DE102017129096A1 - Method for the spectral splitting of a light beam and fluorescent light microscope for carrying out such a method - Google Patents
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Abstract
Zum Auftrennen eines Lichtstrahls (2) in Anteile (3 bis 7) verschiedener Wellenlängen wird der Lichtstrahl (2) unter einem ersten Winkel an einer ersten Stelle (13) ein erstes Mal auf eine dichroitische Grenzfläche (8) gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche (8) einen ersten Anteil (3) des Lichtstrahls (2) mit ersten Wellenlängen auf einer Seite einer ersten Grenzwellenlänge transmittiert und einen ersten Rest (14) des Lichtstrahls (2) mit Wellenlängen auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge reflektiert. Der von der dichroitischen Grenzfläche (8) reflektierte erste Rest (14) wird unter einem gegenüber dem ersten Winkel in einer Rotationsrichtung geänderten zweiten Winkel und/oder an einer gegenüber der ersten Stelle (13) in einer Translationsrichtung verschobenen zweiten Stelle (17) ein zweites Mal auf die dichroitische Grenzfläche (8) gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche (8) einen zweiten Anteil (4) des Lichtstrahls (2) mit zweiten Wellenlängen auf der einen Seite einer zweiten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge liegt, transmittiert und einen zweiten Rest (18) des Lichtstrahls (2) mit Wellenlängen auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge reflektiert. Der von der dichroitischen Grenzfläche (8) reflektierte zweite Rest (18) wird unter einem gegenüber dem zweiten Winkel in der Rotationsrichtung geänderten dritten Winkel und/oder an einer gegenüber der zweiten Stelle (17) in der Translationsrichtung verschobenen dritten Stelle (20) ein drittes Mal auf die dichroitische Grenzfläche (8) gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche (8) einen dritten Anteil (5) des Lichtstrahls (2) mit dritten Wellenlängen auf der einen Seite einer dritten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge liegt, transmittiert und einen dritten Rest (21) des Lichtstrahls (2) mit Wellenlängen auf der anderen Seite der dritten Grenzwellenlänge reflektiert.For separating a light beam (2) into parts (3 to 7) of different wavelengths, the light beam (2) is directed at a first location (13) for a first time onto a dichroic interface (8) at a first angle such that the dichroic interface (8) transmits a first portion (3) of the light beam (2) having first wavelengths on one side of a first cut-off wavelength and reflecting a first remainder (14) of the light beam (2) having wavelengths on the other side of the first cutoff wavelength. The first remainder (14) reflected by the dichroic boundary surface (8) becomes a second one at a second angle (17) changed from the first angle in one direction of rotation and / or at a second position (17) displaced in a translation direction from the first position (13) Directed to the dichroic interface (8) such that the dichroic interface (8) has a second portion (4) of the second wavelength light beam (2) on one side of a second cutoff wavelength which is on the other side of the first cutoff wavelength; and reflects a second remainder (18) of the light beam (2) at wavelengths on the other side of the second cut-off wavelength. The second remainder (18) reflected by the dichroic interface (8) becomes a third one at a third angle changed from the second angle in the direction of rotation and / or at a third point (20) displaced in the translation direction from the second point (17) Directed to the dichroic interface (8) such that the dichroic interface (8) has a third portion (5) of the third wavelength light beam (2) on one side of a third cutoff wavelength which is on the other side of the second cutoff wavelength; and reflects a third remainder (21) of the light beam (2) at wavelengths on the other side of the third cut-off wavelength.
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung für das Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 7.The invention relates to a method for separating a light beam into components of different wavelengths. In particular, the invention relates to a method having the features of the preamble of
Das Ziel der spektralen Aufspaltung des Lichtstrahls, das mit dem Verfahren oder der Vorrichtung verfolgt wird, kann die Registrierung von Intensitäten verschiedener spektraler Anteile des Lichtstrahls oder auch die getrennte oder gemeinsame Verwendung verschiedener spektraler Anteile des Lichtstrahls sein.The aim of the spectral splitting of the light beam, which is followed by the method or the device, may be the registration of intensities of different spectral components of the light beam or else the separate or joint use of different spectral components of the light beam.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus der
Aus der
Aus der
Beispielsweise aus der
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum und eine Vorrichtung für das Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen aufzuzeigen, bei denen die Wellenlängen der verschiedenen Anteile leicht einstellbar sind und/oder viele bezüglich ihrer Wellenlängen fein abgestufte Anteile erhältlich sind.The invention has for its object to provide a method for and a device for the separation of a light beam in shares of different wavelengths, in which the wavelengths of the various components are easily adjustable and / or many finely graded with respect to their wavelengths shares are available.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 gelöst. Patentanspruch 15 betrifft ein Fluoreszenzlichtmikroskop mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The object of the invention is achieved by a method having the features of
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen wird der Lichtstrahl unter einem ersten Winkel an einer ersten Stelle ein erstes Mal auf eine dichroitische Grenzfläche gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche einen ersten Anteil des Lichtstrahls mit ersten Wellenlängen auf einer ersten Seite einer ersten Grenzwellenlänge transmittiert und einen ersten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge reflektiert.In the method according to the invention for separating a light beam into components of different wavelengths, the light beam is directed at a first location for a first time onto a dichroic boundary surface at a first angle, so that the dichroic interface transmits a first portion of the light beam having first wavelengths on a first side of a first cutoff wavelength and reflecting a first remainder of the light beam having wavelengths on the other side of the first cutoff wavelength.
Dann wird der von der dichroitischen Grenzfläche reflektierte erste Rest, zumindest aber ein Teil davon, unter einem gegenüber dem ersten Winkel in einer Rotationsrichtung geänderten zweiten Winkel und/oder an einer gegenüber der ersten Stelle in einer Translationsrichtung verschobenen zweiten Stelle ein zweites Mal auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche einen zweiten Anteil des Lichtstrahls mit zweiten Wellenlängen auf der einen Seite einer zweiten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge liegt, transmittiert und einen zweiten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge reflektiert.Then, the first remainder reflected by the dichroic boundary surface, but at least a part thereof, is exposed a second time to the dichroic under a second angle changed in a direction of rotation relative to the first angle and / or in a second position displaced in a translational direction relative to the first position Directed so that the dichroic interface transmits a second portion of the light beam having second wavelengths on one side of a second cutoff wavelength, which is on the other side of the first cutoff wavelength, and a second remainder of the light beam having wavelengths on the other side of the second cutoff wavelength reflected.
