DE19630322A1 - Dark field stimulated fluorescence microscope - has given surface of sample stimulated by zonal light beam with detection of resulting fluorescence via optical objective system - Google Patents
Dark field stimulated fluorescence microscope - has given surface of sample stimulated by zonal light beam with detection of resulting fluorescence via optical objective systemInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dunkelfeld-Auflicht- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung, bei welcher ein fluoreszie rendes Material mit anregendem Licht unter Auflichtbeleuch tung bestrahlt wird, wobei die von dem fluoreszenten Material ausgesandte Fluoreszenz im Dunkelfeld betrachtet wird.The present invention relates to a dark field incident light Fluorescence microscope device in which a fluorescence material with stimulating light under reflected light device is irradiated, the fluorescent material emitted fluorescence is viewed in the dark field.
Als Fluoreszenzmikroskope, bei denen eine ein fluoreszieren des Material enthaltende Probe mit Anregungslicht so bestrahlt wird, daß die von dem fluoreszierenden Material ausgesandte Fluoreszenz beobachtet wird, gibt es konventionellerweise das Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop, das Fluoreszenz mikroskop mit externer Beleuchtung, das Dunkelfeld-Transmis sions-Fluoreszenzmikroskop, das Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskop, und das abtastende konfokale Fluo reszenzmikroskop. Stand der Technik in bezug auf das Dunkel feld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop ist in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 3-266809 und anderswo beschrieben. As fluorescence microscopes, in which one fluoresces of the sample containing the material is irradiated with excitation light will that that emitted by the fluorescent material Fluorescence is observed, there is conventionally that Incident light illumination fluorescence microscope, the fluorescence microscope with external illumination, the dark field transmis sions fluorescence microscope, the dark field reflected light tion fluorescence microscope, and the scanning confocal fluo rescence microscope. State of the art in relation to the dark field reflected light illumination fluorescence microscope is in the Japanese Patent Laid-Open No. 3-266809 and elsewhere described.
Bei dem Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop gelangt von einer Lichtquelle ausgesandtes Anregungslicht durch ein An regungsfilter, wird von einem dichroitischen Spiegel reflek tiert, gelangt durch das Innere einer Objektivlinse, und be strahlt dann eine Probe. Andererseits wird von einem fluores zierenden Material in der Probe ausgesandte Fluoreszenz durch die Objektivlinse hindurchgeleitet, und gelangt dann durch den dichroitischen Spiegel und ein Absorptionsfilter, um schließlich einem Betrachtungsabschnitt zugeführt zu werden.In the incident light illumination fluorescence microscope, von excitation light emitted by a light source by an on excitation filter, is reflected by a dichroic mirror tiert, gets through the inside of an objective lens, and be then emits a sample. On the other hand, a fluores emitting material in the sample emitted fluorescence passed through the objective lens, and then passed through the dichroic mirror and an absorption filter to finally to be taken to a viewing section.
Hierbei überträgt das Anregungsfilter selektiv eine Anregungs lichtkomponente in dem von der Lichtquelle ausgesandten Strah lenbündel. Der dichroitische Spiegel reflektiert das Anre gungslicht, während er die Fluoreszenz durchläßt. Das Absorp tionsfilter blockiert die Fluoreszenz, während es das Anre gungslicht durchläßt.Here, the excitation filter selectively transmits an excitation light component in the beam emitted by the light source len bundle. The dichroic mirror reflects the stimulus ambient light while permitting fluorescence. The Absorp tion filter blocks the fluorescence while it inhibits the excitation lets light through.
Bei dem Mikroskop mit externer Beleuchtung wird eine Probe mit Anregungslicht von außen beleuchtet, während von einem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandte Fluores zenz durch eine Objektivlinse und ein Absorptionsfilter hin durchgeht, um dann einem Betrachtungsabschnitt zugeführt zu werden.A sample is taken with the microscope with external illumination illuminated from outside with excitation light while from one fluorescent material in the sample emitted fluorescence zenz through an objective lens and an absorption filter goes through, then fed to a viewing section will.
Bei dem abtastenden, kofokalen Mikroskop gelangt, wie bei dem Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop, von einer Lichtquelle ausgesandtes Anregungslicht durch ein Anregungs filter, wird von einem dichroitischen Spiegel reflektiert, gelangt durch eine Objektivlinse, und bestrahlt dann eine Probe. Andererseits wird von einem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandte Fluoreszenz durch die Objektivlinse hindurchgelassen, und gelangt dann durch den dichroitischen Spiegel und ein Absorptionsfilter, um dann einem Beobachtungs abschnitt zugeführt zu werden. Da ein feines Loch verwendet wird, kann ein tomographisches Bild mit höherem Kontrast be züglich der Fluoreszenz erfaßt werden, verglichen mit dem Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop.With the scanning, cofocal microscope, as with the reflected-light fluorescence microscope, from one Light source emitted excitation light by an excitation filter, is reflected by a dichroic mirror, passes through an objective lens, and then irradiates one Sample. On the other hand, from a fluorescent material fluorescence emitted in the sample through the objective lens passed through, and then passes through the dichroic Mirror and an absorption filter, then an observation section to be fed. Because a fine hole is used a tomographic image with higher contrast can be with respect to fluorescence compared to that Incident light fluorescence microscope.
Bei dem Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kop, welches in der voranstehend erwähnten Veröffentlichung beschrieben wird, nämlich in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 3-266809, ist der optische Pfad von einer Licht quelle zu einer Probe getrennt von dem optischen Pfad für Fluoreszenz, die von einem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandt wird. Das Strahlenbündel, welches von der Lichtquelle ausgesandt wird, und die Anregungslichtkomponen te enthält, wird durch eine Sammellinse und eine Kollimator linse in ein paralleles Strahlenbündel umgewandelt, wogegen das Anregungslicht selektiv durch ein Anregungsfilter durch gelassen wird, so daß durch eine Abschirmplatte Zonenlicht erzeugt wird. Das Zonenlicht wird von einem dichroitischen Spiegel reflektiert, und erreicht die Probe über die Außen seite einer Objektivlinse. Andererseits wird das von dem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandte Fluores zenzlicht durch das Innere der Objektivlinse hindurchgelas sen, und gelangt dann durch den dichroitischen Spiegel und ein Absorptionsfilter, um dann einem Beobachtungsabschnitt zugeführt zu werden.With the dark field reflected light illumination fluorescence micros kop, which in the above-mentioned publication is described, namely in the Japanese laid-open Patent No. 3-266809, is the optical path from a light source to a sample separate from the optical path for Fluorescence from a fluorescent material in the Sample is sent out. The bundle of rays emanating from the Light source is emitted, and the excitation light components te contains, is through a converging lens and a collimator lens converted into a parallel beam, whereas selectively pass the excitation light through an excitation filter is left so that zone light through a shielding plate is produced. The zone light is from a dichroic Mirror reflects, and reaches the sample via the outside side of an objective lens. On the other hand, that of the fluorescent material in the sample emitted fluorescence zenzlicht let through the inside of the objective lens sen, and then passes through the dichroic mirror and an absorption filter, then an observation section to be fed.
Bei dem Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop weist im allgemeinen das den Beobachtungsabschnitt erreichende Licht nicht nur die Fluoreszenz auf, die von dem fluoreszierenden Material in der zu beobachtenden Probe erzeugt wird, sondern auch verschiedene Arten von Rauschlicht. Beispiele für Rausch licht, welches einen Fluoreszenzerfassungsabschnitt erreicht, der als Beobachtungsabschnitt angeordnet ist, umfassen die nachstehend erläuterten Bestandteile. Obwohl das in dem opti schen Beleuchtungssystem angeordnete Anregungsfilter selektiv die Anregungslichtkomponente in dem von der Lichtquelle aus gesandten Licht durchläßt, kann es die anderen Wellenlängen komponenten nicht vollständig abblocken, so daß diese teil weise durchgelassen werden. Und obwohl der dichroitische Spie gel, der für die Auflicht-Beleuchtung vorgesehen ist, das von dem Anregungsfilter herstammende Anregungslicht reflektiert, ist diese Reflexion nicht vollständig, wodurch ein Teil des Lichts durch den Spiegel als Kriechlicht hindurchgeht, wäh rend Fluoreszenzrauschen dort erzeugt wird.In the incident light illumination fluorescence microscope, the generally the light reaching the observation section not just the fluorescence from that of the fluorescent Material is generated in the sample to be observed, but also different types of noise light. Examples of intoxication light reaching a fluorescence detection section which is arranged as an observation section comprise the Components explained below. Although in the opti excitation filter arranged selectively the excitation light component in the from the light source transmits transmitted light, it can be the other wavelengths Do not block components completely, so that they are part be let through wisely. And although the dichroic game gel, which is intended for incident lighting, by reflected excitation light originating from the excitation filter, If this reflection is not complete, which means that part of the Light goes through the mirror as crawl light, weh rend fluorescence noise is generated there.
Wenn das Anregungslicht von dem dichroitischen Spiegel durch die Objektivlinse hindurchgeht, wird darüber hinaus in der Objektivlinse Fluoreszenzrauschen erzeugt. Weiterhin wird in der Probe Fluoreszenzrauschen durch andere Materialien als das zu beobachtende, fluoreszierende Material erzeugt. Wäh rend das durch die Probe gestreute Anregungslicht erneut durch die Objektivlinse hindurchgeht, tritt auch dort Fluo reszenzrauschen auf. Obwohl das von der Objektivlinse ausge gebene Anregungslicht von dem dichroitischen Spiegel reflek tiert wird, ist diese Reflexion unvollständig. Während das durch den dichroitischen Spiegel durchgelassene Anregungs licht von dem Absorptionsfilter abgeblockt wird, ist diese Blockierung nicht vollständig, wodurch ein Teil des Anregungs lichts durch das Filter durchgeht, und so den Fluoreszent erfassungsabschnitt erreicht. Wenn ein Teil des Anregungs lichts durch den dichroitischen Spiegel hindurchgeht und eine Objektivtubuswand des Mikroskops bestrahlt, wird auch an der Objektivtubuswand Fluoreszenzrauschen erzeugt, während ein Teil des Anregungslichts hierdurch reflektiert und gestreut wird.When the excitation light comes through from the dichroic mirror the objective lens passes through, is also in the Objective lens generates fluorescence noise. Furthermore, in the sample fluorescence noise from materials other than generates the fluorescent material to be observed. Wuh rend the excitation light scattered by the sample again Fluo passes through the objective lens rescence noise on. Although that's from the objective lens given excitation light from the dichroic mirror reflec this reflection is incomplete. During that excitation transmitted through the dichroic mirror light is blocked by the absorption filter, this is Blocking is not complete, creating part of the excitation light passes through the filter, and so the fluorescence Detection section reached. If part of the suggestion light goes through the dichroic mirror and one The lens tube wall of the microscope is also irradiated on the Lens tube wall generates fluorescence noise during a Part of the excitation light is thereby reflected and scattered becomes.
Da die Fluoreszenzrauschkomponenten, reflektierte und ge streute Lichtkomponenten des Anregungslichts, und Kriech lichtkomponenten, wie voranstehend geschildert, den Fluoreszenzerfassungsabschnitt erreichen, der vor dem Beob achtungsabschnitt angeordnet ist, zusammen mit der Fluores zenz, die von dem jeweils interessierenden fluoreszierenden Material in der Probe erzeugt wird, erzeugen sie bei der Be obachtung Rauschen, wodurch die Meßempfindlichkeit beein trächtigt wird. Wenn die Anzahl an Teilen aus fluoreszie rendem Material in der Probe klein ist, oder das Fluores zenzverhältnis klein ist, kann die von dem interessierenden fluoreszierenden Material erzeugte Fluoreszenz nicht erfaßt werden.Since the fluorescence noise components, reflected and ge scattered light components of the excitation light, and creep light components, as described above, the Reach the fluorescence detection section that before the observ attention section is arranged together with the fluorescence zenz by the fluorescent of interest Material is generated in the sample, they are generated during loading observation noise, which affects the measuring sensitivity is pregnant. If the number of parts from fluoreszie material in the sample is small, or the fluorescence zenz Ratio is small, that of the interested fluorescence generated fluorescence not detected will.
Bei dem extern beleuchteten Mikroskop wird das Anregungs licht, welches von der Probenoberfläche gestreut wurde, so wie das Fluoreszenzrauschen, welches von der Objektivlinse und dergleichen erzeugt wird, wenn das so gestreute Anregungs licht durch die Objektivlinse hindurchgeht, bei der Beobach tung zu Rauschen. Weiterhin ist es schwierig, eine Objektiv linse mit einer großen numerischen Apertur zu verwenden, wo durch sich ein geringer Sammelwirkungsgrad und eine niedrige Empfindlichkeit ergeben. Darüber hinaus ist der Betriebsab lauf zum Bestrahlen der Probe mit dem Anregungslicht von außen kompliziert.With the externally illuminated microscope, the excitation light that was scattered from the sample surface, so like the fluorescence noise coming from the objective lens and the like is generated when the excitation so scattered light passes through the objective lens when observing towards noise. Furthermore, it is difficult to use a lens use lens with a large numerical aperture where by itself a low efficiency and a low Sensitivity. In addition, the operating run to irradiate the sample with the excitation light from complicated outside.
Bei dem abtastenden, konfokalen Mikroskop erfordert es, zu sätzlich zu den voranstehend geschilderten Argumenten, die bei dem Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop zutref fen, infolge der Tatsache, daß die Bestrahlung nur in der beugungsbegrenzten Fläche stattfindet, viel Zeit zum Durch suchen des Fluoreszenzmaterials in der Probe. Wenn das fluo reszierende Material eine Brown′sche Molekularbewegung oder dergleichen durchführt, ist es darüber hinaus schwierig, den Zustand einer derartigen Bewegung zu beobachten. With the scanning confocal microscope, it requires to in addition to the above arguments that apply to the incident-light fluorescence microscope fen, due to the fact that the radiation only in the diffraction-limited area takes place, plenty of time to get through find the fluorescent material in the sample. If the fluo resected material a Brownian molecular motion or doing the same, it is also difficult to observe the state of such a movement.
Andererseits erreicht bei dem Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskop das Anregungslicht die Probenober fläche ohne Zuhilfenahme der Objektivlinse, wodurch verhin dert wird, daß die Objektivlinse Rauschlicht erzeugt, bevor die Probe bestrahlt wird. Dennoch wird das Anregungslicht in folge der Tatsache dunkler, daß nur der Umfangsabschnitt des Strahlenbündels des Anregungslichts genutzt wird, ist das Sammeln des Lichts so schwierig, daß ein größerer Bereich als die angestrebte Fläche beleuchtet wird, usw. Weiterhin kön nen das Fluoreszenzrauschen, das erzeugt wird, wenn das als Kriechlicht durch den dichroitischen Spiegel hindurchgegange ne Anregungslicht die Innenwand des Objektivtubus bestrahlt, und die Fluoreszenz, die erzeugt wird, wenn das durch die Probenoberfläche gestreute Anregungslicht durch die Objektiv linse, usw. hindurchgeht, den Beobachtungsabschnitt erreichen und bei der Beobachtung Rauschen erzeugen, wodurch die Em pfindlichkeit der Beobachtung beeinträchtigt wird.On the other hand, achieved with the dark field reflected light tion fluorescence microscope the excitation light the sample surface without the aid of the objective lens, which prevents is changed that the objective lens generates noise light before the sample is irradiated. Nevertheless, the excitation light is in follow the fact that only the peripheral portion of the Beam of excitation light is used Gathering the light so difficult that a larger area than the target area is illuminated, etc. Furthermore, the fluorescence noise that is generated when the Creeping light passed through the dichroic mirror ne excitation light irradiates the inner wall of the lens barrel, and the fluorescence that is generated when that through the Sample surface scattered excitation light through the lens lens, etc. passes through to reach the observation section and generate noise when observed, whereby the Em sensitivity of the observation is impaired.
Obwohl häufig Licht mit einer kurzen Wellenlänge, beispiels weise Ultraviolettlicht, als Anregungslicht verwendet wird, ist in diesem Fall das voranstehend geschilderte Rauschen (Fluoreszenzrauschen, welches von dem optischen System selbst erzeugt wird und als "Eigenfluoreszenz" bekannt ist) beson ders groß, wodurch es unmöglich wird, die Fluoreszenz von dem zu messenden, fluoreszierenden Material zu messen.Although often light with a short wavelength, for example wise ultraviolet light, is used as the excitation light in this case is the noise described above (Fluorescence noise emitted by the optical system itself is generated and is known as "autofluorescence") large, which makes it impossible for the fluorescence from the to be measured, fluorescent material.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereit stellung einer Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenz mikroskopvorrichtung, welche die Lichtmenge der Fluoreszenz, die von dem gewünschten, fluoreszierenden Material in einer Probe ausgesandt wird, oder die Fluoreszenz mit hoher Empfind lichkeit messen kann. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Dunkelfeld-Auf licht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung, welche auch eine quantitative Messung, eine Beobachtung einer Bewe gung, und die Bearbeitung fluoreszierender Materialien ermög licht.The advantage of the present invention is that it is ready setting of a darkfield incident light fluorescence microscope device, the amount of light of fluorescence, that of the desired fluorescent material in one Sample is emitted, or the fluorescence with high sensitivity can measure. Another advantage of the present Invention is to provide a dark field on light illumination fluorescence microscope device which also a quantitative measurement, an observation of a movement tion, and the processing of fluorescent materials light.
