WO2018138087A1 - Vorrichtung zum aufrüsten eines einen kameraanschluss aufweisenden lichtmikroskops zu einem sted-mikroskop - Google Patents

Vorrichtung zum aufrüsten eines einen kameraanschluss aufweisenden lichtmikroskops zu einem sted-mikroskop Download PDF

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WO2018138087A1
WO2018138087A1 PCT/EP2018/051582 EP2018051582W WO2018138087A1 WO 2018138087 A1 WO2018138087 A1 WO 2018138087A1 EP 2018051582 W EP2018051582 W EP 2018051582W WO 2018138087 A1 WO2018138087 A1 WO 2018138087A1
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control computer
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scanner
light beam
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Gerald Donnert
Joachim Fischer
Matthias Henrich
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Abberior Instruments Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for upgrading an objective lens and an image connection having light microscope to a STED microscope.
  • a STED microscope is a laser scanning microscope with which a sample is not only scanned with a focused excitation light beam, but in which the sample is also exposed to a focused stimulation light beam which is shaped in such a way at the intensity maximum of the fluorescence excitation light has an intensity minimum, ideally a zero point of the stimulation light, which is surrounded by intensity maxima of the stimulation light. Therefore, detected with a detector fluorescent light can come only from a small area around the minimum intensity or the zero, in which the stimulation light in the sample and excited by the fluorescence excitation light fluorophore does not de-excite, thus preventing the emission of fluorescent light. Accordingly, the registered fluorescent light can be assigned to this small area and the fluorophores arranged therein. Special STED microscopes are relatively expensive.
  • the light microscope can do this as well already be a laser scanning microscope, but preferably not its existing scanner is used. That is, even with an existing laser scanning microscope, for example, a confocal microscope, an existing image or camera port is used, wherein the scanner of the laser scanning microscope is not disposed between this image or camera port and the respective sample. In other words, an existing laser scanning microscope is preferably used only as a light microscope.
  • An apparatus for upgrading a light microscope having an image port to a STED microscope having the features of the preamble of independent claim 1 is known from Görlitz et al .: A STED Microscope Designed for Routine Biomedical Applications, Progress In Electromagnetics Research, Vol. 147 , 2014 known.
  • beam shaping means a so-called easySTED wave plate is arranged between the tube lens and the objective lens of a confocal laser scanning microscope used only as a light microscope.
  • a polarization maintaining optical fiber light guide is connected between a bidirectional beam splitter which forms the fluorescent light outcoupling means and a dichroic beam splitter which forms the excitation light beam combining means and the prevention light beam.
  • the detector has two sub-detectors for fluorescent light of different wavelengths.
  • the scanner is a so-called quad-scanner with a lot of rotating mirrors, which are independently controllable. All functions of the STED microscope realized with the aid of the known device are controlled by a control computer which is based on an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control computer also controls a sample positioner for positioning the sample in the z-direction of the optical axis of the lens of the light microscope. This sample positioner has a piezoelectric element.
  • the control computer controls the timing between pulses of the excitation light beam and the prevention light beam.
  • an AOTF (Accusto-Optic Tunable Filter) are provided between the excitation light source and the dichroic beam splitter and an AOM (Accusto-Optic Modulator) is provided between the prevention light source and the dichroic mirror, which are controlled by the control computer.
  • the control computer receives the output signals of the sub-detectors for the fluorescent light.
  • the control computer is operated with a special program and a graphical user interface.
  • the invention has for its object to provide an apparatus having the feature of the preamble of claim 1, with the upgrading of a lens and a Schman- circuit having light microscope is simplified to a STED microscope.
  • the invention relates to a device for upgrading a light microscope having an objective and an image connector to form an STED microscope.
  • the device comprises an excitation light source providing an excitation light beam of fluorescence excitation light and a prevention light source providing a prevention light beam of fluorescence-inhibiting light.
  • the excitation light source and the prevention light source may receive light from the same primary light source.
  • the excitation light source and the prevention light source may have separate primary light sources. These may be, in particular, lasers or laser diodes.
  • the device comprises combining means which combine the excitation beam and the prevention light beam into a combined light beam and beam shaping means through which the combined light beam passes.
  • the beam shaping means selectively forms the prevention light beam so that the fluorescence-preventing light forms an intensity minimum surrounded by intensity maxima when focusing the combined light beam with the objective of the light microscope at the location of an intensity minimum of the fluorescence excitation light of the excitation light beam also focused with the objective.
  • a scanner of the device deflecting the combined light beam is provided for scanning the sample with the intensity minimum of the fluorescence-preventing light.
  • the device has a detector for fluorescent light, which emerges from a region of the sample which encompasses the intensity minimum of the fluorescence-preventing light and passes through the objective. In this case, the detector may be arranged confocally to the intensity minimum.
  • the device has a control computer on which a control program is installed, in which control commands can be entered via a user interface. Depending on the control commands and the control program running on it, the control computer transmits control signals to at least the excitation light source, the prevention light source and the scanner. From the detector, the control computer receives output signals, and depending on the control commands, the output signals and the control program running thereon, the control computer outputs image data via the user interface.
  • the device comprises a matching to the image terminal of the light microscope and fixable to the image terminal counterpart and a stationary mounted on the counterpart supporting structure.
  • the supporting structure is fixedly mounted on the counterpart does not exclude that its location relative to the counterpart is adjustable, as long as the location of the supporting structure relative to the counterpart in the operation of the device is fixed.
  • On the supporting structure at least the beam-shaping means and the scanner are mounted in positions and orientations which are defined opposite to the counterpart.
  • the scanner is disposed between the beam-forming means and the counterpart, that is, it is based on the beam path of the combined light beam, which passes from the counterpart in the image port, closer to the counterpart than the beam-forming means.
  • the user interface is inventively installed as a web application on the control computer, which is adapted to be opened by a host computer via a web browser.
  • the user interface of the control computer thus makes use of a host computer, which is not an immediate part of the device according to the invention, but may be any external computer.
  • a host computer which is not an immediate part of the device according to the invention, but may be any external computer.
  • the sole requirement for this machine is that it can open web applications through a web browser. Any changes, in particular updates of the control program on the control computer, the host computer is not affected, and vice versa.
  • a light microscope can be easily upgraded to a STED microscope by setting the counterpart to the image port. This may be the only immediate intervention in the light microscope. At least no further intervention takes place in the beam path of the light microscope.
  • After switching on Device can then be opened by any host computer via the web browser, the user interface of the control computer as a web application. This makes the STED microscope ready for use. Both on the part of the light microscope and the host computer this no adjustments, in particular no interference with the optical beam path or in the programming required.
  • the web application installed on the control computer is preferably designed to transmit a user interface and the image data to the respective host computer via the web browser.
  • the respective user can then give commands to the STED microscope via the host computer and the user interface transmitted thereto, which are converted by the control computer.
  • the host computer can be operated as a Rieh client or as a thin client, that is, also perform data processing itself or transmit data entered exclusively via the user interface to the web application on the control computer.
  • the control computer transmits the image data to the host computer via the web application.
  • the control computer may have a physical interface for a wireless or wired point-to-point connection with the host computer for its communication with the host computer.
  • the control computer may have a physical interface for its integration into a wireless or wired data network and / or the Internet.
  • the control computer can also have various physical interfaces that can be used alternatively or in parallel with the communication with one or more host computers.
  • control computer may have a so-called system On a Module (SOM).
  • SOM system On a Module
  • the control computer is not present as a separate module or separate unit, but is integrated into a module that fulfills further functions or tasks.
  • control computer is preferably based on an FPGA (Field Programmable Gate Array)
  • the control computer can be arranged in a supply module of the device according to the invention, which is mounted separately from the supporting structure, that is not with the aid of the counterpart to be fixed to the image connection.
  • the excitation light source and the prevention light source may be further arranged.
  • the excitation light source can have a plurality of partial light sources which provide fluorescence excitation light of different wavelengths for the excitation light beam. With these partial light sources, different fluorophores with different excitation spectra can be selectively excited to perform so-called multicolor STED microscopy.
  • the prevention light source may also include a plurality of partial light sources that provide fluorescence prevention light of different wavelengths for the prevention light beam. Often, however, to stimulate, that is, to re-excite, different fluorophores with different excitation spectra in multicolor STED microscopy, a single-wavelength, anti-fluorescence, prevention light beam is sufficient.
  • the merging means which brings together the excitation light beam with the prevention light beam can also be arranged in the supply module. Then, the combined light beam is already provided by the supply module.
  • a first optical fiber connection for a combined light beam conducting optical fiber may be provided on the supply module, while a second optical fiber connection for the combined light beam conducting optical fiber is mounted in relation to the counterpart defined position and orientation on the supporting structure.
  • the combined light beam emerges from the light guide in a position and orientation defined with respect to the object.
  • a polarization-maintaining optical fiber is suitable.
  • the detector of the device according to the invention can also be arranged in the supply module.
  • at least one third optical waveguide connection for at least one optical waveguide can be provided on the supply module, while at least one fourth optical waveguide connection for the at least one fluorescent waveguide is mounted in relation to the counterpart defined position and orientation on the supporting structure.