Hiernach wird der von der dichroitischen Grenzfläche reflektierte zweite Rest, zumindest aber ein Teil davon, unter einem gegenüber dem zweiten Winkel in der Rotationsrichtung geänderten dritten Winkel und/oder an einer gegenüber der zweiten Stelle in der Translationsrichtung verschobenen dritten Stelle ein drittes Mal auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche einen dritten Anteil des Lichtstrahls mit dritten Wellenlängen auf der einen Seite einer dritten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge liegt, transmittiert und einen dritten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der dritten Grenzwellenlänge reflektiert.Hereinafter, the second remainder reflected by the dichroic boundary surface, but at least a part thereof, becomes a third time onto the dichroic one under a third angle changed in the direction of rotation relative to the second angle and / or in a third position displaced in the direction of translation relative to the second position Directed so that the dichroic interface transmits a third portion of the third wavelength light beam on one side of a third cut-off wavelength, which is on the other side of the second cutoff wavelength, and a third remainder of the light beam having wavelengths on the other side of the third cutoff wavelength reflected.
Vielfach wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der von der dichroitischen Grenzfläche reflektierte dritte Rest, zumindest aber ein Teil davon, unter einem gegenüber dem dritten Winkel in der Rotationsrichtung geänderten vierten Winkel und/oder an einer gegenüber der dritten Stelle in der Translationsrichtung verschobenen vierten Stelle ein viertes Mal auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet, so dass die dichroitische Grenzfläche einen vierten Anteil des Lichtstrahls mit vierten Wellenlängen auf der einen Seite einer vierten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der dritten Grenzwellenlänge liegt, transmittiert und einen vierten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der vierten Grenzwellenlänge reflektiert. Hieran können sich noch weitere gleichartige Reflektionen und Transmissionen an der dichroitischen Grenzfläche anschließen, bei denen weitere Anteile des Lichtstrahls transmittiert und weitere Reste des Lichtstrahls mit bestimmten Wellenlängen reflektiert werden.In many cases, in the method according to the invention, the third residue reflected by the dichroic boundary surface, but at least a part thereof, becomes a fourth at a fourth angle changed in the direction of rotation relative to the third angle and / or at a fourth position displaced in the direction of translation in relation to the third position Time directed to the dichroic interface so that the dichroic interface transmits a fourth portion of the fourth wavelength light beam on one side of a fourth cutoff wavelength that is on the other side of the third cutoff wavelength and a fourth remainder of the light beam with wavelengths on the other Side of the fourth cutoff wavelength reflected. This may be followed by further similar reflections and transmissions at the dichroic interface, in which further portions of the light beam are transmitted and further remnants of the light beam are reflected at specific wavelengths.
Der erste, der zweite, der dritte und jeder weitere Winkel, unter denen der Lichtstrahl bzw. der erste, der zweite, der dritte usw. Rest auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet werden, sind entweder alle gleich oder sie folgen in der Rotationsrichtung aufeinander. Wenn die Winkel gleich sind, folgen die erste Stelle, die zweite Stelle, die dritte Stelle usw., in denen der Lichtstrahl bzw. der erste Rest, der zweite Rest usw. auf die dichroitische Grenzfläche treffen, in der Translationsrichtung aufeinander. Wenn der erste Winkel, der zweite Winkel, der dritte Winkel usw. unterschiedlich sind, können die erste Stelle, die zweite Stelle, die dritte Stelle usw. hingegen gleich sein. Durch die sich ändernden Winkel und/oder Stellen des Auftreffens des Lichtstrahls bzw. seiner Reste auf die dichroitische Grenzfläche wirkt sich die dichroitische Grenzfläche jeweils unterschiedlich auf den Lichtstrahl bzw. den Rest aus. Entsprechend lässt die dichroitische Grenzfläche sukzessive andere Anteile des Lichtstrahls in Form des ersten Anteils, des zweiten Anteils, des dritten Anteils usw. hindurchtreten und reflektiert einen spektral immer stärker eingegrenzten Rest des Lichtstrahls. Der zweite Anteil, der dritte Anteil des Lichtstrahls usw., die dabei von der dichroitischen Grenzfläche transmittiert werden, entsprechen dabei Wellenlängenbändern, wobei der erste Anteil einerseits durch die erste Grenzwellenlänge und andererseits durch die zweite Grenzwellenlänge, der zweite Anteile einerseits durch die zweite Grenzwellenlänge und andererseits durch die dritte Grenzwellenlänge usw. begrenzt sind. Dabei kann die erste Grenzwellenlänge kürzer als die zweite Grenzwellenlänge, die zweite Grenzwellenlänge kürzer als die dritte Grenzwellenlänge usw. sein. Umgekehrt ist es auch möglich, dass die erste Grenzwellenlänge länger als die zweite Grenzwellenlänge ist, die zweite Grenzwellenlänge länger als die dritte Grenzwellenlänge ist usw.The first, the second, the third and any further angles, under which the light beam or the first, the second, the third, etc. remainder are directed to the dichroic interface are either all the same or they follow one another in the direction of rotation. If the angles are the same, the first position, the second position, the third position, etc. in which the light beam or the first remainder, the second remainder, etc. strike the dichroic interface, follow each other in the direction of translation. On the other hand, if the first angle, the second angle, the third angle, etc. are different, the first digit, the second digit, the third digit, etc. may be the same. Due to the changing angles and / or locations of the impact of the light beam or its residues on the dichroic boundary surface, the dichroic boundary surface acts differently on the light beam or the rest. Accordingly, the dichroic interface successively passes other portions of the light beam in the form of the first component, the second component, the third component, etc., and reflects a spectrally increasingly limited remainder of the light beam. The second portion, the third portion of the light beam, etc., which are thereby transmitted from the dichroic interface correspond to wavelength bands, the first portion on the one hand by the first cutoff wavelength and on the other hand by the second cutoff wavelength, the second portion on the one hand by the second cutoff wavelength and On the other hand, limited by the third cutoff wavelength, etc. The first cutoff wavelength may be shorter than the second cutoff wavelength, the second cutoff wavelength may be shorter than the third cutoff wavelength, and so on. Conversely, it is also possible that the first cutoff wavelength is longer than the second cutoff wavelength, the second cutoff wavelength is longer than the third cutoff wavelength, and so on.
Nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen hinter der dichroitischen Grenzfläche mindestens drei voneinander durch ihren Winkel und/oder ihren Ort getrennte Anteile des Lichtstrahls vor, die getrennt voneinander gemessen oder anderweitig verwendet werden können. Die Anzahl dieser Anteil kann dabei leicht auf vier oder mehr erhöht werden.After carrying out the method according to the invention, at least three portions of the light beam which are separated from one another by their angle and / or their location are located behind the dichroic boundary surface and can be measured separately from each other or otherwise used. The number of this share can be easily increased to four or more.
Die Rückseite der dichroitischen Grenzfläche, an der die voneinander getrennten Anteile des Lichtstrahls vorliegen, kann dennoch frei von Reflektoren gehalten werden, die die transmittierten Anteile des Lichtstrahls auf die dichroitische Grenzfläche zurückreflektieren, um sie weiter aufzuspalten. Dies schließt aber nicht aus, dass hier Reflektoren für die transmittierten Anteile des Lichtstrahls angeordnet sind, um diese in eine gewünschte Richtung umzulenken.The rear side of the dichroic boundary surface, on which the separate portions of the light beam are present, can nevertheless be kept free of reflectors, which reflect the transmitted portions of the light beam back to the dichroic interface in order to split them further. However, this does not exclude that here reflectors for the transmitted portions of the light beam are arranged in order to redirect them in a desired direction.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mindestens der Teil des ersten Rests und mindestens der Teil des zweiten Rests sowie optional mindestens ein Teil des von der dichroitischen Grenzfläche reflektierten dritten Rests oder auch mindestens ein Teil weiterer Reste durch weitere Grenzflächenreflektionen wieder auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet werden. Diese weiteren Grenzflächenreflektionen können insbesondere an einer der dichroitischen Grenzfläche gegenüberliegenden weiteren optischen Grenzfläche erfolgen. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen diese weiteren Grenzflächenreflektionen nicht nur an einer, sondern mehreren aufeinanderfolgenden weiteren optischen Grenzflächen.In the method according to the invention, at least the part of the first residue and at least the part of the second residue and optionally at least a portion of the third residue reflected from the dichroic interface, or at least a portion of further residues, are directed back to the dichroic interface by further interfacial reflections. These further interfacial reflections can in particular take place at a further optical interface opposite the dichroic boundary surface. In another embodiment of the method according to the invention, these further boundary surface reflections take place not only at one but a plurality of successive further optical interfaces.
Wenn die weiteren Grenzflächenreflektionen, die die Reste des Lichtstrahls wieder auf die dichroitische Grenzfläche richten, an einer der dichroitischen Grenzfläche gegenüberliegenden weiteren optischen Grenzfläche erfolgen, können die dichroitische Grenzfläche und die ihr gegenüberliegende weitere optische Grenzfläche eben ausgebildet sein. In einer Ausführungsform sind diese ebenen Grenzflächen dann unter einem kleinen Winkel zueinander ausgerichtet; in einer anderen Ausführungsform verlaufen sie parallel zueinander. Zueinander parallele Grenzflächen führen dazu, dass die Stellen, an denen die verschiedenen Reste des Lichtstrahls wieder auf die dichroitische Grenzfläche treffen, variieren, nicht aber die Abstände dieser Stellen und die Winkel, unter denen die verschiedenen Reste auftreffen. Bei einem kleinen Winkel zwischen den Grenzflächen variieren hingegen sowohl die Stellen als auch die Winkel des Auftreffens. Wenn der Abstand und/oder der Winkel zwischen den Grenzflächen verändert werden, wird hierdurch die Auswahl der verschiedenen Wellenlängen der durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls verändert. So kann diese Auswahl nach Bedarf eingestellt werden.If the further interfacial reflections, which direct the remainder of the light beam back to the dichroic interface, take place at a further optical interface opposite the dichroic interface, the dichroic interface and the further optical interface opposite it can be planar. In one embodiment, these planar interfaces are then aligned at a small angle to each other; in another embodiment, they run parallel to each other. Interfaces parallel to one another cause the locations where the various remnants of the light beam strike the dichroic interface to vary, but not the distances of these locations and the angles at which the various residues impinge. By contrast, at a small angle between the interfaces, both the locations and the angles of incidence vary. If the distance and / or the angle between the interfaces are changed, this will change the selection of the different wavelengths of the light beam transmitted through the dichroic interface. So this selection can be adjusted as needed.
Wenn die weiteren Grenzflächenreflektionen, die die Reste des Lichtstrahls wieder auf die dichroitische Grenzfläche richten, jeweils an mehreren aufeinanderfolgenden weiteren optischen Grenzflächen erfolgen, können die Reste auch immer an derselben Stelle auf die dichroitische Grenzfläche auftreffen, aber unter unterschiedlichen Winkeln. Unabhängig davon, ob jeder Rest des Lichtstrahls nach Reflektion an einer oder mehreren weiteren Grenzflächen wieder auf die dichroitische Grenzfläche trifft, kann jede weitere optische Grenzfläche eine vollspiegelnde oder auch eine weitere dichroitische Grenzfläche sein. Wenn es sich um eine weitere dichroitische Grenzfläche handelt, treten durch diese weitere dichroitische Grenzfläche weitere Anteile des Lichtstrahls mit verschiedenen Wellenlängen hindurch, die ebenfalls getrennt gemessen oder anderweitig verwendet werden können.If the further interfacial reflections, which direct the remainder of the light beam back to the dichroic interface, occur at several successive further optical interfaces, the residues can always impinge at the same location on the dichroic interface, but at different angles. Regardless of whether each remainder of the light beam strikes the dichroic interface again after reflection at one or more further interfaces, each further optical interface can be a fully reflecting or also a further dichroic interface. If there is another dichroic interface, further portions of the light beam of different wavelengths pass through this further dichroic interface, which can also be separately measured or otherwise used.
Praktisch kann jede weitere optische Grenzfläche und optional auch die dichroitische Grenzfläche an einer Oberfläche eines Prismas ausgebildet sein. Damit ergibt sich eine definierte Anordnung der an dem Prisma ausgebildeten Grenzflächen zueinander.In practice, any further optical interface and optionally also the dichroic interface may be formed on a surface of a prism. This results in a defined arrangement of the interfaces formed on the prism to one another.