Um diese Vorteile zu erreichen, stellt die Dunkelfeld-Auf licht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung dar, die zur Beobachtung, im Dunkelfeld, von Fluoreszenz dient, die durch ein fluores zierendes Material in einer Probe unter Auflicht-Beleuchtung erzeugt wird, und weist auf (i) ein optisches Dunkelfeld- Auflichtsystem, welches auf es einfallendes Licht auf die Probe als Anregungslicht schickt und hierdurch eine vorbe stimmte Fläche bestrahlt; (ii) ein optisches Objektivsystem, welches die Fluoreszenz sammelt, die von der Probe ausge strahlt wird, die mit dem Anregungslicht durch das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem bestrahlt wird; und (iii) einen Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt, der die von dem optischen Objektivsystem ausgesandte Fluoreszenz erfaßt; wo bei das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem, wel ches das Anregungslicht der Probe über die Außenseite des optischen Objektivsystems zuführt, als zonales Licht, zum Festhalten einer Lichtmenge des Anregungslichts ausgebildet ist, und wobei das optische Objektivsystem (a) ein Absorp tionsfilter aufweist, welches bei dem auf es von der Probe einfallenden Licht eine Lichtkomponente blockiert, deren Wel lenlänge im wesentlichen gleich jener des Anregungslichts ist, sowie (b) ein erstes optisches System, welches das auf es zum Absorptionsfilter einfallende Licht auf den Fluores zenzerfassungsabschnitt führt, und das so geführte Licht in einem vorbestimmten Bereich sammelt.To achieve these advantages, the darkfield-Auf light illumination fluorescence microscope device according to the present invention a dark field incident light illumination Fluorescence microscope device for observation, in the dark field, by fluorescence, which is caused by a fluores decorative material in a sample under reflected light is generated, and has (i) an optical dark field Incident light system which shines light on it Sends sample as excitation light and thereby a certain area irradiated; (ii) an optical lens system, which collects the fluorescence emitted by the sample is emitted by the excitation light through the optical Dark field incident light illumination system is irradiated; and (iii) a fluorescence detection section that detects that from the optical lens system detects emitted fluorescence; where in the optical dark-field incident light illumination system, wel ches the excitation light of the sample over the outside of the optical lens system, as zonal light to Holding a quantity of light of the excitation light is formed and wherein the optical lens system (a) is an absorber tion filter, which on it from the sample incident light blocks a light component, its wel length is substantially equal to that of the excitation light is, and (b) a first optical system, which on light incident on the fluorescence to the absorption filter leading detection section, and the light thus guided in collects a predetermined area.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das von der Lichtquelle ausgesandte Anregungslicht durch das optische Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungssystem geführt, und bestrahlt die Probe. Die Fluoreszenz, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe dann erzeugt wird, wenn das Anregungslicht deren Ober fläche bestrahlt, wird gesammelt, wenn es sich nacheinander durch das Absorptionsfilter und das erste optische System des optischen Objektivsystems ausbreitet. Da das Absorptionsfil ter die Lichtkomponente abblockt, die im wesentlichen diesel be Wellenlänge aufweist wie das Anregungslicht, erfaßt hier bei der Fluoreszenzerfassungsabschnitt nur die von dem opti schen Objektivsystem durchgelassene Fluoreszenz.In such a device, this is from the light source emitted excitation light through the optical dark field Incident light illumination system led, and irradiated the sample. The fluorescence emitted by the fluorescent material in the Sample is generated when the excitation light is upper area irradiated, is collected when it is successively through the absorption filter and the first optical system of the optical lens system. Since the absorption fil ter blocks the light component, which is essentially diesel be wavelength as the excitation light, recorded here in the fluorescence detection section only that of the opti fluorescence transmitted through the lens system.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem ein zonales Faseroptikbündel auf, welches gleichmäßig auf der Einlaß-Endseite gebündelt ist, während es wie ein Ringband auf der Auslaß-Endseite um den optischen Pfad herum gebündelt ist, der von dem optischen Objektivsystem ausgeht, und von dem Auslaßende als zonales Licht das Anregungslicht aussen det, welches am Einlaßende als gleichmäßiges Licht einfällt, sowie ein Zonenlinsensystem, welches das von dem Auslaßende des zonalen Faseroptikbündels ausgesandte, zonale Licht sam melt und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the darkfield reflected-light optical system zonal fiber optic bundle, which is evenly on the Inlet end side is bundled up while it's like a ring band bundled around the optical path on the outlet end side which starts from the optical lens system and from the excitation light outside the outlet end as zonal light det, which is incident as uniform light at the inlet end, as well as a zone lens system which detects that from the outlet end of the zonal fiber optic bundle, zonal light emitted melt and irradiate the sample with the light collected in this way.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das Anregungslicht, das auf das Einlaßende des zonalen Faseroptikbündels einfällt, von dessen Auslaßende als zonales Licht in Richtung auf das Zonenlinsensystem ausgesandt. Dieses Zonenlinsensystem sam melt das zonale Licht und bestrahlt die Probe mit dem so ge sammelten Licht.In such a device, the excitation light incident on the inlet end of the zonal fiber optic bundle, from its outlet end as a zonal light towards the Zone lens system emitted. This zone lens system sam melt the zonal light and irradiate the sample with the so ge collected light.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem einen ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegel auf, der durch einen ersten reflektierenden Spiegel gebildet wird, der eine konische oder konisch abgestumpfte Seitenoberfläche als reflektierende Oberfläche aufweist, und durch einen zweiten reflektierenden Spiegel gebildet wird, der eine abgeschnitte ne konische Innenwand gegenüberliegend der reflektierenden Oberfläche des ersten reflektierenden Spiegels als reflektie rende Oberfläche aufweist, und als zonales Licht von dem zweiten reflektierenden Spiegel das Anregungslicht aussendet, das auf den ersten reflektierenden Spiegel als gleichmäßiges Licht einfällt; einen zonal reflektierenden Spiegel, der das zonale Licht, welches von dem ein zonales Strahlenbündel er zeugenden Spiegel ausgesandt wird, um es der Probe zuzuführen; und ein Zonenlinsensystem, welches das von dem zonal reflek tierenden Spiegel reflektierte, zonale Licht sammelt und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present Er find the optical dark field incident light system a mirror generating a zonal beam, the is formed by a first reflecting mirror, the a conical or truncated side surface as has reflective surface, and by a second reflective mirror is formed, which is cut off ne conical inner wall opposite the reflective Surface of the first reflecting mirror as a reflection surface and as zonal light from the second excitation light emits the excitation light, that on the first reflecting mirror as a uniform one Light comes on; a zonal reflecting mirror that zonal light, of which a zonal ray of radiation generating mirror is sent to the sample; and a zone lens system which reflects that from the zonal reflector reflecting mirror, zonal light collects and the Irradiated sample with the light collected in this way.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das Anregungslicht, welches von der Lichtquelle auf den ein zonales Strahlenbün del erzeugenden Spiegel einfällt, nacheinander durch den er sten reflektierenden Spiegel und den zweiten reflektierenden Spiegel reflektiert, um so in Richtung auf den zonal reflek tierenden Spiegel als zonales Licht ausgesandt zu werden. Der zonal reflektierende Spiegel reflektiert dieseszonale Licht in Richtung auf das Zonenlinsensystem, wogegen das zonale Linsensystem das zonale Licht sammelt, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.With such a device, the excitation light, which from the light source onto a zonal beam the generating mirror occurs, one after the other through the most reflective mirror and the second reflective Mirror reflected, so in the direction of the zonal reflec to be emitted as zonal light. Of the zonal reflecting mirror reflects this zonal light towards the zone lens system, whereas the zonal Lens system that collects zonal light, and the sample with that irradiated light collected in this way.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem ein ein zonales Strahlenbündel erzeugendes Prisma auf, welches durch ein erstes Prisma gebildet wird, das eine konkav-koni sche Form oder eine konkav-kegelstumpfförmige Form aufweist, und ein zweites Prisma, welches kegelstumpfförmig ist und dem ersten Prisma gegenüberliegt, und als zonales Licht von dem zweiten Prisma das Anregungslicht aussendet, welches auf das erste Prisma als gleichmäßiges Licht einfällt; einen zonal reflektierenden Spiegel, der das zonale Licht reflektiert, welches von dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prisma ausgesandt wird, um so dieses Licht auf die Probe zu führen; und ein Zonenlinsensystem, welches das zonale Licht sammelt, welches von dem zonal reflektierenden Spiegel reflektiert wurde, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the darkfield reflected-light optical system a prism generating a zonal beam, which is formed by a first prism, which is a concave-coni shape or has a concave-frustoconical shape, and a second prism which is frusto-conical and the opposed to the first prism, and as a zonal light from that second prism emits the excitation light, which on the first prism is incident as uniform light; a zonal reflective mirror that reflects the zonal light, which of the prism generating a zonal beam is emitted so as to test this light; and a zone lens system that collects the zonal light, which reflects from the zonal reflecting mirror and the sample was irradiated with the light thus collected.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das Anregungslicht, welches von der Lichtquelle auf das ein zonales Strahlenbün del erzeugende Prisma einfällt, von dem ersten Prisma und dem zweiten Prisma gebrochen, so daß es als zonales Licht auf den zonal reflektierenden Spiegel geschickt wird. Der zonal reflektierende Spiegel reflektiert dieses zonale Licht in Richtung auf das Zonenlinsensystem, wogegen das zonale Lin sensystem das zonale Licht sammelt, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.With such a device, the excitation light, which from the light source onto a zonal beam del generating prism occurs from the first prism and the second prism is broken so that it shines as a zonal light the zonal reflecting mirror is sent. The zonal reflective mirror reflects this zonal light in Direction to the zone lens system, whereas the zonal line system collects the zonal light, and the sample with that light collected.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Er findung das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem ein ein zonales Strahlenbündel erzeugendes Beugungsgitter auf, welches durch ein erstes Beugungsgitter gebildet wird, welches eine Zonenform des Reflexionstyps aufweist, und ein zweites Beugungsgitter, welches eine Scheibenform des Refle xionstyps aufweist, und dem ersten Beugungsgitter gegenüber liegt, wobei als zonales Licht von dem zweiten Beugungsgit ter das gleichförmig auf das erste Beugungsgitter auffallende Anregungslicht ausgesandt wird; einen zonal reflektierenden Spiegel, der das zonale Licht reflektiert, das von dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beugungsgitter ausgesandt wird, um dieses Licht der Probe zuzuführen; und ein Zonen linsensystem, welches das zonale Licht sammelt, das von dem zonal reflektierenden Spiegel reflektiert wird, und die Pro be mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present Er find the optical dark field incident light system a diffraction grating producing a zonal beam which is formed by a first diffraction grating, which has a zone type of the reflection type, and a second diffraction grating, which is a disk shape of the Refle xion type and the first diffraction grating lies as a zonal light from the second diffraction grating ter that uniformly striking the first diffraction grating Excitation light is emitted; a zonal reflective Mirror that reflects the zonal light coming from that one diffraction grating generating zonal rays to supply this light to the sample; and a zones lens system that collects the zonal light emitted by the zonal reflecting mirror is reflected, and the pro be irradiated with the light collected in this way.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das von der Lichtquelle auf das ein zonales Strahlenbündel erzeugende Beugungsgitter einfallende Licht reflektiert und von dem zweiten Beugungs gitter gebeugt, und dann von dem ersten Beugungsgitter reflek tiert und gebeugt, so daß es zum zonal reflektierenden Spie gel als zonales Licht ausgesandt wird. Der zonal reflektie rende Spiegel reflektiert dieses zonale Licht in Richtung auf das Zonenlinsensystem, wogegen das Zonenlinsensystem das zonale Licht sammelt, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.In such a device, this is from the light source onto the diffraction grating that produces a zonal beam incident light is reflected and reflected by the second diffraction diffraction grating, and then reflect from the first diffraction grating animals and bent, so that it to the zonal reflective mirror gel is emitted as zonal light. The zonal reflection This mirror reflects this zonal light in the direction of the zone lens system, whereas the zone lens system the zonal light collects, and the sample with the thus collected Illuminated light.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das optische Dunkelfeld-Beleuchtungssystem ein ein zona les Strahlenbündel erzeugendes Beugungsgitter auf, welches durch ein erstes Beugungsgitter gebildet wird, welches Schei benform des Transmissionstyps aufweist, und ein zweites Beu gungsgitter, welches Zonenform des Transmissionstyps auf weist, dem ersten Beugungsgitter gegenüberliegend angeordnet ist, und als zonales Licht von dem zweiten Beugungsgitter das auf das erste Beugungsgitter einfallende Anregungslicht als gleichförmiges Licht aussendet; einen zonal reflektierenden Spiegel, der das zonale Licht reflektiert, das von dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beugungsgitter ausgesandt wird, um dieses Licht der Probe zuzuführen; und ein Zonen linsensystem, welches das zonale Licht sammelt, das von dem zonal reflektierenden Spiegel reflektiert wird, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt. Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the darkfield optical lighting system a zona on the diffraction grating which produces is formed by a first diffraction grating, which Schei benform of the transmission type, and a second Beu grid, which zone shape of the transmission type points, arranged opposite the first diffraction grating and as zonal light from the second diffraction grating excitation light incident on the first diffraction grating as emits uniform light; a zonal reflective Mirror that reflects the zonal light coming from that one diffraction grating generating zonal rays to supply this light to the sample; and a zones lens system that collects the zonal light emitted by the zonal reflecting mirror is reflected, and the sample irradiated with the light collected in this way.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das von der Lichtquelle auf das ein zonales Strahlenbündel erzeugende Beugungsgitter einfallende Anregungslicht durch das erste Beugungsgitter hindurchgelassen und gebeugt, und dann durch das zweite Beu gungsgitter hindurchgelassen und gebeugt, so daß es in Rich tung auf den zonal reflektierenden Spiegel als zonales Licht ausgesandt wird. Der zonal reflektierende Spiegel reflektiert dieses zonale Licht in Richtung auf das Zonenlinsensystem, wogegen das Zonenlinsensystem das zonale Licht sammelt, und die Probe mit dem so gesammelten Licht bestrahlt.In such a device, this is from the light source onto the diffraction grating that produces a zonal beam incident excitation light through the first diffraction grating let through and bowed, and then through the second beu lattice grid let through and bent, so that it is in Rich towards the zonal reflecting mirror as zonal light is sent. The zonal reflecting mirror reflects this zonal light towards the zone lens system, whereas the zone lens system collects the zonal light, and irradiated the sample with the light thus collected.
Vorzugsweise besteht bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem aus einem nicht-fluoreszierenden Material, welches bei Bestrah lung mit dem Anregungslicht keine Fluoreszenz erzeugt. Bei einer derartigen Vorrichtung wird keine Fluoreszenz hervor gerufen, wenn das Anregungslicht durch das optische Dunkel feld-Auflicht-Beleuchtungssystem hindurchgeht. Es wird daher keine Fluoreszenz erzeugt, bevor die Probe mit dem Anregungs licht bestrahlt wird.There is preferably a darkfield incident light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the darkfield reflected-light optical system a non-fluorescent material, which is used in irradiation generated with the excitation light no fluorescence. At such a device will not produce fluorescence called when the excitation light through the optical dark field incident light system. It will therefore no fluorescence is generated before the sample with the excitation light is irradiated.
Vorzugsweise ist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das Absorptionsfilter auf der Oberfläche des optischen Teils angeordnet, das sich an der Eingangsstufe des ersten optischen Systems befindet. Bei einer derartigen Vorrichtung kann, da das von der Oberfläche der Probe gestreute Anregungs licht von dem Absorptionsfilter absorbiert wird, die Eigen erzeugung der Fluoreszenz in dem ersten optischen System we sentlich verringert werden.Preferably, in the dark field incident light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the absorption filter on the surface of the optical Partly arranged, which is at the entrance stage of the first optical system. With such a device can, since the excitation scattered from the surface of the sample light is absorbed by the absorption filter, the Eigen generation of fluorescence in the first optical system we be significantly reduced.
Vorzugsweise ist in diesem Fall das optische Teil, das an der Eingangsstufe des ersten optischen Systems vorgesehen ist, eine Linse, die den Lichtbeugungseffekt nutzt. Bei einer der artigen Vorrichtung absorbiert das optische Teil, das an der Eingangsstufe des ersten optischen Systems vorgesehen ist, das Anregungslicht, welches von der Oberfläche der Probe gestreut wird, während es als Linse arbeitet.In this case, the optical part which is on the Input stage of the first optical system is provided, a lens that uses the light diffraction effect. At one of the like device absorbs the optical part attached to the Input stage of the first optical system is provided that Excitation light, which is scattered from the surface of the sample while it works as a lens.
Vorzugsweise weist bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung das optische Objektivsystem weiterhin ein zweites opti sches System auf, welches ein Gesichtsfeld hat, das die vor bestimmte Fläche der Probe umfaßt, die mit dem Anregungslicht durch das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem be strahlt wird, und welches das von der Probe ausgesandte Licht sammelt, um das so gesammelte Licht dem Absorptionsfilter zu zuführen. Bei einer derartigen Vorrichtung wird die Auflösung der Messung von Fluoreszenzbildern verbessert, da die numeri sche Apertur des optischen Objektivsystems in bezug auf die Fluoreszenz zunimmt, die von der Probe durch das zweite opti sche System ausgesandt wird.Preferably, in the dark field reflected light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention the optical lens system continues a second opti system, which has a field of vision that the specific area of the sample includes that with the excitation light due to the optical dark field incident light system is emitted, and which is the light emitted by the sample collects to the light collected in this way to the absorption filter respectively. With such a device, the resolution measurement of fluorescence images improved because the numeri cal aperture of the optical lens system with respect to the Fluorescence increases from the sample through the second opti system is broadcast.
Vorzugsweise ist in diesem Fall das Absorptionsfilter auf der Oberfläche des optischen Teils angeordnet, das sich in der letzten Stufe des zweiten optischen Systems befindet. Da bei einer derartigen Vorrichtung das durch die Oberfläche der Pro be gestreute Anregungslicht von dem Absorptionsfilter absor biert wird, wird die Eigenerzeugung der Fluoreszenz in dem ersten optischen System wesentlich verringert.In this case, the absorption filter is preferably on the Arranged surface of the optical part, which is in the last stage of the second optical system is located. There with such a device through the surface of the Pro be scattered excitation light absorbed by the absorption filter is the self-generation of fluorescence in the first optical system significantly reduced.
Weiterhin ist vorzugsweise das optische Teil, das in der Ein gangsstufe des zweiten optischen Systems angeordnet ist, ei ne Linse, die den Lichtbeugungseffekt nutzt. Bei einer der artigen Vorrichtung absorbiert das optische Teil, das in der letzten Stufe des zweiten optischen Systems angeordnet ist, das Anregungslicht, welches von der Oberfläche der Probe gestreut wird, während es als Linse arbeitet.Furthermore, preferably the optical part that is in the one gear stage of the second optical system is arranged, ei ne lens that uses the light diffraction effect. At one of the like device absorbs the optical part that in the last stage of the second optical system is arranged the excitation light coming from the surface of the sample is scattered while working as a lens.
Darüber hinaus besteht vorzugsweise das zweite optische System aus einem nicht-fluoreszierenden Material, welches bei Be strahlung mit Anregungslicht keine Fluoreszenz erzeugt. Da bei einer derartigen Vorrichtung die Eigenerzeugung der Fluores zenz in dem zweiten optischen System unterdrückt ist, wird die Erzeugung der Fluoreszenz in dem gesamten optischen Objektiv system unterdrückt.In addition, there is preferably the second optical system made of a non-fluorescent material, which at Be radiation with excitation light produces no fluorescence. There with such a device the self-generation of the fluores is suppressed in the second optical system, the Generation of fluorescence in the entire optical lens system suppressed.