  • a particularly suitable for guiding the fluorescent light light guide is a multi-mode fiber.
  • a mass memory for the image data can be arranged in the supply module, which the control computer generates from the output signals of the detector for the fluorescent light. This mass memory can be accessed by the host computer via the web application installed on the control computer. All conductors and lines extending between the supply module and the supporting structure or the components of the device mounted thereon can be arranged within a single flexible jacket.
  • the connected via the counterpart to the image terminal of the light microscope unit of the device according to the invention, which is also referred to here as a scanner head, can then be connected exclusively via the wrapped in this jacket conductor strand with the supply module.
  • Other connections except those to the image port and the power supply module, the scanner head usually does not have.
  • the merging means which combine the excitation light beam and the prevention light beam to the combined light beam, may comprise at least one beam deflection means controllable by the control computer. With the aid of such a beam deflection means, it is easily possible to temporarily hide the respective light beam, instead of letting it enter the combined light beam.
  • the control computer can also influence the time sequence of pulses of the excitation light beam and the prevention light beam or of components of these light beams.
  • the beam shaping means of the device according to the invention may comprise a polarization rotation means which can be controlled by the control computer. With this polarization rotation means, polarization rotations of the combined light beam, in particular the prevention light beam contained therein, by the light microscope and its components, in particular by the lens of the light microscope can be compensated.
  • Such polarization rotations in particular different polarization rotations by different objectives, but also by different sample substrates with polarization-altering properties, can prevent or even prevent the formation of an intensity minimum with residual intensity of the fluorescence-preventing light approaching zero.
  • the polarization rotation means which can be controlled by the control computer, however, such polarization rotations can often be compensated in such a way that the focused prevention light beam forms the desired intensity distribution of the fluorescence prevention light.
  • the polarization rotation means may be rotatably mounted on the supporting structure such that it can be rotated and / or tilted, wherein its motor is actuated by the control computer via a corresponding driver, which may be arranged in the supply module.
  • the coupling-out means can also be mounted on the supporting structure of the scanner head in the device according to the invention in positions and orientations which are defined relative to the counterpart.
  • the coupling-out means are preferably arranged between the scanner and the beam-shaping means, so that the fluorescent light emitted from the sample is indeed "scanned” by the scanner, but is not influenced by the beam-shaping means.
  • the detector can have a plurality of sub-detectors for fluorescent light of different wavelengths. This makes it possible to differentiate between different fluorophores not only due to their excitation by fluorescence excitation light of different wavelengths but also due to emitted fluorescent light of different wavelengths. If the detector has a plurality of sub-detectors for fluorescent light of different wavelengths, it is preferred that wavelength-selective branching means are arranged between the outcoupling means and the sub-detectors which supply the fluorescent light either to one or the other sub-detector depending on the wavelength.
  • the scanner of the device according to the invention has 2n rotating mirrors, where n is the number of directions in which the scanner scans the sample. If then each of the rotating mirror has a rotary drive, which is controlled independently of the other rotary actuators of the control computer, with the scanner of the combined light beam not only somehow but one to the respective light microscope and in particular the lens tilted customized virtual point.
  • the combined light beam for scanning the sample can be tilted about the center of a pupil of the objective in order to maintain optimal optical conditions for forming the minimum intensity of the fluorescence-inhibiting light when scanning the sample with the focused combined light beam.
  • the scanner of the device according to the invention can be configured such that the rotating mirrors have a measuring position in which at least two of the rotating mirrors deflect the combined light beam to a measuring sensor mounted on the supporting structure in order to increase the intensity of the combined light beam or one of its components to capture.
  • a control line connection for a control line for connecting the scanner to the control computer or to the control computer downstream driver can be stored in the supply module.
  • the counterpart of the device according to the invention is designed such that it matches a camera connection or another fully corrected and / or normalized connection of the light microscope and can be fixed to this connection of the light microscope.
  • the corresponding connection of the light microscope may be a so-called C-mount, to which the counterpart can be mechanically adjusted in a basically known manner.
  • all components of the device according to the invention mounted on the supporting structure are arranged in or on a housing which visually and visually shields these components from impurities and also protects against undesired changes in their position and alignment with the supporting structure during handling of the device according to the invention.
  • the housing may itself be part of the supporting structure. Maximum dimensions of the housing in the direction of an optical axis of the counterpart and perpendicular to it can be comparatively compact and not more than 25 cm or not more than 20 cm. Furthermore, a total mass of the counterpart, the supporting structure and all of the components of the device mounted thereon in opposite positions and orientations may be comparatively small and, for example, not more than 1, 5 kg or even not more than 1, 2 kg. Such a total mass does not go beyond the mass of one heavier camera for connection to the camera port of a light microscope and can be easily mechanically supported by such a camera connection.
  • the device according to the invention may comprise a sample positioner which can be controlled by the control computer with respect to its height and which can be integrated into a sample holder of the light microscope.
  • this sample positioner can be arranged between the sample table of the light microscope and the respective sample substrate.
  • the sample positioner may have a piezoelectric element which can be activated by the control computer via a piezo driver. This piezo driver is then preferably arranged together with the control computer in the supply module.
  • Fig. 1 shows an inventive device for upgrading a light microscope to a STED microscope together with the light microscope and a host computer.
  • FIG. 2 illustrates the internal structure of a scanner head of the device according to FIG. 1.
  • FIG. 3 schematically illustrates a supply module of the device according to FIG. 1 comprising a control computer.
  • FIG. 4 is a block diagram of the control architecture of the utility module of FIG. 3 and FIG. 4
  • FIG. 5 illustrates a sub-module of the supply module according to FIG. 3, comprising an excitation light source and a prevention light source.
  • the scanner head 2 comprises a scanner head 2, a supply module 3 and a sample positioner 4.
  • the scanner head 2 is mechanically connected to a camera connection 5 of a light microscope 6.
  • the scanner head 2 communicates with the supply module 3 via a cable harness 8 connected in a cable sheath 7.
  • the sample positioner 4, which is based on a piezoelement, is connected to the supply module 3 via a control line 9 connected.
  • a user of the upgraded to a STED microscope with the device 1 light microscope 6 controls the STED microscope via a host computer 10.
  • the host computer 10 opens a web application via a data connection 1 1, which is installed on a control computer in the supply module 3 and as a user interface for inputting control commands and outputting image data to or from the STED microscope. This opening of the web application is done from the host computer 10 via a web browser.
  • the scanner head 2 has a counterpart 12 to the camera connector 5 and is fixed to the camera connector 5 with this counterpart 12.
  • the scanner head 2 comprises a fixed structure fixed to the counterpart 12, for example in the form of a local and branched optical bench, on which the individual components of the scanner head 2 are mounted in a position and orientation defined relative to the counterpart 12.
  • the components of the scanner head 2 mounted on this supporting structure are enclosed in a housing 13.
  • Fig. 2 shows these components together with the counterpart 12 but without a separate representation of the supporting structure.
  • Part of the conductor strand 8 shown in FIG. 1 is a polarization-maintaining optical fiber 14, which is connected to an optical waveguide connection 15.
  • a combined light beam 16 exiting the optical fiber 14 includes an excitation light beam and a prevention light beam.
  • the combined light beam 16 initially passes through a lens 17.
  • the hitherto linearly polarized combined light beam 16 is circularly polarized with a ⁇ 4 plate 18.
  • the prevention light beam 19 is then selectively shaped such that it forms an intensity minimum surrounded by intensity maxima of its fluorescence prevention light when focused by the respective objective 20 of the light microscope 6 according to FIG. 1 at the intensity maximum of fluorescence excitation light of the excitation light beam.
  • a tiltable, birefringent plate 21 subsequent polarization rotations by subsequent optical elements, which preclude the formation of the intensity minimum of the fluorescence-preventing light with a residual intensity of the fluorescence-preventing light approaching zero, are compensated in advance.
  • the combined light beam 16 passes through a dichroic beamsplitter 22 and lens 23 before being deflected by a scanner 24 in the form of a so-called quad scanner with four rotating mirrors 25 for scanning a sample.
  • the scanner 24 is embodied here so that the incident combined light beam 16 is deflected in a measuring position of the rotating mirror 25 to a measuring sensor 26 in order to detect its intensity.
  • the combined occurs Light beam 16 from the counterpart 12 in the not shown here camera terminal 5 of the light microscope 6 of FIG. 1 via.
  • Fluorescent light 27 entering the counterpart 12 in the opposite direction to the light beam 16 passes first through the scanner 24, which "scans it", and then passes through the lens 23 to the dichroic beam splitter 22.
  • the dichroic beam splitter 22 deflects the fluorescent light 27 from a mirror 28 down.
  • the deflected fluorescent light 27 is split into two components 27 'and 27 "of different wavelengths by a dichroic steel divider 31.
