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DE102022206605A1 - Beleuchtungsvorrichtung und Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung und Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe Download PDF

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DE102022206605A1
DE102022206605A1 DE102022206605.7A DE102022206605A DE102022206605A1 DE 102022206605 A1 DE102022206605 A1 DE 102022206605A1 DE 102022206605 A DE102022206605 A DE 102022206605A DE 102022206605 A1 DE102022206605 A1 DE 102022206605A1
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Germany
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radiation
str
cavity
sample
opening
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Pending
Application number
DE102022206605.7A
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English (en)
Inventor
Jana Lepschi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Publication date
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Priority to US18/339,316 priority patent/US20240004178A1/en
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Mikroskop (0). Diese umfasst mindestens zwei Bereitstellungsstrahlengänge (4.1, 4.2), entlang derer jeweils eine Strahlung (Str) geführt ist, wobei jeder Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) eine optische Filtervorrichtung (3.1, 3.2) aufweist, mittels der spektrale Anteile der in dem jeweiligen Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) geführten Strahlung (Str) ausgewählt sind. Je Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) ist ein Einkoppelelement (7) zum Einkoppeln der gefilterten Strahlung (Str) via jeweils einer Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) in einen Innenraum (9.2) einer mit einer für die gefilterte Strahlung reflektierenden Beschichtung versehenen Kavität (9), insbesondere in eine Ulbrichtkugel, vorhanden. Dabei weist die Kavität (9) eine Auslassöffnung (10) auf, die der Abgabe der in der Kavität (9) infolge mehrfacher Reflexion homogenisierten Strahlung (Str) als eine Beleuchtungsstrahlung (BS) dient.Gekennzeichnet ist die Beleuchtungsvorrichtung (1) dadurch, dass jede der optischen Filtervorrichtungen (3.1, 3.2) individuell ansteuerbar ist und über eine Mehrzahl auswählbarer möglicher Filterfunktionen verfügt.Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe (12) unter Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe auf dem Gebiet der Mikroskopie.
  • Um Bildaufnahmen von Proben, insbesondere von empfindlichen Objekten, mit einer hohen Qualität und möglichst geringer Beeinträchtigung der betreffenden Proben erstellen zu können, sollen diese Bildaufnahmen mit einer Beleuchtung erfolgen, die eine (hinreichend) hohe Intensität bei einem gleichmäßigen Intensitätsprofil aufweist.
  • Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann eine leistungsstarke Lichtquelle verwendet werden, die eine gute Strahlqualität aufweist. Diese sind jedoch kostenintensiv und erfordern einen erhöhten Aufwand bei der Justage.
  • In einer anderen Lösung können die Strahlungen mehrerer Lichtquellen gleicher Wellenlänge zusammengeführt werden. Wegen der gleichen Wellenlänge ist ein Strahlteiler nicht für eine Vereinigung geeignet, da beispielsweise bei einem 50/50-Strahlteiler hohe Strahlungsverluste infolge Reflexion auftreten.
  • Auch möglich ist das Einkoppeln der Strahlung mehrerer Lichtquellen in einen gemeinsamen Lichtleiter. Allerdings sind dabei erhebliche Verluste durch den Lichtleiter sowie infolge des Einkoppelns zu erwarten.
  • Aus dem Stand der Technik ist ein optisches Bauteil bekannt, dass einen Innenraum, also einen Hohlraum, aufweist. Wandung und Innenraum können zusammen im Folgenden auch als Kavität bezeichnet werden. Dieses auch als Ulbricht-Kugel oder Ulbricht'sche Kugel bezeichnete Bauteil weist eine Auslassöffnung und mindestens eine Einstrahlöffnung auf. Durch die Einstrahlöffnung wird eine Strahlung in den Innenraum gerichtet, die infolge einer reflektierenden Beschichtung der inneren Wandung mehrfach in unterschiedliche Richtungen (diffus) zurückgeworfen wird. Die reflektierten Strahlen gelangen unter verschiedenen Winkeln und Richtungen zur Auslassöffnung, sodass die dort nach außerhalb der Kavität abgegebene Beleuchtungsstrahlung ein homogenes Intensitätsprofil aufweist.
  • Dieses Prinzip wird beispielsweise in einer Vorrichtung gemäß der DE 101 060 32 A1 angewendet, um mit der homogenen Beleuchtungsstrahlung in einer Probe Fluoreszenzstrahlung anzuregen und wahlweise im Auflicht und/oder im Durchlicht zu detektieren.