Vorzugsweise weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluo reszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin einen Lichtquellenabschnitt auf, der aus dem auf ihn von der Lichtquelle einfallenden Licht das Anregungslicht zur Bestrahlung der Probe erzeugt, und das Anregungslicht dem op tischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zuführt. Bei einer derartigen Vorrichtung können verschiedene Eigenschaf ten des Anregungslichts, welches auf das optische Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungssystem einfällt, durch den Lichtquellen abschnitt eingestellt werden.Preferably, the darkfield incident light illuminates fluorescence Rescence microscope device according to the present invention continue to have a light source section coming out of it on it incident light from the light source to the excitation light Irradiation of the sample generated, and the excitation light to the op table darkfield incident light system. At Such a device can have different properties of the excitation light, which is directed to the optical dark field Incident lighting system occurs through the light sources section can be set.
Vorzugsweise weist in diesem Fall der Lichtquellenabschnitt einen Mechanismus zur Einstellung der Lichtmenge des Anre gungslichts auf, welches die Probe über das optische Dunkel feld-Auflicht-Beleuchtungssystem bestrahlt. Da die Lichtmenge des die Probe bestrahlenden Anregungslichts eingestellt wird, kann bei einer derartigen Vorrichtung die Erzeugung einer Verfärbung, einer Extinktion und dergleichen, in dem Fluores zenzbild unterdrückt werden.In this case, the light source section preferably has a mechanism for adjusting the light quantity of the stim light, which the sample over the optical dark Illuminated field incident light system. Because the amount of light the excitation light irradiating the sample is set, can generate such a device Discoloration, absorbance and the like in the fluorescence zenzbild be suppressed.
Vorzugsweise weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluo reszenzmikroskopvorrichtung weiterhin einen Bearbeitungs steuerabschnitt auf, der eine Eigenschaft des Anregungslichts steuert oder regelt, welches von dem Lichtquellenabschnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird. Bei einer derartigen Vorrichtung weist der Bearbeitungs steuerabschnitt den Lichtquellenabschnitt an, verschiedene Eigenschaften des Anregungslichts zu steuern oder zu regeln, welches auf das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs system einfällt. Beispielsweise steuert oder regelt der Be arbeitungssteuerabschnitt die Einstellung der Lichtmenge des Anregungslichts, welches die Oberfläche der Probe-beleuchtet, oder steuert oder regelt die Einstellung der Impulsbreite und der Dauer des gepulsten Anregungslichts.Preferably, the darkfield incident light illuminates fluorescence Rescence microscope device further processing control section on which is a property of the excitation light controls which of the light source section the optical dark field incident light illumination system becomes. In such a device, the machining control section to the light source section, various To control or regulate properties of the excitation light, which on the optical dark field incident light illumination system comes up. For example, the Be controls work control section setting the amount of light of the Excitation light, which illuminates the surface of the sample, or controls or regulates the setting of the pulse width and the duration of the pulsed excitation light.
Besonders bevorzugt weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung weiterhin einen An regungslicht-Erfassungsmechanismus auf, der die Lichtmenge des Anregungslichts mißt, welches von dem Lichtquellenab schnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird, während der Verarbeitungssteuerabschnitt ei nen Datenverarbeitungsabschnitt aufweist, der die Lichtmenge des Anregungslichts, die von dem Anregungslicht-Erfassungs mechanismus gemessen wird, und die Lichtmenge der Fluores zenz, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt erfaßt wird, miteinander vergleicht, sowie einen Anregungslicht-Steuerab schnitt, welcher auf der Grundlage der Verarbeitung durch den Datenverarbeitungsabschnitt die Eigenschaften des Anre gungslichts steuert oder regelt, welches von dem Lichtquel lenabschnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs system zugeführt wird.The dark-field incident light illuminates particularly preferably tion fluorescence microscope device further on Rain light detection mechanism based on the amount of light of the excitation light, which depends on the light source cut the optical dark-field incident light illumination system is supplied while the processing control section ei NEN data processing section that the amount of light of the excitation light by the excitation light detection mechanism is measured, and the amount of light of the fluores which is detected by the fluorescence detection section compares with each other, as well as an excitation light control cut which based on processing the data processing section the characteristics of the address light controls or regulates which of the light sources lenabschnitt the optical dark field incident light illumination system is fed.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird die Lichtmenge des An regungslichts, welches von dem Lichtquellenabschnitt zu dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem geschickt wird, also die Lichtmenge des Anregungslichts, welches die Oberfläche der Probe bestrahlt, durch den Anregungslicht-Er fassungsmechanismus überwacht. Auf dieser Grundlage vergleicht in dem Verarbeitungssteuerabschnitt der Datenverarbeitungs abschnitt die Lichtmenge des Anregungslichts, die von dem Anregungslicht-Erfassungsmechanismus gemessen wird, und die Lichtmenge der Fluoreszenz, die von dem Fluoreszenz-Erfas sungsabschnitt gemessen wird, miteinander und führt beispiels weise einen Divisionsvorgang durch, während der Anregungs licht-Steuerabschnitt auf der Grundlage der Verarbeitung durch den Datenverarbeitungsabschnitt die Eigenschaften des Anregungslichts steuert oder regelt, welches von dem Licht quellenabschnitt zum optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungssystem ausgesandt wird.With such a device, the amount of light of the on rain light, which from the light source section to the optical dark-field incident lighting system is the amount of light of the excitation light which the Irradiated surface of the sample by the excitation light Er monitoring mechanism monitored. On this basis, compares in the processing control section of the data processing section the amount of light of the excitation light emitted by the Excitation light detection mechanism is measured, and the Amount of light of fluorescence emitted by the fluorescence detector solution section is measured with each other and leads for example perform a division process during the excitation light control section based on the processing through the data processing section the properties of the Excitation light controls which of the light Source section for optical darkfield incident light illumination system is sent out.
Besonders bevorzugt weist der Anregungslicht-Erfassungs mechanismus eine optische Meßfaser auf, die ein Teil des An regungslichts abzweigt, welches von dem Lichtquellenabschnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird, sowie einen Photodetektor, der die Lichtmenge des Anre gungslichts mißt, welches von der optischen Meßfaser ausge sandt wird. Da bei einer derartigen Vorrichtung das Anre gungslicht, welches von dem Lichtquellenabschnitt dem opti schen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird, durch die optische Meßfaser abgezweigt und von dem Photo detektor gemessen wird, wird die Lichtmenge des gesamten An regungslichts überwacht.The excitation light detection is particularly preferred mechanism an optical measuring fiber, which is part of the An branches off from the light source section fed to the darkfield reflected-light optical system is, as well as a photodetector, the amount of light of the Anre gungslichts measures which of the optical measuring fiber is sent. Since the Anre supply light, which from the light source section to the opti dark field incident lighting system is supplied, branched through the optical measuring fiber and from the photo detector is measured, the amount of light of the entire An monitored by rain light.
Besonders bevorzugt stellt der Bearbeitungssteuerabschnitt die Intensität des Anregungslichts, welches die Probe beleuch tet, kleiner ein als auf eine Intensität, welche der Sätti gungs-Fluoreszenzintensität des in der Probe enthaltenen fluoreszierenden Materials entspricht. Bei einer derartigen Vorrichtung ist die an dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt gemessene Fluoreszenzintensität proportional zur Intensität des Anregungslichts, welches die Probe bestrahlt, und zur An zahl an Stücken aus fluoreszierendem Material in der Probe. The machining control section particularly preferably provides the intensity of the excitation light that illuminates the sample less than on an intensity which the saturation fluorescence intensity of that contained in the sample fluorescent material. With such a The device is the one at the fluorescence detection section measured fluorescence intensity proportional to the intensity of the excitation light that irradiates the sample and to the on number of pieces of fluorescent material in the sample.
Auf der Grundlage der am Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt ge messenen Fluoreszenzintensität kann daher das fluoreszieren de Material in der Probe quantitativ bestimmt werden.Based on the ge at the fluorescence detection section measured fluorescence intensity can therefore fluoresce de material in the sample can be determined quantitatively.
Besonders bevorzugt weist der Lichtquellenabschnitt einen Mechanismus zur Bestrahlung der Probe mit dem Anregungslicht in Form eines Impulses auf, über das optische Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungssystem, während der Bearbeitungssteuer abschnitt den Lichtquellenabschnitt anweist, die Pulszeit breite des Anregungslichts, welches die Probe bestrahlt, so einzustellen, daß die mittlere Bewegungslänge des in der Pro be enthaltenen fluoreszierenden Materials kleiner als die Meßauflösung des optischen Objektivsystems entsprechend der von der Probe ausgesandten Fluoreszenz ist. Bei einer der artigen Vorrichtung wird die mittlere Bewegungslänge des fluoreszierenden Materials innerhalb einer Impulszeit des Anregungslichts kleiner als die Auflösung des optischen Ob jektivsystems. Daher kann der Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt ein klares Fluoreszenzbild erhalten, auf der Grundlage der Fluoreszenzerfassung innerhalb einer Impuls zeit des Anregungs lichts.The light source section particularly preferably has one Mechanism for irradiating the sample with the excitation light in the form of a pulse, via the optical dark field Incident lighting system during processing tax section instructs the light source section, the pulse time width of the excitation light which irradiates the sample, so set that the mean movement length of the in the Pro be contained fluorescent material smaller than that Measurement resolution of the optical lens system according to the fluorescence emitted by the sample. At one of the like device, the average length of movement of the fluorescent material within a pulse time of Excitation light smaller than the resolution of the optical ob lens system. Therefore, the fluorescence detection section get a clear fluorescence image based on the Fluorescence detection within a pulse time of the excitation light.
Vorzugsweise weist der Lichtquellenabschnitt einen Mechanis mus zur Bestrahlung der Probe mit dem Anregungslicht als Im puls über das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem auf. Bei einer derartigen Vorrichtung kann die Intensität der von der Probe ausgesandten Fluoreszenz in Impulsform umgewan delt werden.The light source section preferably has a mechanism mus to irradiate the sample with the excitation light as Im pulse via the optical dark field incident light lighting system on. With such a device, the intensity of the fluorescence emitted from the sample in pulse form be delt.
Besonders bevorzugt weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung weiterhin einen Fluo reszenz-Erfassungs-Verzögerungsmechanismus auf, welcher zu einem Zeitpunkt, der um einen vorbestimmten Zeitraum gegen über dem Zeitpunkt verzögert ist, wenn die Probe mit jedem der Impulse des Anregungslichts bestrahlt wird, das von dem Lichtquellenabschnitt ausgesandt wird, die Lichtmenge des von der Probe ausgesandten Lichts mißt. Nachdem bei einer derartigen Vorrichtung die kurzlebige Komponente, die von anderen Materialien als dem zu messenden, fluoreszierenden Material in der von der Probe ausgesandten Fluoreszenz sich abgeschwächt hat, kann die langlebige Komponente, die von dem zu messenden Fluoreszenzmaterial erzeugt wird, allein in dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt gemessen werden.The dark-field incident light illuminates particularly preferably tion fluorescence microscope device further a Fluo Resence detection delay mechanism on which to a point in time opposed to a predetermined period is delayed over the time when the sample is with everyone the pulses of the excitation light is irradiated by the Light source section is emitted, the amount of light of from the light emitted by the sample. After at one such device the short-lived component by materials other than the fluorescent material to be measured Material in the fluorescence emitted by the sample itself has weakened, the long-lived component, which of the fluorescent material to be measured is generated, only in the Fluorescence detection section can be measured.
Weiterhin weist der Fluoreszenz-Verzögerungsmechanismus einen Strahlteiler auf, der einen Teil des Anregungslichts reflek tiert und abzweigt, welches von dem Lichtquellenabschnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird; einen Photodetektor, der die Lichtmenge und Ankunfts zeit des Anregungslichts mißt, das von dem Strahlteiler re flektiert wird, und auf diese Weise gemessene Werte als An regungslichtinformation ausgibt; einen Verzögerungsgenera tor, der unter Bezugnahme auf die Ankunftszeit, die in der Anregungslichtinformation enthalten ist, die von dem Photo detektor eingegeben wird, Verzögerungsinformation mit einer vorbestimmten Zeitdauer nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ausgibt; und eine Gate-Vorrichtung, welche in dem optischen Pfad der von der Probe ausgesandten Fluoreszenz angeordnet ist, und auf der Grundlage der von dem Verzögerungsgenerator eingegebenen Verzögerungsinformation die Fluoreszenz nur wäh rend einer vorbestimmten Zeitdauer nach Ablauf einer vorbe stimmten Zeit seit der Ankunftszeit des Anregungslichts durch läßt.Furthermore, the fluorescence delay mechanism has one Beam splitter on, which reflect part of the excitation light tiert and branches, which of the light source section optical dark field incident light illumination system becomes; a photodetector that measures the amount of light and arrival time of the excitation light measured by the beam splitter is inflected, and values measured in this way as An outputs rain light information; a delay genera gate, referring to the arrival time that is in the Excitation light information is contained by the photo is entered, delay information with a predetermined time after a predetermined time issues; and a gate device contained in the optical Path of the fluorescence emitted by the sample and based on that from the delay generator entered delay information only the fluorescence rend a predetermined period of time after a prep matched time since the excitation light arrival time leaves.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird ein Teil des Anregungs lichts, welches von dem Lichtquellenabschnitt dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem zugeführt wird, durch den Strahlteiler reflektiert, während die Lichtmenge und die Ankunftszeit des Lichts von dem Photodetektor gemessen wer den. Der Verzögerungsgenerator erzeugt die Verzögerungsinfor mation auf der Grundlage der von dem Photodetektor eingegebe nen Anregungslichtinformation. Auf der Grundlage der Verzöge rungsinformation, die von dem Verzögerungsgenerator eingege ben wird, öffnet die Gate-Vorrichtung (Torvorrichtung) ihr Gate (Tor) nur während eines vorbestimmten Zeitraums nach Ab lauf einer vorbestimmten Zeit seit der Ankunftszeit des An regungslichts. Nur während einer vorbestimmten Zeitdauer nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit der Zeit, an welcher die Oberfläche der Probe mit einem Impuls des Anregungslichts bestrahlt wurde, erfaßt daher der Fluoreszenz-Erfassungs abschnitt die von der Probe ausgesandte Fluoreszenz. Durch Steuern der Öffnungs- und Schließzeitpunkte und der Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Gates der Gate-Vorrichtung kann da her der Verzögerungsgenerator zu einem vorbestimmten Zeit punkt in einem vorbestimmten Zeitraum die von der Probe aus gesandte Fluoreszenz erfassen.With such a device, part of the excitation light which from the light source section to the optical Dark field incident light illumination system is fed through reflects the beam splitter while the amount of light and the Arrival time of light from the photodetector measured the. The delay generator generates the delay information mation based on the input from the photodetector excitation light information. Based on the delays tion information input from the delay generator ben, the gate device opens Gate only for a predetermined period after Ab run a predetermined time since the arrival time of the arrival rain light. Only for a predetermined period of time after Expiration of a predetermined time from the time when the Surface of the sample with a pulse of excitation light was irradiated, therefore, the fluorescence detection section the fluorescence emitted by the sample. By Controlling the opening and closing times and the opening and closing times of the gate of the gate device can be there forth the delay generator at a predetermined time point within a predetermined period of time from the sample capture transmitted fluorescence.
Vorzugsweise weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung weiterhin eine Betriebslichtquelle zur Erzeugung von Betriebslicht auf, welches die Oberfläche der Probe bestrahlt, und eine Lichtteilervorrichtung, welche zwischen dem opti schen Objektivsystem und dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt angeordnet ist, und das von der Betriebslichtquelle auf sie einfallende Betriebslicht so reflektiert, daß das reflektier te Licht dem optischen Objektivsystem zugeführt wird, während sie die Fluoreszenz durchläßt, die auf sie von dem optischen Objektivsystem einfällt, so daß das durchgelassene Licht dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt zugeführt wird.Preferably, the dark field incident light illumination Fluorescence microscope device according to the present invention still an operating light source for generating Operating light, which irradiates the surface of the sample, and a light splitter device which is between the opti lens system and the fluorescence detection section is arranged, and that of the operating light source on it incident operating light is reflected so that the reflective te light is supplied to the optical lens system while it transmits the fluorescence on it from the optical Lens system occurs so that the transmitted light to the Fluorescence detection section is supplied.
Bei einer derartigen Vorrichtung wird das Betriebslicht, wel ches von der Betriebslichtquelle ausgesandt wird, von der Lichtteilervorrichtung so reflektiert, daß es durch das opti sche Objektivsystem hindurchgeht, wodurch die Oberfläche der Probe bestrahlt wird. Gleichzeitig bestrahlt das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem die Probe mit dem An regungslicht. Hierbei gelangt die von dem fluoreszierenden Material in der Probe erzeugte Fluoreszenz nacheinander durch das optische Objektivsystem und die Lichtteilervorrichtung, um dann von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt erfaßt zu wer den. In dem Fluoreszenzbild kann daher die Differenz zwischen dem fluoreszierenden Material, welches mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, und dem fluoreszierenden Material, welches nicht mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, beobachtet wer den.In such a device, the operating light, wel ches is emitted by the operating light source from which Light splitter device is reflected so that it by the opti cal lens system passes through, whereby the surface of the Sample is irradiated. At the same time, the optical irradiates Darkfield incident light lighting system the sample with the on rain light. Here comes the fluorescent Material in the sample generated fluorescence sequentially the optical lens system and the light dividing device, to then be detected by the fluorescence detection section the. The difference between the fluorescent material, which with the operating light is irradiated, and the fluorescent material which who is not irradiated with the operating light the.