  • the component 27' passes through two further wavelength-selective filters 32 a pivotable mirror 33 and through a lens 34 to a light guide port 35 to which a multi-mode fiber 36 is connected as a light guide for the component 27 '
  • the other component 27 passeses through a wavelength-selective filter 37 and a lens 38 to an optical fiber port 39 to which is connected a second multi-mode fiber 40 for the other component 27 ".
  • the multi-mode fibers 36 and 40 belong to the conductor strand 8 which, as shown in FIG Supply unit 3.
  • FIG. 3 schematically illustrates the supply module 3.
  • the conductor strand 8 enters the supply module 3.
  • the control line 9 is connected.
  • a supply line 41 for alternating current, a network cable 42 and an outgoing line 43 are provided for interlock signals.
  • the conductor strand 8 branches off to four drivers 44 for the four rotary drives of the four rotating mirrors 25 of the scanner 24.
  • the multi-mode fibers 36 and 40 branch off to two sub-detectors 45 of a fluorescent light detector 46, each sub-detector 45 being in the form of a Avalanche phototiode is provided for fluorescent light of a certain wavelength range.
  • the conductor strand branches to analog inputs and outputs 48 and 49.
  • the control computer 51 also controls a piezo driver 52 to which the control line 9 is connected.
  • the supply line 41 leads to a power supply 53 with AC / DC conversion.
  • a power supply 55 is connected with DC / DC conversion.
  • the power supply 55 supplies the control computer 51 and a cooling 54 with electric power.
  • the control computer 51 comprises as a central control unit a system On a Module 58 and various interfaces 56 and a radio-frequency synthesizer 57. An output signal 59 of the radio-frequency synthesizer 57 is used to control the sub-module 50 via a comparator 60.
  • FIG. 4 illustrates the function of the system on a module 58 based control of the device 1.
  • the system on a module 58 comprises an FPGA 61 and a CPU 62, the CPU 62 in turn comprises a file server 63 and a web server 64.
  • the remote control of the device 1 via the host computer 10 of the web interface 65 takes place the data connection 1 1 also transmit image data, which can also be stored on an SD card 66 as a mass storage or read via a USB interface 67.
  • Other external devices such as a monitor 68 may be connected to the FPGA 61.
  • the FPGA 61 outputs trigger signals 69 to the sub-module 50 according to FIG. 3.
  • the FPGA drives the drivers 44 and 52 and receives the output signals 47 from the detector 46 as well as from the measurement sensor 26 according to FIG Thermocouple connected as a temperature sensor 70 and outwardly also the output signal 59 of the radio frequency synthesizer 57 is output via the line 43 for interlock signals.
  • D / A converters 71, A / D converters 72, a DDS interface 73 and an RS232 interface 74 are used.
  • the submodule 50 illustrated in FIG. 5 comprises an excitation light source 75 and a prevention light source 76.
  • the excitation light source 75 comprises three partial light sources 77 for excitation light of different wavelengths, for example 450 nm, 561 nm and 640 nm.
  • the excitation light 81 is converged from the various partial light sources 77 to the excitation light beam 82.
  • the pivoting of the mirror 78 and the dichroic beamsplitters 79 and 80 can be used to adjust the composition of the excitation light beam 82 and to form pulses of the excitation light beam 82, respectively.
  • the excitation light beam 82 then passes through a likewise pivotable ⁇ / 2 plate 83 and a pivotable dichroic beam splitter 84 therethrough.
  • the dichroic beamsplitter 84 is associated with merging means which receive the excitation light beam 82 with the prevention light beam 85 from fluorescence-preventing light 86 from the prevention light source 76 to the combined light beam 16 merge.
  • the combined light beam 16 then passes through an acousto-optically tunable filter (AOTF) 87. Subsequently, the combined light beam 16 impinges on a pivotable mirror 88, with which the combined light beam 16 can be deflected between desired pulses in a beam trap 89.
  • AOTF acousto-optically tunable filter
  • a lens 90 passes through a lens 90 into an optical waveguide connection 91 and there into the polarization-maintaining fiber 14.
  • the beam trap 89, the lens 90, the optical fiber connector 91 and a fiber holder 92 are disposed on an optical bench 93.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Aufrüsten eines ein Objektiv (20) und einen Bildanschluss (5) aufweisenden Lichtmikroskops (6) zu einem STED-Mikroskop mit einer Anregungslichtquelle, einer Verhinderungslichtquelle, Strahlformungsmitteln, einem Scanner, einem Detektor und einem Steuerrechner weist ein zu dem Bildanschluss passendes Gegenstück undein dem Gegenstück ortsfest gelagerte tragende Struktur auf, an der die Strahlformungsmittel und der Scanner gelagert sind, wobei der Scanner zwischen den Strahlformungsmitteln und dem Gegenstück angeordnet ist. Eine Benutzerschnittstelle, über die Steuerbefehle eingebbar sind, ist als Webanwendung auf dem Steuerrechner (51) installiert und dazu ausgebildet, von einem Hostrechner (2) über einen Webbrowser geöffnet zu werden.

Description

VORRICHTUNG ZUM AUFRÜSTEN EINES EINEN KAMERAANSCHLUSS AUFWEISENDEN LICHTMIKROSKOPS ZU EINEM STED-MIKROSKOP
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufrüsten eines ein Objektiv und einen Bild- anschluss aufweisenden Lichtmikroskops zu einem STED-Mikroskop.
Bei einem STED-Mikroskop handelt es sich bekanntermaßen um ein Laser-Scanning-Mikroskop, mit dem eine Probe nicht nur mit einem fokussierten Anregungslichtstrahl abgetastet wird, sondern bei dem die Probe auch mit einem fokussierten Stimulationslichtstrahl beaufschlagt wird, der so geformt ist, dass er an dem I ntensitätsmaximum des Fluoreszenzanregungslichts ein Intensitätsminimum, im Idealfall eine Nullstelle des Stimulationslichts aufweist, die von Intensi- tätsmaxima des Stimulationslichts umgegeben ist. Daher kann mit einem Detektor registriertes Fluoreszenzlicht nur aus einem kleinen Bereich um das Intensitätsminimum beziehungsweise die Nullstelle stammen, in dem das Stimulationslicht in der Probe vorhandene und durch das Fluoreszenzanregungslicht angeregte Fluorophore nicht wieder abregt und so die Emission von Fluoreszenzlicht verhindert. Entsprechend kann das registrierte Fluoreszenzlicht diesem kleinen Bereich und den darin angeordneten Fluorophoren zugeordnet werden. Spezielle STED-Mikroskope sind relativ kostspielig.
STAND DER TECHNIK
Es ist grundsätzlich bekannt, ein Lichtmikroskop mit einem Bildanschluss, insbesondere einem Kameraanschluss, zu einem STED-Mikroskop aufzurüsten. Dabei kann das Lichtmikroskop auch bereits ein Laser-Scanning-Mikroskop sein, wobei jedoch vorzugsweise nicht dessen vorhandener Scanner genutzt wird. Das heißt, auch bei einem vorhandenen Laser-Scanning-Mikroskop, beispielsweise einem konfokalen Mikroskop wird ein vorhandener Bild- oder Kameraanschluss genutzt, wobei der Scanner des Laser-Scanning-Mikroskops nicht zwischen diesem Bild- oder Kameraanschluss und der jeweiligen Probe angeordnet ist. Anders gesagt wird auch ein vorhandenes Laser-Scanning-Mikroskop vorzugsweise nur als Lichtmikroskop genutzt.
Eine Vorrichtung zum Aufrüsten eines Lichtmikroskops mit einem Bildanschluss zu einem STED- Mikroskop, die die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus Görlitz et al.: A STED Microscope Designed for Routine Biomedical Applications, Progress In Electromagnetics Research, Vol. 147, 2014 bekannt. Als Strahlformungsmittel ist eine sogenannte easySTED Wellenplatte zwischen der Tubuslinse und der Objektivlinse eines nur als Lichtmikroskops verwendeten konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops angeordnet. Zwischen einen bidirektionalen Strahlteiler, der die Auskopplungsmittel für das Fluoreszenzlicht ausbildet, und einen dichroitischen Strahlteiler, der die Zusammenführungsmittel für den Anregungslicht- strahl und den Verhinderungslichtstrahl ausbildet, ist ein Lichtleiter in Form einer polarisations- erhaltenden optischen Faser geschaltet. Der Detektor weist zwei Teildetektoren für Fluoreszenzlicht unterschiedlicher Wellenlängen auf. Der Scanner ist ein sogenannter Quad-Scanner mit viel Drehspiegeln, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Alle Funktionen des mit Hilfe der bekannten Vorrichtung realisierten STED-Mikroskops werden durch einen Steuerrechner gesteu- ert, der auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array) basiert. Der Steuerrechner steuert auch einen Probenpositionierer zur Positionierung der Probe in z-Richtung der optischen Achse des Objektivs des Lichtmikroskops. Dieser Probenpositionierer weist ein Piezoelement auf. Weiterhin steuert der Steuerrechner das Timing zwischen Pulsen des Anregungslichtstrahls und des Verhinderungslichtstrahls. Dafür sind zwischen der Anregungslichtquelle und dem dichroiti- sehen Strahlteiler ein AOTF (Accusto-Optic Tunable Filter) und zwischen der Verhinderungslichtquelle und dem dichroitischen Spiegel ein AOM (Accusto-Optic Modulator) vorgesehen, die von dem Steuerrechner angesteuert werden. Der Steuerrechner erhält die Ausgangssignale der Teildetektoren für das Fluoreszenzlicht. Betrieben wird der Steuerrechner mit einem speziellen Programm und einer grafischen Benutzerschnittstelle. AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit dem Merkmal des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, mit der das Aufrüsten eines ein Objektiv und einen Bildan- schluss aufweisenden Lichtmikroskops zu einem STED-Mikroskop vereinfacht wird.
LOSUNG
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruch gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufrüsten eines ein Objektiv und einen Bildanschluss aufweisenden Lichtmikroskops zu einem STED-Mikroskop. Die Vorrichtung weist eine einen Anregungslichtstrahl aus Fluoreszenzanregungslicht bereitstellende Anregungslichtquelle und eine einen Verhinderungslichtstrahl aus Fluoreszenzverhinderungslicht bereitstellende Verhinderungslichtquelle auf. Grundsätzlich können die Anregungslichtquelle und die Verhinderungslicht- quelle Licht aus derselben primären Lichtquelle beziehen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Anregungslichtquelle und die Verhinderungslichtquelle separate primäre Lichtquellen aufweisen. Hierbei kann es sich insbesondere um Laser oder Laserdioden handeln. Weiter weist die Vorrichtung Zusammenführungsmittel, die den Anregungsstrahl und den Verhinderungslichtstrahl zu einem kombinierten Lichtstrahl zusammenführen, und Strahlformungsmittel auf, durch die der kombinierte Lichtstrahl hindurchtritt. Die Strahlformungsmittel formen dabei selektiv den Verhinderungslichtstrahl so, dass das Fluoreszenzverhinderungslicht beim Fokussieren des kombinierten Lichtstrahls mit dem Objektiv des Lichtmikroskops am Ort eines Intensitätsminimums des Fluoreszenzanregungslichts des ebenfalls mit dem Objektiv fokussierten Anregungslichtstrahls ein von Intensitätsmaxima umgebenes Intensitätsminimum ausbildet. Zum Abtasten der Probe mit dem Intensitätsminimum des Fluoreszenzverhinderungslichts ist ein den kombinierten Lichtstrahl ablenkender Scanner der Vorrichtung vorgesehen. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Detektor für Fluoreszenzlicht auf, das aus einem das Intensitätsminimum des Fluoreszenzverhinderungslichts umfassenden Bereich der Probe austritt und durch das Objektiv hindurchtritt. Dabei kann der Detektor konfokal zu dem Intensitätsminimum angeordnet sein. Auskopplungsmittel, die das Fluoreszenzlicht aus dem Strahlengang des kombinierten Lichtstrahls zu dem Detektor hin auskoppeln, sind zwischen dem Scanner und den Zusammenführungsmitteln angeordnet. Zur Steuerung weist die Vorrichtung ein Steuerrechner auf, auf dem ein Steuerprogramm installiert ist, in das über eine Benutzerschnittstelle Steuerbefehle eingebbar sind. Der Steuerrechner übermittelt abhängig von den Steuerbefehlen und dem auf ihm laufenden Steuerprogramm Ansteuersignale zumindest an die Anregungslichtquelle, die Verhinderungslichtquelle und den Scanner. Von dem Detektor empfängt der Steuerrechner Ausgangssignale, und abhängig von den Steuerbefehlen, den Ausgangssignalen und dem auf ihm laufenden Steuerprogramm gibt der Steuerrechner Bilddaten über die Benutzerschnittstelle aus. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ein zu dem Bildanschluss des Lichtmikroskops passendes und an den Bildanschluss festlegbares Gegenstück sowie eine an dem Gegenstück ortsfest gelagerte tragende Struktur. Dass die tragende Struktur ortsfest an dem Gegenstück gelagert ist, schließt nicht aus, dass ihr Ort gegenüber dem Gegenstück verstellbar ist, so lange der Ort der tragenden Struktur gegenüber dem Gegenstück im Betrieb der Vorrichtung festliegt. An der tragenden Struktur sind zumindest die Strahlformungsmittel und der Scanner in gegenüber dem Gegenstück definierten Positionen und Ausrichtungen gelagert. Dabei ist der Scanner zwischen den Strahlformungsmitteln und dem Gegenstück angeordnet, das heißt, er liegt bezogen auf den Strahlengang des kombinierten Lichtstrahls, der aus dem Gegenstück in den Bildanschluss übertritt, näher an dem Gegenstück als die Strahlformungsmittel. Die Benutzerschnitt- stelle ist erfindungsgemäß als Webanwendung auf dem Steuerrechner installiert, die dazu ausgebildet ist, von einem Hostrechner aus über einen Webbrowser geöffnet zu werden. Die Benutzerschnittstelle des Steuerrechners macht damit von einem Hostrechner Gebrauch, der nicht unmittelbarer Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, sondern irgendein externer Rechner sein kann. An diesen Rechner besteht die einzige Anforderung, dass er Webanwendungen über einen Webbrowser öffnen kann. Von irgendwelchen Änderungen, insbesondere Updates des Steuerprogramms auf dem Steuerrechner ist der Hostrechner nicht betroffen, und dies gilt auch umgekehrt.
Im Ergebnis kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Lichtmikroskop auf einfache Weise zu einem STED-Mikroskop aufgerüstet werden, indem das Gegenstück an dem Bildanschluss festgelegt wird. Dies kann der einzige unmittelbare Eingriff in das Lichtmikroskop sein. Zumindest erfolgt kein weiterer Eingriff in den Strahlengang des Lichtmikroskops. Nach dem Einschalten der Vorrichtung kann dann von irgendeinem Hostrechner über den Webbrowser die Benutzerschnittstelle des Steuerrechners als Webanwendung geöffnet werden. Damit ist das STED-Mikroskop bereits betriebsbereit. Sowohl auf Seiten des Lichtmikroskops als auch des Hostrechners sind hierfür keine Anpassungen, insbesondere keine Eingriffe in den optischen Strahlengang oder in die Programmierung erforderlich.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die auf dem Steuerrechner installierte Webanwendung vorzugsweise dazu ausgebildet, über den Webbrowser eine Benutzeroberfläche und die Bilddaten an den jeweiligen Hostrechner zu übermitteln. Der jeweilige Benutzer kann dann über den Hostrechner und die dahin übermittelte Benutzeroberfläche Befehle an das STED-Mikroskop geben, die von dem Steuerrechner umgesetzt werden. Der Hostrechner kann bei der Ausführung dieser Befehle als Rieh Client oder als Thin Client betrieben werden, das heißt auch selbst Datenverarbeitung durchführen oder ausschließlich über die Benutzerschnittstelle eingegebene Daten an die Webanwendung auf dem Steuerrechner übermitteln. In umgekehrter Richtung übermittelt der Steuerrechner die Bilddaten über die Webanwendung an den Hostrechner.
Der Steuerrechner kann für seine Kommunikation mit dem Hostrechner eine physikalische Schnittstelle für eine drahtlose oder drahtgebundene Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem Hostrechner aufweisen. Alternativ kann der Steuerrechner eine physikalische Schnittstelle für seine Integration in ein drahtloses oder drahtgebundenes Datennetzwerk und/oder das Internet aufweisen. Der Steuerrechner kann auch verschiedene physikalische Schnittstellen aufweisen, die alternativ oder parallel zur Kommunikation mit einem oder mehreren Hostrechnern genutzt werden können.
Vorzugsweise kann der Steuerrechner ein sogenanntes System On a Module (SOM) aufweisen. Dies bedeutet, dass der Steuerrechner nicht als separates Modul oder separate Einheit vorliegt, sondern in ein auf weitere Funktionen oder Aufgaben erfüllendes Modul integriert ist. Weiterhin basiert der Steuerrechner vorzugsweise auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array)
Konkret kann der Steuerrechner in einem Versorgungsmodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein, das separat von der tragenden Struktur gelagert ist, das heißt nicht mit Hilfe des an den Bildanschluss festzulegenden Gegenstücks. In diesem Versorgungsmodul können weiterhin die Anregungslichtquelle und die Verhinderungslichtquelle angeordnet sein. Dabei kann die Anregungslichtquelle mehrere Teillichtquellen aufweisen, die Fluoreszenzanregungslicht verschiedener Wellenlängen für den Anregungslichtstrahl bereitstellen. Mit diesen Teillichtquellen können verschiedene Fluorophore mit unterschiedlichen Anregungsspektren selektiv angeregt werden, um sogenannte Mehrfarben-STED-Mikroskopie durchzuführen. Grundsätzlich kann auch die Verhinderungslichtquelle mehrere Teillichtquellen aufweisen, die Fluoreszenzverhinderungslicht verschiedener Wellenlängen für den Verhinderungslichtstrahl bereitstellen. Häufig reicht jedoch zum Stimulieren, das heißt zum wieder Abregen, verschiedener Fluorophore mit unterschiedlichen Anregungsspektren bei der Mehr- farben-STED-Mikroskopie ein Verhinderungslichtstrahl mit Fluoreszenzverhinderungslicht einer einzigen Wellenlänge aus.
Neben der Anregungslichtquelle und der Verhinderungslichtquelle können auch die den Anregungslichtstrahl mit dem Verhinderungslichtstrahl zusammenführenden Zusammenführungs- mittel in dem Versorgungsmodul angeordnet sein. Dann wird von dem Versorgungsmodul bereits der kombinierte Lichtstrahl zur Verfügung gestellt. Konkret kann an dem Versorgungsmodul ein erster Lichtleiteranschluss für einen den kombinierten Lichtstrahl leitenden Lichtleiter vorgesehen sein, während ein zweiter Lichtleiteranschluss für den den kombinierten Lichtstrahl leitenden Lichtleiter in gegenüber dem Gegenstück definierter Position und Ausrichtung an der tragenden Struktur gelagert ist. Damit tritt der kombinierte Lichtstrahl in gegenüber dem Gegenstand definierter Position und Ausrichtung aus dem Lichtleiter aus. Als Lichtleiter ist insbesondere eine polarisationserhaltende optische Faser geeignet.
Auch der Detektor der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in dem Versorgungsmodul angeordnet sein. Dazu kann an dem Versorgungsmodul mindestens ein dritter Lichtleiteranschluss für mindestens einen das Fluoreszenzlicht leitenden Lichtleiter vorgesehen sein, während mindes- tens ein vierter Lichtleiteranschluss für den mindestens einen das Fluoreszenzlicht leitenden Lichtleiter in gegenüber dem Gegenstück definierter Position und Ausrichtung an der tragenden Struktur gelagert ist. Ein für das Leiten des Fluoreszenzlicht besonders geeigneter Lichtleiter ist eine Multi Mode-Faser. Weiterhin kann in dem Versorgungsmodul ein Massenspeicher für die Bilddaten angeordnet sein, die der Steuerrechner aus den Ausgangssignalen des Detektors für das Fluoreszenzlicht generiert. Auf diesen Massenspeicher kann von dem Hostrechner aus über die auf dem Steuerrechner installierte Webanwendung zugegriffen werden. Alle zwischen dem Versorgungsmodul und der tragenden Struktur beziehungsweise den daran gelagerten Bauteilen der Vorrichtung verlaufenden Leiter und Leitungen können innerhalb eines einzigen flexiblen Mantels angeordnet sein. Die über das Gegenstück an den Bildanschluss des Lichtmikroskops angeschlossene Einheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die hier auch als Scannerkopf bezeichnet wird, kann dann ausschließlich über den in diesen Mantel eingehüllten Leiterstrang mit dem Versorgungsmodul verbunden sein. Weitere Verbindungen außer denjenigen zu dem Bildanschluss und dem Versorgungsmodul weist der Scannerkopf in der Regel nicht auf.
Die Zusammenführungsmittel, die den Anregungslichtstrahl und den Verhinderungslichtstrahl zu dem kombinierten Lichtstrahl zusammenführen, können mindestens ein von dem Steuerrechner ansteuerbares Strahlablenkungsmittel aufweisen. Mit Hilfe eines solchen Strahlablenkungsmittels ist es einfach möglich, den jeweiligen Lichtstrahl, statt ihn in den kombinierten Lichtstrahl eingehen zu lassen, vorübergehend auszublenden. Damit kann der Steuerrechner auch auf die zeitliche Abfolge von Pulsen des Anregungslichtstrahls und des Verhinderungslichtstrahls oder von Komponenten dieser Lichtstrahlen Einfluss nehmen. Die Strahlformungsmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ein von dem Steuerrechner ansteuerbares Polarisationsdrehungsmittel aufweisen. Mit diesem Polarisationsdrehungsmittel können Polarisationsdrehungen des kombinierten Lichtstrahls, insbesondere des darin enthaltenen Verhinderungslichtstrahls, durch das Lichtmikroskop und dessen Komponenten, insbesondere durch das Objektiv des Lichtmikroskops, kompensiert werden. Derartige Polarisations- drehungen, insbesondere verschiedene Polarisationsdrehungen durch verschiedene Objektive, aber auch durch verschiedene Probensubstrate mit polarisationsverändernden Eigenschaften können die Ausbildung eines Intensitätsminimums mit gegen Null gehender Restintensität des Fluoreszenzverhinderungslichts be- oder gar verh indern . M it dem von dem Steuerrechner ansteuerbaren Polarisationsdrehungsmittel lassen sich solche Polarisationsdrehungen aber vielfach so kompensieren, dass der fokussierte Verhinderungslichtstrahl die gewünschte Intensitätsverteilung des Fluoreszenzverhinderungslichts ausbildet. Konkret kann das Polarisationsdrehungsmittel motorisch dreh- und/oder kippbar an der tragenden Struktur gelagert sein, wobei sein Motor über einen entsprechenden Treiber, der in dem Versorgungsmodul angeordnet sein kann, von dem Steuerrechner angesteuert wird.
Auch die Auskopplungsmittel können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in gegenüber dem Gegenstück definierten Positionen und Ausrichtungen an der tragenden Struktur des Scannerkopfs gelagert sein. Vorzugsweise sind die Auskopplungsmittel dabei zwischen dem Scanner und den Strahlformungsmitteln angeordnet, so dass das aus der Probe emittierte Fluoreszenzlicht zwar von dem Scanner "entscannt" wird, aber nicht von den Strahlformungsmitteln beeinflusst wird.
Zur Durchführung der bereits angesprochenen Mehrfarben-STED-Mikroskopie kann der Detektor mehrere Teildetektoren für Fluoreszenzlicht verschiedener Wellenlängen aufweisen. Damit ist es möglich, zwischen verschiedenen Fluorophoren nicht nur aufgrund ihrer Anregung durch Fluoreszenzanregungslicht unterschiedlicher Wellenlängen zu unterscheiden sondern auch aufgrund von emittiertem Fluoreszenzlicht unterschiedlicher Wellenlängen. Wenn der Detektor mehrere Teildetektoren für Fluoreszenzlicht verschiedener Wellenlängen ausweist, ist es bevorzugt, wenn wellenlängenselektive Verzweigungsmittel zwischen den Auskopplungsmitteln und den Teildetektoren angeordnet sind, die das Fluoreszenzlicht je nach Wellenlänge entweder dem einen oder dem anderen Teildetektor zuführen.
Diese Verzweigungsmittel können in gegenüber dem Gegenstück definierten Positionen und Ausrichtungen an der tragenden Struktur gelagert sein. Wenn das Fluoreszenzlicht entsprechend schon an der tragenden Struktur in Komponenten verschiedener Wellenlängen aufgeteilt wird und die Teildetektoren für die verschiedenen Komponenten in dem Versorgungsmodul angeordnet sind, sind die verschiedenen Komponenten mit verschiedenen Lichtleitern zu den Teildetektoren zu leiten. Vorzugsweise weist der Scanner der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2n Drehspiegel auf, wobei n die Anzahl der Richtungen ist, in denen der Scanner die Probe abtastet. Wenn dann jeder der Drehspiegel einen Drehantrieb aufweist, der unabhängig von den anderen Drehantrieben von dem Steuerrechner ansteuerbar ist, kann mit dem Scanner der kombinierte Lichtstrahl nicht nur irgendwie sondern um einen an das jeweilige Lichtmikroskop und insbesondere dessen Objektiv angepassten virtuellen Punkt verkippt werden. Insbesondere kann damit der kombinierte Lichtstrahl zum Abtasten der Probe um den Mittelpunkt einer Pupille des Objektivs verkippt werden, um optimale optische Bedingungen für das Ausbilden des Intensitätsminimums des Fluoreszenzverhinderungslichts beim Abtasten der Probe mit dem fokussierten kombinierten Lichtstrahl einzuhalten.
Der Scanner der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass d ie 2n Drehspiegel eine Messstellung aufweisen, in der mindestens zwei der 2n Drehspiegel den kombinierten Lichtstrahl zu einem an der tragenden Struktur gelagerten Messsensor umlenken, um die Intensität des kombinierten Lichtstrahls oder einer seiner Komponenten zu erfassen. An der tragenden Struktur kann ein Steuerleitungsanschluss für eine Steuerleitung zum Anschließen des Scanners an den Steuerrechner bzw. an dem Steuerrechner nachgeschaltete Treiber in dem Versorgungsmodul gelagert sein.
Vorzugsweise ist das Gegenstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgebildet, dass es zu einem Kameraanschluss oder einem anderen vollkorrigierten und/oder normierten Anschluss des Lichtmikroskops passt und an diesen Anschluss des Lichtmikroskops festlegbar ist. Gegenüber einem solchen Anschluss ist zum Beispiel die Lage einer Bildebene des Objektivs des Lichtmikroskops eindeutig definiert. Konkret kann der entsprechende Anschluss des Lichtmikroskops ein sogenannter C-Mount sein, an den das Gegenstück in grundsätzlich bekannter Weise mechanisch angepasst sein kann. Vorzugsweise sind alle an der tragenden Struktur gelagerten Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in oder an einem Gehäuse angeordnet, das diese Bestandteile optisch und gegen Verunreinigungen abschirmt und beim Handling der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch gegenüber ungewollten Veränderungen ihrer Position und Ausrichtung an der tragenden Struktur schützt. Das Gehäuse kann selbst Teil der tragenden Struktur sein. Maximale Abmessungen des Gehäuses in Richtung einer optischen Achse des Gegenstücks und senkrecht dazu können vergleichsweise kompakt sein und nicht mehr als 25 cm oder auch nicht mehr als 20 cm betragen. Weiterhin kann eine Gesamtmasse des Gegenstücks, der tragenden Struktur und aller daran in gegenüber dem Gegenstück definierten Positionen und Ausrichtungen gelagerten Bestandteile der Vorrichtung vergleichsweise klein sein und zum Beispiel nicht mehr als 1 ,5 kg oder sogar nicht mehr als 1 ,2 kg betragen. Eine solche Gesamtmasse geht nicht über die Masse einer schwereren Kamera zum Anschluss an den Kameraanschluss eines Lichtmikroskops hinaus und kann entsprechend von einem solchen Kameraanschluss problemlos mechanisch abgestützt werden.
Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen von dem Steuerrechner bezüglich seiner Höhe ansteuerbaren, in eine Probenhalterung des Lichtmikroskops integrierbaren Proben- positionierer umfassen. Dieser Probenpositionierer kann insbesondere zwischen dem Probentisch des Lichtmikroskops und dem jeweiligen Probensubstrat angeordnet werden. Konkret kann der Probenpositionierer ein von dem Steuerrechner über einen Piezotreiber ansteuerbares Piezoelement aufweisen. Dieser Piezotreiber ist dann vorzugsweise zusammen mit dem Steuer- rechner in dem Versorgungsmodul angeordnet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Gebrauchsmusters Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Laser die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Laser, zwei Laser oder mehr Laser vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der jeweilige Gegenstand aufweist.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufrüsten eines Lichtmikroskops zu einem STED-Mikroskop zusammen mit dem Lichtmikroskop und einem Hostrechner.
Fig. 2 illustriert den inneren Aufbau eines Scannerkopfs der Vorrichtung gemäß Fig. 1 .
Fig. 3 illustriert schematisch ein einen Steuerrechner umfassendes Versorgungsmodul der Vorrichtung gemäß Fig. 1 .
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Steuerarchitektur des Versorgungsmoduls gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 illustriert ein eine Anregungslichtquelle und eine Verhinderungslichtquelle umfass- tes Untermodul der des Versorgungsmoduls gemäß Fig.3.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst einen Scannerkopf 2, ein Versorgungsmodul 3 und einen Probenpositionierer 4. Der Scannerkopf 2 ist mechanisch an einen Kameraanschluss 5 eines Lichtmikroskops 6 angeschlossen. Der Scannerkopf 2 steht mit dem Versorgungsmodul 3 über einen in einem Kabelmantel 7 angeschlossenen Leitungsstrang 8 in Verbindung. Der Probenpositionierer 4, der auf einem Piezoelement basiert, ist mit dem Versorgungsmodul 3 über eine Steuerleitung 9 verbunden. Ein Benutzer des mit der Vorrichtung 1 zu einem STED- Mikroskop aufgerüsteten Lichtmikroskops 6 steuert das STED-Mikroskop über einen Hostrechner 10. Der Hostrechner 10 öffnet über eine Datenverbindung 1 1 eine Webanwendung, die auf einem Steuerrechner in dem Versorgungsmodul 3 installiert ist und als Benutzerschnittstelle für das Eingeben von Steuerbefehlen und das Ausgeben von Bilddaten in das beziehungsweise von dem STED-Mikroskop dient. Dieses Öffnen der Webanwendung erfolgt von dem Hostcomputer 10 aus über einen Webbrowser. Der Scannerkopf 2 weist zu dem Kameraanschluss 5 ein Gegenstück 12 auf und ist mit diesem Gegenstück 12 an dem Kameraanschluss 5 festgelegt.
Dabei umfasst der Scannerkopf 2 eine an dem Gegenstück 12 festliegende tragende Struktur, beispielsweise in Form einer lokalen und verzweigten optischen Bank, an der die einzelnen Bestandteile des Scannerkopfs 2 in gegenüber dem Gegenstück 12 definierter Position und Orientierung gelagert sind. Die an dieser tragenden Struktur gelagerten Bestandteile des Scannerkopfs 2 sind in einem Gehäuse 13 eingeschlossen. Fig. 2 zeigt diese Bestandteile zusammen mit dem Gegenstück 12 aber ohne separate Darstellung der tragenden Struktur. Teil des in Fig. 1 gezeigten Leiterstrangs 8 ist eine polarisationserhaltende optische Faser 14, die an einen Lichtleiteranschluss 15 angeschlossen ist. Ein aus der optischen Faser 14 austretender kombinierter Lichtstrahl 16 umfasst einen Anregungslichtstrahl und einen Verhinderungslichtstrahl. Der kombinierte Lichtstrahl 16 tritt zunächst durch eine Linse 17 hindurch. Der bis dahin linear polarisierte kombinierte Lichtstrahl 16 wird mit einer λ 4-Platte 18 zirkulär polarisiert. Durch eine segmentierte Phasenplatte 19 wird anschließend selektiv der Verhinderungslichtstrahl 19 so geformt, dass er beim Fokussieren durch das jeweilige Objektiv 20 des Lichtmikroskops 6 gemäß Fig. 1 am Intensitätsmaximum von Fluoreszenzanregungslichts des Anregungslichtstrahls ein Intensitätsminimum ausbildet, das von Intensitätsmaxima seines Fluoreszenzverhinderungslichts umgeben ist. Mit einer verkippbaren, doppelbrechenden Platte 21 werden nachfolgende Polarisa- tionsdrehungen durch nachfolgende optische Elemente, die der Ausbildung des Intensitätsminimums des Fluoreszenzverhinderungslichts mit einer gegen null gehenden Restintensität des Fluoreszenzverhinderungslichts entgegenstehen, vorab kompensiert. Dann tritt der kombinierte Lichtstrahl 16 durch einen dichroitischen Strahlteiler 22 und eine Linse 23 hindurch, bevor er von einem Scanner 24 in Form eines sogenannten Quad-Scanners mit vier Drehspiegeln 25 zum Abtasten einer Probe abgelenkt wird. Der Scanner 24 ist hier so ausgeführt, dass der einfallende kombinierte Lichtstrahl 16 in einer Messstellung der Drehspiegel 25 auf einen Messsensor 26 abgelenkt wird, um seine Intensität zu erfassen. Nach dem Scanner 24 tritt der kombinierte Lichtstrahl 16 aus dem Gegenstück 12 in den hier nicht dargestellten Kameraanschluss 5 des Lichtmikroskops 6 gemäß Fig. 1 über.
In umgekehrter Richtung zu dem Lichtstrahl 16 durch den Kameraanschluss 5 in das Gegenstück 12 gelangendes Fluoreszenzlicht 27 tritt zunächst durch den Scanner 24 hindurch, der es "entscannt", und gelangt dann durch die Linse 23 zu dem dichroitischen Strahlteiler 22. Der dichroitische Strahlteiler 22 lenkt das Fluoreszenzlicht 27 zu einem Spiegel 28 hin ab. Durch ein wellenlängenselektives Filter 29 gelangt das Fluoreszenzlicht 27 zu einem verschwenkbaren Spiegel 30. Das abgelenkte Fluoreszenzlicht 27 wird von einem dichroitischen Stahlteiler 31 in zwei Komponenten 27' und 27" unterschiedlicher Wellenlängen aufgeteilt. Die Komponente 27' gelangt durch zwei weitere wellenlängenselektive Filter 32, über einen verschwenkbaren Spiegel 33 und durch eine Linse 34 zu einem Lichtleiteranschluss 35, an den eine Multi Mode-Faser 36 als Lichtleiter für die Komponente 27' angeschlossen ist. Die andere Komponente 27" gelangt durch ein wellenlängenselektives Filter 37 und eine Linse 38 zu einem Lichtleiteranschluss 39, an den eine zweite Multi Mode-Faser 40 für die andere Komponente 27" angeschlossen ist. Die Multi Mode-Fasern 36 und 40 gehören wie die polarisationserhaltende optische Faser 14 zu dem Leiterstrang 8, der gemäß Fig. 1 zwischen dem Scannerkopf und der Versorgungseinheit 3 verläuft. Zu diesem Leiterstrang 8 zählen auch Steuerleitungen für den Scanner 24, das heißt für Drehantriebe der Drehspiegel 25 des Scanners 24 und einen motorischen Antrieb der verschwenkbaren doppelbrechenden Platte 21 . Wenn auch die Spiegel 30 und 33 motorisch ver- schwenkbar sind, gehören auch entsprechende Steuerleitungen zu deren Drehantrieben zu dem Leiterstrang 8.
Fig. 3 illustriert schematisch das Versorgungsmodul 3. In das Versorgungsmodul 3 tritt der Leiterstrang 8 ein. Weiter ist die Steuerleitung 9 angeschlossen. Zudem sind eine Versorgungsleitung 41 für Wechselstrom, ein Netzwerkkabel 42 und eine herausführende Leitung 43 für Inter- locksignale vorgesehen. Der Leiterstrang 8 verzweigt zu vier Treibern 44 für die vier Drehantriebe der vier Drehspiegel 25 des Scanners 24. Weiter zweigen die Multi-Mode-Fasern 36 und 40 zu zwei Teildetektoren 45 eines Detektors 46 für das Fluoreszenzlicht ab, wobei jeder Teildetektor 45 in Form einer Avalanchefotodiode für Fluoreszenzlicht eines bestimmten Wellenlängenbereichs vorgesehen ist. Weiter verzweigt der Leiterstrang zu analogen Ein- und Ausgängen 48 bzw. 49. Letztlich tritt die polarisationserhaltende Faser 14 aus, die zu einem Untermodul 50 führt, welches anhand von Fig. 5 näher erläutert werden wird. Dieses Untermodul 50 wird von dem Steuerrechner 51 gesteuert. Der Steuerrechner 51 steuert auch einen Piezotreiber 52 an, an den die Steuerleitung 9 angeschlossen ist. Die Versorgungsleitung 41 führt zu einem Netzteil 53 mit AC/DC-Wandlung. An den Gleichspannungsausgang des Netzteils 53 ist eine Spannungsversorgung 55 mit DC/DC-Wandlung angeschlossen. Die Spannungsversorgung 55 versorgt den Steuerrechner 51 und eine Kühlung 54 mit elektrischer Leistung. Der Steuerrechner 51 umfasst als zentrale Steuereinheit ein System On a Module 58 sowie verschiedene Schnittstellen 56 und einen Radiofrequenzsynthesizer 57. Ein Ausgangssignal 59 des Radiofrequenzsynthesizer 57 dient über einen Komparator 60 zur Ansteuerung des Untermoduls 50.
Fig. 4 erläutert die Funktion der auf dem System On a Module 58 basierenden Steuerung der Vorrichtung 1 . Das System On a Module 58 umfasst ein FPGA 61 und eine CPU 62, die CPU 62 wiederum umfasst einen Fileserver 63 und einen Webserver 64. Über den Webserver 64 erfolgt die Fernsteuerung der Vorrichtung 1 über den Hostrechner 10 von dessen Webschnittstelle 65. Dabei werden über die Datenverbindung 1 1 auch Bilddaten übertragen, die zudem auf einer SD- Karte 66 als Massenspeicher gespeichert oder über eine USB-Schnittstelle 67 ausgelesen werden können. An das FPGA 61 können weitere externe Geräte wie beispielsweise ein Monitor 68 angeschlossen sein. Intern gibt das FPGA 61 Triggersignale 69 an das Untermodul 50 gemäß Fig. 3. Weiter steuert das FPGA die Treiber 44 und 52 an und erhält die Ausgangsignale 47 von dem Detektor 46 sowie von dem Messsensor 26 gemäß Fig. 2. Darüber hinaus sind ein externes Thermoelement als Temperatursensor 70 angeschlossen und nach außen wird auch das Ausgangssignal 59 des Radiofrequenzsynthesizer 57 über die Leitung 43 für Interlocksignale ausgegeben. Dabei kommen bedarfsweise D/A-Wandler 71 , A/D-Wandler 72, eine DDS-Schnittstelle 73 und eine RS232-Schnittstelle 74 zur Anwendung.
Das in Fig. 5 dargestellte Untermodul 50 umfasst eine Anregungslichtquelle 75 und eine Verhinderungslichtquelle 76. Die Anregungslichtquelle 75 umfasst drei Teillichtquellen 77 für Anregungslicht unterschiedlicher Wellenlängen von beispielsweise 450 nm, 561 nm und 640 nm. Mit Hilfe eines verschwenkbaren Spiegels 78 und zwei verschwenkbaren dichroitischen Strahlteilern 79 und 80 wird das Anregungslicht 81 von den verschiedenen Teillichtquellen 77 zu dem Anregungslichtstrahl 82 zusammengeführt. Das Verschwenken des Spiegels 78 und der dichroitischen Strahlteilern 79 und 80 kann dazu genutzt werden, die Zusammensetzung des Anregungslichtstrahls 82 einzustellen beziehungsweise Pulse des Anregungslichtstrahls 82 zu formen. Der Anregungslichtstrahl 82 tritt dann durch eine ebenfalls verschwenkbare λ/2-Platte 83 sowie einen verschwenkbaren dichroitischen Strahlteiler 84 hindurch. Der dichroitische Strahlteiler 84 gehört zu Zusammenführungsmitteln, die den Anregungslichtstrahl 82 mit dem Verhinderungslichtstrahl 85 aus Fluoreszenzverhinderungslicht 86 von der Verhinderungslichtquelle 76 zu dem kombinierten Lichtstrahl 16 zusammenführen. Der kombinierte Lichtstrahl 16 tritt dann durch ein akusto- optisch abstimmbares Filter (AOTF) 87 hindurch. Anschließend trifft der kombinierte Lichtstrahl 16 auf einen verschwenkbaren Spiegel 88, mit dem der kombinierte Lichtstrahl 16 zwischen gewünschten Pulsen in eine Strahlfalle 89 abgelenkt werden kann. Ansonsten tritt er durch eine Linse 90 hindurch in einen Lichtleiteranschluss 91 und dort in die polarisationserhaltende Faser 14 ein. Die Strahlfalle 89, die Linse 90, der Lichtleiteranschluss 91 und ein Faserhalter 92 sind auf einer optischen Bank 93 angeordnet.
BEZUGSZEICHENLISTE Vorrichtung
Scannerkopf
Versorgungsmodul
Probenpositionierer
Kameraanschluss
Lichtmikroskop
Kabelmantel
Leiterstrang
Steuerleitung
Hostrechner
Datenverbindung
Gegenstück
Gehäuse
polarisationserhaltende optische Faser
Lichtleiteranschluss
kombinierter Lichtstrahl
Linse
λ/4-Platte
segmentierte Phasenplatte
Objektiv
doppeltbrechende Platte
dichroitischer Strahlteiler
Linse
Scanner
Drehspiegel
Messsensor
Fluoreszenzlicht
Spiegel
Filter
Spiegel
dichroitischer Strahlteiler
Filter Spiegel
Linse
Lichtleiteranschluss
Multi-Mode-Faser
Filter
Linse
Lichtleiteranschluss
Multi-Mode-Faser
Versorgungsleitung
Netzwerkleitung
Interlockeingang
Treiber für Drehantrieb des Scanners 24 Teildetektor
Detektor
Ausgangssignal
analoger Eingang
analoger Ausgang
Submodul
Steuerrechner
Piezotreiber
Versorgung
Kühlung
Spannungsversorgung
Schnittstelle
Radiofrequenzsynthesizer
System On a Module
Radiofrequenzsignal
Komparator
FPGA CPU
Fileserver
Webserver
Webschnittstelle
SD-Karte USB-Anschluss
Monitor
Triggersignal
Temperatursensor
Digitalanalogwandler
Analogdigitalwandler
DDS-Schnittstelle
RS232-Schnittstelle
Anregungslichtquelle
Verhinderungslichtquelle Teillichtquelle
Spiegel
dichroitischer Strahlteiler dichroitischer Strahlteiler Anregungslicht
Anregungslichtstrahl λ/2-Platte
dichroitischer Strahlteiler Verhinderungslichtstrahl Fluoreszenzverhinderungslicht AOTF
Spiegel
Strahlfalle
Linse
Lichtleiteranschluss
Faserhalter
optische Bank

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung (1 ) zum Aufrüsten eines ein Objektiv (20) und einen Bildanschluss (5) aufweisenden Lichtmikroskops (6) zu einem STED-Mikroskop, mit
einer einen Anregungslichtstrahl (82) aus Fluoreszenzanregungslicht (81 ) bereitstellenden Anregungslichtquelle (75),
einer einen Verhinderungslichtstrahl (85) aus Fluoreszenzverhinderungslicht (86) bereitstellenden Verhinderungslichtquelle (76),
Zusammenführungsmitteln (84), die den Anregungslichtstrahl (82) und den Verhinderungslichtstrahl (85) zu einem kombinierten Lichtstrahl (16) zusammenführen,
Strahlformungsmitteln (19), durch die der kombinierte Lichtstrahl (16) hindurchtritt und die dabei den Verhinderungslichtstrahl (85) so formen, dass das Fluoreszenzverhinderungslicht (86) beim Fokussieren des kombinierten Lichtstrahls (16) mit dem Objektiv (20) am Ort eines Intensitätsmaximums des Fluoreszenzanregungslichts (81 ) ein von Intensitatsmaxima umgebenes Intensitätsminimum ausbildet,
einem den kombinierten Lichtstrahl (16) zum Abtasten einer Probe mit dem Intensitätsminimum des Fluoreszenzverhinderungslichts (86) ablenkenden Scanner (24),
einem Detektor (46) für Fluoreszenzlicht (27), das aus einem das Intensitätsminimum des Fluoreszenzverhinderungslichts (86) umfassenden Bereich der Probe austritt und durch das Objektiv (20) hindurchtritt,
Auskopplungsmitteln (22), die das Fluoreszenzlicht (27) zwischen dem Scanner (24) und den Zusammenführungsmitteln (84) aus einem Strahlengang des kombinierten Lichtstrahls (16) zu dem Detektor (46) hin auskoppeln,
einem Steuerrechner (51 ), auf dem ein Steuerprogramm installiert ist, in das über eine Benutzerschnittstelle Steuerbefehle eingebbar sind,
wobei der Steuerrechner (51 ) abhängig von den Steuerbefehlen und dem auf ihm laufenden Steuerprogramm Ansteuersignale zumindest an die Anregungslichtquelle (75), die Verhinderungslichtquelle (76) und den Scanner (24) übermittelt,
wobei der Steuerrechner (51 ) Ausgangssignale (47) von dem Detektor (46) empfängt und wobei der Steuerrechner (51 ) abhängig von den Steuerbefehlen, den Ausgangssignalen (57) und dem auf ihm laufenden Steuerprogramm Bilddaten über die Benutzerschnittstelle ausgibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zu dem Bildanschluss (5) passendes und an dem Bildanschluss (5) festlegbares Gegenstück (12) und eine an dem Gegenstück (12) ortsfest gelagerte tragende Struktur vorgesehen sind, wobei die Strahlformungsmittel (19) und der Scanner (24) in gegenüber dem Gegenstück (12) definierten Positionen und Ausrichtungen an der tragenden Struktur gelagert sind, wobei der Scanner (24) zwischen den Strahlformungsmitteln (19) und dem Gegenstück (12) angeordnet ist, und
dass die Benutzerschnittstelle als Webanwendung auf dem Steuerrechner (51 ) installiert ist, die dazu ausgebildet ist, von einem Hostrechner (10) aus über einen Webbrowser geöffnet zu werden.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass das Gegenstück (12) zu einem Kameraanschluss (5) oder an einem anderen vollkorrigierten und/oder normierten Anschluss des Lichtmikroskops (6) passt und an diesem Anschluss des Lichtmikroskops (6) festlegbar ist; und
dass d ie Weba nwen d u ng dazu a u sgebi ld et ist, ü ber den Webbrowser ei n e Benutzeroberfläche und die Bilddaten an den Hostrechner (10) zu übermitteln,
wobei der Steuerrechner (51 ) eine physikalische Schnittstelle für eine drahtlose oder drahtgebundene Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem Hostrechner (10) oder für eine Integration des Steuerrechners (51 ) in ein drahtloses oder drahtgebundenes Datennetzwerk und/oder das Internet aufweist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Webanwendung dazu ausgebildet ist, über den Webbrowser eine Benutzeroberfläche und die Bilddaten an den Hostrechner (10) zu übermitteln.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Webanwendung dazu ausgebildet ist, den Hostrechner (10) als Thin Client oder als Rieh Client zu betreiben.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 , 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerrechner (51 ) eine physikalische Schnittstelle für eine drahtlose oder drahtgebundene Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem Hostrechner (10) oder für eine Integration des Steuerrechners (51 ) in ein drahtloses oder drahtgebundenes Datennetzwerk und/oder das Internet aufweist.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerrechner (51 ) mit einem System On a Module (SOM) (58) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerrechner (51 ) ein FPGA (61 ) aufweist.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerrechner (51 ) in einem Versorgungsmodul (3) angeordnet ist.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmodul (3) separat von der tragenden Struktur gelagert ist.
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungslichtquelle (75) und die Verhinderungslichtquelle (76) in dem Versorgungsmodul (3) angeordnet sind.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungslichtquelle (75) mehrere Teillichtquellen (77) aufweist, die Fluoreszenzanregungslicht (81 ) verschiedener Wellenlängen für den Anregungslichtstrahl (82) bereitstellen.
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusam- menführungsmittel (84) in dem Versorgungsmodul (3) angeordnet sind.
13. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Versorgungsmodul (3) ein erster Lichtleiteranschluss (91 ) für einen den kombinierten Lichtstrahl (16) leitenden Lichtleiter (14) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Lichtleiteranschluss (15) für den den kombinierten Lichtstrahl (16) leitenden Lichtleiter (14) in gegenüber dem Gegenstück (12) definierter Position und Ausrichtung an der tragenden Struktur gelagert ist.
15. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter eine polarisationserhaltende optische Faser (14) aufweist.
16. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (46) in dem Versorgungsmodul angeordnet ist.
17. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Versorgungsmodul (3) mindestens ein dritter Lichtleiteranschluss für mindestens einen das Fluoreszenzlicht (27) leitenden Lichtleiter (36, 40) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein vierter Lichtleiteranschluss (35, 39) für den mindestens einen das Fluoreszenzlicht (27) leitenden Lichtleiter (36, 40) in gegenüber dem Gegenstück (12) definierter Position und Ausrichtung an der tragenden Struktur gelagert ist.
19. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtleiter eine Multi Mode-Faser (36, 40) aufweist.
20. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Versorgungsmodul (3) ein Massenspeicher (66) für die Bilddaten angeordnet ist.
21 . Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass alle zwischen dem Versorgungsmodul (3) und der tragenden Struktur und daran gelagerten Bauteilen der Vorrichtung (1 ) verlaufenden Leiter und Leitungen innerhalb eines flexiblen Mantels (7) angeordnet sind.
22. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenführungsmittel (84) mindestens ein von dem Steuerrechner ansteuerbares Strahlablenkungsmittel aufweisen.
23. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungsmittel (19) ein von dem Steuerrechner ansteuerbares Polarisations- drehungsmittel (21 ) aufweisen.
24. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisations- drehungsmittel (21 ) motorisch dreh- und/oder kippbar an der tragenden Struktur gelagert ist.
25. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplungsmittel (22) in gegenüber dem Gegenstück (12) definierten Positionen und Ausrichtungen an der tragenden Struktur gelagert sind.
26. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplungsmittel (22) zwischen dem Scanner (24) und den Strahlformungsmitteln (19) angeordnet sind.
27. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (46) mehrere Teildetektoren (45) für Fluoreszenzlicht (27) verschiedener Wellenlängen aufweist, wobei wellenlängenselektive Verzweigungsmittel (21 ) zwischen den Auskopplungsmitteln (22) und den Teildetektoren (45) angeordnet sind.
28. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzweigungsmittel (31 ) in gegenüber dem Gegenstück (12) definierten Positionen und Ausrichtungen an der tragenden Struktur gelagert sind.
29. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (24) 2n Drehspiegel (25) aufweist, wobei n die Anzahl der Richtungen ist, in denen der Scanner (24) die Probe abtastet, wobei jeder der Drehspiegel (25) einen Drehantrieb aufweist, der unabhängig von den anderen Drehantrieben von dem Steuerrechner (51 ) ansteuerbar ist.
30. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die 2n Drehspiegel (25) eine Messstellung aufweisen, in der mindestens zwei der 2n Drehspiegel (25) den kombinierten Lichtstrahl (16) zu einem an der tragenden Struktur gelagerten Messsensor (26) umlenken.
31 . Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerleitungsanschluss für eine Steuerleitung zum Anschließen des Scanners (24) an den Steuerrechner (51 ) an der tragenden Struktur gelagert ist.
32. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (12) zu einem Kameraanschluss (5) oder an einem anderen vollkorrigierten und/oder normierten Anschluss des Lichtmikroskops (6) passt und an diesem Anschluss des Lichtmikroskops (6) festlegbar ist.
33. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass alle an der tragenden Struktur gelagerten Bestandteile der Vorrichtung (1 ) in oder an einem Gehäuse (13) angeordnet sind.
34. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass maximale Abmessungen des Gehäuses (13) in Richtung einer optischen Achse des Gegenstücks (12) und senkrecht dazu nicht mehr als 25 cm betragen und eine Gesamtmasse des Gegenstücks (12), der tragenden Struktur und aller daran in einer gegenüber dem Gegenstück (12) definierten Position und Ausrichtung gelagerten Bestandteile der Vorrichtung (1 ) nicht mehr als 1 ,5 kg beträgt.
35. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Steuerrechner (51 ) bezüglich seiner Höhe ansteuerbarer, in eine Proben- halterung des Lichtmikroskops (6) integrierbarer Probenpositionierer (4) vorgesehen ist.
36. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenpositionierer (4) ein von dem Steuerrechner (51 ) über einen Piezotreiber (52) ansteuerbares Piezoelement aufweist.
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