Die dichroitische Grenzfläche wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise durch einen Gradientenstrahlteiler mit räumlichem Verlauf mindestens einer Grenzwellenlänge zwischen Transmission und Reflektion ausgebildet. Der Gradientenstrahlteiler kann dabei entweder als Langpass oder Kurzpass oder auch als Bandpass ausgebildet sein. In den ersten beiden Fällen weist er eine Grenzwellenlänge zwischen Transmission und Reflektion mit räumlichem Verlauf auf. In dem letzten Fall des Bandpasses weist der Gradientenstrahlteiler parallele räumliche Verläufe einer unteren, ein Transmissionsband nach unten begrenzenden Grenzwellenlänge und einer oberen, das Transmissionsband nach oben begrenzenden Grenzwellenlänge auf. Mit einem solchen Gradientenstrahlteiler werden die von der dichroitischen Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls bezüglich ihrer Wellenlängen direkt sowohl nach unten als auch nach oben begrenzt. Wenn hingegen der Gradientenstrahlteiler ein Langpass oder Kurzpass ist, erfolgt eine direkte Begrenzung der transmittierten Anteile bezüglich ihrer Wellenlängen nur in einer Richtung. Eine Begrenzung in der anderen Richtung kann aber dadurch eingeführt werden, dass die durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls auf einen weiteren Gradientenstrahlteiler mit räumlichem Verlauf seiner mindestens einen Grenzwellenlänge gerichtet werden. Insbesondere kann der weitere Gradientenstrahlteiler bei einem die dichroitische Grenzfläche ausbildenden Langpass ein Kurzpass mit gegenläufigem Verlauf seiner mindestens einen Grenzwellenlänge sein (und umgekehrt).In the method according to the invention, the dichroic boundary surface is preferably formed by a gradient beam splitter having a spatial progression of at least one cutoff wavelength between transmission and reflection. The gradient beam splitter can be designed either as a longpass or shortpass or as a bandpass. In the first two cases, it has a cut-off wavelength between transmission and reflection with a spatial course. In the latter case of the bandpass, the gradient beam splitter has parallel spatial characteristics of a lower cutoff wavelength limiting down a transmission band and an upper cutoff wavelength bounding the transmit band upwards. With such a gradient beam splitter, the portions of the light beam transmitted by the dichroic interface are directly limited both downwards and upwards with respect to their wavelengths. If, on the other hand, the gradient beam splitter is a long-pass or short-pass, a direct limitation of the transmitted components with respect to their wavelengths takes place only in one direction. However, a limitation in the other direction can be introduced by directing the portions of the light beam transmitted through the dichroic boundary surface onto another gradient beam splitter with spatial progression of its at least one limit wavelength. In particular, in the case of a long pass forming the dichroic boundary surface, the further gradient beam splitter can be a short pass with an opposite course of its at least one limit wavelength (and vice versa).
Alternativ zu der Ausbildung der dichroitischen Grenzfläche durch einen Gradientenstrahlteiler kann der Winkel, unter dem der jeweilige Rest des Lichtstrahls auf die dichroitische Grenzfläche gerichtet wird, der Grenzwinkel der Totalreflektion bei der jeweiligen Grenzwellenlänge sein. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Wellenlängenabhängigkeit des Grenzwinkels der Totalreflektion Gebrauch gemacht. Dabei kann dadurch, wo das optisch dichtere Medium angeordnet wird, festgelegt werden, ob der Grenzwinkel mit der Wellenlänge des auf die dichroitische Grenzfläche auftreffenden Rest des Lichtstrahls zunimmt oder abnimmt.Alternatively to the formation of the dichroic interface by a gradient beam splitter, the angle at which the respective remainder of the light beam is directed to the dichroic interface may be the critical angle of total reflection at the respective cut-off wavelength. In this embodiment of the method according to the invention, use is made of the wavelength dependence of the critical angle of the total reflection. In this case, where the optically denser medium is arranged, it can be determined whether the critical angle increases or decreases with the wavelength of the rest of the light beam impinging on the dichroic boundary surface.
Die durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls können mit räumlich nebeneinander angeordneten Lichtsensoren registriert werden, wobei mit jedem der Lichtsensoren ein oder auch mehrere Anteile des Lichtstrahls getrennt von den anderen Anteilen gemessen werden können. Insbesondere dann, wenn der Lichtstrahl ein gepulster Lichtstrahl ist, können dessen durch die dichroitische Grenzfläche hindurchtretenden Anteile auch mittels zeitlicher Auflösung separat registriert oder gemessen werden. Die verschiedenen Anteile des Lichtstrahls, die durch die dichroitische Grenzfläche hindurchtreten, sind vorher unterschiedlich häufig an einer oder mehreren weiteren Grenzflächen reflektiert worden und haben entsprechend unterschiedlich lange optische Wege zurückgelegt, bis sie registriert werden. So kann aus dem Zeitpunkt des Eintreffens der Anteile an einem einzigen Lichtsensor darauf geschlossen werden, um welche Anteile mit welchen Wellenlängen es sich handelt.The portions of the light beam transmitted through the dichroic boundary surface can be registered with light sensors arranged spatially next to one another, with one or more portions of the light beam being measured separately from the other portions with each of the light sensors can. In particular, when the light beam is a pulsed light beam, its passing through the dichroic interface portions can also be registered or measured separately by means of temporal resolution. The various portions of the light beam passing through the dichroic interface have previously been reflected at different frequencies at one or more other interfaces and have accordingly traveled different optical paths until they are registered. Thus, it can be concluded from the time of arrival of the shares of a single light sensor, which shares with what wavelengths.
Um sie mit dem oder den Lichtsensoren zu registrieren, können die durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls direkt auf den bzw. die Lichtsensoren gerichtet werden. Es können aber auch eine oder mehrere Sammellinsen und/oder ein Mikrolinsenarray und/oder ein oder mehrere Spiegel und/oder ein oder mehrere Retroreflektoren eingesetzt werden, um die verschiedenen Anteile dem oder den Lichtsensoren zuzuführen.In order to register them with the light sensor (s), the portions of the light beam transmitted through the dichroic interface can be directed directly at the light sensor (s). However, it is also possible to use one or more converging lenses and / or a microlens array and / or one or more mirrors and / or one or more retroreflectors in order to supply the different components to the light sensor (s).
Um die Zuordnung der einzelnen Lichtsensoren zu den durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteilen des Lichtstrahls zu variieren, können die einzelnen Lichtsensoren und/oder das oder die davor angeordneten optischen Elemente verschoben werden. Auf diese Weise können die von den Lichtsensoren erfassten Wellenlängenbereiche an den jeweiligen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasst werden.In order to vary the assignment of the individual light sensors to the portions of the light beam transmitted through the dichroic boundary surface, the individual light sensors and / or the optical element or elements arranged in front of it can be displaced. In this way, the wavelength ranges detected by the light sensors can be adapted to the particular application of the method according to the invention.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Gegenrichtung zu einem der Anteile des Lichtstrahls, der soweit vorhanden durch die dichroitische Grenzfläche transmittiert wird, ein weiterer Lichtstrahl durch die dichroitische Grenzfläche gerichtet. Wenn dieser Lichtstrahl in dasselbe Wellenlängenband fällt wie der Anteil des Lichtstrahls, dessen Gegenrichtung er einnimmt, läuft er in Gegenrichtung zu diesem Anteil bis zu dem Ursprung des Lichtstrahls. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn der Anteil des Lichtstrahls, zu dem der weitere Lichtstrahl in Gegenrichtung eingekoppelt wird, nicht der erste Anteil des Lichtstrahls, sondern ein höherer Anteil ist.In a specific embodiment of the method according to the invention, another light beam is directed through the dichroic boundary surface in the opposite direction to one of the portions of the light beam which is transmitted through the dichroic boundary surface, if present. If this light beam falls in the same wavelength band as the portion of the light beam whose opposite direction it occupies, it runs in the opposite direction to this portion up to the origin of the light beam. This is especially true even if the proportion of the light beam to which the further light beam is coupled in the opposite direction, not the first portion of the light beam, but a higher proportion.
Angewandt werden kann diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dazu, Fluoreszenzanregungslicht oder Fluoreszenzverhinderungslicht als weiteren Lichtstrahl in Gegenrichtung zu Fluoreszenzlicht aus einer Probe einzukoppeln, das den Lichtstrahl ausbildet. Mit dem Fluoreszenzanregungs- oder -verhinderungslicht können dann Fluorophore in der Probe beaufschlagt werden, von denen das Fluoreszenzlicht stammt. Von der Probe zurück reflektierte Teile des Fluoreszenzanregungs- oder -verhinderungslicht treten dann in Gegenrichtung zu dem eingekoppelten Fluoreszenzanregungs- bzw. -verhinderungslicht durch die dichroitische Grenzfläche hindurch und können so von dem interessierenden Fluoreszenzlicht spektral getrennt werden.This embodiment of the method according to the invention can be used, for example, to couple fluorescence excitation light or fluorescence prevention light as another light beam in the opposite direction to fluorescent light from a sample which forms the light beam. The fluorescence excitation or prevention light can then be applied to fluorophores in the sample from which the fluorescent light originates. Parts of the fluorescence excitation or prevention light reflected back from the sample then pass through the dichroic interface in the opposite direction to the coupled fluorescence excitation or prevention light and can thus be spectrally separated from the fluorescent light of interest.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlänge weist einen an einem Eintrittsfenster für den Lichtstrahl beginnenden Strahlengang auf. Der Strahlengang trifft unter einem ersten Winkel an einer ersten Stelle ein erstes Mal auf eine dichroitische Grenzfläche, die dabei einen ersten Anteil des Lichtstrahls mit ersten Wellenlängen auf einer Seite einer ersten Grenzwellenlänge transmittiert und einen ersten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge längs einer ersten Fortsetzung des Strahlengangs reflektiert.An apparatus according to the invention for separating a light beam into components of different wavelengths has a beam path beginning at an entrance window for the light beam. The beam path first hits a dichroic interface at a first location, thereby transmitting a first portion of the first wavelength light beam on one side of a first cutoff wavelength and a first remainder of the light beam having wavelengths on the other side of the first Limit wavelength reflected along a first continuation of the beam path.
Mindestens ein Teil des von der dichroitischen Grenzfläche reflektierten ersten Rests trifft auf der ersten Fortsetzung des Strahlengangs unter einem gegenüber dem ersten Winkel in einer Rotationsrichtung geänderten zweiten Winkel und/oder an einer gegenüber der ersten Stelle in einer Translationsrichtung verschobenen zweiten Stelle ein zweites Mal auf die dichroitische Grenzfläche. Die dichroitische Grenzfläche transmittiert dabei einen zweiten Anteil des Lichtstrahls mit zweiten Wellenlängen auf der einen Seite einer zweiten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der ersten Grenzwellenlänge liegt, und reflektiert einen zweiten Rest des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge längs einer zweiten Fortsetzung des Strahlengangs.At least a portion of the first remainder reflected from the dichroic boundary surface impinges a second time on the first continuation of the beam path at a second angle changed from the first angle in one direction of rotation and / or at a second position displaced from the first position in a translation direction dichroic interface. The dichroic interface thereby transmits a second portion of the second wavelength light beam on one side of a second cutoff wavelength that is on the other side of the first cutoff wavelength and reflects a second remainder of the light beam having wavelengths on the other side of the second cutoff wavelength along a second Continuation of the beam path.
Mindestens ein Teil des von der dichroitischen Grenzfläche reflektierten zweiten Rests trifft auf der zweiten Fortsetzung des Strahlengangs unter einem gegenüber dem zweiten Winkel in der Rotationsrichtung geänderten dritten Winkel und/oder an einer gegenüber der zweiten Stelle in der Translationsrichtung verschobenen dritten Stelle ein drittes Mal auf die dichroitische Grenzfläche. Dabei transmittiert die dichroitische Grenzfläche einen dritten Anteil des Lichtstrahls mit Wellenlängen auf der einen Seite einer dritten Grenzwellenlänge, die auf der anderen Seite der zweiten Grenzwellenlänge liegt, und reflektiert einen dritten Rest des Lichtstrahls mit dritten Wellenlängen auf der anderen Seite der dritten Grenzwellenlänge längs einer dritten Fortsetzung des Strahlengangs. Der dritte Rest des Lichtstrahls kann danach erneut auf die dichroitische Grenzfläche treffen und dann in einen vierten Anteil und einen vierten Rest aufgeteilt werden und so weiter.At least a portion of the second residue reflected from the dichroic boundary surface impinges a third time on the second continuation of the beam path at a third angle changed from the second angle in the direction of rotation and / or at a third point shifted from the second position in the translation direction dichroic interface. At this time, the dichroic interface transmits a third portion of the light beam having wavelengths on one side of a third cutoff wavelength which is on the other side of the second cutoff wavelength, and reflects a third remainder of the third wavelength light beam on the other side of the third cutoff wavelength along a third Continuation of the beam path. The third remainder of the light beam may then hit the dichroic interface again and then be split into a fourth portion and a fourth remainder and so on.
Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der erste, der zweite, der dritte und jeder weitere Winkel, unter denen der Lichtstrahl bzw. der erste, der zweite, der dritte usw. Rest auf die dichroitische Grenzfläche auftreffen, entweder immer gleich, oder sie folgen in der Rotationsrichtung aufeinander. Wenn die Winkel gleich sind, folgen die erste Stelle, die zweite Stelle, die dritte Stelle usw., in denen der Lichtstrahl bzw. der erste Rest, der zweite Rest usw. auf die dichroitische Grenzfläche treffen, in der Translationsrichtung aufeinander. Wenn der erste Winkel, der zweite Winkel, der dritte Winkel usw. unterschiedlich sind, können die erste Stelle, die zweite Stelle, die dritte Stelle usw. hingegen gleich sein.Also in the device according to the invention are the first, the second, the third and each other angles at which the light beam or the first, the second, the third, etc. rest impinge on the dichroic interface, either always the same, or they follow each other in the direction of rotation. If the angles are the same, the first position, the second position, the third position, etc. in which the light beam or the first remainder, the second remainder, etc. strike the dichroic interface, follow each other in the direction of translation. On the other hand, if the first angle, the second angle, the third angle, etc. are different, the first digit, the second digit, the third digit, etc. may be the same.
Die erste Fortsetzung des Strahlengangs, die zweite Fortsetzung des Strahlengangs und jede weitere Fortsetzung des Strahlengangs können durch weitere Grenzflächenreflektionen wieder zu der dichroitischen Grenzfläche zurückgelangen. Dabei können mehrere aufeinanderfolgende weitere optische Grenzflächen die erste Fortsetzung des Strahlengangs, die zweite Fortsetzung des Strahlengangs und optional auch weitere Fortsetzungen des Strahlengangs durch weitere Grenzflächenreflektionen wieder zu der dichroitischen Grenzfläche umlenken.The first continuation of the beam path, the second continuation of the beam path and any further continuation of the beam path can be returned to the dichroic interface by further surface reflections. In this case, a plurality of successive further optical interfaces redirect the first continuation of the beam path, the second continuation of the beam path and optionally also further continuations of the beam path through further interface reflections to the dichroic interface.
Alternativ kann der dichroitischen Grenzfläche eine weitere optische Grenzfläche gegenüberliegen, die die erste Fortsetzung des Strahlengangs und die zweite Fortsetzung des Strahlengangs sowie optional weitere Fortsetzungen des Strahlengangs durch jeweils eine weitere Grenzflächenreflektionen wieder zu der dichroitischen Grenzfläche umlenkt. Die dichroitische Grenzfläche und die ihr gegenüberliegende weitere optische Grenzfläche können dabei eben ausgebildet und unter einem kleinen Winkel oder parallel zueinander ausgerichtet sein. Der kleine Winkel und/oder ein Abstand zwischen den beiden Grenzflächen kann variabel sein, um die für die jeweiligen Anteile des Lichtstrahls geltenden Grenzwellenlängen einzustellen.Alternatively, the dichroic boundary surface can face a further optical interface which redirects the first continuation of the beam path and the second continuation of the beam path and optionally further continuations of the beam path to the dichroic boundary surface by a respective further surface reflection. The dichroic boundary surface and the other optical interface opposite it can in this case be formed and aligned at a small angle or parallel to one another. The small angle and / or a distance between the two boundary surfaces can be variable in order to set the limit wavelengths applicable for the respective portions of the light beam.
Unabhängig davon, ob die erste Fortsetzung des Strahlengangs, die zweite Fortsetzung des Strahlengangs und weitere Fortsetzungen des Strahlengangs durch jeweils eine oder mehrere weitere Grenzflächenreflektionen wieder zu der dichroitischen Grenzfläche zurückgelangen, kann jede weitere optische Grenzfläche, an der eine Grenzflächenreflektion erfolgt, eine vollspiegelnde Grenzfläche oder auch eine weitere dichroitische Grenzfläche sein, die weitere Anteile des Lichtstrahls transmittiert.Regardless of whether the first continuation of the beam path, the second continuation of the beam path and further continuations of the beam path return to the dichroic interface by one or more further surface reflections, each further optical interface on which an interface reflection takes place can have a fully reflecting interface or also be another dichroic interface, which transmits further portions of the light beam.
Weiterhin kann jede weitere optische Grenzfläche und optional auch die dichroitische Grenzfläche an einer Oberfläche eines Prismas ausgebildet sein. Die Ausbildung dichroitischer Grenzflächen kann dabei durch entsprechende Beschichtung von Oberflächen des Prismas erfolgen.Furthermore, each further optical interface and optionally also the dichroic interface may be formed on a surface of a prism. The formation of dichroic interfaces can be done by appropriate coating of surfaces of the prism.
Wie schon im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, kann die dichroitische Grenzfläche ein Gradientenstrahlteiler mit räumlichem Verlauf mindestens einer Grenzwellenlänge zwischen Transmission und Reflektion sein. Wenn der Gradientenstrahlteiler nur eine Grenzwellenlänge an jeder Stelle aufweist, kann hinter der dichroitischen Grenzfläche ein weiterer Gradientenstrahlteiler mit räumlichem Verlauf seiner mindestens einen Grenzwellenlänge angeordnet sein, der der jeweiligen Stelle des ersten Gradientenstrahlteilers eine gegenläufige zweite Grenzwellenlänge zuordnet. Mit anderen Worten ist der eine Gradientenstrahlteiler als Kurzpass und der andere als Langpass ausgebildet. So wird jeder von beiden Gradientenstrahlteilern transmittierte Anteil des Lichtstrahls durch eine obere und eine untere Grenzwellenlänge begrenzt.As already explained in connection with the method according to the invention, the dichroic boundary surface may be a gradient beam splitter having a spatial progression of at least one cutoff wavelength between transmission and reflection. If the gradient beam splitter has only one cut-off wavelength at each location, then another gradient beam splitter with a spatial gradient of its at least one cut-off wavelength can be arranged behind the dichroic boundary surface, which assigns an opposite second cutoff wavelength to the respective location of the first gradient beam splitter. In other words, one gradient beam splitter is designed as a shortpass and the other as a longpass. Thus, each portion of the light beam transmitted by both gradient beam splitters is limited by an upper and a lower cut-off wavelength.
Alternativ kann der Gradientenstrahlteiler parallele räumliche Verläufe einer unteren, ein Transmissionsband nach unten begrenzenden Grenzwellenlänge und einer oberen, das Transmissionsband nach oben begrenzenden Grenzwellenlänge aufweisen, d. h. als Bandpass ausgebildet sein.Alternatively, the gradient beam splitter may have parallel spatial characteristics of a lower cutoff wavelength limiting down a transmission band and an upper cutoff wavelength bounding the transmission band upwardly, i. H. be designed as a bandpass.
Eine weitere Möglichkeit besteht, wie oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angesprochen wurde, darin, dass der Winkel, unter dem der jeweilige Rest des Lichtstrahls auf die dichroitische Grenzwellenlänge gerichtet wird, der Grenzwinkel der Totalreflektion bei der jeweiligen Grenzwellenlänge ist. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erste Winkel, der zweite Winkel und der dritte Winkel nicht gleich, sondern unterschiedlich sind.Another possibility, as has been mentioned above in connection with the method according to the invention, is that the angle at which the respective remainder of the light beam is directed to the dichroic cutoff wavelength is the critical angle of total reflection at the respective cutoff wavelength. It is understood that in this embodiment of the device according to the invention the first angle, the second angle and the third angle are not the same but different.
Für die durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls können räumlich nebeneinander angeordnete Lichtsensoren vorhanden sein. Diese Lichtsensoren können hinter der dichroitischen Grenzfläche angeordnet sein, so dass das transmittierte Licht direkt auf die Lichtsensoren fällt. Für zumindest einige der durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls kann auch ein gemeinsamer, zeitlich auflösender Lichtsensor vorhanden sein. Dieser trennt die verschiedenen durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Anteile des Lichtstrahls anhand ihrer unterschiedlichen Laufzeit aufgrund unterschiedlich langer optischer Wege vor ihrer Transmission durch die dichroitische Grenzfläche.For the transmitted through the dichroic interface portions of the light beam spatially arranged side by side light sensors may be present. These light sensors can be arranged behind the dichroic interface so that the transmitted light falls directly onto the light sensors. For at least some of the transmitted through the dichroic interface portions of the light beam, a common, time-resolved light sensor may be present. This separates the various components of the light beam transmitted through the dichroic boundary surface on the basis of their different transit times due to different lengths of optical paths before their transmission through the dichroic boundary surface.
Vor dem Lichtsensor oder den Lichtsensoren kann eine Sammellinse und/oder ein Mikrolinsenarray und/oder mindestens ein Spiegel und/oder mindestens ein Retroreflektor angeordnet sein, um das Licht der Anteile des Lichtstrahls vor dem Auftreffen auf den jeweiligen Lichtsensor zusammenzuführen und/oder umzulenken. Diese optischen Elemente können ebenso wie die Lichtsensoren in ihrer Lage bzw. Stellung variiert werden, um die von den einzelnen Lichtsensoren registrierten Anteile des durch die dichroitische Grenzfläche transmittierten Lichts zu variieren.A collecting lens and / or a microlens array and / or at least one mirror and / or at least one retroreflector may be arranged in front of the light sensor or the light sensors in order to combine and / or divert the light of the portions of the light beam prior to impinging on the respective light sensor. This optical Elements, as well as the light sensors, can be varied in their position in order to vary the portions of the light transmitted through the dichroic boundary surface registered by the individual light sensors.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch eine Lichtquelle vorhanden sein, die in Gegenrichtung zu einem der Anteile des Lichtstrahls, der - soweit bei dem Lichtstrahl tatsächlich vorhanden - durch die dichroitische Grenzfläche transmittiert wird, einen weiteren Lichtstrahl durch die dichroitische Grenzfläche richtet. In dieser Form kann die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. in einem erfindungsgemäßen Fluoreszenzlichtmikroskop zum Einkoppeln des Fluoreszenzanregungslichts oder Fluoreszenzverhinderungslichts umfassenden weiteren Lichtstrahls in der Gegenrichtung in dem Fluoreszenzlicht von einer Probe führenden Strahlengang verwendet werden. Die Vorrichtung hält dann aus der Probe reflektierte Teile des Fluoreszenzanregungs- oder -verhinderungslichts durch spektrale Trennung von den anderen Anteilen des Lichtstrahls fern. Zusätzliche Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass der weitere Lichtstrahl nicht nur in Gegenrichtung zu dem einen der Anteile des Lichtstrahls durch die dichroitische Grenzfläche gerichtet wird, sondern auch eine Wellenlänge in dem Bereich zwischen der jeweiligen unteren und oberen Grenzwellenlänge einen der Anteile des Lichtstrahls aufweist.In the device according to the invention, a light source may also be present which directs a further light beam through the dichroic boundary surface in the opposite direction to one of the portions of the light beam which is transmitted through the dichroic boundary surface, if it is actually present in the light beam. In this form, the device according to the invention z. B. in a fluorescence light microscope according to the invention for coupling the fluorescence excitation light or fluorescence-preventing light further light beam in the opposite direction in the fluorescent light from a sample-leading beam path can be used. The device then keeps portions of the fluorescence excitation or prevention light reflected from the sample away from the other portions of the light beam by spectral separation. An additional prerequisite for this, however, is that the further light beam is directed not only in the opposite direction to the one of the portions of the light beam through the dichroic interface, but also has a wavelength in the range between the respective lower and upper limit wavelength one of the components of the light beam.
In der bisherigen Beschreibung sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Mikroskops wurde darauf abgestellt, dass die einzelnen Anteile verschiedener Wellenlängen, in die der Lichtstrahl aufgetrennt wird, von der dichroitischen Grenzfläche transmittiert werden, während der jeweilige Rest des Lichtstrahls reflektiert wird. Transmission und Reflektion können jedoch auch umgekehrt werden, so dass die Anteile verschiedener Wellenlängen jeweils von der dichroitischen Grenzfläche reflektiert werden, während der Rest des Lichtstrahls unter dem jeweiligen Winkel und an der Stelle von der dichroitischen Grenzfläche transmittiert wird. In den Patentansprüchen sind die beiden alternativen Ausführungsformen der Erfindung durch entweder-oder-Formulierungen abgedeckt.In the previous description of both the method according to the invention and the device according to the invention and of the microscope according to the invention, it has been pointed out that the individual components of different wavelengths into which the light beam is split are transmitted by the dichroic interface, while the respective remainder of the light beam is reflected , However, transmission and reflection may also be reversed such that the portions of different wavelengths are each reflected off the dichroic interface, while the remainder of the light beam is transmitted at the respective angle and location of the dichroic interface. In the claims, the two alternative embodiments of the invention are covered by either-or formulations.
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 Patents 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.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.
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 einer Sammellinse die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Sammellinse, zwei Sammellinsen oder mehr Sammellinsen vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Verfahren oder die jeweilige Vorrichtung aufweist.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, if we are talking about a convergent lens, this is to be understood that exactly one converging lens, two converging lenses or more converging lenses are present. The features cited in the claims may be supplemented by other features or be the only features exhibited by the particular method or device.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
-
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Auftrennen eines Lichtstrahls in Anteile verschiedener Wellenlängen mit einem als Bandpass ausgebildeten Gradientenstrahlteiler. -
2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem als Langpass ausgebildeten Gradientenstrahlteiler, dem ein weiterer als Kurzpass ausgebildeter Gradientenstrahlteiler nachgeschaltet ist. -
3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem als Kerbfilter ausgebildeten Gradientenstrahlteiler. -
4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der nicht nur die Stellen, sondern auch die Winkel unterschiedlich sind, unter denen die Reste des Lichtstrahls auf eine dichroitische Grenzfläche treffen. -
5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden, als Gradientenstrahlteiler ausgebildeten dichroitischen Grenzflächen, wobei der eine Gradientenstrahlteiler ein Kurzpass und der andere Gradientenstrahlteiler ein Langpass ist. -
6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Basis eines Prismas. -
7 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei verschiebbaren Spiegeln zur Selektion der Wellenlängenbereiche der Anteile, in die der Lichtstrahl aufgetrennt wird. -
8 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung mit zwei dichroitischen Grenzflächen ähnlichwie 5 und zusätzlichen verschiebbaren Spiegeln. -
9 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Retroreflektoren für jeweils mehrere Anteile des Lichtstrahls. -
10 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Sammellinse vor einem Lichtsensor. -
11 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren räumlich nebeneinander angeordneten Lichtsensoren. -
12 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem gegenüber der Ausführungsform gemäß11 zusätzlichen Mikrolinsenarray vor den Lichtsensoren. -
13 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Sammellinse vor mehreren räumlich nebeneinander angeordneten Lichtsensoren; und -
14 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Lichtquelle, um einen weiteren Lichtstrahl in Gegenrichtung zu einem der Anteile des Lichtstrahls einzukoppeln.
-
1 shows an embodiment of the device according to the invention for the separation of a light beam into components of different wavelengths with a trained as a bandpass gradient beam splitter. -
2 shows an embodiment of the device according to the invention with a designed as a long pass gradient beam splitter, which is followed by another formed as a short-pass gradient beam splitter. -
3 shows an embodiment of the device according to the invention with a trained as a notch gradient beam splitter. -
4 shows an embodiment of the device according to the invention, in which not only the locations, but also the angles are different, under which the remains of the light beam strike a dichroic interface. -
5 shows an embodiment of the device according to the invention with two opposite, formed as a gradient beam splitter dichroic interfaces, wherein the one gradient beam splitter is a short-pass and the other gradient beam splitter is a long pass. -
6 shows an embodiment of the device based on a prism according to the invention. -
7 shows a device according to the invention with two movable mirrors for selecting the wavelength ranges of the shares, in which the light beam is separated. -
8th shows an embodiment of the device with two dichroic interfaces similar to5 and additional sliding mirrors. -
9 shows an embodiment of the device according to the invention with retroreflectors for a plurality of portions of the light beam. -
10 shows an embodiment of the device according to the invention with a converging lens in front of a light sensor. -
11 shows an embodiment of the device according to the invention with a plurality of spatially juxtaposed light sensors. -
12 shows an embodiment of the device according to the invention with respect to the embodiment according to11 additional microlens array in front of the light sensors. -
13 shows an embodiment of the device according to the invention with a converging lens in front of a plurality of spatially juxtaposed light sensors; and -
14 shows an embodiment of the device according to the invention with a light source to couple another light beam in the opposite direction to one of the components of the light beam.
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
Die in
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung
Die Ausführungsform der Vorrichtung
Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Für die in
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung
Die Ausführungsform der Vorrichtung
In der Ausführungsform der Vorrichtung
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungdevice
- 22
- Lichtstrahlbeam of light
- 33
- Anteilproportion of
- 44
- Anteilproportion of
- 55
- Anteilproportion of
- 66
- Anteilproportion of
- 77
- Anteilproportion of
- 88th
- dichroitische Grenzflächedichroic interface
- 99
- Bandpassbandpass
- 1010
- GradientenstrahlteilerGradientenstrahlteiler
- 1111
- Eintrittsfensterentrance window
- 1212
- Strahlengangbeam path
- 1313
- erste Stellefirst place
- 1414
- erster Restfirst rest
- 1515
- vollspiegelnde Grenzflächefully reflecting interface
- 1616
- erste Fortsetzung des Strahlengangsfirst continuation of the beam path
- 1717
- zweite Stellesecond place
- 1818
- zweiter Restsecond rest
- 1919
- zweite Fortsetzung des Strahlengangssecond continuation of the beam path
- 2020
- dritte Stellethird place
- 2121
- dritter Restthird rest
- 2222
- dritte Fortsetzung des Strahlengangsthird continuation of the beam path
- 2323
- vierte Stellefourth place
- 2424
- Langpasslongpass
- 2525
- Kurzpassshort pass
- 2626
- weiterer Gradientenstrahlteilerfurther gradient beam splitter
- 2727
- Kerbfilternotch filter
- 2828
- weitere dichroitische Grenzflächeanother dichroic interface
- 2929
- weiterer Anteilanother share
- 3030
- weiterer Anteilanother share
- 3131
- weitere Stelleanother job
- 3232
- weitere Stelleanother job
- 3333
- Prismaprism
- 3434
- Hauptflächemain area
- 3535
- Hauptflächemain area
- 3636
- Hauptflächemain area
- 3737
- Spiegelmirror
- 3838
- Spiegelmirror
- 3939
- Spiegelmirror
- 4040
- Spiegelmirror
- 4141
- Blendecover
- 4242
- Blendecover
- 4343
- Blendecover
- 4444
- Blendecover
- 4545
- Lichtlight
- 4646
- Retroreflektorretroreflector
- 4747
- Retroreflektorretroreflector
- 4848
- Retroreflektorretroreflector
- 4949
- Retroreflektorretroreflector
- 5050
- AusgangslichtstrahlOutput light beam
- 5151
- AusgangslichtstrahlOutput light beam
- 5252
- AusgangslichtstrahlOutput light beam
- 5353
- AusgangslichtstrahlOutput light beam
- 5454
- Sammellinseconverging lens
- 5555
- Lichtsensorlight sensor
- 5656
- MikrolinsenarrayMicrolens array
- 5757
- Lichtquellelight source
- 5858
- weiterer Lichtstrahlanother light beam
- 5959
- FluoreszenzlichtmikroskopFluorescent light microscope
- 6060
- Probesample
- 6161
- Letzter RestLast rest
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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