Vorzugsweise weist in diesem Fall die Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung weiterhin einen Strahlenbündel-Betriebsabschnitt auf, der durch die Lichttei lervorrichtung das auf ihn von der Betriebslichtquelle ein fallende Betriebslicht dem optischen Objektivsystem zuführt, um so eine vorbestimmte Position oder einen vorbestimmten Bereich in der Oberfläche der Probe zu bestrahlen. Bei einer derartigen Vorrichtung setzt der Strahlenbündel-Betriebsab schnitt die Position oder die Fläche in der Oberfläche der Probe fest oder bewegt diese, die mit dem von der Betriebs lichtquelle ausgesandten Betriebslicht bestrahlt wird. Auf der Grundlage des Betriebs des Betriebslichts durch den Strah lenbündel-Betriebsabschnitt kann daher ein spezifisches Mate rial in der Probe festgesetzt oder bewegt werden.In this case, the darkfield incident light preferably has Illuminating fluorescence microscope device further one Beam operating section on by the Lichttei device on it from the operating light source falling operating light feeds the optical lens system, so a predetermined position or a predetermined one Irradiate area in the surface of the sample. At a such device stops the beam operation cut the position or area in the surface of the Sample fixed or moving this with that of the operating light source emitted operating light is irradiated. On the basis of the operation of the operating light by the beam lenbündel operation section can therefore a specific Mate be fixed or moved in the sample.
Vorzugsweise weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung weiterhin einen gekippten Spiegel mit einer konischen Innenwand auf, der das Kriech licht des Betriebslichts absorbiert, das durch die Lichttei lervorrichtung hindurchgelassen wird. Da bei einer derartigen Vorrichtung der gekippte Spiegel mit konischer Innenwand das Kriechlicht des Betriebslichts absorbiert, das von der Licht teilervorrichtung durchgelassen wird, wird die Lichtmenge des Betriebslichts klein, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsab schnitt erfaßt wird.Preferably, the dark field incident light illumination Fluorescence microscope device further a tilted Mirror with a tapered inner wall on top, which is the creep light of the operating light absorbed by the Lichttei device is let through. Because with such a Device the tilted mirror with a conical inner wall that Creep light of the operating light is absorbed by the light divider device is passed, the amount of light of Operating light small, which depends on the fluorescence detection cut is detected.
Die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop vorrichtung weist weiterhin ein weiteres Absorptionsfilter auf, welches sich von dem Absorptionsfilter unterscheidet, das in dem optischen Objektivsystem vorgesehen ist, und das Betriebslicht absorbiert, welches von der Oberfläche der Pro be gestreut und dann durch das Betriebslicht gesammelt wird, während die von der Probe ausgesandte Fluoreszenz hindurch geht und dann von dem optischen Objektivsystem gesammelt wird. Da bei einer derartigen Vorrichtung das andere Absorp tionsfilter das Betriebslicht oder dergleichen absorbiert, welches von der Oberfläche der Probe gestreut und dann durch das optische Objektivsystem hindurchgelassen wurde, wird die Lichtmenge des gestreuten Lichtanteils des Betriebslichts klein, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt erfaßt wird. Da das andere Absorptionsfilter die von dem fluoreszen ten Material der Probe erzeugte Fluoreszenz durchläßt, nimmt im Gegensatz hierzu die Lichtmenge der Fluoreszenz nicht ab, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt erfaßt wird.The dark field epi-illumination fluorescent microscope device also has another absorption filter which differs from the absorption filter that is provided in the optical lens system, and that Operating light absorbed by the surface of the Pro be scattered and then collected by the operating light, while the fluorescence emitted by the sample passes through goes and then collected by the optical lens system becomes. Since the other Absorp tion filter absorbs the operating light or the like, which is scattered from the surface of the sample and then through the optical lens system has been passed, the Light quantity of the scattered light component of the operating light small detected by the fluorescence detection section becomes. Because the other absorption filter is the one from the fluorescent transmits the material of the sample generated fluorescence, takes in contrast, the amount of light does not decrease fluorescence, which is detected by the fluorescence detection section.
Vorzugsweise weist die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluo reszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin einen gekippten Spiegel mit konischer Innenwand auf, der auf der Seite gegenüberliegend dem optischen Objek tivsystem angeordnet ist, so daß er der Probe gegenüberliegt und das durch die Probe hindurchgelassene Licht absorbiert. Da bei einer derartigen Vorrichtung der gekippte Spiegel mit konischer Innenwand das Kriechlicht des Betriebslichts absor biert, das durch die Probe hindurchgelassen wurde, wird die Lichtmenge des Kriechlichts des Betriebslichts niedrig, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt erfaßt wird.Preferably, the darkfield incident light illuminates fluorescence Rescence microscope device according to the present invention also a tilted mirror with a conical inner wall on the opposite side of the optical object tivsystem is arranged so that it is opposite the sample and absorbs the light transmitted through the sample. Since in such a device the tilted mirror with conical inner wall absorbed the crawl light of the operating light that has passed through the sample, the Light quantity of the crawl light of the operation light low that is detected by the fluorescence detection section.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand zeichne risch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen, und welche als beispielhaft zu verstehen sind und nicht die vor liegende Erfindung einschränken sollen.The present invention will now be described with reference to the following illustrated exemplary embodiments, from which further advantages and features emerge, and which are to be understood as examples and not the above to limit lying invention.
Der weitere Umfang der Einsetzbarkeit der vorliegenden Erfin dung wird aus der nachstehenden, ins einzelne gehenden Be schreibung noch deutlicher. Allerdings wird darauf hingewie sen, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, die zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung darstellen, nur zur Erläuterung präsentiert werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung Fachleuten auf diesem Gebiet aus der detaillierten Beschreibung deutlich werden. Es zeigt:The further scope of the applicability of the present invention The following is a detailed description spelling even more clearly. However, it is pointed out sen that the detailed description and the specific Examples which are preferred embodiments of the invention presentation, are only presented for explanation, because various changes and modifications within the The nature and scope of the present invention to those skilled in the art this area clearly from the detailed description will. It shows:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung; Fig. 1 is a sectional view of a structure of the dark-field reflected light illumination fluorescence microscope device according to the first embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Aufbaus eines optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystems in der Dun kelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop vorrichtung von Fig. 1; Fig. 2 is a perspective view of a structure of a dark-field reflected-light optical system in the dark-field reflected-light illuminating fluorescent microscope device of Fig. 1;
Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Aufbaus einer zonalen optischen Faser in dem optischen Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungssystem von Fig. 2; Fig. 3 is a perspective view of a zonal optical fiber structure in the dark-field reflected-light optical system of Fig. 2;
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Anordnung der zonalen opti schen Faser von Fig. 3, gesehen in einem anderen Blickwinkel als in Fig. 3; FIG. 4 is a top view of the arrangement of the zonal optical fiber of FIG. 3, viewed from a different angle than in FIG. 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 5 is a sectional view of a structure of the dark-field reflected light illumination fluorescence microscope device according to the second embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Perspektivansicht, welche teilweise einen Auf bau eines optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungssystems in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 5 zeigt; FIG. 6 is a perspective view partially showing a construction of a dark-field reflected-light optical system in the dark-field reflected-light fluorescent microscope device of FIG. 5; FIG.
Fig. 7 eine Perspektivansicht eines Aufbaus eines ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegels in dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs system von Fig. 6; Fig. 7 is a perspective view of a structure of a zonal beam generating mirror in the dark-field reflected-light optical system of Fig. 6;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Aufbaus des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegels von Fig. 7; Fig. 8 is a sectional view of a structure of the zonal beam generating mirror of Fig. 7;
Fig. 9 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der dritten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 9 is a sectional view of a structure of the dark-field reflected-light fluorescent microscope device according to the third embodiment of the present invention;
Fig. 10 eine Perspektivansicht eines Aufbaus eines ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prismas in dem Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kop von Fig. 9 in Explosionsdarstellung; FIG. 10 is an exploded perspective view of a structure of a prism generating a zonal beam in the dark field reflected light illumination fluorescence microscope of FIG. 9; FIG.
Fig. 11A eine Schnittansicht des Aufbaus des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prismas von Fig. 10; FIG. 11A is a sectional view showing the structure of a zonal ray beam generating prism of Fig. 10;
Fig. 11B eine Seitenansicht des Aufbaus des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prismas von Fig. 10; FIG. 11B is a side view of the structure of a zonal ray beam generating prism of Fig. 10;
Fig. 11C eine Aufsicht des Aufbaus des ein zonales Strah lenbündel erzeugenden Prismas von Fig. 10, gesehen von der Austrittsoberflächenseite aus; Fig. 11C is a plan view of the structure of the zonal beam generating prism of Fig. 10 seen from the exit surface side;
Fig. 11D eine Aufsicht des Aufbaus des ein zonales Strah lenbündel erzeugenden Prismas von Fig. 10, gesehen von der Einlaßoberflächenseite aus; FIG. 11D is a plan view of the structure of a zonal Strah lenbündel generating prism of Figure 10, seen from the inlet surface side.
Fig. 12 eine Perspektivansicht eines Aufbaus eines gekipp ten Spiegels mit konischer Innenwand in der Dun kelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop vorrichtung von Fig. 9; Fig. 12 is a perspective view of a structure of a tilted mirror with a tapered inner wall in the Dun kelfeld reflected light illumination fluorescence microscope device of Fig. 9;
Fig. 13 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der vierten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 13 is a sectional view of a structure of the dark-field reflected-light fluorescent microscope device according to the fourth embodiment of the present invention;
Fig. 14A eine Schnittansicht eines Aufbaus eines ersten Beispiels für ein ein zonales Strahlenbündel erzeu gendes Beugungsgitter in der Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 14A is a sectional view showing a construction of a first example of a diffraction grating generating a zonal beam in the dark-field incident-light fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 14B eine schematische Schnittansicht der Form des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beugungsgitters von Fig. 14A unter Vergrößerung; FIG. 14B is a schematic sectional view showing the shape of the diffraction grating of FIG. 14A generating a zonal beam, with an enlargement; FIG.
Fig. 14C eine Schnittansicht eines Aufbaus eines zweiten Beispiels für das ein zonales Strahlenbündel erzeu gende Beugungsgitter in der Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 14C is a sectional view showing a construction of a second example of the diffraction grating generating a zonal beam in the dark-field incident-light fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 14D eine schematische Schnittansicht der Form des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beugungsgitters von Fig. 14C unter Vergrößerung; FIG. 14D is a schematic sectional view showing the shape of the diffraction grating of FIG. 14C generating a zonal beam, with an enlargement;
Fig. 15A eine Schnittansicht eines ersten Beispiels für ein Absorptionsfilter und ein optisches Objektiv system in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 15A is a sectional view of a first example of an absorption filter and an optical lens system in the dark field reflected light illumination fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 15B eine Schnittansicht eines zweiten Beispiels für das Absorptionsfilter und das optische Objektiv system in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 15B is a sectional view of a second example of the absorption filter and the optical lens system in the dark-field reflected-light illuminating fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 15C eine Schnittansicht eines dritten Beispiels für das Absorptionsfilter und das optische Objektiv system in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 15C is a sectional view of a third example of the absorption filter and the optical lens system in the dark-field incident-light fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 15D eine Schnittansicht eines vierten Beispiels für das Absorptionsfilter und das optische Objektiv system in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 13; FIG. 15D is a sectional view of a fourth example of the absorption filter and the optical lens system in the dark-field reflected-light illuminating fluorescent microscope device of FIG. 13;
Fig. 16 eine Schnittansicht eines Aufbau der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der fünften Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 16 is a sectional view showing a structure of the dark-field incident-light fluorescent microscope device according to the fifth embodiment of the present invention;
Fig. 17 eine Perspektivansicht eines Aufbaus einer zonalen Faseroptik und einer Anregungslicht-Erfassungsvor richtung in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 16; FIG. 17 is a perspective view showing a structure of a zonal fiber optic and an excitation light detecting device in the dark field incident light illuminating fluorescent microscope device of FIG. 16;
Fig. 18 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 18 is a sectional view of a structure of the dark-field incident-light fluorescent microscope device according to the sixth embodiment of the present invention;
Fig. 19 eine Schnittansicht eines Aufbaus der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der siebten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung; Fig. 19 is a sectional view showing a structure of the dark field incident illumination Fluoreszenzmikroskopvorrich processing according to the seventh embodiment of the constricting vorlie invention;
Fig. 20A eine Schnittansicht eines Aufbaus eines ersten Bei spiels für einen gekippten Spiegel mit konischer Innenwand in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 19; FIG. 20A is a sectional view showing a construction of a first case of the game for a tilted mirror having a conical inner wall in the dark-field epi-illumination fluorescent microscope apparatus of FIG. 19;
Fig. 20B eine Schnittansicht eines Aufbaus eines zweiten Beispiels für den gekippten Spiegel mit konischer Innenwand in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 19; und FIG. 20B is a sectional view showing a construction of a second example of the tilted mirror with a tapered inner wall in the dark-field incident-light fluorescent microscope device of FIG. 19; and
Fig. 20C eine Schnittansicht eines Aufbaus eines dritten Beispiels für den gekippten Spiegel mit konischer Innenwand in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung von Fig. 19. Fig. 20C is a sectional view showing a structure of a third example of the tilted mirror having a conical inner wall in the dark-field epi-illumination fluorescent microscope apparatus of FIG. 19.
Nachstehend werden Aufbauten und Betriebsabläufe verschiede ner Ausführungsformen der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 20C erläutert. Bei der Beschreibung der Zeichnungen werden glei che Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Größenverhältnisse in den Zeichnungen entsprechen nicht immer der schriftlichen Beschreibung.Hereinafter, structures and operations of various embodiments of the dark-field reflected-light illuminating fluorescent microscope device according to the present invention will be explained in detail with reference to FIGS . 1 to 20C. In the description of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, so that the description is not necessarily repeated. Size relationships in the drawings do not always correspond to the written description.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, erzeugt in der Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vor liegenden Ausführungsform eine Lichtquelle 10 ein Strahlen bündel, welches eine Wellenlängenkomponente des Anregungs lichts enthält, die eine Probe 1 so bestrahlt, daß ein darin enthaltenes, fluoreszierendes Material Fluoreszenz B erzeugt. Als Lichtquelle 10 wird eine Quecksilberlampe, eine Halogen lampe, eine Xenonlampe oder dergleichen verwendet. Das von der Lichtquelle 10 ausgesandte Strahlenbündel wird in das In nere eines Objektivtubus 34 des Mikroskops eingeführt, durch eine Sammellinse 11 im wesentlichen in einen fokussierten Strahl umgewandelt, und dann einer Durchlaß/Blockier-Steue rung durch einen Verschluß 12 unterworfen.As is apparent from Fig. 1, in the dark field incident light fluorescent microscope device according to the present embodiment, a light source 10 generates a beam which contains a wavelength component of the excitation light which irradiates a sample 1 so as to contain a fluorescent therein Material fluorescence B generated. A mercury lamp, a halogen lamp, a xenon lamp or the like is used as the light source 10 . The beam of light emitted by the light source 10 is inserted into the interior of a lens barrel 34 of the microscope, essentially converted into a focused beam by a converging lens 11 , and then subjected to a pass / block control by a shutter 12 .
Dieses Strahlenbündel wird entsprechend durch ein ND-Filter 13 absorbiert, wenn es dort hindurchgeht, um so an die Licht menge des Anregungslichts zur Bestrahlung der Probe 1 ange paßt zu werden, und wird dann durch eine Sammellinse 14 in Richtung auf ein Einlaßende 20a eines zonalen Faseroptikbün dels 20 gesammelt. Ein Anregungsfilter 15 ist vor dem Einlaß ende 20a des zonalen Faseroptikbündels 20 angeordnet und läßt die Wellenlängenkomponente des Anregungslichts in dem von der Lichtquelle 10 ausgesandten Strahlenbündel durch. Ein Licht quellenabschnitt, welcher die Sammellinse 11, den Verschluß 12, das ND-Filter 13, die Sammellinse 14 und das Anregungs filter 15 umfaßt, wandelt daher das von der Lichtquelle 10 ausgesandte Strahlenbündel in die Anregungslichtkomponente um, die auf das Einlaßende 20a des zonalen Faseroptikbündels 20 einfällt.This bundle of rays is correspondingly absorbed by an ND filter 13 when it passes therethrough, so as to be adapted to the light quantity of the excitation light for irradiating the sample 1 , and is then passed through a converging lens 14 in the direction of an inlet end 20 a zonal fiber optics bundle 20 collected. An excitation filter 15 is arranged in front of the inlet end 20 a of the zonal fiber optic bundle 20 and lets the wavelength component of the excitation light pass through in the radiation beam emitted by the light source 10 . A light source section, which includes the converging lens 11 , the shutter 12 , the ND filter 13 , the converging lens 14 and the excitation filter 15 , therefore converts the light beam emitted by the light source 10 into the excitation light component, which on the inlet end 20 a zonal fiber optic bundle 20 occurs.
Hierbei kann als Lichtquelle auch eine Laserlichtquelle ver wendet werden. Entsprechend dem Zweck der Fluoreszenzmessung wird eine kontinuierliche Schwingung oder eine gepulste Schwingung eingesetzt. Falls die Laserlichtquelle als Licht quelle 10 verwendet wird, und es erforderlich ist, das von der Laserquelle 10 ausgesandte Strahlenbündel in ein breites paralleles Strahlenbündel umzuwandeln, so wird ein Strahlauf weiter statt der Sammellinse 11 und der Sammellinse 14 ver wendet. Wenn eine Lichtquelle, die nur die Anregungslichtkom ponente erzeugt, verwendet wird, so ist das Anregungsfilter 15 nicht erforderlich. Wenn eine Lichtquelle verwendet wird, welche die Impulsbreite oder die Impulsperiode steuern kann, so ist der Verschluß 12 unnötig. Wenn eine Lichtquelle ver wendet wird, welche die Lichtmenge steuern oder regeln kann, so ist das ND-Filter 13 unnötig.Here, a laser light source can also be used as a light source. According to the purpose of the fluorescence measurement, a continuous vibration or a pulsed vibration is used. If the laser light source is used as the light source 10 , and it is necessary to convert the beam emitted by the laser source 10 into a wide parallel beam, then a beam run is used instead of the converging lens 11 and the converging lens 14 . If a light source that only generates the excitation light component is used, the excitation filter 15 is not required. If a light source is used which can control the pulse width or the pulse period, the shutter 12 is unnecessary. If a light source is used which can control or regulate the amount of light, the ND filter 13 is unnecessary.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist das optische Dun kelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem bei dieser Ausführungs form das zonale Licht erzeugende zonale Faseroptikbündel 20 auf, eine zonale Sammellinse 21, die das von dem zonalen Fa seroptikbündel 20 ausgesandte, zonale Licht in im wesentli chen paralleles Licht umwandelt, und eine zonale Kondensor linse 22, welche das zonale Licht auf die Oberfläche der Pro be 1 fokussiert, die auf einer Stütze 35 befestigt ist.As is apparent from FIGS. 1 and 2, the optical Dun kelfeld-epi-illumination system in this execution form, the zonal light-generating zonal fiber optic bundle 20, a zonal converging lens 21, which from said zonal Fa seroptikbündel 20 emitted, zonal light in essentially converts parallel light, and a zonal condenser lens 22 , which focuses the zonal light on the surface of the sample 1 , which is attached to a support 35 .
