DE02012428T1 - Konfokales Rastermikroskop - Google Patents

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Abstract

Konfokales Abtast-Auflichtmikroskop für die Erhaltung eines Bildes eines Objekts, wobei das Mikroskop umfasst:
eine Lichtquelle (1), die einen Lichtstrahl (2) liefert;
Lichtfokussierungsmittel (14, 18, 19, 14A, 18A, 14B, 18B, 60, 151, 152, 157, 103, 110, 113), die den Lichtstrahl empfängt und Licht auf das Objekt (20, 20A, 20B, 20C, 159, 108, 112) fokussiert, um ein Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt zu beleuchten und um Licht, das von dem Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt abgestrahlt wird, zu empfangen;
einen Detektor (34), der ein Signal erzeugt, das die Abstrahlstärke des Lichts angibt, das von dem Punktbeobachtungsfeld abgestrahlt wird;
optische Übertragungsmittel (3, 4, 5, 6, 8, 31, 32, 33, 3A, 41, 42, 32A, 3B, 51, 14B, 52, 54, 53, 32B, 3C, 4C, 5C, 6C, 8C, 67, 4F, 5F, 8F, 31F, 32F, 4G, 5G, 6G, 8G, 31G, 4H, 5H, 6H, 8H, 31H, 32H), die den Lichtstrahl von der...

Claims (22)

  1. Konfokales Abtast-Auflichtmikroskop für die Erhaltung eines Bildes eines Objekts, wobei das Mikroskop umfasst: eine Lichtquelle (1), die einen Lichtstrahl (2) liefert; Lichtfokussierungsmittel (14, 18, 19, 14A, 18A, 14B, 18B, 60, 151, 152, 157, 103, 110, 113), die den Lichtstrahl empfängt und Licht auf das Objekt (20, 20A, 20B, 20C, 159, 108, 112) fokussiert, um ein Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt zu beleuchten und um Licht, das von dem Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt abgestrahlt wird, zu empfangen; einen Detektor (34), der ein Signal erzeugt, das die Abstrahlstärke des Lichts angibt, das von dem Punktbeobachtungsfeld abgestrahlt wird; optische Übertragungsmittel (3, 4, 5, 6, 8, 31, 32, 33, 3A, 41, 42, 32A, 3B, 51, 14B, 52, 54, 53, 32B, 3C, 4C, 5C, 6C, 8C, 67, 4F, 5F, 8F, 31F, 32F, 4G, 5G, 6G, 8G, 31G, 4H, 5H, 6H, 8H, 31H, 32H), die den Lichtstrahl von der Lichtquelle an die Lichtfokussierungsmittel übertragen und das von dem Objekt abgestrahlte Licht, das von den Lichtfokussierungsmitteln empfangen wird, an den Detektor übertragen; Abtastmittel (16, 17, 21, 22, 61, 64, 63, 66, 68, 69, 76, 166, 102, 114, 23H, 24H, 23H', 24H'), die so betreibbar sind, dass sie eine relative Bewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld hervorrufen, derart, dass sich das Punktbeobachtungsfeld in einem Abtastmuster durch das Objekt bewegt; und Lichtseparatormittel (5, 42, 52, 5C, 5E, 5F, 5G, 5H), die das von dem Objekt abgestrahlte Licht von dem Lichtstrahl trennen; dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Übertragungsmittel flexible optische Sendermittel (4, 5, 8, 41, 51, 4C, 5C, 8C, 4F, 5F, 8F, 4G, 5G, 8G, 4H, 5H, 8H, 6H) umfassen, die den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und den Lichtfokussierungsmitteln senden.
  2. Mikroskop nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel Mittel umfassen, die den durch die Sendemittel zu den Lichtfokussierungsmitteln gesendeten Lichtstrahl bewegen, um die relative Bewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld zu erzeugen.
  3. Mikroskop nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel Mittel (61, 64, 62, 63, 66, 68, 69, 102, 114) umfassen, die einen Teil der flexiblen optischen Sendermittel bewegen, um den zu den Lichtfokussierungsmitteln gesendeten Lichtstrahl zu bewegen, wodurch die relative Bewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld erzeugt wird.
  4. Mikroskop nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel einen elektromechanischen Wandler umfassen, der an jenem Teil der flexiblen optischen Sendermittel befestigt ist, um ihn so in Reaktion auf elektrische Signale, die durch einen Abtastsignalgenerator erzeugt werden, zu bewegen.
  5. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Sendermittel ein erstes Lichtleitfasermittel (4, 51, 4C, 4F, 4G, 4H), das sich von der Lichtquelle zu den Lichtseparatormitteln erstreckt, und ein zweites Lichtleitfasermittel (31, 53, 51F, 31G, 31H), das sich von den Lichtseparatormitteln zu dem Detektor erstreckt, umfassen.
  6. Mikroskop nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtseparatormittel einen Lichtleitfaserkoppler (5, 5C, 5F, 5G, 5H), der das erste und das zweite Fasermittel mit einem dritten Lichtleitfasermittel (8, 8C, 8F, 8G, 6H, 8H) koppelt, umfassen, um einen optischen Weg für die Übertragung des Lichtstrahls von der Lichtquelle zu den Lichtfokussierungsmitteln und für die Übertragung von aus dem Objekt abgestrahltem Licht von den Lichtfokussierungsmitteln zu dem Koppler zu schaffen.
  7. Mikroskop nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel in der Weise arbeiten, dass sie den vom dritten Lichtleitfasermittel zu den Lichtfokussierungsmitteln übertragenen Lichtstrahl bewegen.
  8. Mikroskop nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel einen optischen Pfad für den Lichtstrahl von dem dritten Lichtleitfasermittel zu den Lichtfokussierungsmitteln schaffen und Mittel umfassen, die so betreibbar sind, dass sie Verschiebungen in diesem optischen Pfad hervorrufen, wodurch die Abtastbewegung des Lichtstrahls hervorgerufen wird.
  9. Mikroskop nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die so betreibbar sind, dass sie Verschiebungen in dem optischen Pfad hervorrufen, bewegliche Reflektormittel (16, 17) umfassen.
  10. Mikroskop nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel so betreibbar sind, dass sie das dritte Lichtleitfasermittel so bewegen, dass der hierdurch zu den Lichtfokussierungsmitteln gesendete Strahl bewegt wird, wodurch die Abtastbewegung des Lichtstrahls erzeugt wird.
  11. Mikroskop nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Lichtleitfaser-Sendermittel ein erstes Lichtleitfasermittel (4C, 4F, 4G), das sich von der Lichtquelle zu den Lichtseparatormitteln erstreckt, und ein zweites Lichtleitfasermittel (31F, 31G), das sich von den Lichtseparatormitteln zu dem Detektor erstreckt, umfasst, wobei die Lichtseparatormittel einen Lichtleitfaserkoppler umfassen, der das erste und das zweite Fasermittel mit einem dritten Lichtleitfasermittel (8C, 8F, 8G) koppelt, um einen optischen Pfad für die Übertragung des Lichtstrahls von der Lichtquelle zu den Lichtfokussierungsmitteln und für die Übertragung des von dem Objekt abgestrahlten Lichts von den Lichtfokussierungsmitteln zu dem Koppler zu schaffen, und die Abtastmittel einen elektromechanischen Wandler (64, 102, 114) umfassen, der an dem dritten Fasermittel befestigt ist, um so ein Ende (9C, 9F, 9G) dieses Fasermittels, von dem Licht zu den Lichtfokussierungsmitteln gesendet wird, in Reaktion auf elektrische Signale, die durch einen Abtastsignalgenerator (25C, 25F, 25G) erzeugt werden, zu bewegen.
  12. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtseparatormittel einen Strahlteiler (42) umfassen, der zwischen der Lichtquelle und den flexiblen Lichtleitfaser-Sendemitteln angeordnet ist.
  13. Mikroskop nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtseparatormittel einen Strahlteiler (52) umfassen, der zwischen den Lichtfokussierungsmitteln und dem ersten und dem zweiten Lichtleitfasermittel angeordnet ist.
  14. Mikroskop nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Sendermittel ein Lichtleitfasermittel (8B, 8E, 155, 8F) umfassen, das den Lichtstrahl von der Lichtquelle an das Lichtfokussierungsmittel überträgt und das von dem Objekt abgestrahlte Licht von den Lichtfokussierungsmitteln an den Lichtseparator überträgt, die Abtastmittel Faserbewegungsmittel (102) umfassen, um das Fasermittel zu bewegen, um den hierdurch an die Lichtfokussierungsmittel übertragenen Strahl zu bewegen, wodurch die Abtastbewegungen des Lichtstrahls erzeugt werden, und das Fasermittel sich zu einem Mikroskopkopf (150, 101) erstreckt, der einen Körper besitzt, in dem die Lichtfokussierungsmittel und die Faserbewegungsmittel untergebracht sind.
  15. Mikroskop nach Anspruch 14, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbewegungsmittel ein elektromechanischer Wandler sind, der an einem Ende des Fasermittels in dem Mikroskopkopf befestigt ist.
  16. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfokussierungsmittel ein erstes Fokussierungsmittel zum Fokussieren des Lichtstrahls in eine konvergente Form und ein zweites Fokussierungsmittel zum weiteren Fokussieren des Lichtstrahls in eine zweite stärker konvergente Form umfasst, wobei das zweite Fokussierungsmittel in eine betriebslose Position beweglich ist, damit das Mikroskop ein Objekt in einem Abstand über einen verhältnismäßig großen Feldbereich abtasten kann und ein Bild von dem aus dem Objekt abgestrahlten Licht erzeugen kann, das durch das erste Fokussierungsmittel eingefangen wird, und dann in eine Betriebsposition beweglich ist, um eine Abtastung mit höherer Vergrößerung des Objekts in einem geringeren Abstand und über einen verhältnismäßig kleinen Feldbereich zu ermöglichen.
  17. Mikroskop nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch einen Lichtleitfaser-Sender, um Licht direkt von dem Objekt zu empfangen, wenn es bei in ihrer betriebslosen Position befindlichen zweiten Fokussierungsmitteln untersucht wird, und um das Licht zu dem Detektor zu senden, um das Bild zu modulieren.
  18. Mikroskop nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, ferner gekennzeichnet durch Mittel zum direkten Beleuchten des Objekts, wenn es bei in ihrer betriebslosen Position befindlichen zweiten Fokussierungsmitteln untersucht wird.
  19. Mikroskop nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Sendermittel ein Lichtleitfasermittel (8G) zum Übertragen des Lichtstrahls von der Lichtquelle zu den Lichtfokussierungsmitteln und zum Übertragen des vom Objekt austretenden Lichts von den Lichtfokussierungsmitteln zu dem Lichtseparator umfassen und das Lichtfokussierungsmittel einen konkaven Reflektor (113) umfasst, der um eine Spitze der Lichtleitfaser angeordnet ist, um das von der Faserspitze gesendete Licht auf einen Punkt in der Nähe der Faserspitze zu fokussieren, wobei das Mikroskop ferner Mittel umfasst, die ein zu untersuchendes Objekt tragen, um durch das durch den Spiegel fokussierte Licht beleuchtet zu werden, so dass das aus dem Objekt austretende Licht durch den Reflektor auf die Faserspitze fokussiert wird.
  20. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Sendermittel eine Gruppe einzelner Lichtleitfasern umfassen, die den Lichtstrahl zu den Lichtfokussierungsmitteln übertragen und von den Lichtfokussierungsmitteln aus dem Objekt abgestrahltes Licht empfangen, das an einem Ende der Fasergruppe fokussiert ist, wobei die Spitzen der einzelnen Fasern an diesem Ende der Gruppe in Richtung der Lichtbewegung gestaffelt sind, wodurch die Tiefe des Beobachtungsfeldes erhöht wird.
  21. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zu einem Paar von Lichtquellen gehört, die ein Paar Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen liefern, und die optischen Übertragungsmittel in der Weise wirken, dass sie diese Strahlen für die Übertragung zu den Lichtfokussierungsmitteln kombinieren, um eine Beleuchtung des Punktbeobachtungsfeldes mit Licht mit den unterschiedlichen Wellenlängen zu beleuchten.
  22. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Anzeigesystem umfasst, das mit dem Detektor gekoppelt ist, um ein Bild des Objekts in Reaktion auf Signale von dem Detektor zu erzeugen.
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