  • Aus der WO2021/197207 A1 ist eine breitbandige Lichtquelle bekannt, die eine Ulbrichtkugel umfasst. Die Lichtquelle stellt dabei eine homogene Beleuchtungsstrahlung vorbestimmter Wellenlängen zur Verfügung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte, insbesondere flexiblere, Möglichkeit zur Bereitstellung einer homogenen Beleuchtungsstrahlung vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe wird mit einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop gemäß dem Hauptanspruch 1 sowie mit einem Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst mindestens zwei Bereitstellungsstrahlengänge, entlang derer jeweils eine Strahlung geführt ist. Jeder Bereitstellungsstrahlengang weist eine optische Filtervorrichtung auf, mittels der spektrale Anteile der in dem jeweiligen Bereitstellungsstrahlengang geführten Strahlung ausgewählt sind beziehungsweise ausgewählt werden können.
  • Außerdem ist je Bereitstellungsstrahlengang ein Einkoppelelement zum Einkoppeln der gefilterten Strahlung in einen Innenraum einer Kavität vorhanden. Die gefilterte Strahlung wird via jeweils eine Einstrahlöffnung in den Innenraum gerichtet. Die Wand des Innenraums ist mit einer für die Wellenlänge der gefilterten Strahlung reflektierenden Beschichtung versehen. Die Kavität besitzt eine Auslassöffnung, die der Abgabe der in der Kavität infolge mehrfacher Reflexion homogenisierten Strahlung als eine Beleuchtungsstrahlung dient.
  • Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der optischen Filtervorrichtungen, insbesondere individuell, ansteuerbar ist und über eine Mehrzahl auswählbarer möglicher Filterfunktionen verfügt.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht sowohl die Strahlung einer Mehrzahl von Lichtquellen zu vereinigen, als auch eine Beleuchtungsstrahlung mit einem homogenen Intensitätsprofil bereitzustellen. Außerdem können mittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung die Wellenlängen beziehungsweise Wellenlängenbereiche (nachfolgend zusammenfassend und vereinfachend: Wellenlängen) der jeweils in die Kavität gerichteten Strahlungen individuell eingestellt und bei Bedarf geändert oder korrigiert werden. Zudem ist es in Abhängigkeit des jeweils in den betreffenden Bereitstellungsstrahlengang eingebrachten Filters und/oder infolge einer individuellen Ansteuerung der Lichtquellen möglich, Einfluss auf die Intensität der Beleuchtungsstrahlung zu nehmen.
  • Die jeweiligen optischen Filtervorrichtungen können aus einer Gruppe umfassend Filterräder, Filterschlitten und AOTF (akustooptisches Filter; acoustooptical tunable filter) ausgewählt sein. Insbesondere ein AOTF kann neben einer wellenlängenabhängigen Filterfunktion auch eine abblendende Wirkung realisieren. Eine Steuerung der Filtervorrichtungen erfolgt beispielsweise mittels eines Rechners, eines FPGA (field programmable gate array) oder eines Microcontrollers.
  • Als Lichtquellen können beispielsweise Laserquellen, Halogenlampen oder LEDs verwendet sein. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist dabei, dass beispielsweise LEDs von geringer Qualität verwendet werden können. Infolge der steuerbaren Filterung der von der jeweiligen Lichtquelle kommenden Strahlung sowie der Wirkung der diffusen Reflexionen im Innenraum der Kavität wird trotz geringer Qualität der Lichtquellen eine hohe Intensität der abgegebenen Beleuchtungsstrahlung sowie ein homogenes Intensitätsprofil erreicht.
  • In möglichen Ausführungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist je Bereitstellungsstrahlengang eine Lichtquelle vorhanden.
  • In weiteren Ausführungen kann die von einer, insbesondere polychromatischen, Lichtquelle bereitgestellte Strahlung auf mindestens zwei Bereitstellungsstrahlengänge aufgeteilt werden. In diesen kann der jeweilige Strahlungsanteil unterschiedlich gefiltert werden, sodass an den zugehörigen Einstrahlöffnungen gefilterte Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen in den Innenraum der Kavität eingestrahlt wird. Auf diese Weise kann zwar keine Intensitätserhöhung der Beleuchtungsstrahlung erreicht werden, aber es kann eine Beleuchtungsstrahlung erzeugt werden, die beispielsweise auf eine abzubildende Probe abgestimmt ist.
  • So kann die Probe ein biologisches Material sein, das mit mehreren Fluoreszenzmarkern (Fluorophoren) unterschiedlicher Anregungswellenlängen versehen ist. Eine auf diese anzuregenden Fluoreszenzmarker abgestimmte erste Beleuchtungsstrahlung dient der Schonung der Probe. Außerdem kann die Probe mit weiteren Fluoreszenzmarkern versehen sein, die mit einer zweiten Beleuchtungsstrahlung angeregt werden können. Liegen die Wellenlängen der ersten und der zweiten Beleuchtungsstrahlung weit genug auseinander und sind die verwendeten Fluoreszenzmarker hinreichend selektiv hinsichtlich der jeweiligen Anregungswellenlängen, können beispielsweise mittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung zeitlich nacheinander (sequenziell) verschiedene Fluoreszenzmarker angeregt werden. Eine derartige Flexibilität bieten die oben genannten Lösungen des Standes der Technik nicht.
  • Um eine hohe Intensität der Beleuchtungsstrahlung zu erreichen, wird in einer bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung Strahlung gleicher Wellenlänge einer Mehrzahl von Lichtquellen in die Kavität eingekoppelt. Die jeweils konkret einzukoppelnde Wellenlänge kann mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Filtervorrichtungen ausgewählt werden.
  • Um die von der Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellte Beleuchtungsstrahlung weiter zu modifizieren, insbesondere zu filtern, kann in einer weiteren Ausführung der Ausgangsöffnung ein Filter optisch nachgeordnet sein.
  • Als technische Elemente zum Einkoppeln der Strahlung, insbesondere der jeweils gefilterten Strahlung der jeweiligen Bereitstellungsstrahlengänge, können beispielsweise jeweils Anordnungen mit mindestens einem Spiegel oder mit mindestens zwei aufeinander abbildenden Spiegeln angeordnet sein. In weiteren Ausführungen können verformbare Spiegel und/oder Mikrospiegelanordnungen (digital micromirror device; DMD) verwendet sein. Die Einkopplung der gefilterten Strahlung via die Einstrahlöffnungen erfolgt vorteilhaft direkt und daher mit geringen Verlusten.
  • Eine weitere Möglichkeit zum Einkoppeln der Strahlung besteht darin, die gefilterte Strahlung gemäß aus dem Stand der Technik bekannter Vorgehensweisen und unter Verwendung ebenfalls vorbekannter technischer Elemente in einen Lichtleiter, beispielsweise in eine lichtleitende Faser, einzukoppeln. Ein solcher Lichtleiter endet an oder in einer der Einstrahlöffnungen, von wo aus die gefilterte Strahlung divergent in den Innenraum eingestrahlt wird.
  • Die vorstehenden möglichen Ausführungen der Elemente zum Einkoppeln der Strahlung können auch miteinander kombiniert werden.
  • Um unerwünschte Rückreflexionen in Richtung der Einstrahlöffnungen zu reduzieren, kann in weiteren Ausführungen der Beleuchtungsvorrichtung jeder Einstrahlöffnung im Innenraum der Kavität ein Shutter oder eine Blende zugeordnet sein. Eine zusätzliche Wirkung eines Shutters oder einer Blende kann zudem darin bestehen, dass ein Abstrahl-Winkelbereich der sich ab der Einstrahlöffnung divergent ausbreitenden Strahlung begrenzt und ein direkter Strahlengang zwischen Einstrahlöffnung und Auslassöffnung vermieden ist. Auf diese Weise gelangt keine durch die betreffende Einstrahlöffnung in die Kavität gerichtete Strahlung direkt zur Auslassöffnung, sondern muss mindestens einmal an der Wandung des Innenraums reflektiert werden.
  • Einem direkten Durchtreten von Anteilen der in den Innenraum gelangten Strahlung durch die Auslassöffnung kann auch dadurch begegnet werden, dass Einstrahlöffnungen rund um die Auslassöffnung angeordnet sind. In diesem Falle weist die Richtung der eintretenden Strahlung an der Auslassöffnung vorbei und selbst Randstrahlen der sich divergent ausbreitenden Strahlung können nicht direkt zur Auslassöffnung gelangen.
  • Die Kavität kann insbesondere als eine Ulbrichtkugel ausgeführt sein. Die reflektierende Innenseite der Wandung kann mit Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichtet sein, um eine diffuse Reflexion der Strahlung im Innenraum zu begünstigen. Diese Beschichtung ist für Wellenlängen in einem Bereich von etwa 200 bis 2000 nm geeignet. Die Summe der Flächen aller in der Wandung vorhandener Öffnungen, also Einstrahlöffnungen und Auslassöffnung, soll geringer als fünf Prozent der Gesamtfläche der Wandung im Innenraum sein.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann in einem Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe verwendet werden. Das Verfahren umfasst dabei als einen ersten Schritt das Bereitstellen einer oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung. In einem zweiten Schritt wird eine Probe mit einer mittels der Beleuchtungsvorrichtung homogenisierten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die Beleuchtungsstrahlung bewirkt, je nach Auswahl der spektralen Charakteristik und der Intensität der Beleuchtungsstrahlung, in der Probe die Abgabe einer Detektionsstrahlung (Schritt 3). Die Detektionsstrahlung eines Bereichs der Probe wird in einem vierten Schritt in Form ortsaufgelöster Bildwerte eines Bildes erfasst. Dazu wird vorteilhaft ein ortsauflösender Detektor, beispielsweise eine CCD-, CMOS oder sCMOS-Kamera, verwendet. Eine Erfassung kann im Weitfeld oder mittels einer systematischen Abtastung des abzubildenden Bereichs der Probe, beispielsweise mittels eines Punkt- oder Linienscanners, erfolgen. Ein Abtasten erfordert allerdings einen erhöhten technischen Aufwand und benötigt mehr Zeit für die Erfassung eines Bildes. Ein erfasstes Bild wird mit den zugehörigen Ortsinformationen wenigstens einiger seiner Bildpunkte gespeichert.
  • Die Schritte zwei bis vier werden mindestens einmal wiederholt, wobei Detektionsstrahlung von einem weiteren Bereich der Probe als ortsaufgelöste Bildwerte eines weiteren Bildes erfasst wird, der mit einem zuvor erfassten Bereich zumindest anteilig überlappt. Die in den überlappenden Bildbereichen enthaltenen Bildinformationen können dazu verwendet werden, um eine Anzahl einzelner Bilder zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen (sogenanntes „stitching“).
  • In einem sechsten Schritt werden rechnerisch mindestens zwei sich mindestens anteilig überlappender Bilder zusammengefügt, indem einander entsprechende Bildbereiche der Bilder identifiziert werden und anhand der sich entsprechenden Bildbereiche ein zusammengesetztes Bild erzeugt wird.
  • Die Schritte zwei bis vier können in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mit einer anderen Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung wiederholt werden. Dies ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach umzusetzen, da die Filtervorrichtungen direkt und schnell angesteuert werden können und somit ein schneller Wechsel hin zu einer anderen Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung ermöglicht ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einem medianen Längsschnitt;
    • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einem medianen Längsschnitt;
    • 3 eine schematische und vereinfachte Darstellung eines Mikroskops mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und
    • 4 einen Verfahrensablauf einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den nachstehenden Ausführungsbeispielen sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Wesentliche technische einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 sind eine erste Lichtquelle 2.1 und eine zweite Lichtquelle 2.2, eine steuerbare erste Filtervorrichtung 3.1 in einem ersten Bereitstellungsstrahlengang 4.1 sowie eine ebenfalls steuerbare zweite Filtervorrichtung 3.2 in einem zweiten Bereitstellungsstrahlengang 4.2. Zur Vereinigung der jeweils von den Lichtquellen 2.1, 2.2 abgegebenen Strahlung Str ist eine Kavität 9 in Form einer Ulbrichtkugel vorhanden (1).
  • In der 1 sind zwei Möglichkeiten der Einkopplung der Strahlung Str in die Kavität 9 dargestellt. Eine erste Möglichkeit besteht in einer direkten Einkopplung, wie dies am Beispiel des ersten Bereitstellungsstrahlengangs 4.1 gezeigt ist. Eine weitere Möglichkeit ist mit einer indirekten Einkopplung unter Verwendung eines Lichtleiters 7 in Form einer lichtleitenden Faser 7.2 gegeben, die am Beispiel des zweiten Bereitstellungsstrahlengangs 4.2 dargestellt ist. In weiteren Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 können alle vorhandenen Bereitstellungsstrahlengänge 4.n (n = 1, 2, ..., n) direkt (siehe zum Beispiel 2) oder indirekt eingekoppelt sein.
  • Durch die erste Lichtquelle 2.1 kann eine Strahlung Str eines Wellenlängenbereichs in Form eines Strahlenbündels abgegeben und entlang des ersten Bereitstellungsstrahlengangs 4.1 geführt sein. Die erste Filtervorrichtung 3.1 ist als ein Filterrad ausgebildet, das eine Anzahl unterschiedlicher Filter (durch schraffierte Flächen symbolisiert) aufweist. Eine aktuelle Stellung der ersten Filtervorrichtung 3.1 wird mittels Steuerbefehlen einer Steuerung 6 eingestellt. Dabei werden durch die Steuerung 6 Steuerbefehle erzeugt, die durch einen Antrieb 5 in eine Stellbewegung der Filtervorrichtung 3.1 umgesetzt werden.
  • Die Strahlung Str passiert den jeweils in den ersten Bereitstellungsstrahlengang 4.1 gestellten Filter und wird als gefilterte Strahlung Str weiter entlang des ersten Bereitstellungsstrahlengangs 4.1 geführt. Durch Wirkung eines Spiegels 7.1 wird die Strahlung Str auf einen weiteren Spiegel 7.1 gelenkt, der als ein Koppelelement 7 zum Einkoppeln der Strahlung Str in eine erste Einlassöffnung 8.1 der Kavität 9 dient. Der ersten Einlassöffnung 8.1 ist ein Shutter 11 oder eine Blende 11 nachgeordnet, die eine Rückreflexion von Strahlung Str aus dem Inneren der Kavität 9 reduziert. Der Shutter 11 beziehungsweise die Blende 11 kann optional durch die Steuerung 6 angesteuert werden. Beispielsweise können ein Öffnen und Schließen des Shutters 11 beziehungsweise die Öffnungsweite der Blende 11 eingestellt werden. Außerdem ist optional eine zeitliche Steuerung von Shutter 11 beziehungsweise Blende 11 möglich.
  • Die Kavität 9 weist einen von einer Wandung 9.1 umfangenen Innenraum 9.2 auf. Die dem Innenraum 9.2 zugewandte Oberfläche der Wandung 9.1 ist mit einer Beschichtung versehen, durch deren Wirkung die in den Innenraum 9.2 gerichtete Strahlung Str diffus reflektiert wird (vereinfacht gezeigt). Die Strahlung Str, beziehungsweise deren einzelne Strahlen gelangen nach mindestens einer Reflexion, meistens jedoch nach mehreren Reflexionen unter verschiedenen Winkel zu einer Auslassöffnung 10 in der Wandung 9.1 der Kavität 9. Infolge der Reflexionen und der dabei auftretenden unterschiedlichen Abstrahlwinkel ist an der Auslassöffnung 10 eine Beleuchtungsstrahlung BS bereitgestellt, die ein homogenes Intensitätsprofil über ihren Strahlquerschnitt aufweist und die Strahlungen Str der ersten und der zweiten Lichtquelle 2.1, 2.2 umfasst.
  • In dem zweiten Bereitstellungsstrahlengang 4.2 ist die zweite Filtervorrichtung 3.2 in Form eines Schlittens ausgebildet, der ebenfalls eine Anzahl Filter trägt und der mittels des zugehörigen Antriebs 5 gesteuert quer zum zweiten Bereitstellungsstrahlengang 4.2 bewegt werden kann.
  • Die von der zweiten Lichtquelle 2.2 abgegebene Strahlung Str wird entsprechend der Stellung der zweiten Filtervorrichtung 3.2 gefiltert und in einen Lichtleiter 7.2 in Form einer lichtleitenden Faser eingekoppelt. In weiteren Ausführungsmöglichkeiten kann der Lichtleiter 7.2 auch ein lichtleitender Stab oder dergleichen sein.
  • Die durch eine zweite Einlassöffnung 8.2 aus dem Lichtleiter 7.2 in den Innenraum 9.2 gerichtete Strahlung Str trifft unter einem spitzen Winkel auf einen beispielhaft gezeigten und optional vorhandenen reflektierenden Steg 11 der auch als Baffle 11 bezeichnet wird. Die Strahlung Str wird auf die Wandung 9.1 zurückgeworfen und von dort aus mehrfach reflektiert, bis sie zusammen mit der Strahlung Str der ersten Lichtquelle 2.1 durch die Auslassöffnung 10 abgegeben wird. Ein direkter Strahlweg von der Einstrahlöffnung 8.1, 8.2 zur Auslassöffnung 10 ist durch die Platzierung, Ausdehnung und optische Eigenschaften des Stegs 11 (Baffle 11) gesperrt.
  • In weiteren Ausführungen der Beleuchtungsvorrichtung 1 können mehr als zwei Bereitstellungsstrahlengänge 4.n (n = 1, 2, ..., n) und mehr als zwei Lichtquellen 2.n (n = 1, 2, ..., n) vorhanden sein.
  • Die Steuerung 6 ist in allen Ausführungsbeispielen in einer für die Übertragung von Daten geeigneten Weise mit den Lichtquellen 2.1, 2.2, den Antrieben 5 sowie optional mit dem Shutter 11 oder Blende 11 verbunden, um diese mittels Steuerbefehlen anzusteuern.
  • Das in 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 1 besitzt in beiden Bereitstellungsstrahlengängen 4.1, 4.2 Spiegel 7.1 zum Umlenken und zum Einkoppeln der Strahlung Str in die erste beziehungsweise in die zweite Einlassöffnung 8.1, 8.2. Diese sind in ihren Abmessungen sehr klein gehalten und reduzieren daher bereits erhebliche eine Rückreflexion von Strahlung Str in die Einlassöffnungen 8.1, 8.2.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jeder Einlassöffnung 8.1, 8.2 ein Baffle 11 so zugeordnet, dass ein Abstrahl-Winkelbereich der sich ab der Einstrahlöffnung 8.1, 8.2 divergent ausbreitenden Strahlung Str begrenzt wird und ein direkter Strahlengang zwischen Einstrahlöffnung 8.1, 8.2 und Auslassöffnung 10 verhindert ist. Es kann also keine durch die betreffende Einstrahlöffnung 8.1, 8.2 in die Kavität gerichtete Strahlung Str direkt zur Auslassöffnung 10 gelangen.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 1 wird vorzugsweise in einem Mikroskop 0 verwendet. In 3 ist stark vereinfacht ein Mikroskop 0 gezeigt, wobei zur besseren Übersichtlichkeit die Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung 1 auf die Kavität 9 begrenzt ist.
  • Die in der Kavität 9 wie erläutert homogenisierte Strahlung Str tritt als Beleuchtungsstrahlung BS aus der Kavität 9 aus und trifft auf eine Probe 12. Diese ist beispielsweise mit Markern versehen, die durch Wirkung der Beleuchtungsstrahlung BS zur Emission einer Fluoreszenzstrahlung als eine Detektionsstrahlung DS anregbar sind.
  • In weiteren Ausführungen kann die Probe 12 auch mit der Beleuchtungsstrahlung BS ausgeleuchtet werden, ohne dass eine Fluoreszenzstrahlung angeregt wird. Eine Detektionsstrahlung DS wäre dann zum Beispiel durch reflektierte Anteile der Beleuchtungsstrahlung BS und/oder durch Anteile der Beleuchtungsstrahlung BS, die durch die Probe 12 hindurchtreten bewirkt.
  • Die bewirkte Detektionsstrahlung DS kann mittels einer Auflichtanordnung oder im Durchlicht (siehe 3) mithilfe eines Objektivs 13 erfasst und auf einen ortsaufgelösten Detektor 14 gerichtet werden. Die mittels des Detektors 14 ortsaufgelöst erfassten Bildwerte werden einer Auswertevorrichtung 15, beispielsweise einem Rechner oder einer CPU übermittelt, ausgewertet und in einem von der Auswertevorrichtung 15 umfassten Speicher wiederholt abrufbar abgelegt.
  • Die Auswertevorrichtung 15 kann so konfiguriert sein, dass diese die erfassten Bildwerte in Hinblick auf eine Einhaltung vorgegebener Parameter prüft. Sind vorbestimmte Parameter nicht eingehalten und somit eine gewünschte Abbildungsqualität nicht erreicht, können entsprechende Informationen an die Steuerung 6 gegeben werden, um mittels dort generierter Steuerbefehle bei Bedarf aktuelle Einstellungen der Lichtquellen 2.1, 2.2 und/oder der Filtervorrichtungen 3.1, 3.2 im Sinne einer Feedback-Regelung zu ändern.
  • Der Ablauf einer Verfahrensausgestaltung unter Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung 1 ist beispielhaft in 4 gezeigt.
  • Aufgrund von Informationen zu Spezifika der vorzunehmenden Untersuchung, beispielsweise zur Art der abzubildenden Probe, der gegebenenfalls verwendeten Marker und der zu untersuchenden Fragestellung, werden die zu verwendenden Einstellungen der Filtervorrichtungen 3.1, 3.2 sowie die Parameter der Lichtquellen 2.1, 2.2 ausgewählt. Die Filtervorrichtungen 3.1, 3.2 und/oder die Lichtquellen 2.1, 2.2 werden entsprechend angesteuert, eine Beleuchtungsstrahlung BS wie oben erläutert erzeugt und auf die Probe 12 gerichtet. Die damit bewirkte Detektionsstrahlung DS eines Bereichs der Probe 12 wird in Form ortsaufgelöster Bildwerte eines ersten Bildes I erfasst. In einem weiteren Schritt wird Detektionsstrahlung DS eines weiteren Bereichs der Probe 12 bewirkt und ebenfalls als ortsaufgelöste Bildwerte eines weiteren Bildes II erfasst. Dabei überlappen sich die erfassten Bereiche, und somit die erfassten Bilder I und II zumindest anteilig (mit einer punktierten Fläche dargestellt.
  • Die den beiden Bildern I und II in dem überlappenden Bereich gemeinsamen Bildwerte werden verwendet, um rechnerisch die Bilder I und II zu einem zusammengesetzte Bild I+II zusammenzusetzen. Durch weitere Bilderfassungen im beschriebenen Sinne können weitere zusammengesetzte Bilder I+II+N erzeugt werden.
  • Wie bereits zu 3 angesprochen, könne die erfassten Bildwerte zusätzlich für eine Kontrolle der Bildqualität verwendet werden. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass mit zunehmender Dauer der Bilderfassung die Intensitäten der Bildwerte absinken, weil beispielsweise verwendete Marker ausbleichen.
  • In einem optionalen Schritt (unterbrochene Volllinie) können im Sinne einer Feedback-Regelung die Einstellungen der Lichtquellen 2.1, 2.2 und/oder der Filtervorrichtungen 3.1, 3.2 aktualisiert werden.
  • Bezugszeichen
  • 0
    Mikroskop
    1
    Beleuchtungsvorrichtung
    2.1
    erste Lichtquelle
    2.2
    zweite Lichtquelle
    3.1
    erster Bereitstellungsstrahlengang
    3.2
    zweiter Bereitstellungsstrahlengang
    4.1
    erste Filtervorrichtung
    4.2
    zweite Filtervorrichtung
    5
    Antrieb
    6
    Steuerung
    7
    Koppelelement
    7.1
    Spiegel
    7.2
    Lichtleiter
    8.1
    erste Einstrahlöffnung
    8.2
    zweite Einstrahlöffnung
    9
    Kavität, Ulbrichtkugel
    9.1
    Wandung
    9.2
    Innenraum
    10
    Auslassöffnung
    11
    Shutter, Blende, Baffle
    12
    Probe
    13
    Objektiv
    14
    Detektor
    15
    Auswertevorrichtung
    BS
    Beleuchtungsstrahlung
    DS
    Detektionsstrahlung
    I
    erstes Bild
    II
    zweites Bild
    Str
    (gefilterte) Strahlung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10106032 A1 [0007]
    • WO 2021/197207 A1 [0008]

Claims (7)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Mikroskop (0), umfassend - mindestens zwei Bereitstellungsstrahlengänge (4.1, 4.2), entlang derer jeweils eine Strahlung (Str) geführt ist, wobei jeder Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) eine optische Filtervorrichtung (3.1, 3.2) aufweist, mittels der spektrale Anteile der in dem jeweiligen Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) geführten Strahlung (Str) ausgewählt sind; - je Bereitstellungsstrahlengang (4.1, 4.2) ein Einkoppelelement (7) zum Einkoppeln der gefilterten Strahlung (Str) via jeweils einer Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) in einen Innenraum (9.2) einer mit einer für die gefilterte Strahlung reflektierenden Beschichtung versehenen Kavität (9), insbesondere in eine Ulbrichtkugel, wobei die Kavität (9) eine Auslassöffnung (10) aufweist, die der Abgabe der in der Kavität (9) infolge mehrfacher Reflexion homogenisierten Strahlung (Str) als eine Beleuchtungsstrahlung (BS) dient; dadurch gekennzeichnet, dass jede der optischen Filtervorrichtungen (3.1, 3.2) individuell ansteuerbar ist und über eine Mehrzahl auswählbarer möglicher Filterfunktionen verfügt.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen optischen Filtervorrichtungen (3.1, 3.2) aus einer Gruppe umfassend Filterräder, Filterschlitten und AOTF ausgewählt sind.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassöffnung (10) ein Filter nachgeordnet ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlöffnungen (8.1, 8.2) rund um die Auslassöffnung (10) angeordnet sind.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) im Innenraum (9.2) der Kavität (9) ein Shutter (11) oder eine Blende (11) zugeordnet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) im Innenraum (9.2) der Kavität (9) ein Steg (11) zugeordnet ist, durch dessen Wirkung ein Abstrahl-Winkelbereich der sich ab der Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) divergent ausbreitenden Strahlung (Str) begrenzt und ein direkter Strahlengang zwischen Einstrahlöffnung (8.1, 8.2) und Auslassöffnung (10) vermieden ist.
  7. Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe (12), mit den Schritten: - 1) Bereitstellen einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - 2) Beleuchten der Probe (12) mit einer mittels der Beleuchtungsvorrichtung (1) homogenisierten Beleuchtungsstrahlung (BS; - 3) Bewirken der Abgabe einer Detektionsstrahlung (DS) in der beleuchteten Probe (12); - 4) Erfassen der Detektionsstrahlung (DS) eines Bereichs der Probe (12) als ortsaufgelöste Bildwerte eines Bildes (I); - 5) mindestens einmaliges Wiederholen der Schritte 2) bis 4), wobei Detektionsstrahlung (DS) von einem weiteren Bereich der Probe (12) als ortsaufgelöste Bildwerte eines weiteren Bildes (II) erfasst wird, der mit einem zuvor erfassten Bereich zumindest anteilig überlappt; - 6) Zusammenfügen mindestens zweier sich mindestens anteilig überlappender Bilder (I, II), indem einander entsprechende Bildbereiche der Bilder (I, II) identifiziert werden und anhand der sich entsprechenden Bildbereiche ein zusammengesetztes Bild (I+II) erzeugt wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3874799A (en) 1973-06-01 1975-04-01 Color Control Inc Method and apparatus for color spectrophotometry
DE10106032A1 (de) 2000-02-25 2001-09-27 Laser Lab Goettingen Ev Vorrichtung und Verfahren zur homogenen Ausleuchtung einer kleinen Fläche mit der Ulbricht'schen Kugel
DE69730030T2 (de) 1997-11-17 2005-07-21 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Konfokales Spektroskopiesystem und -verfahren
WO2021197207A1 (en) 2020-04-02 2021-10-07 Elementary Optomation Co.Ltd Apparatus for surface profile measurement
EP2357465B1 (de) 2010-01-25 2022-11-30 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Vorrichtung zur Bestimmung der Photolumineszenzquantenausbeute und weiterer optischer Eigenschaften einer Probe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3874799A (en) 1973-06-01 1975-04-01 Color Control Inc Method and apparatus for color spectrophotometry
DE69730030T2 (de) 1997-11-17 2005-07-21 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Konfokales Spektroskopiesystem und -verfahren
DE10106032A1 (de) 2000-02-25 2001-09-27 Laser Lab Goettingen Ev Vorrichtung und Verfahren zur homogenen Ausleuchtung einer kleinen Fläche mit der Ulbricht'schen Kugel
EP2357465B1 (de) 2010-01-25 2022-11-30 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Vorrichtung zur Bestimmung der Photolumineszenzquantenausbeute und weiterer optischer Eigenschaften einer Probe
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