Gemäß den Fig. 3 und 4 weist das zonale Faseroptikbündel 20 mehrere Faseroptiken auf. Ein Ende dieser mehreren Fasern ist so gebündelt, daß das Einlaßende 20a des zonalen Faser optikbündels 20 erzeugt wird, während das andere Ende wie ein ringförmiges Band geformt ist, das die Außenseite eines Objektivtubus 33 des Mikroskops so umgibt, daß ein Auslaßende 20b des zonalen Faseroptikbündels 20 gebildet wird. Hierbei ist der Objektivtubus 33 so angeordnet, daß er zwischen einer Öffnung 20c, die an einem gekrümmten Abschnitt des zonalen Faseroptikbündels 20 vorgesehen ist, und dem Auslaßende 20b so hindurchdringt, daß er die Faseroptiken teilt.Referring to FIGS. 3 and 4, the zonal fiber optic bundle 20 to a plurality of fiber optics. One end of these multiple fibers is bundled so that the inlet end 20 a of the zonal fiber optic bundle 20 is generated, while the other end is shaped like an annular band that surrounds the outside of a lens barrel 33 of the microscope so that an outlet end 20 b zonal fiber optic bundle 20 is formed. Here, the lens barrel 33 is disposed so that it c between an opening 20 which is provided at a curved portion of the zonal fiber optic bundle 20, and the outlet 20 b so penetrates that it divides the fiber optics.
Das durch das Anregungsfilter 15 hindurchgegangene Anregungs licht läßt man auf das Einlaßende 20a des zonalen Faseroptik bündels 20 einfallen, und dann wird das Licht durch das Inne re des zonalen Faseroptikbündels 20 geführt, und schließlich vom Auslaßende 20b des zonalen Faseroptikbündels 20 in Rich tung auf die Probe 1 als zonales Licht ausgesandt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die zonale Kollimatorlinse 21 eine zonale Linse, die um den Objektivtubus 33 herum und vor dem Auslaßende 20b des zonalen Faseroptikbündels 20 angeordnet ist, und zonales Licht A, welches von dem zonalen Faseroptik bündel 20 ausgesandt wird, in im wesentlichen paralleles Licht umwandelt.The light having passed through the excitation filter 15 excitation light is allowed into the inlet end 20 a of the zonal fiber optic bundle 20 are incident, and then the light is controlled by the attachments re zonal fiber optic bundle 20 is guided, and finally from the outlet end 20 of the zonal fiber optic bundle 20 b in Rich tung sent to sample 1 as zonal light. As is apparent from Fig. 2, the zonal collimator lens 21 is a zonal lens b to the lens barrel 33 around and above the outlet end 20 of the zonal fiber optic bundle 20 is disposed, and zonal light A, which bundle from the zonal optical fiber is emitted 20 converted into essentially parallel light.
Die zonale Kondensorlinse 22 ist eine zonale Linse, welche um den Objektivtubus 33 herum angeordnet ist, und das zonale Licht A, welches hier von der zonalen Kollimatorlinse 21 aus angekommen ist, auf die Oberfläche der Probe 1 fokussiert, um diese zu bestrahlen. Wenn hierbei eine Faseroptik mit Kugelspitze verwendet wird, die ein kugelförmiges Auslaßende aufweist und paralleles Licht abgibt, kann die zonale Kolli matorlinse 21 weggelassen werden. Vorzugsweise bestehen das zonale Faseroptikbündel 20, die zonale Kollimatorlinse 21, und die zonale Kondensorlinse 22 aus einem Material mit ge ringerer Eigenfluoreszenz, beispielsweise aus synthetischem Quarz.The zonal condenser lens 22 is a zonal lens which is arranged around the lens barrel 33 , and the zonal light A, which has arrived here from the zonal collimator lens 21 , focuses on the surface of the sample 1 in order to irradiate it. If a fiber optic with a ball tip is used, which has a spherical outlet end and emits parallel light, the zonal Kolli matorlinse 21 can be omitted. Preferably, the zonal fiber optic bundle 20 , the zonal collimator lens 21 , and the zonal condenser lens 22 are made of a material with lower natural fluorescence, for example synthetic quartz.
Die Probe 1 ist eine Flüssigkeit oder Zelle, die ein schwach fluoreszierendes Material oder ein fluoreszierend markiertes Molekül enthält, oder ein Festkörper, der ein schwach fluo reszierendes Material enthält. Wenn eine derartige, ein fluo reszierendes Material enthaltende Probe 1 mit dem Anregungs licht bestrahlt wird, wird die Fluoreszenz B von dem fluores zierenden Material ausgesandt. Wie aus den Fig. 1 und 2 her vorgeht, weist ein optisches Objektivsystem 30 ein Gesichts feld auf, welches sich über die gesamte Fläche oder ein Teil der Fläche auf der Oberfläche der Probe 1 erstreckt, die mit dem Anregungslicht bestrahlt wird. Im allgemeinen besteht es aus einer Gruppe aus mehreren Linsen. Ein Absorptionsfilter 31 ist an einer Position angeordnet, die zwischen mehreren Linsen liegt, welche das optische Objektivsystem 30 bilden. Das Absorptionsfilter 31 und ein Hilfs-Absorptionsfilter 32 blockieren die von der Probe 1 reflektierte Anregungslicht komponente, während sie die Fluoreszenz B durchlassen. Hier bei kann das Hilfs-Absorptionsfilter 32 weggelassen werden.Sample 1 is a liquid or cell which contains a weakly fluorescent material or a molecule with a fluorescent label, or a solid which contains a weakly fluorescent material. When such a sample 1 containing a fluorescent material is irradiated with the excitation light, the fluorescence B is emitted from the fluorescent material. As is evident from FIGS. 1 and 2, an optical lens system 30 has a field of view which extends over the entire surface or part of the surface on the surface of the sample 1 which is irradiated with the excitation light. Generally it consists of a group of several lenses. An absorption filter 31 is arranged at a position that lies between a plurality of lenses that form the optical lens system 30 . The absorption filter 31 and an auxiliary absorption filter 32 block the excitation light component reflected by the sample 1 while allowing the fluorescence B to pass through. Here the auxiliary absorption filter 32 can be omitted.
Die von dem fluoreszierenden Material ausgesandte Fluoreszenz B gelangt daher durch das optische Objektivsystem 30, das Absorptionsfilter 31 und das Hilfs-Absorptionsfilter 32 und erreicht dann einen Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40. Da der Anteil des Anregungslichts, der von der Oberfläche der Probe 1 reflektiert wird, von dem Absorptionsfilter 31 und dem Hilfs-Absorptionsfilter 32 absorbiert wird, erreicht er im Gegensatz hierzu nicht den Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40. Daher erreicht nur die Fluoreszenzkomponente den Fluores zenz-Erfassungsabschnitt 40. Vorzugsweise bestehen die das optische Objektivsystem 30 bildenden Linsen aus einem Mate rial mit geringerer Eigenfluoreszenz. Insbesondere die Lin sen, die zwischen dem Absorptionsfilter 31 und der Probe 1 angeordnet sind, bestehen vorzugsweise aus einem Material ohne Eigenfluoreszenz. The fluorescence B emitted by the fluorescent material therefore passes through the optical objective system 30 , the absorption filter 31 and the auxiliary absorption filter 32 and then reaches a fluorescence detection section 40 . In contrast, since the portion of the excitation light reflected from the surface of the sample 1 is absorbed by the absorption filter 31 and the auxiliary absorption filter 32 , it does not reach the fluorescence detection section 40 . Therefore, only the fluorescence component reaches the fluorescence detection section 40 . Preferably, the lenses forming the optical lens system 30 consist of a material with less intrinsic fluorescence. In particular, the Lin sen, which are arranged between the absorption filter 31 and the sample 1 , are preferably made of a material without self-fluorescence.
Hierbei enthält, wie in Fig. 1 gezeigt ist, der Objektivtubus 33 des Mikroskops das optische Objektivlinsensystem 30, das Absorptionsfilter 31 und das Hilfs-Absorptionsfilter 32 im Inneren und ist so ausgebildet, daß verhindert wird, daß das Anregungslicht oder Störlicht von außen aus den Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt 40 erreicht. Der Fluoreszenz-Erfassungs abschnitt 40 erfaßt die dort ankommende Fluoreszenz. Als Fluo reszenz-Erfassungsabschnitt 40 wird ein hochempfindlicher Detektor verwendet, beispielsweise eine gekühlte CCD oder ei ne Photomultiplierröhre, welche eine Photonenzählung ermög licht. Um ein Bild der Fluoreszenz B aufzunehmen, wird eine gekühlte CCD eingesetzt.Here, as shown in Fig. 1, the lens barrel 33 of the microscope contains the optical objective lens system 30 , the absorption filter 31 and the auxiliary absorption filter 32 inside, and is formed so as to prevent the excitation light or stray light from the outside Fluorescence detection section 40 reached. The fluorescence detection section 40 detects the fluorescence arriving there. A highly sensitive detector is used as the fluorescence detection section 40 , for example a cooled CCD or a photomultiplier tube, which enables photon counting. A cooled CCD is used to take a picture of the fluorescence B.
Da der optische Weg, über welchen sich das Anregungslicht von der Lichtquelle 10 zur Probe 1 ausbreitet, und der optische Weg, durch welchen die von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandte Fluoreszenz B den Fluoreszenz-Erfas sungsabschnitt 40 erreicht, voneinander getrennt sind, er zeugt bei der vorliegenden Ausführungsform das Anregungslicht vor Erreichen der Probe 1 keine Fluoreszenz durch das opti sche Objektivsystem 30 oder dergleichen. Da das Absorptions filter 31 zum Absorbieren des Anregungslichts, welches von der Probe 1 gestreut wird, in der Mitte des optischen Objek tivsystems 30 angeordnet ist, ist die Anzahl optischer Geräte auf dem optischen Weg von der Probe 1 zum Absorptionsfilter 31 , also die Anzahl optischer Geräte, an welchen das von der Probe 1 gestreute Anregungslicht ankommt, kleiner als beim Stand der Technik, wodurch diese optischen Geräte weniger Fluoreszenz infolge von Anregungslicht erzeugen, das von der Probe 1 gestreut wird. Aus der Fluoreszenzkomponente, welche den Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 erreicht, wird daher die von der Probe 1 ausgesandte Fluoreszenz mit hoher Empfind lichkeit erfaßt. Since the optical path through which the excitation light propagates from the light source 10 to the sample 1 and the optical path through which the fluorescence B emitted from the fluorescent material in the sample 1 reaches the fluorescence detection section 40 are separated from each other, in the present embodiment, it generates the excitation light before reaching sample 1, no fluorescence through the optical lens system 30 or the like. Since the absorption filter 31 for absorbing the excitation light which is scattered by the sample 1 is arranged in the middle of the optical lens system 30 , the number of optical devices on the optical path from the sample 1 to the absorption filter 31 , that is the number of optical Devices to which the excitation light scattered by sample 1 arrives are smaller than in the prior art, as a result of which these optical devices generate less fluorescence as a result of excitation light that is scattered by sample 1 . From the fluorescence component which reaches the fluorescence detection section 40 , therefore, the fluorescence emitted by the sample 1 is detected with high sensitivity.
Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, mit Ausnahme des optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs systems. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind bei der Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Aufbau und die Betriebs weise der Abschnitte von der Lichtquelle 10 bis zum optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem und der Aufbau und die Betriebsweise der Abschnitte von der Probe 1 bis zum Fluores zenz-Erfassungsabschnitt 40 ebenso wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform.This embodiment is essentially constructed in the same way as the above-described first embodiment, with the exception of the optical dark-field reflected light illumination system. As shown in FIG. 5, in the dark-field reflected-light fluorescent microscope device according to the present embodiment, the structure and the operation of the portions from the light source 10 to the dark-field reflected-light optical system and the structure and the operation of the portions are of the sample 1 to the fluorescence detection section 40 as well as in the above-described first embodiment.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weist das optische Dunkelfeld-Auf licht-Beleuchtungssystem bei dieser Ausführungsform einen ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegel 24 zur Erzeu gung zonalen Lichts auf, einen zonal reflektierenden Spiegel 23, der dieses zonale Licht zur Probe 1 hin reflektiert, so wie die zonale Kondensorlinse 22. Gemäß den Fig. 6 bis 8 weist der ein zonales Strahlenbündel erzeugende Spiegel 24 einen reflektierenden Spiegel 24A auf, der eine konische oder kegelstumpfförmige Seitenoberfläche als reflektierende Ober fläche aufweist, sowie einen reflektierenden Spiegel 24B, der eine Seitenoberfläche einer kegelstumpfförmigen Innenwand aufweist, die dem reflektierenden Spiegel 24A als reflektie rende Oberfläche gegenüberliegt. Gemäß Fig. 8 wird das Strah lenbündel, das auf den ein zonales Strahlenbündel erzeugen den Spiegel 24 von dessen Einlaßende 24a einfällt, am Anfang durch den reflektierenden Spiegel 24A reflektiert, der an der Oberfläche der konischen Seite vorgesehen ist, und dann von dem reflektierenden Spiegel 24B reflektiert, der an der Sei tenoberfläche der kegelstumpfförmigen Innenwand angeordnet ist, und wird dann von einem Auslaßende 24b des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegels 24 als zonales Licht A ausgesandt.As can be seen from FIG. 5, the optical dark-field on-light illumination system in this embodiment has a mirror 24 generating a zonal beam for generating zonal light, a zonally reflecting mirror 23 which reflects this zonal light towards sample 1 , so like the zonal condenser lens 22 . Referring to FIGS. 6 to 8 24 has a zonal ray beam generating mirrors a reflecting mirror 24 Å, which has a conical or frustoconical surface as a reflective upper surface, and a reflecting mirror 24 B having a side surface of a frusto-conical inner wall that the reflecting mirror 24 A is opposite as a reflecting surface. Referring to FIG. 8, the Strah is lenbündel, which generate on the zonal ray beam to mirror 24 from its inlet end 24 a is incident, reflects 24 A at the beginning by the reflecting mirror which is provided on the surface of the tapered side and then from the reflecting mirror 24 B, which is arranged on the side surface of the frustoconical inner wall, and is then emitted from an outlet end 24 b of the mirror 24 generating a zonal beam as zonal light A.
Der zonale reflektierende Spiegel 23 ist ein ringförmig re flektierender Spiegel, der um den Objektivtubus 33 und schräg zu diesem angeordnet ist, und das zonale Licht A, das in dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegel 24 erzeugt wird, in Richtung auf die Probe 1 reflektiert. Ein Abschnitt 33A des Objektivtubus 33, durch welchen das zonale Licht A gelangt, besteht aus einem transparenten Teil oder ist unter brochen, so daß das zonale Licht A, das von dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Spiegel 24 ausgegeben wird, den zonal reflektierenden Spiegel 23 erreichen kann.The zonal reflecting mirror 23 is an annular re reflecting mirror, which is arranged around the lens barrel 33 and obliquely thereto, and the zonal light A, which is generated in the mirror 24 generating a zonal beam, reflects towards the sample 1 . A section 33 A of the lens barrel 33 , through which the zonal light A passes, consists of a transparent part or is interrupted, so that the zonal light A, which is emitted by the mirror 24 generating a zonal beam, the zonally reflecting mirror 23 can reach.
Die zonale Kondensorlinse 22 ist eine zonale Linse, die um das optische Objektivsystem 30 herum angeordnet ist, und das zonale Licht A, welches bei ihr von dem zonal reflektieren den Spiegel 23 angekommen ist, auf die Oberfläche der Probe 1 fokussiert, um auf diese Weise diese zu bestrahlen. Hierbei bestehen der ein zonales Strahlenbündel erzeugende Spiegel 24, der zonal reflektierende Spiegel 23 und die zonale Kon densorlinse 22 vorzugsweise aus einem Material mit geringerer Eigenfluoreszenz, beispielsweise aus synthetischem Quarz.The zonal condenser lens 22 is a zonal lens arranged around the optical lens system 30 , and the zonal light A which has arrived from the zonally reflecting mirror 23 is focused on the surface of the sample 1 to thereby to irradiate them. Here, the zonal beam generating mirror 24 , the zonally reflecting mirror 23 and the zonal condenser lens 22 are preferably made of a material with less intrinsic fluorescence, for example synthetic quartz.
Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, abgese hen von dem optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, sind in der Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß dieser Aus führungsform die Anordnungen und Betriebsweisen der Abschnit te von der Probe 1 bis zum Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 ebenso wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausfüh rungsform. This embodiment is constructed essentially the same as the first embodiment described above, apart from the optical dark-field incident light illumination system. As is apparent from FIG. 9, in the dark-field reflected-light illumination fluorescence microscope device according to this embodiment, the arrangements and operations of the sections from the sample 1 to the fluorescence detection section 40 are the same as in the above-described first embodiment.
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist das optische Dunkelfeld-Auf licht-Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungs form eine Blendenöffnung 80 auf, ein ein zonales Strahlenbün del erzeugendes Prisma 27, eine Sehfeldblende 81, die Feld linse 19, den zonal reflektierenden Spiegel 23, die zonale Kollimatorlinse 21, und die zonale Kondensorlinse 22. Darüber hinaus weist diese Ausführungsform zusätzlich eine Fliegen augenlinse (Integratorlinse) 18 auf.As can be seen from FIG. 9, the optical dark-field on-light illumination system according to the present embodiment has an aperture 80 , a prism 27 that generates a zonal ray bundle, a field of view diaphragm 81 , the field lens 19 , the zonal reflecting mirror 23 , the zonal collimator lens 21 , and the zonal condenser lens 22 . In addition, this embodiment additionally has a fly eye lens (integrator lens) 18 .
Die Fliegenaugenlinse 18, bei welcher eine Anzahl stangenför miger Linsen zur Erzielung einer gleichmäßigen Beleuchtung zu einem Bündel vereinigt sind, weist ein Einlaßende auf, wel ches stromabwärts der Sammellinse 11 vorgesehen ist. Die Aper turblende 80 stellt das die Probe 1 bestrahlende Anregungs licht auf die geforderte Helligkeit ein. Die Aperturblende 80 und das Einlaßende des ein zonales Strahlenbündel erzeu genden Prismas 27 sind an einer Position (einer zur Pupille konjugierten Position) unmittelbar stromabwärts der Fliegen augenlinse 18 angeordnet. Die Sehfeldblende 81 ist an einer Position angeordnet, die zur Probe 1 konjugiert ist, und be grenzt die Bestrahlung mit dem Anregungslicht auf nur den er forderlichen Abschnitt auf der Oberfläche der Probe 1. Bei einem derartigen optischen System können eine variable Aper turblende und Gesichtsfeldblende so arbeiten, daß die Probe 1 am wirksamsten mit der erforderlichen und ausreichenden Fläche und Lichtmenge angeregt wird, wodurch eine Erfassung des interessierenden fluoreszierenden Materials mit niedrigem Rauschen und hohem Wirkungsgrad ermöglicht wird.The fly's eye lens 18 , in which a number of stangenför shaped lenses are combined to achieve uniform illumination to form a bundle, has an inlet end which is provided downstream of the converging lens 11 . The Aper turblende 80 sets the excitation light irradiating the sample 1 to the required brightness. The aperture stop 80 and the inlet end of the prism 27 generating a zonal beam are arranged at a position (a position conjugated to the pupil) immediately downstream of the fly eye lens 18 . The field of view diaphragm 81 is arranged at a position which is conjugated to the sample 1 , and limits the irradiation with the excitation light to only the required portion on the surface of the sample 1 . In such an optical system, a variable aperture and field diaphragm can operate to most effectively excite Sample 1 with the required and sufficient area and amount of light, thereby enabling detection of the fluorescent material of interest with low noise and high efficiency.
Wie aus den Fig. 10 bis 11D hervorgeht, weist das ein zona les Strahlenbündel erzeugende Prisma 27 ein konkav-konisches oder konkav-kegelstumpfförmiges Prisma 27A auf, ein gegen überliegendes, kegelstumpfförmiges Prisma 27B, ein undurch lässiges, im wesentlichen konkav-konisches Halterungsteil 27C zur Aufnahme des Prismas 27A, und ein lichtundurchlässiges, im wesentlichen konkav-kegelstumpfförmiges Halterungsteil 27D, das in dem Prisma 27B aufgenommen ist. Das Strahlenbün del, das auf das ein zonales Strahlenbündel erzeugende Pris ma 27 von dessen Einlaßende 27a aus einfällt, wird am Anfang durch das konkav-konische Prisma 27A gebrochen, und dann durch das gegenüberliegende kegelstumpfförmige Prisma 27B ge brochen, so daß es von einem Auslaßende 27b des ein zonales Strahlenbündel erzeugendes Prisma 27 als das zonale Licht A ausgegeben wird, welches ein verkleinertes Strahlenbündel bildet. Das ein zonales Strahlenbündel erzeugende Prisma 27 kann frei wählbar die Breite und den Durchmesser des zonalen Strahlenbündels A festlegen. Das zonale Licht A, welches von dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prisma 27 ausge sandt wird, wird durch das ND-Filter 13 hindurchgelassen, welches die Lichtmenge auf einen geeigneten Wert verringert, durch das Anregungsfilter 15, welches selektiv nur einen er forderlichen Wellenlängenbereich durchläßt, und durch die Gesichtsfeldlinse 19, so daß es in Richtung auf den zonal reflektierenden Spiegel 23 ausgesandt wird.As can be seen from FIGS. 10 to 11D, the prism 27 generating a zona les bundle of rays has a concave-conical or concave-frustoconical prism 27 A, an opposite, frustoconical prism 27 B, an impermeable, essentially concave-conical Bracket part 27 C for receiving the prism 27 A, and an opaque, substantially concave frustoconical bracket part 27 D, which is received in the prism 27 B. The ray bundle that falls on the prism generating a zonal beam 27 from its inlet end 27 a is broken at the beginning by the concave-conical prism 27 A, and then broken by the opposite frustoconical prism 27 B, so that it from an outlet end 27 b of the prism 27 generating a zonal beam of rays is output as the zonal light A, which forms a reduced beam of rays. The prism 27 generating a zonal beam can freely select the width and the diameter of the zonal beam A. The zonal light A, which is sent out by the prism 27 generating a zonal beam, is passed through the ND filter 13 , which reduces the amount of light to a suitable value, through the excitation filter 15 , which selectively passes only a required wavelength range, and through the field of view lens 19 so that it is emitted toward the zonally reflecting mirror 23 .
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist der zonal reflektierende Spie gel 23 ein wie ein ringförmiges Band reflektierender Spiegel, der um den Objektivtubus 33 herum und schräg in bezug auf diesen angeordnet ist, und das zonale Licht A, das in dem ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Prisma 27 erzeugt wird, in Richtung auf die Probe 1 reflektiert. Ein Abschnitt des Objektivtubus 33, durch welchen das zonale Licht A gelangt, besteht aus einem transparenten Teil oder ist unterbrochen, so daß das zonale Licht A, welches von dem ein zonales Strah lenbündel erzeugenden Prisma 27 ausgegeben wird, den zonal reflektierenden Spiegel 23 erreichen kann.As is apparent from Fig. 9, the zonally reflecting mirror 23 is a mirror like an annular band reflecting mirror which is arranged around the lens barrel 33 and obliquely with respect thereto, and the zonal light A which generates a zonal beam Prism 27 is generated, reflected in the direction of the sample 1 . A portion of the lens barrel 33 , through which the zonal light A passes, consists of a transparent part or is interrupted, so that the zonal light A, which is emitted by the prism 27 generating a zonal beam, can reach the zonally reflecting mirror 23 .
Die zonale Kondensorlinse 22 ist eine zonale Linse, die um den Objektivtubus 33 herum angeordnet ist, und das zonale Licht A, welches dort von dem zonal reflektierenden Spiegel 23 aus angekommen ist, auf die Oberfläche der Probe 1 fokus siert, um so diese zu bestrahlen. Hierbei bestehen die Ge sichtsfeldlinse 19, der zonal reflektierende Spiegel 23, und die zonale Kondensorlinse 22 vorzugsweise aus einem Material mit geringerer Eigenfluoreszenz, beispielsweise aus synthe tischem Quarz.The zonal condenser lens 22 is a zonal lens which is arranged around the lens barrel 33 , and the zonal light A, which has arrived there from the zonally reflecting mirror 23 , is focused on the surface of the sample 1 so as to irradiate it . Here, the Ge field of view lens 19 , the zonally reflecting mirror 23 , and the zonal condenser lens 22 are preferably made of a material with less intrinsic fluorescence, for example synthetic quartz.
Bei dieser Ausführungsform ist ein in Fig. 12 gezeigter Spie gel 73 mit gekippter konischer Innenwand unterhalb der Probe 1 angeordnet. Wenn die Probe 1 transparent ist, geht ein Teil des Anregungslichts durch die Probe 1 hindurch. Das so hin durchgelangte Anregungslicht wird wiederholt an der Innenwand des Spiegels 73 mit gekippter konischer Innenwand reflektiert. Das Anregungslicht, welches die Spitze des Spiegels 73 mit gekippter konischer Innenwand erreicht hat, wird zum Einfall auf eine Faseroptik 74 veranlaßt, die mit einem Loch verbun den ist, das an der Spitze vorgesehen ist, und nach Durchgang durch die Faseroptik 74 wird die Intensität des Anregungs lichts durch einen Photodetektor 75 gemessen. Die Reflexion und Streuung des Anregungslichts, das durch die Probe 1 hin durchgelangt ist, werden daher ausgeschaltet, und es wird das Anregungslicht gemessen. Auf der Grundlage des so gemessenen Wertes können der Verschluß 12, das ND-Filter 13 und die Aper turblende 80 so gesteuert oder geregelt werden, daß die geeig nete Anregungslichtmenge und Anregungszeit eingestellt werden.In this embodiment, a mirror 73 shown in FIG. 12 is arranged below the sample 1 with a tilted conical inner wall. If the sample 1 is transparent, part of the excitation light passes through the sample 1 . The excitation light thus passed through is repeatedly reflected on the inner wall of the mirror 73 with a tilted conical inner wall. The excitation light, which has reached the tip of the mirror 73 with a tilted conical inner wall, is caused to incident on a fiber optic 74 , which is connected to a hole provided at the tip, and after passing through the fiber optic 74 , the intensity of the excitation light measured by a photodetector 75 . The reflection and scatter of the excitation light which has passed through the sample 1 are therefore turned off, and the excitation light is measured. On the basis of the value measured in this way, the shutter 12 , the ND filter 13 and the aperture diaphragm 80 can be controlled or regulated in such a way that the suitable amount of excitation light and the excitation time are set.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, weist die Dunkelfeld-Auflicht-Be leuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung bei dieser Ausfüh rungsform als optisches Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem die Aperturblende 80 auf, ein ein zonales Strahlenbündel erzeugendes Beugungsgitter 28, die Gesichtsfeldblende 81, die Feldlinse 19, den zonal reflektierenden Spiegel 23, die zonale Kollimatorlinse 21, und die zonale Kondensorlinse 22. Weiterhin weist diese Ausführungsform die Fliegenaugenlinse (Integratorlinse) 18 auf, einen Überwachungsstrahlteiler 82, und einen Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42.As can be seen from FIG. 13, the dark-field reflected-light illumination fluorescence microscope device in this embodiment as an optical dark-field reflected-light illumination system has the aperture diaphragm 80 , a diffraction grating 28 that generates a zonal beam, the visual field diaphragm 81 , the field lens 19 zonally reflecting mirror 23 , the zonal collimator lens 21 , and the zonal condenser lens 22 . Furthermore, this embodiment has the fly's eye lens (integrator lens) 18 , a monitoring beam splitter 82 , and an excitation light detection section 42 .
Wie aus den Fig. 14A und 14B hervorgeht, ist das ein zonales Strahlenbündel erzeugende Beugungsgitter 28 als Paar opti scher Teile des Reflexions- oder Transmissionstyps ausgebil det, die den Beugungseffekt nutzen, und jeweils aus einem Zonengitter bestehen, welches einen sägezahnförmigen Quer schnitt aufweist, und ein zonales Strahlenbündel erzeugen kann. Fig. 14A ist eine Schnittansicht eines Paars ein zona les Bündel erzeugender Beugungsgitter, welche den Reflexions beugungseffekt verwenden, wogegen Fig. 14B schematisch deren Querschnittsform in vergrößertem Maßstab zeigt.As is apparent from FIGS . 14A and 14B, the diffraction grating 28 which generates a zonal beam is formed as a pair of optical parts of the reflection or transmission type which use the diffraction effect and each consist of a zone grating which has a sawtooth-shaped cross section, and can generate a zonal beam of rays. Fig. 14A is a sectional view of a pair of zona les bundle-producing diffraction gratings which use the reflection diffraction effect, while Fig. 14B schematically shows their cross-sectional shape on an enlarged scale.
In diesem Fall gelangt das Anregungslicht, das auf ein Ein laßende 28a des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beu gungsgitters 28 einfällt, durch ein Loch, das im Zentrum eines zonalen Beugungsgitters 28A vorgesehen ist, und wird dann reflektiert und gebeugt durch das andere scheibenförmi ge Beugungsgitter 28B. Das so gebeugte Anregungslicht wird durch das Beugungsgitter 28A reflektiert und gebeugt, und dann von einem Auslaßende 28b des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beugungsgitters 28 als das zonale Licht A abge geben.In this case, the excitation light passes, the laßende to a one 28 a of a zonal ray beam generating Beu supply grating 28 is incident, through a hole provided in the center of a zonal diffraction grating 28 A, and is then reflected and diffracted ge through the other scheibenförmi Diffraction grating 28 B. The excitation light diffracted in this way is reflected and diffracted by the diffraction grating 28 A, and then from an outlet end 28 b of the diffraction grating 28 which generates a zonal beam of rays as the zonal light A.
Andererseits ist Fig. 14C eine Schnittansicht eines Paars ein zonales Strahlenbündel erzeugender Beugungsgitter, welche den Transmissions-Beugungseffekt verwenden, während Fig. 14D schematisch deren Querschnittsform in vergrößertem Maßstab zeigt. In diesem Fall wird das Anregungslicht, welches auf das Einlaßende 28a des ein zonales Strahlenbündel er zeugen den Beugungsgitters 28 einfällt, durch einen scheibenförmigen Gitterabschnitt, der im Zentrum eines Beugungsgitters 28C vorgesehen ist, durchgelassen und gebeugt. Das so gebeugte Anregungslicht wird erneut durch das andere zonale Beugungs gitter 28D durchgelassen und gebeugt, und dann von dem Aus laßende 28b des ein zonales Strahlenbündel erzeugenden Beu gungsgitters 28 als das zonale Licht A abgegeben.On the other hand, Fig. 14C is a sectional view of a pair of zonal ray diffraction gratings using the transmission diffraction effect, while Fig. 14D schematically shows their cross-sectional shape on an enlarged scale. In this case, the excitation light, which is incident on the inlet end 28 a of a zonal beam, he witnesses the diffraction grating 28 , through a disc-shaped grating section, which is provided in the center of a diffraction grating 28 C, transmitted and diffracted. The thus diffracted excitation light is again transmitted through the other grid-zonal diffraction 28 D and bent, and then from the off laßende 28 b of a zonal ray beam generating Beu supply grid 28 output as the zonal light A.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, reflektiert der Überwachungs strahlteiler 82 einen Teil (beispielsweise 0,1%) des An regungslichts und führt es dem Anregungslicht-Erfassungsab schnitt 42 zu, wodurch die Lichtmenge dieses Anteils des An regungslichts durch den Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42 gemessen wird. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Messung können der Verschluß 12, das ND-Filter 13 und die Aperturblende 18 so gesteuert oder geregelt werden, daß die geeignete Anregungslichtmenge und Anregungszeit eingestellt werden.As is apparent from Fig. 13, the monitoring reflected beam splitter 82 a part (for example, 0.1%) of the An excitation light and supplies it to the excitation light Erfassungsab section 42 to, thereby, the light amount of this portion excitation light is measured the on by the excitation light detecting section 42 becomes. Based on the result of this measurement, the shutter 12 , the ND filter 13 and the aperture stop 18 can be controlled or adjusted so that the appropriate amount of excitation light and excitation time are set.
Wenn hierbei ein Laser als Lichtquelle 10 verwendet wird, wird ein Strahlaufweiter verwendet, wogegen das Anregungs filter 15 unnötig ist. Darüber hinaus besteht der Über wachungsstrahlteiler 82 vorzugsweise aus einem Material mit geringerer Fluoreszenz.Here, if a laser is used as the light source 10 , a beam expander is used, whereas the excitation filter 15 is unnecessary. In addition, the surveillance beam splitter 82 is preferably made of a material with less fluorescence.
Da bei dem voranstehend geschilderten zweiten bis vierten Ausführungsformen, ebenso wie im Falle der ersten Ausfüh rungsform, der optische Weg, durch welchen sich das Anre gungslicht von der Lichtquelle 10 zur Probe 1 ausbreitet, und der optische Weg, durch welchen die Fluoreszenz B, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandt wird, den Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 erreicht, von einander getrennt sind, veranlaßt das Anregungslicht vor Erreichen der Probe 1 nicht das optische Objektivsystem 30 und dergleichen zur Erzeugung von Fluoreszenz. In dem opti schen System auf dem optischen Weg stromaufwärts des Absorp tionsfilters 31 wird weniger Fluoreszenz durch das Anregungs licht erzeugt, das von der Probe 1 reflektiert wird. Weiter hin wird das von der Probe 1 reflektierte Anregungslicht durch das Absorptionsfilter abgeblockt. Der Fluoreszenz-Erfassungs abschnitt 40 erfaßt daher mit hoher Empfindlichkeit die von der Probe 1 ausgesandte Fluoreszenz B.Since in the above-described second to fourth embodiments, as in the case of the first embodiment, the optical path through which the excitation light propagates from the light source 10 to the sample 1 and the optical path through which the fluorescence B which is emitted from the fluorescent material in the sample 1 , reaches the fluorescence detection section 40 , is separated from each other, the excitation light before reaching the sample 1 does not cause the optical lens system 30 and the like to generate fluorescence. In the optical system on the optical path upstream of the absorption filter 31 , less fluorescence is generated by the excitation light which is reflected by the sample 1 . Furthermore, the excitation light reflected by sample 1 is blocked by the absorption filter. The fluorescence detection section 40 therefore detects the fluorescence B emitted by the sample 1 with high sensitivity.
Nachstehend werden das Absorptionsfilter 31 und das optische Objektivsystem 30 mit weiteren Einzelheiten erläutert.The absorption filter 31 and the optical lens system 30 will be explained in more detail below.
Fig. 15A ist eine Schnittansicht einer Anordnung, bei welcher ein Absorptionsfilter 31a an der Seite der Probe 1 einer Objektivlinse 30a angeordnet ist, die als optisches Objektiv system 30 ausgebildet ist. Es ist nützlich, wenn die numeri sche Apertur der Objektivlinse 30a klein ist, also wenn eine lange Entfernung zwischen der Objektivlinse 30a und der Pro be 1 sichergestellt werden kann. Da kein optisches Gerät sich zwischen dem Absorptionsfilter 31a und der Probe 1 befindet, tritt dort nämlich keine Fluoreszenz dazwischen auf, welche Rauschen hervorrufen könnte. Fig. 15A is a sectional view of an arrangement in which an absorption filter 31 a is arranged on the side of the sample 1 of an objective lens 30 a, which is designed as an optical lens system 30 . It is useful if the numerical aperture of the objective lens 30 a is small, that is, if a long distance between the objective lens 30 a and the sample 1 can be ensured. Since there is no optical device between the absorption filter 31a and the sample 1 , there is no fluorescence between them, which could cause noise.
Fig. 15B ist eine Schnittansicht einer Anordnung, bei welcher bei mehreren Linsen 30b, 30c und 30a, die das optische Objek tivsystem 30 bilden, ein Absorptionsfilter 31b auf der Ober fläche der dritten Linse 30a auf der Seite der Probe 1 ange ordnet ist. In diesem Falle bestehen die erste Linse 30b und die zweite Linse 30c vorzugsweise aus einem nicht-fluoreszie renden Material. FIG. 15B is a sectional view of an arrangement in which when a plurality of lenses 30 b, 30 c and 30 a, the tivsystem form the optical OBJEK 30, an absorption filter 31 b on the upper surface of the third lens 30 a on the side of the sample 1 is arranged. In this case, the first lens 30 b and the second lens 30 c are preferably made of a non-fluorescent material.
Fig. 15C ist eine Schnittansicht einer Anordnung, bei welcher bei mehreren Linsen 30b, 30e, 30d und 30a, die das optische Objektivsystem 30 bilden, ein Absorptionsfilter 31c zwischen der dritten Linse 30d und der vierten Linse 30a angeordnet ist. In diesem Falle bestehen die erste Linse 30b, die zwei te Linse 30e und die dritte Linse 30d vorzugsweise aus einem nicht-fluoreszierenden Material. Fig. 15C is a sectional view of an arrangement in which when a plurality of lenses 30 b, 30 e, 30 d and 30 a, which form the objective optical system 30, an absorption filter 31 c between the third lens 30 d and the fourth lens 30 a arranged is. In this case, the first lens 30 b, the second lens 30 e and the third lens 30 d are preferably made of a non-fluorescent material.
Fig. 15D ist eine Schnittansicht einer Anordnung, bei welcher bei mehreren Linsen 30b, 30e, 30f und 30a, die das optische Objektivsystem 30 bilden, die dritte Linse 30f eine Linse (beispielsweise eine Fresnel-Zonenplatte oder Fresnel-Linse) ist, welche den Lichtbeugungseffekt nutzt, während ein Absorp tionsfilter 31d auf der Oberfläche der dritten Linse 30f auf der Seite der Probe 1 vorgesehen ist. In diesem Falle beste hen die erste Linse 30b und die zweite Linse 30e vorzugsweise aus einem nicht-fluoreszierenden Material. Fig. 15D is a sectional view of an arrangement in which when a plurality of lenses 30 b, 30 e, 30 f and 30 a, which form the objective optical system 30, the third lens 30 for a lens (for example, a Fresnel zone plate or Fresnel lens ), which uses the light diffraction effect, while an absorption filter 31 d is provided on the surface of the third lens 30 f on the side of the sample 1 . In this case, the first lens 30 b and the second lens 30 e are preferably made of a non-fluorescent material.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen für die Anordnungen des Absorptionsfilters 31 und des optischen Objektivsystems 30 zu sätzlich zu den voranstehend geschilderten Ausführungsformen vorhanden sein können, wird die Lichtmenge der Fluoreszenz, die von anderen Material als dem gewünschten fluoreszieren den Material erzeugt wird, kleiner, da die Anzahl optischer Geräte (Linsen, die das optische Objektivsystem 30 bilden), die zwischen der Probe 1 und dem Absorptionsfilter 31 vorhan den sind, kleiner ist, und die von den optischen Geräten er zeugte Fluoreszenz geringer ist, die zwischen der Probe 1 und dem Absorptionsfilter 31 vorhanden sind.Although there may be various embodiments for the arrangements of the absorption filter 31 and the optical lens system 30 in addition to the above-described embodiments, the amount of light of fluorescence generated by material other than the desired fluorescent material becomes smaller because the number is optical Devices (lenses that form the optical lens system 30 ), which exist between the sample 1 and the absorption filter 31 , are smaller, and the fluorescence generated by the optical devices is lower, which exists between the sample 1 and the absorption filter 31 are.
Nachstehend wird erläutert, wie die Meßempfindlichkeit für die Lichtmenge der Fluoreszenz B, die von dem fluoreszie renden Material in der Probe 1 in der Dunkelfeld-Auflicht- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung bei den voranstehenden er sten bis vierten Ausführungsformen ausgesandt wird, verbes sert ist, verglichen mit dem Falle des konventionellen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskops, wel ches in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 3-266809 beschrieben ist. Hierbei ist das Absorptionsfilter 31 in der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung das Absorptionsfilter 31a, das so wie in Fig. 15A gezeigt angeordnet ist. Hierbei wird also angenommen, daß das Absorptionsfilter 31 an einem Ort zwischen dem optischen Objektivsystem 30 und der Probe 1 angeordnet ist.The following explains how the measurement sensitivity to the amount of light of fluorescence B emitted from the fluorescent material in the sample 1 in the dark-field reflected-light fluorescence microscope device in the foregoing he to fourth embodiments is improved compared to the case of the conventional dark-field epi-illumination fluorescent microscope described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-266809. Here, the absorption filter 31 in the dark field incident light fluorescence microscope device according to the present invention is the absorption filter 31 a, which is arranged as shown in FIG. 15A. It is assumed here that the absorption filter 31 is arranged at a location between the optical lens system 30 and the sample 1 .
Bei beiden Vorrichtungen wird angenommen, daß das Anregungs licht, welches die Probe 1 bestrahlt, eine Einheitsintensität aufweist (mit einer Einheit von Photonen oder dergleichen). Es wird angenommen, daß das Fluoreszenzverhältnis (also die Anzahl der fluoreszierenden Photonen, geteilt durch die Anzahl der Photonen des Anregungslichts) F0 der Objektivlinse in dem konventionellen Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskop 10-7 beträgt, und daß das Fluoreszenzverhältnis F1 des opti schen Objektivlinsensystems in der Auflicht-Beleuchtungs- Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung ebenfalls 10-7 beträgt. Das Extinktionsverhältnis (Transmission der Anregungslichtenergie, geteilt durch Trans mission der Fluoreszenzenergie) γ des Absorptionsfilters 31 wird als 10-5 angenommen. Das Streuverhältnis (also die Lichtmenge des Anregungslichts, gestreut von der Probe 1 so, daß es auf die Öffnung der Objektivlinse 30 gerichtet wird, geteilt durch die Lichtmenge des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts) R wird mit 10-3 angenommen. Dies sind typi sche Werte für derartige Teile, die momentan verfügbar sind.In both devices, it is assumed that the excitation light which irradiates the sample 1 has a unit intensity (with a unit of photons or the like). It is assumed that the fluorescence ratio (i.e., the number of fluorescent photons divided by the number of photons of the excitation light) F0 of the objective lens in the conventional incident-light fluorescence microscope is 10 -7 , and that the fluorescence ratio F1 of the optical objective lens system is in the incident-light fluorescent microscope device according to the present invention is also 10 -7 . The extinction ratio (transmission of the excitation light energy divided by the transmission of the fluorescence energy) γ of the absorption filter 31 is assumed to be 10 -5 . The scattering ratio (that is, the amount of light of the excitation light scattered by the sample 1 so that it is directed to the opening of the objective lens 30 divided by the amount of light of the excitation light irradiating the sample 1 ) R is assumed to be 10 -3 . These are typical values for such parts that are currently available.
Bei einer Berechnung mit diesen Werten beträgt die Fluores zenz, die von der Objektivlinse des konventionellen Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskops erzeugt wird:When calculating with these values, the fluorescence is by the objective lens of conventional incident light Illumination fluorescence microscope is generated:
F0 × R = 10-7 × 10-3 = 10-10 (1)F0 × R = 10 -7 × 10 -3 = 10 -10 (1)
Bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird beinahe das gesamte Anregungslicht von dem Absorptionsfilter 31 ab sorbiert, wogegen das Anregungslicht kaum so durch das Absorp tionsfilter 31 hindurchgeht, daß es auf die Öffnung des opti schen Objektivsystems 30 einfällt. Die Fluoreszenz, die von dem optischen Objektivsystem 30 der Dunkelfeld-Auflicht-Be leuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorlie genden Erfindung erzeugt wird, beträgt:In the dark-field epi-illumination fluorescent microphones kopvorrichtung according to the present invention, the entire excitation light by the absorption filter 31 is almost absorbed from the excitation light while hardly so by the Absorp tion filter 31 passes to be incident on the aperture of the optical rule lens system 30th The fluorescence generated by the optical lens system 30 of the dark-field reflected light illumination fluorescence microscope device according to the present invention is:
F1 × γ × R = 10-7 × 10-3 × 10-4 = 10¹⁵ (2)F1 × γ × R = 10 -7 × 10 -3 × 10 -4 = 10¹⁵ (2)
Die Fluoreszenz, die von dem optischen Objektivsystem der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, ist da her um fünf Größenordnungen kleiner als jene Fluoreszenz, die von der Objektivlinse des konventionellen Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskops erzeugt wird.The fluorescence emitted by the optical lens system Darkfield epi-illumination fluorescent microscope device device according to the present invention is there five orders of magnitude smaller than the fluorescence that from the objective lens of conventional darkfield incident light Illumination fluorescence microscope is generated.
Wenn andernfalls das Fluoreszenzmaterial in der Probe 1 dünn ist, und angenommen wird, daß die Anzahl an Teilen des Fluo resmaterials N beträgt, die Quantenausbeute des fluoreszie renden Materials Q, der Absorptionsquerschnitt des Anregungs lichts in der Probe σ (m²), und das Gesichtsfeld des Mikros kops S (m²), so wird die Fluoreszenz If, die von dem fluores zierenden Material in der Probe 1 ausgesandt wird, durch fol genden Ausdruck dargestellt:Otherwise, if the fluorescent material in the sample 1 is thin, and it is assumed that the number of parts of the fluorescent material is N, the quantum yield of the fluorescent material Q, the absorption cross section of the excitation light in the sample σ (m²), and the field of view of the microscope S (m²), the fluorescence If, which is emitted by the fluorescent material in sample 1 , is represented by the following expression:
If = N × Q × σ/S (3)If = N × Q × σ / S (3)
(vergleiche beispielsweise J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, 1983). Nimmt man hier folgende typische Werte an:(See, for example, J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, 1983). Taking here the following typical values:
N=1 , Q=1, σ=10-20 (m²), S=10-7 (m²) (4)N = 1, Q = 1, σ = 10 -20 (m²), S = 10 -7 (m²) (4)
so erhält man If zu:how to get If to:
If = 10-12 (5)If = 10 -12 (5)
Es wird darauf hingewiesen, daß der Wirkungsgrad des Sammelns und der Transmission bei dem optischen System im wesentlichen gleich 10-1 ist. Die Intensität der den Detektor erreichen den Fluoreszenz beträgt daher praktisch 10-13.It should be noted that the efficiency of collection and transmission in the optical system is substantially equal to 10 -1 . The intensity of the fluorescence reaching the detector is therefore practically 10 -13 .
Daher ist bei dem konventionellen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungs-Fluoreszenzmikroskop die Lichtmenge der Fluoreszenz B, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandt wird, um drei Größenordnungen kleiner als die Lichtmenge der Fluoreszenz, die von der Objektivlinse erzeugt wird, was die Messung schwierig macht. Im Gegensatz hierzu ist bei der Dun kelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtmenge der Fluores zenz B, die von dem Fluoreszenzmaterial in der Probe 1 ausge sandt wird, um zwei Größenordnungen größer als die Fluores zenz, die von dem optischen Objektivsystem 30 erzeugt wird, was die Messung ermöglicht.Therefore, in the conventional dark-field reflected-light fluorescent microscope, the amount of light of fluorescence B emitted from the fluorescent material in the sample is three orders of magnitude smaller than the amount of light of fluorescence generated by the objective lens, which is the measurement makes difficult. In contrast, in the dark field incident-light fluorescent microscope device according to the present invention, the amount of light of the fluorescence B emitted from the fluorescent material in the sample 1 is two orders of magnitude larger than the fluorescence emitted by the optical one Lens system 30 is generated, which enables the measurement.
In Fällen, in welchen das Absorptionsfilter 31 an den in den Fig. 15B bis 15D gezeigten Positionen angeordnet ist, ist die Lichtmenge der von dem optischen Objektivsystem 30 erzeugten Fluoreszenz geringer als jene, die von der Objektivlinse in dem konventionellen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluores zenzmikroskop erzeugt wird. Insbesondere dann, wenn die Lin sen, die das optische Objektivsystem 30 bilden, und zwischen dem Absorptionsfilter 31 und der Probe 1 vorhanden sind, aus einem nicht-fluoreszierenden Material bestehen, nimmt die Lichtmenge der von der Objektivlinse 30 erzeugten Fluoreszenz weiter ab. In cases where the absorption filter 31 is arranged at the positions shown in FIGS. 15B to 15D, the amount of light of the fluorescence generated by the optical lens system 30 is less than that by the objective lens in the conventional dark field incident light illuminator. Fluorescence microscope is generated. In particular, when the lenses forming the objective lens system 30 and provided between the absorption filter 31 and the sample 1 are made of a non-fluorescent material, the amount of light of the fluorescence generated by the objective lens 30 further decreases.
Wie aus Fig. 16 hervorgeht, ist die Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vor liegenden Ausführungsform im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform. Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch, zusätzlich zur Anordnung der ersten Ausführungsform, ein Anregungslicht-Erfassungsmechanismus vorgesehen, der ei ne Anregungslicht-Meßfaser 26 zum Abzweigen eines Teils des Anregungslichts aufweist, und einen Anregungslicht-Erfassungs abschnitt 42 zur Überwachung der Intensität des Anregungs lichts, sowie ein Verarbeitungssteuerabschnitt 50, der die Intensität und Impulsform des Anregungslichts steuert und ei ne arithmetische Verarbeitung des Meßergebnisses der Fluores zenzintensität oder dergleichen durchführt, und schließlich ein Anzeigeabschnitt 51 zur Anzeige des Ergebnisses der arith metischen Verarbeitung, die von dem Verarbeitungssteuerab schnitt 50 durchgeführt wird.As is apparent from FIG. 16, the dark-field reflected-light illumination fluorescence microscope device according to the present embodiment is essentially constructed in the same way as the first embodiment described above. In the arrangement according to the present embodiment, however, in addition to the arrangement of the first embodiment, an excitation light detection mechanism is provided which has an excitation light measuring fiber 26 for branching part of the excitation light, and an excitation light detection section 42 for monitoring the intensity of the Excitation light, and a processing control section 50 which controls the intensity and pulse shape of the excitation light and performs arithmetic processing of the measurement result of the fluorescent intensity or the like, and finally a display section 51 for displaying the result of the arithmetic processing performed by the processing control section 50 is carried out.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, ist ein Einlaßende 26a der An regungslicht-Meßphase 26 mit dem Einlaßende des zonalen opti 36384 00070 552 001000280000000200012000285913627300040 0002019630322 00004 36265 schen Faserbündels 20 zusammengebündelt, welches ein Teil des optischen Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystems ist, und ist so angeordnet, daß ein Teil (beispielsweise 0,1%) des Anregungslichts, welches von der Seite der Lichtquelle 10 kommt, hierauf einfällt. Der Anregungslicht-Erfassungs abschnitt 42 mißt die Lichtmenge, die von einem Auslaßende 26b der Anregungslicht-Meßphase 26 ausgesandt wird, und ver wendet den so gemessenen Wert als Index für die Menge des Anregungslichtes, welches die Probe 1 bestrahlt.As shown in Fig. 17, an inlet end 26 a of the excitation light measuring phase 26 is bundled with the inlet end of the zonal optic 36384 00070 552 001000280000000200012000285913627300040 0002019630322 00004 36265 optical fiber bundle 20 , which is part of the optical dark field and reflected light is arranged so that a part (for example 0.1%) of the excitation light coming from the side of the light source 10 is incident thereon. The excitation light detection section 42 measures the amount of light that is emitted from an outlet end 26 b of the excitation light measurement phase 26 , and uses the value measured in this way as an index for the amount of excitation light that irradiates the sample 1 .
Hierbei kann auch bei dieser Ausführungsform dann, wenn ei ne mit einer kugelförmigen Spitze versehene optische Faser eingesetzt wird, die ein kugelförmiges Auslaßende aufweist und paralleles Licht ausgibt, die zonale Kollimatorlinse 21 weggelassen werden. Vorzugsweise bestehen das zonale Faser optikbündel 20, die zonale Kollimatorlinse 21 und die zonale Kondensorlinse 22 aus einem Material mit geringer Eigenfluo reszenz, beispielsweise synthetischem Quarz.Here, even in this embodiment, when egg ne with a spherical tip optical fiber is used, which has a spherical outlet end and outputs parallel light, the zonal collimator lens 21 can be omitted. Preferably, the zonal fiber optic bundle 20 , the zonal collimator lens 21 and the zonal condenser lens 22 are made of a material with low intrinsic fluorescence, for example synthetic quartz.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, weist der Verarbeitungssteuer abschnitt 50 einen Datenverarbeitungsabschnitt 50A auf, der eine arithmetische Verarbeitung der Lichtmenge der Fluores zenz durchführt, die von dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 gemessen wird, sowie der Lichtmenge des Anregungslichts, die beispielsweise von dem Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42 gemessen wird, berechnet deren Verhältnis zueinander, und überträgt das Ergebnis dieser Verarbeitung an den Anzeige ab schnitt 51; wogegen der Anzeigeabschnitt 51 das Ergebnis der Verarbeitung anzeigt. Weiterhin weist der Verarbeitungs- Steuerabschnitt 50 einen Anregungslicht-Steuerabschnitt 50B zum Steuern der Lichtmenge des Anregungslichts auf, welches von der Lichtquelle 10 ausgesandt wird und die Probe 1 be strahlt, um sie auf einem vorbestimmten Wert zu halten, oder um den Anregungslichtimpuls oszillieren zu lassen und die Impulsbreite oder Impulsperiode dieses Impulses zu steuern, um vorbestimmte Werte aufrechtzuerhalten. Für diese Steuerun gen wird der Betrieb der Lichtquelle 10 oder des Verschlusses 12 gesteuert. Wenn die Lichtquelle 10 eine steuerbare Impuls lichtquelle ist, können die Impulsbreite und die Impulsperio de direkt in bezug auf die Lichtquelle 10 gesteuert werden. Um die Lichtmenge des Anregungslichts zu steuern, kann das ND-Filter 13 durch ein anderes Filter ersetzt werden.As shown in Fig. 16, the processing control section 50 includes a data processing section 50 A on which performs an arithmetic processing of the light quantity of the fluorescence Zenz, which is measured by the fluorescence detecting section 40, and the light amount of the excitation light, for example, from the Excitation light detection section 42 is measured, calculates their ratio to each other, and transmits the result of this processing to the display section 51 ; whereas the display section 51 displays the result of the processing. Furthermore, the processing control section 50 has an excitation light control section 50 B for controlling the light amount of the excitation light which is emitted from the light source 10 and irradiates the sample 1 to keep it at a predetermined value or to oscillate the excitation light pulse and control the pulse width or pulse period of that pulse to maintain predetermined values. For these controls, the operation of the light source 10 or the shutter 12 is controlled. If the light source 10 is a controllable pulse light source, the pulse width and the pulse period can be controlled directly with respect to the light source 10 . In order to control the light quantity of the excitation light, the ND filter 13 can be replaced by another filter.
Hierbei kann ein Strahlteiler statt der Anregungslicht-Meß phase 26 dazu verwendet werden, einen Teil des Anregungs lichts zu reflektieren, wodurch das reflektierte Licht von dem Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42 gemessen werden kann, und der so gemessene Wert kann als Index für die Licht menge des Anregungslichts verwendet werden, welches die Pro be 1 bestrahlt.Here, a beam splitter can be used instead of the excitation light measurement phase 26 to reflect a part of the excitation light, whereby the reflected light from the excitation light detection section 42 can be measured, and the value thus measured can be used as an index for the quantity of light Excitation light can be used, which irradiates the sample be 1 .
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung der quantitativen Mes sung fluoreszierenden Materials, bei welcher die Dunkelfeld- Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.The quantitative measurements are explained below solution of fluorescent material, in which the dark field Incident light illumination fluorescence microscope device according to of the present embodiment is used.
Wenn die Intensität des Anregungslichts, welches die Probe 1 beleuchtet, gleich einem vorbestimmten Wert oder höher wird, ist die Intensität der Fluoreszenz B gesättigt, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandt wird. Nimmt man an, daß diese gesättigte Fluoreszenzintensität Ifs beträgt, die Intensität des die Probe 1 bestrahlenden Anre gungslichts gleich Ii ist, die Anzahl an Teilen an fluoreszie rendem Material in der Probe 1 gleich N, die Quantenausbeute des fluoreszierenden Materials gleich Q, der Absorptionsquer schnitt des Anregungslichts in der Probe 1 gleich σ, und das Gesichtsfeld des Mikroskops gleich S, so ergibt sich die In tensität If der Fluoreszenz B unter Berücksichtigung der Sät tigung durch folgenden Ausdruck:When the intensity of the excitation light illuminating the sample 1 becomes a predetermined value or higher, the intensity of the fluorescence B emitted from the fluorescent material in the sample 1 is saturated. Assuming that this saturated fluorescence intensity is Ifs, the intensity of the excitation light irradiating sample 1 is Ii, the number of parts of fluorescent material in sample 1 is N, the quantum efficiency of the fluorescent material is Q, the absorption cross section of the excitation light in sample 1 is equal to σ, and the field of view of the microscope is equal to S, the intensity If of the fluorescence B, taking into account the saturation, results from the following expression:
If = (N × Q × σ/S) × Ii × Ifs/(Ii + Ifs) (6)If = (N × Q × σ / S) × Ii × Ifs / (Ii + Ifs) (6)
(vergleiche beispielsweise K. Visscher, G. J. Brakenhoff, und T. D. Visser, "Fluorescence Saturation in Confocal Micros copy", Journal of Microscopy, Bd. 175 (1994), Teil 2, Sei ten 162-165).(see for example K. Visscher, G. J. Brakenhoff, and T. D. Visser, "Fluorescence Saturation in Confocal Micros copy ", Journal of Microscopy, Vol. 175 (1994), Part 2, Sci ten 162-165).
Wenn hierbei die Intensität Ii des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts und die gesättigte Fluoreszenzintensität Ifs in folgender Beziehung stehen:If the intensity Ii of the excitation light irradiating sample 1 and the saturated fluorescence intensity Ifs have the following relationship:
Ii « Ifs (7)II «Ifs (7)
so wird der Ausdruck (6) zu:so expression (6) becomes:
If = (N × Q × σ/S) × Ii (8)If = (N × Q × σ / S) × Ii (8)
Wenn nämlich die Intensität Ii des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts kleiner als die gesättigte Fluoreszenzinten sität Ifs ist, so ist die Intensität der Fluoreszenz B, die von den fluoreszierenden Materialien in der Probe 1 ausgesandt wird, proportional zur Intensität Ii des die Probe 1 bestrah lenden Anregungslichts, und zur Anzahl an Teilen des fluores zierenden Materials N in der Probe 1.Namely, if the intensity Ii of the excitation light irradiating the sample 1 is less than the saturated fluorescence intensity Ifs, the intensity of the fluorescence B emitted by the fluorescent materials in the sample 1 is proportional to the intensity Ii of the sample 1 irradiated Excitation light, and the number of parts of the fluorescent material N in sample 1 .
Andererseits ist es wünschenswert, um die Messung der Fluores zenzintensität in dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 mit hoher Genauigkeit durchzuführen, daß die Intensität des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts hoch ist. Wenn die In tensität des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts zu nimmt, wird es allerdings wahrscheinlich, daß eine Verfärbung und eine Extinktion auftreten.On the other hand, in order to measure the fluorescence intensity in the fluorescence detection section 40 with high accuracy, it is desirable that the intensity of the excitation light irradiating the sample 1 is high. If the intensity of the excitation light irradiating the sample 1 increases, however, discoloration and extinction are likely to occur.
Wenn daher der Verarbeitungs-Steuerabschnitt 50 die Intensi tät des Lichtbündels, die von der Lichtquelle 10 ausgesandt wird, so einstellt, daß die Intensität des Anregungslichts, welches die Probe 1 bestrahlt, kleiner als die gesättigte In tensität Ifs ist, jedoch so hoch, daß keine Verfärbung und Extinktion auftreten, während darüber hinaus die Fluoreszenz- Intensität, die an dem Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 gemessen wird, durch die Anregungslichtintensität dividiert wird, die an dem Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42 gemes sen wird, so ergibt das Ergebnis dieser Division, daß von dem Anzeigeabschnitt 51 angezeigt wird, die Menge an fluores zierendem Material in der Probe 1. Daher kann das fluoreszie rende Material in der Probe 1 quantitativ gemessen werden.Therefore, when the processing control section 50 sets the intensity of the light beam emitted from the light source 10 so that the intensity of the excitation light irradiating the sample 1 is less than the saturated intensity Ifs, but so high that no discoloration and extinction occur while, in addition, the fluorescence intensity measured on the fluorescence detection section 40 is divided by the excitation light intensity measured on the excitation light detection section 42 , the result of this division is that of is displayed on the display section 51 , the amount of fluorescent material in the sample 1 . Therefore, the fluorescent material in Sample 1 can be measured quantitatively.
Bei der tatsächlichen Messung ist es schwierig, die Bestrah lungsintensität Ii in bezug auf die Probe direkt zu messen. Daher werden unter Bezugnahme auf bekanntes, fluoreszierendes Material und Bedingungen (N, Q, σ und S), unter Umständen, bei welchen die Fluoreszenzintensität If und die Bestrahlungs überwachungsintensität Im, die an dem Anregungslicht-Erfas sungsabschnitt 42 gemessen werden, proportional zueinander sind, die Fluoreszenzintensität If und die Bestrahlungsüber wachungsintensität Im vorher gemessen. Aus folgenden Bezie hungen:In the actual measurement, it is difficult to directly measure the irradiation intensity Ii with respect to the sample. Therefore, referring to known fluorescent material and conditions (N, Q, σ and S), under circumstances where the fluorescence intensity If and the irradiation monitoring intensity Im measured on the excitation light detection section 42 are proportional to each other, the fluorescence intensity If and the radiation monitoring intensity Im measured beforehand. From the following relationships:
If = (N × Q × σ/S) × (Im/ki) (8a)If = (N × Q × σ / S) × (Im / ki) (8a)
undand
Im = ki × Ii (8b)Im = ki × Ii (8b)
welche eine Abänderung des Ausdruck (8) darstellen, wird dann der proportionale Koeffizient Ki für diese Mikroskopvorrich tung bestimmt. Unter Bezugnahme auf diesen Proportionalitäts koeffizienten wird dann die Messung unter Umständen durchge führt, bei welchen die Fluoreszenz und die Bestrahlungsüber wachungsintensität proportional zueinander sind.which represent a modification of expression ( 8 ), the proportional coefficient Ki for this microscope device is then determined. With reference to this proportionality coefficient, the measurement is then carried out under circumstances in which the fluorescence and the radiation monitoring intensity are proportional to one another.
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung der Beobachtung der Be wegung des fluoreszierenden Materials unter Verwendung der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei wird als der Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 ein Detektor wie beispiels weise eine gekühlte CCD verwendet, welche das Fluoreszenz bild aufnehmen kann. The following is an explanation of the observation of the movement of the fluorescent material using the dark-field reflected-light illuminating fluorescent microscope device according to the present invention. Here, a detector such as a cooled CCD is used as the fluorescence detection section 40 , which can record the fluorescence image.
Um ein scharfes Fluoreszenzbild eines fluoreszierenden Mate rials aufzunehmen, welches eine Bewegung durchführt, bei spielsweise eine Brown′sche Molekularbewegung in der Probe 1, ist es erforderlich, daß der Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 das Bild mit einer geeigneten Bildaufnahmezeit t aufnimmt. Die mittlere Länge der Bewegung des fluoreszierenden Mate rials innerhalb der Bildaufnahmezeit t darf daher nicht größer als die Auflösung des Mikroskops sein. Nimmt man an, daß der Diffusionskoeffizient des fluoreszierenden Materials in der Probe gleich D ist, so ist die mittlere Bewegungslänge (Wur zel des quadratischen Mittelwerts der Bewegungslänge) inner halb der Bildaufnahmezeit t gleich (2 × D × t)1/2. Nimmt man an, daß die Auflösung des Mikroskops gleich δ ist, so ist die Bedingung zur Aufnahme eines klaren Fluoreszenzbilds durch folgenden Ausdruck gegeben:In order to take a sharp fluorescent image of a fluorescent material which performs a movement, for example, a Brownian molecular movement in the sample 1 , it is necessary that the fluorescence detection section 40 takes the image with a suitable image pickup time t. The mean length of the movement of the fluorescent material within the image acquisition time t must therefore not be greater than the resolution of the microscope. Assuming that the diffusion coefficient of the fluorescent material in the sample is D, the mean moving length (root of the root mean square of the moving length) within the image pickup time t is (2 × D × t) 1/2 . Assuming that the resolution of the microscope is δ, the condition for taking a clear fluorescence image is given by the following expression:
(2 × D × t)1/2 < δ (9)(2 × D × t) 1/2 <δ (9)
nämlich:namely:
t < δ²/(2 × D) (10)t <δ² / (2 × D) (10)
Die Auflösung δ des Mikroskops wird durch die numerische Apertur NA des Mikroskops und die Wellenlänge λ oder Fluores zenz B gemäß folgender Beziehung gegeben:The resolution δ of the microscope is determined by the numerical Aperture NA of the microscope and the wavelength λ or fluorescence zenz B according to the following relationship:
δ λ/(2 × NA) (11)δ λ / (2 × NA) (11)
Weiterhin ist der Diffusionskoeffizient D des fluoreszieren den Materials durch die Boltzmann-Konstante k, die absolute Temperatur T, den Durchmesser a des fluoreszierenden Materi als, und den Viskositätskoeffizienten η der Probe 1 durch folgende Beziehung gegeben:Furthermore, the diffusion coefficient D of the fluorescent material is given by the Boltzmann constant k, the absolute temperature T, the diameter a of the fluorescent material, and the viscosity coefficient η of sample 1 by the following relationship:
D = k × T/(6 × π × a × η) (12)D = k × T / (6 × π × a × η) (12)
(vergleiche beispielsweise Fumiko Yonezawa, Buraun Undo (Brown′sche Bewegung), Kyoritsu Shuppan, 1986).(compare for example Fumiko Yonezawa, Buraun Undo (Brownian movement), Kyoritsu Shuppan, 1986).
Nimmt man beispielsweise als typische Werte den Viskositäts koeffizienten η der Probe 1 zu 10-3 Pa·s an, die absolute Temperatur T zu 300 K, die Auflösung δ des Mikroskops zu 200 nm, wobei die Boltzmann-Konstante k gleich 1,38 × 10-23 J/K ist, so betragen geeignete Bildaufnahmezeiten für den Durch messer 1 nm, 2 nm, 4 nm, 10 nm, bzw. 100 nm des fluoreszie renden Materials 4,6 × 10-5, 9,1 × 10-5, 1,8 × 10-4, 4,6 × 10-4, und 4,6 × 10-3 Sekunden oder weniger.For example, if the typical values are the viscosity coefficient η of the sample 1 to 10 -3 Pa · s, the absolute temperature T to 300 K, the resolution δ of the microscope to 200 nm, the Boltzmann constant k equal to 1.38 × 10 -23 J / K, suitable image acquisition times for the diameter are 1 nm, 2 nm, 4 nm, 10 nm and 100 nm of the fluorescent material 4.6 × 10 -5 , 9.1 × 10 - 5 , 1.8 × 10 -4 , 4.6 × 10 -4 , and 4.6 × 10 -3 seconds or less.
Der Verarbeitungs-Steuerabschnitt 50 steuert daher das Öffnen und Schließen des Verschlusses 12 auf solche Weise, daß die Zeit, in welcher der Verschluß 12 geöffnet ist, nicht länger ist als die durch den Ausdruck (10) angegebene Zeit. Wenn die Lichtquelle 10 eine steuerbare Impulslichtquelle ist, so wird die von der Lichtquelle 10 ausgesandte Impulsbreite direkt gesteuert. Weiterhin bestimmt der Bearbeitungs-Steuerabschnitt 50 die Impulsbreite des Anregungslichts aus der Änderung der Anregungslicht-Intensität im Verlauf der Zeit, gemessen an dem Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42, und koppelt dieses Ergebnis zur Steuerung des Anregungslichts zurück. Der Fluo reszenz-Erfassungsabschnitt 40 nimmt das Bild der Fluoreszenz B auf, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandt wird, wogegen der Anzeigeabschnitt 51 dieses Fluo reszenzbild anzeigt.The processing control section 50 therefore controls the opening and closing of the shutter 12 in such a manner that the time in which the shutter 12 is opened is not longer than the time indicated by the expression ( 10 ). If the light source 10 is a controllable pulse light source, the pulse width emitted by the light source 10 is controlled directly. Furthermore, the processing control section 50 determines the pulse width of the excitation light from the change in the excitation light intensity with the passage of time, measured at the excitation light detection section 42 , and feeds this result back to control the excitation light. The fluorescence detection section 40 takes the image of the fluorescence B emitted by the fluorescent material in the sample 1 , whereas the display section 51 displays this fluorescence image.
Auf die voranstehend geschilderte Weise kann ein scharfes Bild als Fluoreszenzbild erhalten werden, welches auf dem Anzeigeabschnitt 51 angezeigt wird. Wenn die Probe 1 wieder holt mit einem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Anregungslichtimpuls bestrahlt wird, und das Bild der von dem fluoreszierenden Material ausgesandten Fluoreszenz B für jeden Impuls aufgenommen wird, kann der Zustand der Bewegung des fluoreszierenden Materials in der Probe 1 beobachtet wer den.In the above manner, a sharp image can be obtained as a fluorescent image, which is displayed on the display section 51 . When the sample 1 is repeatedly irradiated with an excitation light pulse as described above, and the image of the fluorescence B emitted by the fluorescent material for each pulse is taken, the state of movement of the fluorescent material in the sample 1 can be observed.
Wenn hierbei das die Probe 1 bestrahlende Anregungslicht ei ne Intensität aufweist, die den Ausdruck (7) erfüllt, sowie eine Impulsform, die dem Ausdruck (10) genügt, während bei spielsweise eine gekühlte CCD als Fluoreszenz-Erfassungsab schnitt 40 benutzt wird, um so gleichzeitig die Lichtmenge und das Bild der Fluoreszenz B zu messen, können die quanti tative Messung und die Beobachtung der Bewegung des fluores zierenden Materials in der Probe 1 gleichzeitig durchgeführt werden.Here, when the excitation light irradiating the sample 1 has an intensity satisfying the expression ( 7 ), and a pulse shape satisfying the expression ( 10 ), while, for example, a cooled CCD is used as the fluorescence detection portion 40 , so To measure the amount of light and the image of fluorescence B at the same time, the quantitative measurement and the observation of the movement of the fluorescent material in sample 1 can be carried out simultaneously.
Wie aus Fig. 18 hervorgeht, ist die Dunkelfeld-Auflicht-Be leuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorlie genden Ausführungsform zusätzlich zu den Bauteilen der voran stehend geschilderten ersten bis vierten Ausführungsformen mit dem Anregungslicht-Erfassungsabschnitt 42 versehen, dem Bearbeitungs-Steuerabschnitt 50, dem Anzeigeabschnitt 51 so wie einem Fluoreszenz-Erfassungsverzögerungsmechanismus, der einen Strahlteiler 60, einen Photodetektor 61, einen Verzöge rungsgenerator 62, eine Gate-Vorrichtung 63, und eine Über tragungslinse 64 aufweist.As is apparent from FIG. 18, the dark-field incident-light fluorescent microscope device according to the present embodiment is provided with the excitation light detection section 42 , the processing control section 50 , the display section in addition to the components of the foregoing first through fourth embodiments 51 such as a fluorescence detection delay mechanism having a beam splitter 60 , a photodetector 61 , a delay generator 62 , a gate device 63 , and a relay lens 64 .
In dieser Figur sind ein optisches System 2, das von der Lichtquelle 10 über das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuch tungssystem bis zur Probe 1 reicht, sowie ein optisches Sy stem 3, das von der Probe 1 über die Objektivlinse 3 und das Absorptionsfilter 31 bis zur Gate-Vorrichtung 63 reicht, vereinfacht dargestellt. Weiterhin kann das optische Dunkel feld-Auflicht-Beleuchtungssystem eines der Systeme sein, die bei der ersten bis vierten Ausführungsform beschrieben wur den.In this figure, there is an optical system 2 , which extends from the light source 10 via the optical dark-field reflected light illumination system to the sample 1 , and an optical system 3 which extends from the sample 1 via the objective lens 3 and the absorption filter 31 to to the gate device 63 is sufficient, shown in simplified form. Furthermore, the dark-field reflected-light optical system may be one of the systems described in the first to fourth embodiments.
Ein Hauptteil des impulsförmigen Anregungslichts, das von der Lichtquelle 10 ausgesandt wird, wird durch den Strahlteiler 60 hindurchgelassen, so daß es durch das optische System 2 hindurchgelangt und dann ein fluoreszierendes Material in der Probe erregt, wodurch diese zur Erzeugung einer Fluoreszenz veranlaßt wird. