahlengang, wie beispielsweise bei einem Wechsel des Detektionsobjektivs, präzise vorgenommen werden. Bei einer besonderen Ausführung des Verfahrens werden die optischen Weglängen der einzelnen Detektionsstrahlengangzweige mittels des Einstellelements unabhängig voneinander eingestellt. Beispielsweise kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die optische Weglänge eines ersten Detektionsstrahlengangzweigs und die optische Weglänge eines zweiten Detektionsstrahlengangzweigs unabhängig voneinander eingestellt werden und/oder einstellbar sind. Auf diese Weise ist es insbesondere ermöglicht, jedem Detektorelement individuell eine bestimmte Probenschicht und/oder Detektionslicht mit bestimmten Eigenschaften zuzuordnen.
Insbesondere hierzu kann jeder Detektionsstrahlengangzweig ein eigenes Einstellelement aufweisen, mit seine optische Weglänge eingestellt wird und/oder einstellbar ist. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in jedem der Detektionsstrahlengangzweige jeweils ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge des jeweiligen Detektionsstrahlengangzweigs derart eingestellt wird, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes auf das Detektorelement dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussier† ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass wenigstens ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optischen Weglängen wenigstens zweier Detektionsstrahlengangzweige gleichzeitig verändert werden und/oder veränderbar sind. Ein solches Einstellelement kann beispielsweise in einem Bereich des Detektionsstrahlenganges angeordnet sein, in dem zwei Detektionsstrahlengangzweige räumlich überlappen. Ein solches Einstellelement kann auf ganz unterschiedliche Weise realisiert sein. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass in unterschiedlichen Detektionsstrahlengangzweigen Einstellelemente unterschiedlicher Art angeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Einstellelement mehrere unterschiedliche, durchsichtige optische Bauteile, wie beispielsweise mehrere unterschiedlich lange Glasblöcke, aufweist, die im Austausch gegeneinander in den Detektionsstrahlengang oder in einen Detektionsstrahlengangzweig einfügbar sind. Durch einen Austausch eines solchen optischen Bauteils gegen ein geometrisch längeres optisches Bauteil oder ein Bauteil mit einem höheren Brechungsindex kann eine Verlängerung der optischen Weglänge bewirkt werden, während durch einen Austausch eines solchen optischen Bauteils gegen ein anderes optisches Bauteil, das geometrisch kürzer ausgebildet ist und/oder einen geringeren Brechungsindex aufweist, eine Verringerung der optischen Weglänge des Detektionsstrahlengangs beziehungsweise des Detektionsstrahlengangzweigs erreicht werden kann.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass hier und im Folgenden das Material Glas (beispielsweise in„Glasblock") nur beispielhaft erwähnt wird. Generell können für die optischen Bauteile der Einstellvorrichtung und auch aller sonstigen verwendeten optischen Bauteile jegliche Materialien und Material kombinationen eingesetzt werden, die die erforderlichen optischen Eigenschaften zur Umsetzung der Erfindung aufweisen. Insbesondere können große Teile der verwendeten bzw. in den Figuren eingezeichneten optischen Bauteile (einschließlich der optischen Bauteile der Einstellvorrichtung) teilweise oder ganz auch aus Luft und/oder sonstigen Gasen oder Gasgemischen oder auch aus Flüssigkeiten (wie beispielsweise Wasser, Öl) bestehen. Beispielsweise können die verwendeten Spiegel als Reflexionsprismen oder alternativ auch nur als eine einfache alleinstehende Spiegelflächen ausgeprägt sein. Die verwendeten Strahlteiler können beispielsweise einfache Strahlteilerplatten oder auch Strahlteilerwürfel sein.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Einstellelement mehrere durchsichtige optische Bauteile aufweist, die unabhängig voneinander in den Detektionsstrahlengang und/oder in einen Detektionsstrahlengangzweig einfügbar sind. Beispielsweise ist es möglich, räumlich hintereinander mehrere optische Bauteile in den Detektionsstrahlengang bzw. einen der Detektionsstrahlengangzweige einzufügen, wobei eine Verlängerung der optischen Weglänge durch Hinzufügen eines weiteren optischen Bauteils erreichbar ist, während eine Verkürzung der optischen Weglänge durch Entfernen eines der optischen Bauteile bewirkt werden kann.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung, die eine zügige Einstellung der jeweiligen optischen Weglänge erlaubt und die gewährleistet, dass die optischen Bauteile stets optimal justiert sind, weist das Einstellelement mehrere auf einem Revolver oder auf einer Verschiebeanordnung angeordnete optische Bauteile auf. Auf diese Weise ist es ermöglicht, beispielsweise durch einfaches Drehen des Revolvers, ein optisches Bauteil in dem jeweiligen Detektionsstrahlengangzweig gegen ein anderes optisches Bauteil auszutauschen. Es ist auch möglich, durch einen einzigen Drehvorgang oder durch einen einzigen Verschiebevorgang simultan die optischen Bauteile mehrerer Detektionsstrahlengangzweige auszutauschen, was ein schnelles und effizientes Anpassen der optischen Weglängen mehrerer Detektionsstrahlengangzweige in einem Einstellschritt ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich kann ganz allgemein vorgesehen sein, dass die Einstellvorrichtung oder ein Einstellelement der Einstellvorrichtung wenigstens einen durchsichtigen Block, beispielsweise einen Glasblock, aufweist, der derart beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar, angeordnet ist, dass der in dem Detektionsstrahlengang und/oder in einem Detektionsstrahlengangzweig befindliche Anteil des Blocks veränderbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann des Weiteren ganz allgemein vorgesehen sein, dass zumindest eines der Detektorelemente entlang der auf dem Detektorelement senkrecht stehenden optischen Achse unabhängig von den anderen Detektorelementen so positioniert wird, dass die gewünschte optische Weglänge erreicht wird. Dabei könnte das Detektorelement entweder fest (beispielsweise in einer Fokusposition des optischen Strahlenganges) verankert sein oder aber beweglich gehalten werden in dem Sinne, dass seine Position entlang der optischen Achse, beispielsweise mittels eines mechanischen, pneumatischen, elektrischen oder auf dem piezoelektrischen Effekt basierenden Antriebs, verstellt werden kann, um eine bestimmte Position auf der optischen Achse zu erreichen. Dieser Antrieb kann Teil der Einstellvorrichtung sein. Eine solche Verstellung könnte vor, zwischen oder auch während einzelner Messungen bzw. Bildaufnahmen automatisiert oder auch manuell durchgeführt werden.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung, die insbesondere auch ein stufenloses Einstellen der optischen Weglänge des Detektionsstrahlengangzweig oder mehrerer Detektionsstrahlengangzweige erlaubt, weist das Einstellelement wenigstens ein in seiner geometrischen und/oder optischen Dicke einstellbares optisches Bauteil auf. Beispielsweise kann das Einstellelement wenigstens ein in seiner Form veränderbares optisches Bauteil aufweisen. Dieses einstellbare optische Bauteil kann insbesondere in der Weise realisiert sein, dass es ein in einem Behältnis angeordnetes Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, aufweist, wobei die Form des Behältnisses veränderbar ist. Auf diese Weise kann die geometrische Länge des von dem Detektionslicht durchstrahlten Teils des optischen Bauteils verändert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Form des Gefäßes direkt verändert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Form des optischen Bauteils dadurch zu verändern, dass auf das Fluid ein Druck ausgeübt wird, oder dadurch, dass ein Unterdruck erzeugt wird.
Beispielsweise kann das einstellbare optische Bauteil zwei durchsichtige Begrenzungsscheiben aufweisen, zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist. Durch Verändern des Abstandes der Begrenzungsscheiben kann die geometrische Dicke und damit auch die optische Dicke des einstellbaren optischen Bauteils verändert werden. Die durchsichtigen Begrenzungsscheiben können beispielsweise mit einer flexiblen elastischen, insbesondere ringförmigen, Folie zusammen einen Aufnahmeraum für das optische Medium bilden. Durch Beaufschlagen des Fluides mit einem Druck können die Begrenzungsscheiben auseinandergedrückt und somit die optische Weglänge vergrößert werden. Durch eine Verringerung des auf des Fluid wirkenden Drucks können die Begrenzungsscheiben aufeinander zu bewegt werden und dadurch eine Verringerung der optischen Weglänge erreicht werden.
Zur Vermeidung von störenden Mehrfachreflexionen zwischen den Grenzschichten der Strahlteiler und/oder der optischen Bauteile, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Grenzschichten, insbesondere alle im Detektionsstrahlengang befindlichen Grenzschichten, unter einem von 90 Grad zur Einfallsrichtung des Detektionslichtes verschiedenen Winkel angeordnet ist und/oder dass wenigstens eine der Grenzschichten, insbesondere alle im Detektionsstrahlengang befindlichen Grenzschichten, unter einem von 90 Grad verschiedenen Winkel zur optischen Achse angeordnet sind.
Auf die Grenzschichten der Strahlteiler und/oder der optischen Bauteile können vorteilhaft Filter, beispielsweise Bandpassfilter aufgebracht, insbesondere aufgesputtert, sein. Dies beispielsweise, um eine wellenlängenspezifische Detektion zu realisieren und/oder um Licht der Anregungswellenlänge auszublenden.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist wenigstens einer der Strahlteiler und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile so ausgestaltet, dass Aberrationen vermieden oder wenigstens verringert sind und/oder dass Aberrationen zumindest kompensiert werden.
Zu diesem Zweck kann wenigstens einer der Strahlteiler und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile wenigstens eine gekrümmte Grenzfläche, insbesondere einer asphärisch gewölbte Grenzfläche, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise auch möglich, dass wenigstens einer der Strahlteiler oder eines der optischen Bauteile über seinen Querschnitt einen inhomogenen Brechungsindex aufweist und so eine Linsenwirkung (GRIN-Linse) entfaltet. Alternativ oder zusätzlich ist es zu dem genannten Zweck auch möglich, dass wenigstens einer der Strahlteiler und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile eine diffraktive Struktur aufweist. Die effektive Brechkraft der Strahlteiler und/oder der optischen Bauteile kann in einfach zu realisierender Weise Null betragen, was so viel bedeutet wie, dass die Brennweite dieser Elemente im Unendlichen liegt. Eine effektive Brechkraft von Null bedeutet im Ergebnis außerdem, dass der Konvergenzwinkel des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels durch den jeweiligen Strahlteiler und das jeweilige optische Bauteil nicht verändert wird. Im einfachsten Fall wird eine effektive Brechkraft des Elements von Null bei Elementen, die aus einem einzigen Material bestehen, dadurch erreicht, dass die vordere und die hintere Grenzfläche eben sind.
Es ist jedoch vorteilhaft auch möglich, einen Strahlteiler und/oder ein optisches Bauteil zu verwenden, dessen Grenzflächen gekrümmt sind, wobei dennoch eine Brechkraft von Null erreicht werden kann, indem die Krümmung von dessen vorderer Grenzfläche und von dessen hinterer Grenzfläche gleich sind. Insoweit ist es auch möglich, mit einem solchen Strahlteiler und/oder einem solchen optischen Bauteil einen axialen Versatz des Fokus des Detektionslichtes zu erreichen; dies, ohne dass sich - anders als bei einer Linse - der Konvergenzwinkel des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels ändert.
Bei den Grenzflächen gleicher Krümmung braucht es sich, um die beschriebene Wirkung zu erzielen, nicht notwendiger Weise um die Grenzflächen desselben Strahlteilers und/oder optischen Bauteils zu handeln. Vielmehr kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass beispielsweise die erste Grenzfläche des ersten Strahlteilers, auf die das Detektionslicht trifft und die jeweils für die einzelnen Detektionsstrahlengangzweige letzte Grenzfläche entsprechend gleich gekrümmt sind. Für den Fall, dass die Brechungsindizes der genannten Elemente unterschiedlich sind, muss jedoch wenigstens ein Krümmungsradius entsprechend angepasst werden, um dieselbe Wirkung zu erzielen.
Auch bei einem einstellbaren optischen Bauteil kann ein besonderer zusätzlicher axialer Versatz des Fokus des Detektionslichtes erreicht werden. Dies, auch hier ohne dass sich - anders als bei einer Linse - der Konvergenzwinkel des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels ändert. Beispielsweise kann das einstellbare optische Bauteil zwei durchsichtige, gekrümmte Begrenzungsscheiben aufweisen, zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist. Durch Verändern des Abstandes der Begrenzungsscheiben kann die geometrische Dicke und damit auch die optische Dicke des einstellbaren optischen Bauteils verändert werden. Die durchsichtigen, gekrümmten Begrenzungsscheiben können beispielsweise mit einer flexiblen elastischen, insbesondere schlauchförmigen, Folie zusammen einen Aufnahmeraum für das optische Medium bilden. Durch Beaufschlagen des Mediums mit einem Druck können die Begrenzungsscheiben auseinandergedrückt und somit die optische Weglänge vergrößert werden. Durch eine Verringerung des auf das Medium wirkenden Drucks können die Begrenzungsscheiben aufeinander zu bewegt werden und dadurch eine Verringerung der optischen Weglänge erreicht werden. Vorzugsweise sind die beiden Begrenzungsscheiben gleichsinnig gekrümmt und weisen denselben Krümmungsradius auf. Darüber hinaus kann, unabhängig von der Krümmung der Begrenzungsschreiben, vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Brechungsindex des fluiden Mediums an den Brechungsindex der Begrenzungsschreiben angepasst ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Brechungsindex des Mediums derselbe ist, wie der der Begrenzungsschreiben. Die Erfindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass jedes Detektorelement in einer zur interessierenden Objektebene optisch korrespondierenden Ebene positioniert werden kann, ohne das Objekt und/oder das Detektorelement bewegen zu müssen. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn das Objekt nicht bewegt werden kann oder ein Bewegen des Objektes problematisch ist. Dies kann beispielsweise bei mikroskopischen Untersuchungen der Fall sein, bei denen während der Untersuchung Instrumente, wie beispielsweise Mikroelektroden oder Mikronadeln in die Probe ragen. Insbesondere in einem solchen Fall ist es auch möglich, die Probe ortsfest zu halten und das Einstellelement bzw. die Einstellelemente dazu zu verwenden, die optischen Weglängen der einzelnen Detektionsstrahlengangzweige derart anzupassen, dass eine spezifische, beispielsweise wellenlängenspezifische, Fokussierung auf die Detektorelemente, die insbesondere als Flächendetektorelemente ausgebildet sein können, gewährleistet ist.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung, bleibt die geometrische Weglänge wenigstens eines Detektionsstrahlengangzweigs, insbesondere aller De†ek†ionss†rahlengangzweige, während des Einstellens der optischen Weglänge wenigstens eines Detektionsstrahlengangzweigs konstant. Der besondere Vorteil einer solchen Ausführung liegt darin, dass weder das Objekt, noch die dem Detektionsstrahlengang vorgeschaltete Optik und/oder die bündelnde Optik, wie beispielsweise ein Objektiv oder ein Mikroskopobjektiv, noch die Detektorelemente bewegt werden müssen, um die Vorrichtung auf die jeweils spezifischen Bedingungen anzupassen.
Darüber hinaus hat das onstant-Halten der geometrischen Weglänge, während lediglich die optische Weglänge verändert wird, den ganz besonderen Vorteil, dass eine sehr viel höhere Präzision hinsichtlich der Justierung erreichbar ist, weil eine exakte Positionierung der einzelnen Elemente durch einen Einstellvorgang, bei dem beispielsweise die Detektorelemente oder beispielsweise verschiebbare Spiegel bewegt werden, nicht zerstört wird. Vielmehr sind derartige Positionierungsvorgänge weitgehend unnötig. Soweit Positionierungsvorgänge in Bezug auf ein in der optischen Dicke einstellbares Bauteil, wie die oben beispielhaft beschriebenen optischen Bauteile, erforderlich ist, ist dies hinsichtlich der Auswirkungen auf den Strahlenverlauf unproblematisch oder zumindest wesentlich weniger problematisch, als beispielsweise das Einstellen der Positionen der Detektorelemente.
Wie bereits erwähnt können die Detektorelemente insbesondere als Flächendetektorelemente ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Detektorelement als CCD-Detektor oder als CMOS-Detektor oder als sCMOS-Detektor ausgebildet sein.
Bei einer Ausführung, die mit besonders wenigen Detektorbauteilen auskommt, sind die Detektorelemente Teile desselben Detektors, insbesondere Flächendetektors. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass der Detektor eine Sensorfläche aufweist, wobei unterschiedliche räumliche Anteile der Sensorfläche die unterschiedlichen Detektorelemente bilden.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Detektorelemente separate Detektoren, insbesondere Flächendetektoren, sind oder zumindest Teile voneinander separater Detektoren, insbesondere Flächendetektoren, sind. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, dass die einzelnen Detektorelemente vollkommen unabhängig voneinander betrieben und ausgelesen werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere unter Verwendung eines Rastermikroskops und/oder eines konfokalen Rastermikroskops durchgeführt werden. Analog kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft ein Rastermikroskop oder ein konfokales Rastermikroskop beinhalten und/oder aus einem Rastermikroskop und/oder einem konfokalen Rastermikroskop gebildet sein. Hierbei kann insbesondere die hinsichtlich des Ablenkwinkels einstellbare Strahlablenkeinrichtung (Scanner) eines Rastermikroskops beziehungsweise konfokalen Rastermikroskops dazu verwendet werden, ein Quasi-Lichtblatt zur SPIM-Beleuchtung einer oder mehrerer Probenschichten zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise auch als Kamera und/oder als Farbkamera ausgebildet sein.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Insbesondere wurde der Übersichtlichkeit halber größtenteils darauf verzichtet, den Einfluss der unterschiedlichen Brechungsindizes der Materialien, die die Strahlenbündel durchlaufen, beim Einzeichnen der Strahlenbündel zu berücksichtigen. Der Konvergenzwinkel der eingezeichneten Strahlenbündel ist also in den Figuren häufig für verschiedene Materialien bzw. optische Bauteile vereinfachend identisch dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem verzweigtem Detektionsstrahlengang und Flächendetektorelementen, die Teile desselben Flächendetektors sind,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit stufenlos einstellbaren Einstellelementen,
Fig. 4 eine Illustration der Funktionsweise der stufenlos einstellbaren Einstellelemente,
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit stufenlos einstellbaren Einstellelementen, Hg. 6 ein Ausführungsbeispiel eines mehrdimensional verzweigten Defekfionssfrahlenganges, Fig. 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bandpassfiltern,
Fig. 8 schematisch das Wirkprinzip bei Verwendung gekrümmter Grenzflächen, Fig. 9 eine Detailansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels, mit gekrümmten Grenzflächen,
Fig. 10 eine Detailansicht eines weiteren, siebten Ausführungsbeispiels, ebenfalls mit gekrümmten Grenzflächen,
Fig. 1 1 ein Ausführungsbeispiel eines einstellbaren optischen Bauteil mit gekrümmten Grenzflächen und
Fig. 12 ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit direkter Platzierung der Detektoren in den Fokusebenen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und illustriert ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft für eine mikroskopische Anwendung, bei der als Objekt 1 eine mikroskopische Probe 2 untersucht wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf mikroskopische Proben beschränkt.
Die Vorrichtung weist eine nicht dargestellte Lichtquelle auf, die beispielsweise als Laser ausgebildet sein kann. Beispielsweise für eine SPIM-Untersuchung könnte die Lichtquelle ein Lichtbündel, das mit Hilfe einer Zylinderoptik zu einem Lichtblatt geformt und mit einem Beleuchtungsobjektiv auf die Probe 2 fokussiert wird. Alternativ wäre es beispielsweise auch möglich, die Probe im Auflicht zu beleuchten.
Das von der Probe 2 ausgehende Detektionslicht 3 wird von dem Detektionsobjektiv 4 kollimiert und von einer Tubuslinse 5 fokussiert und gelangt anschließend zu einem ersten Strahlteiler 6. Der erste Strahlteiler 6 reflektiert den Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge unterhalb von 640 nm aufweist. Der übrige Teil des Detektionslichts 3 wird transmittiert. Der reflektierte Anteil des Detektionslichts 3 gelangt zu einem weiteren Strahlteiler 7, der den Teil des Detektionslichts 3 reflektiert, der eine Wellenlänge unterhalb von 560 nm aufweist. Der übrige Teil des Detektionslichts 3, also der Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge im Bereich zwischen 640 und 560 nm aufweist, wird transmittiert.
Der von dem ersten Strahlteiler 6 reflektierte und von dem zweiten Strahlteiler 7 transmittierte Teil des Detektionslichts 3 gelangt nach Passieren eines ersten optischen Bauteils 8, das Teil einer Einstellvorrichtung 9 mit mehreren Einstellelementen zum Einstellen der optischen Weglängen der Detektionsstrahlengangzweige ist, zu einem ersten Detektorelement 10. Die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweiges, an dessen Ende sich das erste Detektorelement 10 befindet, ist derart eingestellt, dass sich das erste Detektorelement 10 in einer optisch korrespondierenden Ebene zu der zu untersuchenden Probenschicht der Probe 2 befindet.
Der von dem ersten Strahlteiler 6 transmittierte Teil des Detektionslichts 3 gelangt zu einem Spiegel 1 1 und wird von diesem zu einem zweiten Detektorelement 12 umgelenkt, das der von dem ersten Strahlteiler 6 transmittierte Anteil des Detektionslichts 3 nach Passieren eines zweiten optischen Bauteils 13, das ebenfalls Teil der Einstellvorrichtung 9 ist, erreicht. Das zweite Detektorelement 12 ist ebenfalls in einer zur zu untersuchenden Probenschicht der Probe 2 optisch korrespondierenden Ebene angeordnet.
Der von dem zweiten Strahlteiler 7 reflektierte Teil des Detektionslichts 3 trifft ebenfalls auf den Spiegel 1 1 und wird von diesem zu einem dritten Detektorelement 15 umgelenkt, das nach durchlaufen eines dritten optischen Bauteils 14 erreicht wird. Das dritte Detektorelement 15 befindet sich ebenfalls in einer zur zu untersuchenden Probenschicht der Probe 2 optisch korrespondierenden Ebene. Die Vorrichtung hat den ganz besonderen Vorteil, dass gleichzeitig Bilddaten unterschiedlicher Wellenlängenbereiche der zu untersuchenden Probenschicht der Probe 2 aufgenommen werden können. Hierbei empfängt das erste Detektorelement 10 den Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge unterhalb von 560 nm aufweist, während das zweite Detektorelement 12 den Teil des Detektionslichts 3 empfängt, der eine Wellenlänge oberhalb von 640 nm aufweist. Der Teil des Detektionslichts 3 im dazwischen liegenden Wellenlängenbereich von 560 nm bis 640 nm wird von dem dritten Detektorelement 15 detektiert. Um zu verhindern, dass Anregungslicht zu den Detektorelementen 10, 12, 15 gelangt, wird ein in der Figur nicht dargestellter Notchfilter eingesetzt, der Licht mit der Anregungswellenlänge aus dem Detektionslicht 3 herausfiltert.
Die optischen Weglängen der Detektionsstrahlengangzweige können durch ein Austauschen der optischen Bauteile 8, 13, 14 verändert werden. Hierzu kann für jeden der Detektionsstrahlengangzweige beispielsweise ein Revolver oder eine Verschiebeanordnung mit jeweils einer Vielzahl von unterschiedlich langen optischen Bauteilen vorhanden sein, so dass zur Anpassung der jeweiligen optischen Weglänge lediglich das gerade erforderliche optische Bauteil mechanisch präzise geführt in den jeweiligen Detektionsstrahlengangzweig überführt werden kann. Dieser Prozess kann insbesondere auch automatisch gesteuert erfolgen.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ähnlich aufgebaut ist, wie die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind das erste Detektorelement 10 und das zweite Detektorelement 12 und das dritte Detektorelement 15 nicht Bestandteile desselben Flächendetektors, sondern jeweils als separate Flächendetektoren ausgebildet, die separat voneinander betrieben werden.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ähnlich aufgebaut ist, wie die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung.
Allerdings ist in jedem der Detektionsstrahlengangzweige jeweils ein stufenlos einstellbares optisches Bauteil 16 angeordnet. Die stufenlos einstellbaren optischen Bauteile 1 6 können unabhängig voneinander eingestellt werden, so dass auch die optischen Weglängen der einzelnen Detektionsstrahlengangzweige unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Die Funktionsweise der stufenlos einstellbaren optischen Bauteile 16 ist in den Figuren 4a und 4b näher illustriert. Jedes der stufenlos einstellbaren optischen Bauteile 16 weist zwei durchsichtige Begrenzungsscheiben 17 auf, die gemeinsam mit einer ringförmigen, elastischen Folie 18 einen Aufnahmeraum für ein Fluid 19 bilden. Der Abstand der durchsichtigen Begrenzungsscheiben 17 - und damit die durchstrahlte optische Länge - kann beispielsweise durch Verändern des Drucks auf das Fluid 19 verändert werden. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, den Abstand der durchsichtigen Begrenzungsscheiben 17 unmittelbar, beispielsweise mittels eines Stellmotors, einzustellen.
Figur 5 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem das von der Tubuslinse 5 fokussierte Detektionslicht 3 von einem ersten Strahlteiler 6 aufgespalten wird. Der erste Strahlteiler 6 reflektiert den Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge unterhalb von 640 nm aufweist. Der übrige Teil des Detektionslichts 3 wird transmittiert und gelangt nach dem Passieren eines ersten stufenlos einstellbaren optischen Bauteils 21 zu einem ersten Detektorelement 22.
Der von dem ersten Strahlteiler 6 reflektierte Teil des Detektionslichtes 3 gelangt zu einem zweiten Strahlteiler 7, der den Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge unterhalb von 560 nm aufweist reflektiert. Dieser Teil des Detektionslichts 3 gelangt nach dem Passieren eines zweiten stufenlos einstellbaren optischen Bauteils 23 zu einem zweiten Detektorelement 24.
Der übrige Teil des Detektionslichts 3, also der Teil des Detektionslichts 3, der eine Wellenlänge im Bereich zwischen 640 und 560 nm aufweist, wird von dem zweiten Strahlteiler 7 transmittiert und wird anschließend mittels eines Umlenkprismas 25 zu einem dritten Detektorelement 26 umgelenkt, das das Detektionslicht 3 nach dem Passieren eines dritten einstellbaren optischen Bauteils 27 erreicht.
Auch bei dieser Vorrichtung befinden sich die Detektorelemente 22, 24, 26 in Ebenen, die optisch korrespondierende Ebenen zu der zu untersuchenden Probenschicht der Probe 2 sind. Die einstellbaren optischen Bauteile 21 , 23, 27 entsprechen in ihrem Aufbau einstellbaren optischen Bauteil, das in Figur 4 illustriert ist. Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die einstellbaren optischen Bauteile 21 , 23, 27 von einer Steuerungsvorrichtung 20 automatisch eingestellt werden. Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mehrdimensional verzweigten Detektionsstrahlenganges, bei dem mehrere Flächendetektorelemente 28, 29, 30, 31 eines Flächendetektors 32 verwendet werden und durch passende, insbesondere automatische, Einstellung von in den Detektionsstrahlengangzweigen angeordneten (in dieser Figur der besseren Übersichtlichkeit halber jedoch nicht dargestellten) Einstellelemente jeweils in einer zu untersuchenden Probenschicht optisch korrespondierenden Ebene angeordnet sind.
Die mehrdimensionale Verzweigung wird dadurch erreicht, dass das Detektionslicht 3 in einer ersten Teilerstufe 33 zunächst von einem ersten Strahlteiler 34, der beispielsweise ein Farbstrahlteiler beinhalten kann, räumlich aufgespalten wird, wobei der transmittierte Teil des Detektionslichtes 3 von einem ersten Umlenkspiegel 35 umgelenkt wird.
Anschließend erfolgt in einer zweiten Teilerstufe 36 eine weitere Aufspaltung sowohl des transmittierten Teils des Detektionslichtes 3, als auch des reflektierten Teils, wobei die zweiten Strahlteiler 37, 38, die ebenfalls beispielsweise Farbstrahlteiler beinhalten können, und die zweiten Umlenkspiegel 39, 40 der zweiten Teilerstufe 36 bezogen auf die jeweilige optische Achse und relativ zu dem ersten Strahlteiler 34 und dem ersten Umlenkspiegel 35 um 90 Grad gedreht orientiert sind.
Die Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1 bis I I b dargestellt sind, weisen Grenzflächen auf, die senkrecht zur Einfallsrichtung des einfallenden Lichtes ausgerichtet sind und/oder die zueinander planparallel sind. Dies muss jedoch nicht zwingend so realisiert sein.
Beispielsweise zur Vermeidung von störenden Mehrfachreflexionen zwischen den Grenzschichten der Strahlteiler 6, 7, 34, 37 38 und/oder der optischen Bauteile 8, 1 3, 1 4, 1 6, 21 , 23, 27 kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Grenzflächen unter einem von 90 Grad zur Einfallsrichtung des Detektionslichtes verschiedenen Winkel angeordnet ist und/oder dass wenigstens eine der Grenzflächen, insbesondere alle im Detektionsstrahlengang befindlichen Grenzflächen, unter einem von 90 Grad zur optischen Achse verschiedenen Winkel angeordnet sind. Insbesondere kann - alternativ oder zusätzlich - vorteilhaft vorgesehen sein, dass entlang des Detektionsstrahlengangs wenigstens unmittelbar nacheinander folgende Grenzflächen nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
Des Weiteren kann auf wenigstens eine der Grenzflächen ein Filter, insbesondere ein Bandpassfilter aufgebracht, insbesondere aufgesputtert, sein. Figur 7 illustriert ein Ausführungsbeispiel, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entspricht, wobei jedoch exemplarisch auf das erste optische Bauteil 8, das zweite optische Bauteil 13 und das dritte optische Bauteil 14 jeweils ein Bandpassfilter 41 aufgebracht ist. Diese Bandpassfilter 41 können beispielsweise zur wellenlängenspezifischen Detektion und insbesondere dazu dienen, das Licht einer Anregungswellenlänge zu unterdrücken. Die Bandpassfilter 41 können gleichartig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Bandpassfilter 41 hinsichtlich des Wellenlängenbereichs des transmittierten Lichtes unterschiedlich ausgebildet sind, beispielsweise um mit den Flächendetektorelementen 10, 12, 15 Detektionslicht unterschiedlicher Wellenlängenbereiche detektieren zu können. Es ist auch möglich, die Bandpassfilter 41 auf die jeweils andere Grenzfläche des ersten optischen Bauteils 8, des zweiten optischen Bauteils 13 und des dritten optischen Bauteils 14 aufzubringen. Alternativ könnten die Bandpassfilter 41 auch an anderer Stelle an einem der Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder einem der optischen Bauteile 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 in den sich nicht überlappenden Teilen der Detektionsstrahlengangzweige angeordnet sein.
Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass die Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder die optischen Bauteile 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 nicht aus demselben Material hergestellt zu sein brauchen, aber können. Insbesondere können vorteilhaft auch unterschiedliche Materialien eingesetzt sein. Auch wenn aneinander grenzende Elemente aus demselben Material gefertigt sind, müssen diese Elemente nicht notwendigerweise gemeinsam einstückig hergestellt sein. Jedoch ist dies durchaus möglich und bei manchen Anwendungsfällen besonders vorteilhaft.
In ganz besonders vorteilhafter Weise kann wenigstens einer der Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 so ausgestaltet sein, dass Aberrationen vermieden oder wenigstens verringert, und/oder kompensiert werden. Zu diesem Zweck kann wenigstens einer der Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 beispielsweise wenigstens eine gekrümmte Grenzfläche, insbesondere einer asphärisch gewölbte Grenzfläche, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise auch möglich, dass wenigstens einer der Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder wenigstens ein optisches Bauteil 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 über seinen Querschnitt einen inhomogenen Brechungsindex aufweist und so eine Linsenwirkung (GRIN-Linse) entfaltet.
Alternativ oder zusätzlich ist es zu dem genannten Zweck auch möglich, dass wenigstens einer der Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder wenigstens eines der optischen Bauteile 8, 13, 14, 16, 21 , 23, 27 eine diffraktive Struktur aufweist. Die Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1 bis 7 dargestellt sind, weisen Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und optischen Bauteile 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 auf, deren effektive Brechkraft Null beträgt; oder anders ausgedrückt, die Brennweite dieser Elemente liegt im Unendlichen. Eine effektive Brechkraft von Null bedeutet im Ergebnis, dass der Konvergenzwinkel ß des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels durch den jeweiligen Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und das jeweilige optische Bauteil 8, 13, 14, 16, 21 , 23, 27 nicht verändert wird. Im einfachsten Fall wird eine effektive Brechkraft des Elements von Null bei Elementen, die aus einem einzigen Material bestehen, dadurch erreicht, dass die vordere und die hintere Grenzfläche eben sind.
Es ist jedoch vorteilhaft auch möglich, einen Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder ein optisches Bauteil 8, 13, 14, 16, 21 , 23, 27 (in der Fig. 8 allgemein durch das optische System X symbolisiert) zu verwenden, dessen Grenzflächen gekrümmt sind, wobei dennoch eine Brechkraft von Null erreicht werden kann, indem die Krümmung der vorderen Grenzfläche 42 und der hinteren Grenzfläche 43 gleich sind, wie dies beispielhaft und ganz schematisch in Fig. 8 illustriert ist. Insoweit ist es auch möglich, mit einem solchen Strahlteiler 6, 7, 34, 37, 38 und/oder einem optischen Bauteil 8, 13, 14, 1 6, 21 , 23, 27 einen axialen Versatz des Fokus des Detektionslichtes 3 zu erreichen, wie dies schematisch in Fig. 8 dargestellt ist. Dies, ohne dass sich - anders als bei einer Linse - der Konvergenzwinkel ß des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels ändert. Es gilt folglich: ß = ß'.
Bei den Grenzflächen gleicher Krümmung braucht es sich, um die beschriebene Wirkung zu erzielen, nicht notwendiger Weise um die Grenzflächen desselben Strahlteilers 6, 7, 34, 37, 38 und/oder optischen Bauteils 8, 13, 14, 16, 21 , 23, 27 zu handeln. Vielmehr kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass beispielsweise die erste Grenzfläche 44 des ersten Strahlteilers 6, auf die das Detektionslicht 3 trifft, und die jeweils für die einzelnen Detektionsstrahlengangzweige letzte Grenzfläche 45, 46, 47 entsprechend gleich (vorausgesetzt sie weisen denselben Brechungsindex auf) gekrümmt sind.
Fig. 9 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem die erste Grenzfläche 44 des ersten Strahlteilers 6, auf die das Detektionslicht 3 trifft, konvex gekrümmt ist, während die jeweils für die einzelnen Detektionsstrahlengangzweige letzte Grenzfläche 45, 46, 47 konkav gekrümmt ist. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch die optischen Bauteile 8, 13, 14 identische Längen (die beliebig klein sein können) aufweisen. Hierbei können die Krümmungen der verschiedenen Grenzflächen unterschiedlich stark ausgeprägt sein, beispielsweise um Aberrationen auszugleichen, aber auch um simultan oder sequentiell verschiedene Probenschichten auf die verschiedenen Detektorelemente abzubilden (nicht dargestellt), wobei das Detektionslicht 3 in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und auf Detektorelemente 10, 12, 15 unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert ist.
Fig. 10 zeigt ebenfalls eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem die erste Grenzfläche 44 des ersten Strahlteilers 6, auf die das Detektionslicht 3 trifft, konvex gekrümmt ist, während die jeweils für die einzelnen Detektionsstrahlengangzweige letzte Grenzfläche 45, 46, 47 konkav gekrümmt ist. Wie bei Fig. 9 können die Krümmungen der verschiedenen Grenzflächen unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Im Gegensatz zu Fig. 9 weisen hier die optischen Bauteile 8, 13, 14 unterschiedliche Längen auf. Auch durch diesen Aufbau können Aberrationen ausgeglichen werden oder simultan oder sequentiell mehrere Probenschichten beleuchtet werden (nicht dargestellt), wobei das Detektionslicht 3 in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und auf Detektorelemente 10, 12, 15 unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert ist. Auch bei einem einstellbaren optischen Bauteil kann ein besonderer zusätzlicher axialer Versatz des Fokus des Detektionslichtes 3 erreicht werden. Dies, auch ohne dass sich - anders als bei einer Linse - der Konvergenzwinkel ß des jeweiligen auf ein Flächendetektorelement fokussierten Detektionslichtbündels ändert. Das in den Figuren 1 l a und 1 1 b gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den Figuren 4a und 4b gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch die Begrenzungsscheiben 1 7 zu dem genannten Zweck nicht eben, sondern (beide mit demselben Krümmungsradius) gekrümmt ausgeführt sind.
Fig. 12a zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel, bei dem die drei Flächendetektorelemente 10, 12, 15 entlang ihrer auf ihnen senkrecht stehenden optischen Achse verschoben werden können, derart, dass die drei Flächendetektorelemente in der jeweils optimalen Fokusposition liegen. Dabei könnten die drei Flächendetektorelemente entweder fest in der jeweiligen Fokusposition verankert sein oder aber beweglich gehalten werden in dem Sinne, dass ihre Position entlang der optischen Achse beispielsweise mittels eines mechanischen, pneumatischen, elektrischen oder auf dem piezoelektrischen Effekt basierenden Antrieb, verstellt werden kann, um eine bestimmte Position auf der optischen Achse zu erreichen. In der in Fig. 12b gezeigten Anordnung wurde die Anordnung aus Fig. 12a äquivalent zu den vorherigen Ausführungsbeispielen um drei optische Bauteile 10, 12, 15, die Teil einer Einstellvorrichtung 9 zum Einstellen der optischen Weglängen der Detektionsstrahlengangzweige sind, erweitert, derart, dass vor jedem Flächendetektorelement ein optisches Bauteil zum Zwecke einer Feineinstellung der Fokuslage auf dem jeweils zugehörigen Flächendetektorelement angeordnet ist. Dies kann erfindungsgemäß auf jedem der bisher oben beschriebenen Wege erreicht werden, beispielsweise durch die Verwendung geeigneter Glasblöcke und/oder durch Verwendung eines in seiner Dicke veränderlichen optischen Bauteils 10, 12, 15.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Untersuchen eines Objektes (1 ) mit einem Mikroskop1, insbesondere einer mikroskopischen Probe (2), bei dem zumindest ein Teilbereich des Objektes (1 ) mit Beleuchtungslicht beleuchtet und von dem Objekt (1 ) ausgehendes Detektionslicht (3) auf einem Detektionsstrahlengang, geführt wird, der wenigstens ein bündelndes optisches Element beinhaltet und der mehrere Detektionsstrahlengangzweige mit jeweils wenigstens einem Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Detektionsstrahlengangzweige ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweigs derart eingestellt wird, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes (3) auf das Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist und dass die Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) Teile desselben Detektors, insbesondere Flächendetektors, sind.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit von wenigstens einer
Detektionslichteigenschaft auf unterschiedliche
Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionslichteigenschaft die räumliche Ausrichtung einer Linearpolarisation und/oder die Zugehörigkeit zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Wellenlängenbereich umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit vom Ort seiner Entstehung und/oder in Abhängigkeit von dem Axialabstand des Ortes seiner Entstehung zu einem Detektionsobjektiv auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und/oder auf Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass simultan oder sequentiell mehrere Probenschichten beleuchtet werden und das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird und/oder auf Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Weglängen der Detektionsstrahlengangzweige auf die Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) dadurch eingestellt werden können, dass die Flächendetektorelemente entlang ihrer optischen Achse bewegt werden können.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Strahlteiler (6, 7, 34, 37, 38) aufweist, und/oder dass b. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Neutralstrahlteiler aufweist, und/oder dass c. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, und/oder dass d. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Farbstrahlteiler aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. die optische Weglänge eines ersten Detektionsstrahlengangzweigs und die optische Weglänge eines zweiten Detektionsstrahlengangzweigs unabhängig voneinander eingestellt werden und/oder einstellbar sind, und/oder dass b. jeder Detektionsstrahlengangzweig ein eigenes Einstellelement aufweist, mit seine optische Weglänge eingestellt wird und/oder einstellbar ist, und/oder dass c. ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglängen wenigstens zweier Detektionsstrahlengangzweige gleichzeitig verändert werden und/oder veränderbar sind und/oder dass d. die optische Weglängen eines ersten Detektionsstrahlengangzweigs und die eines zweiten Detektionsstrahlengangzweigs unterschiedlich sind, und/oder dass e. in jedem der Detektionsstrahlengangzweige jeweils ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge des jeweiligen Detektionsstrahlengangzweigs derart eingestellt wird, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes (3) auf das Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Einstellelement mehrere unterschiedliche durchsichtige optische Bauteile aufweist, die im Austausch gegeneinander in den Detektionsstrahlengang und/oder in einen Detektionsstrahlengangzweig einfügbar sind, und/oder dass b. das Einstellelement mehrere durchsichtige optische Bauteile aufweist, die unabhängig voneinander in den Detektionsstrahlengang und/oder in einen Detektionsstrahlengangzweig einfügbar sind, und/oder dass c. das Einstellelement mehrere auf einem Revolver oder auf einer Verschiebeanordnung angeordnete durchsichtige optische Bauteile aufweist, und/oder dass d. das Einstellelement wenigstens einen durchsichtigen Block aufweist der derart beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar, angeordnet ist, das der in dem Detektionsstrahlengang und/oder in einem Detektionsstrahlengangzweig befindliche Anteil des Blocks veränderbar ist, und/oder dass e. das Einstellelement wenigstens ein durchsichtiges optisches Bauteil aufweist, das als Festkörperblock ausgebildet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Einstellelement wenigstens ein in der geometrischen und/oder optischen Dicke einstellbares optisches Bauteil aufweist, und/oder dass b. das Einstellelement wenigstens ein in seiner Form veränderbares optisches Bauteil aufweist, und/oder dass c. das Einstellelement wenigstens ein in seiner Form veränderbares Gefäß aufweist, das mit einem Fluid gefüllt ist, und/oder dass d. das Einstellelement wenigstens ein einstellbares optisches Bauteil mit zwei durchsichtigen Begrenzungsscheiben aufweist, deren Abstand einstellbar ist und zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist, und/oder dass e. das Einstellelement wenigstens ein einstellbares optisches Bauteil mit zwei durchsichtigen Begrenzungsscheiben aufweist, deren Abstand einstellbar ist und zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist, wobei eine flexible, insbesondere elastische, Folie zusammen mit den Begrenzungsscheiben einen Aufnahmeraum für das optische Medium umschließt
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt mit einem Lichtblatt oder einem Quasi-Lichtblatt beleuchtet wird und/oder dass der beleuchtete Objektbereich mehrere voneinander beabstandete Objektschichten umfasst.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass a. das Objekt während des Einstellens des Einstellelements ortsfest bleibt und/oder dass b. das Objekt und ein Detektionsobjektiv während des Einstellens des Einstellelements ortsfest bleiben und/oder dass c. das Objekt (1 ), ein Detektionsobjektiv und wenigstens ein Detektorelement, insbesondere sämtliche Detektorelemente, während des Einstellens des Einstellelements ortsfest bleiben, und/oder dass d. die geometrische Weglänge wenigstens eines
Detektionsstrahlengangzweigs während des Einstellens der optischen Weglänge wenigstens eines Detektionsstrahlengangzweigs konstant bleibt, und/oder dass e. die geometrische Weglänge des Detektionsstrahlenganges während des
Einstellens der optischen Weglängen der Detektionsstrahlengangzweige konstant bleibt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter Verwendung eines Rastermikroskops und/oder eines konfokalen Rastermikroskops und/oder einer Kamera und/oder einer
Farbkamera durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Farblängsfehler des bündelnden optischen Elements und/oder ein Farblängsfehler eines im dem Detektionsstrahlengang vorgeschalteten optischen Systems mittels des Einstellelements oder mittels mehrerer
Einstellelemente korrigiert wird und/oder dass b. ein Farblängsfehler des bündelnden optischen Elements und/oder ein Farblängsfehler eines im dem Detektionsstrahlengang vorgeschalteten optischen Systems mittels des Einstellelements oder mittels mehrerer Einstellelemente automatisch korrigiert wird.
15. Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Vorrichtung zum optischen Untersuchen eines Objektes mit einem Mikroskop, mit einem verzweigten Detektionsstrahlengang, der ein Detektionsobjektiv und wenigstens ein bündelndes optisches Element, sowie mehrere
Detektionsstrahlengangzweige mit jeweils wenigstens einem Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Detektionsstrahlengangzweige ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge dieses Detektionsstrahlengangzweigs derart einstellbar ist, dass der auf diesem
Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes (3) auf das Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist und dass die Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) Teile desselben Detektors, insbesondere Flächendetektors, sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsstrahlengang derart verzweigt ist, dass das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit von wenigstens einer Detektionslichteigenschaft auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionslichteigenschaft die räumliche Ausrichtung einer Linearpolarisation und/oder die Zugehörigkeit zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Wellenlängenbereich umfasst.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsstrahlengang derart verzweigt ist, dass das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit vom Ort seiner Entstehung und/oder in Abhängigkeit von dem Axialabstand des Ortes seiner Entstehung zu einem Detektionsobjektiv auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt ist und/oder auf Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungsvorrichtung vorhanden ist, die mehrere Probenschichten beleuchtet und dass das Detektionslicht (3) in Abhängigkeit von der Probenschicht seiner Entstehung auf unterschiedliche Detektionsstrahlengangzweige aufgeteilt ist und/oder auf Detektorelemente (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) unterschiedlicher Detektionsstrahlengangzweige fokussiert ist.
21 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Strahlteiler aufweist, und/oder dass b. der De†ek†ionss†rahlengang wenigstens einen Neu†rals†rahl†eiler aufweist, und/oder dass c. der Defekfionssfrahlengang wenigstens einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, und/oder dass d. der Detektionsstrahlengang wenigstens einen Farbstrahlteiler aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass a. die optische Weglänge eines ersten Detektionsstrahlengangzweigs und die optische Weglänge eines zweiten Detektionsstrahlengangzweigs unabhängig voneinander einstellbar sind, und/oder dass b. jeder Detektionsstrahlengangzweig ein eigenes Einstellelement aufweist, mit dem seine optische Weglänge einstellbar ist, und/oder dass c. ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglängen wenigstens zweier Detektionsstrahlengangzweige gleichzeitig veränderbar sind und/oder dass d. die optische Weglängen eines ersten Detektionsstrahlengangzweigs und die eines zweiten Detektionsstrahlengangzweigs unterschiedlich sind, und/oder dass e. in jedem der Detektionsstrahlengangzweige jeweils ein Einstellelement vorhanden ist, mit dem die optische Weglänge des jeweiligen
Detektionsstrahlengangzweigs derart einstellbar ist, dass der auf diesem Detektionsstrahlengangzweig geführte Anteil des Detektionslichtes (3) auf das Detektorelement (10, 12, 15, 22, 24, 26, 28, 29, 30, 31 ) dieses Detektionsstrahlengangzweigs fokussiert ist. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Einstellelement mehrere unterschiedliche durchsichtige optische Bauteile aufweist, die im Austausch gegeneinander in den De†ek†ionss†rahlengang und/oder in einen De†ek†ionss†rahlengangzweig einfügbar sind, und/oder dass b. das Einsfellelemenf mehrere durchsichtige optische Baufeile aufweist, die unabhängig voneinander in den Detekfionsstrahlengang und/oder in einen Defektionssfrahlengangzweig einfügbar sind, und/oder dass c. das Einsfellelement mehrere auf einem Revolver oder auf einer Verschiebeanordnung angeordnete durchsichtige optische Bauteile aufweist, und/oder dass d. das Einstellelement wenigstens einen durchsichtigen Block aufweist der derart beweglich, insbesondere drehbar und/oder verschiebbar, angeordnet ist, das der in dem Defektionssfrahlengang und/oder in einem Defektionssfrahlengangzweig befindliche Anfeil des Blocks veränderbar ist, und/oder dass e. das Einstellelement wenigstens ein durchsichtiges optisches Baufeil aufweist, das als Festkörperblock ausgebildet ist und/oder dass f. das Einstellelement wenigstens ein durchsichtiges optische Baufeil mit wenigstens einer gekrümmten Grenzfläche, insbesondere mit zwei gleichsinnig und/oder mit demselben Krümmungsradius gekrümmten Grenzflächen, aufweist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Einstellelement wenigstens ein in der geometrischen und/oder optischen Dicke einstellbares optisches Baufeil aufweist, und/oder dass b. das Einstellelement wenigstens ein in seiner Form veränderbares optisches Bauteil aufweist, und/oder dass c. das Einstellelement wenigstens ein in seiner Form veränderbares Gefäß aufweist, das mit einem Fluid gefüllt ist, und/oder dass d. das Einstellelement wenigstens ein einstellbares optisches Baufeil mit zwei durchsichtigen Begrenzungsscheiben aufweist, deren Abstand einstellbar ist und zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist, und/oder dass e. das Einstellelement wenigstens ein einstellbares optisches Bauteil mit zwei durchsichtigen, insbesondere gleichsinnig und/oder mit demselben Krümmungsradius, gekrümmten Begrenzungsscheiben aufweist, deren Abstand einstellbar ist und zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist, und/oder dass f. das Einstellelement wenigstens ein einstellbares optisches Bauteil mit zwei durchsichtigen Begrenzungsscheiben aufweist, deren Abstand einstellbar ist und zwischen denen ein fluides, insbesondere flüssiges, optisches Medium angeordnet ist, wobei eine flexible, insbesondere elastische, Folie zusammen mit den Begrenzungsscheiben einen Aufnahmeraum für das optische Medium umschließt
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungsvorrichtung vorhanden ist, die ein Lichtblatt oder ein Quasi-Lichtblatt zum Beleuchten eines Objektes und/oder mehrerer Objektschichten eines Objektes aufweist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung einen Farblängsfehler des bündelnden optischen Elements und/oder einen Farblängsfehler eines im dem Detektionsstrahlengang vorgeschalteten optischen Systems mittels des Einstellelements oder mittels mehrerer Einstellelemente automatisch korrigiert.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Vorrichtung ein Mikroskop und/oder ein Rastermikroskop und/oder ein konfokales Rastermikroskop beinhaltet und/oder aus einem Mikroskop und/oder einem Rastermikroskop und/oder einem konfokalen Rastermikroskop gebildet ist, und/oder dass b. die Vorrichtung als Kamera und/oder als Farbkamera ausgebildet ist.
PCT/EP2016/058565 2015-04-17 2016-04-18 Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe WO2016166375A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16720745.5A EP3283916A1 (de) 2015-04-17 2016-04-18 Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe
US15/566,729 US10288860B2 (en) 2015-04-17 2016-04-18 Method and device for analysing an object, in particular a microscopic sample

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LU92696A LU92696B1 (de) 2015-04-17 2015-04-17 Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe
LU92696 2015-04-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016166375A1 true WO2016166375A1 (de) 2016-10-20

Family

ID=53177341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/058565 WO2016166375A1 (de) 2015-04-17 2016-04-18 Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10288860B2 (de)
EP (1) EP3283916A1 (de)
LU (1) LU92696B1 (de)
WO (1) WO2016166375A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018129832A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Farbstrahlteileranordnung, Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung
DE102018129833A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem, Detektionseinheit für Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung einer Probe
DE102018124129A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung mit einem solchen Mikroskopsystem
DE102020120198A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Detektionsanordnung für Mikroskopsystem, Mikroskopsystem mit Detektionsanordnung, Verfahren zur Untersuchung einer mikroskopischen Probe, Verfahren zur Montage einer Detektionsanordnung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2600996A (en) * 2020-11-17 2022-05-18 Ffei Ltd Image scanning apparatus and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125228A1 (en) * 2001-07-25 2004-07-01 Robert Dougherty Apparatus and method for determining the range of remote objects
DE102010049751A1 (de) * 2010-10-29 2012-05-03 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) Optischer Strahlteiler zur simultanen Aufnahme eines Z-Stapels auf einem Halbleiterchip
WO2013053822A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Ventana Medical Systems, Inc. Polyfocal interferometric image acquisition

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460248B2 (en) * 2006-05-15 2008-12-02 Carestream Health, Inc. Tissue imaging system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125228A1 (en) * 2001-07-25 2004-07-01 Robert Dougherty Apparatus and method for determining the range of remote objects
DE102010049751A1 (de) * 2010-10-29 2012-05-03 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) Optischer Strahlteiler zur simultanen Aufnahme eines Z-Stapels auf einem Halbleiterchip
WO2013053822A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Ventana Medical Systems, Inc. Polyfocal interferometric image acquisition

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018129832A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Farbstrahlteileranordnung, Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung
DE102018129833A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem, Detektionseinheit für Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung einer Probe
DE102018124129A1 (de) 2017-12-04 2019-06-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung mit einem solchen Mikroskopsystem
WO2019110365A1 (de) 2017-12-04 2019-06-13 Leica Microsystems Cms Gmbh Farbstrahlteileranordnung, mikroskopsystem und verfahren zur mikroskopischen abbildung
WO2019110368A1 (de) 2017-12-04 2019-06-13 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem und verfahren zur mikroskopischen abbildung mit einem solchen mikroskopsystem
WO2019110367A1 (de) 2017-12-04 2019-06-13 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem, detektionseinheit für mikroskopsystem und verfahren zur mikroskopischen abbildung einer probe
DE102018129833B4 (de) 2017-12-04 2020-01-02 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem, Detektionseinheit für Mikroskopsystem und Verfahren zur mikroskopischen Abbildung einer Probe
US11131840B2 (en) 2017-12-04 2021-09-28 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope system and method for microscopic imaging
DE102020120198A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Leica Microsystems Cms Gmbh Detektionsanordnung für Mikroskopsystem, Mikroskopsystem mit Detektionsanordnung, Verfahren zur Untersuchung einer mikroskopischen Probe, Verfahren zur Montage einer Detektionsanordnung
DE102020120198B4 (de) 2020-07-30 2022-07-14 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren zur Montage einer Detektionsanordnung für ein Mikroskopsystem

Also Published As

Publication number Publication date
US20180180864A1 (en) 2018-06-28
US10288860B2 (en) 2019-05-14
EP3283916A1 (de) 2018-02-21
LU92696B1 (de) 2016-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2535754B1 (de) Abtastmikroskop und Verfahren zur lichtmikroskopischen Abbildung eines Objektes
EP3283916A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum untersuchen eines objektes, insbesondere einer mikroskopischen probe
DE102012020240A1 (de) Mikroskop und Verfahren zur SPIM Mikroskopie
EP3084399B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum untersuchen einer probe mittels optischer projektionstomografie
DE102011082756A1 (de) Autofokussierverfahren und -einrichtung für ein Mikroskop
EP3172610A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum mikroskopischen untersuchen einer probe
DE102009044984A1 (de) Mikroskop
EP3283917B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum untersuchen einer probe
EP1882969A1 (de) Laser-Scanning-Mikroskop
LU92925B1 (de) Verfahren zum Untersuchen einer Probe mittels Lichtblatt-Mikroskopie und Lichtblatt-Mikroskop
EP1664888A1 (de) Rastermikroskop mit evaneszenter beleuchtung
WO2015032497A1 (de) Verfahren zum erstellen eines mikroskopbildes mikroskopiervorrichtung und umlenkeinrichtung
WO2016166374A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur spim-untersuchung einer probe
DE102017119480A1 (de) Optische Anordnung zum Scannen von Anregungsstrahlung und/oder Manipulationsstrahlung in einem Laser-Scanning-Mikroskop und Laser-Scanning-Mikroskop
LU93022B1 (de) Verfahren und Mikroskop zum Untersuchen einer Probe
EP1617263B1 (de) Lichtrastermikroskop und Verwendung
DE102017119479A1 (de) Optische Anordnung zum Scannen von Anregungsstrahlung und/oder Manipulationsstrahlung in einem Laser-Scanning-Mikroskop und Laser-Scanning-Mikroskop
DE102014118025B4 (de) Vorrichtung zur Lichtblattmikroskopie
EP3341781B1 (de) Beleuchtungsanordnung für ein lichtblatt-mikroskop
DE102014110341A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum mikroskopischen Untersuchen einer Probe
EP3198323B1 (de) Vorrichtung zur abbildung einer probe
DE102015108276B4 (de) System zur Lasermikrodissektion und Lasermikrodissektionsverfahren
DE102018126009B4 (de) Verfahren und Mikroskop zur Bestimmung der Dicke eines Deck- oder Tragglases
DE102016120312B3 (de) Verfahren zum Beleuchten von Fokuspositionen objektseitig eines Objektivs eines Mikroskops und Mikroskop
LU92807B1 (de) Beleuchtungsanordnung für ein Lichtblatt-Mikroskop

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16720745

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016720745

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15566729

Country of ref document: US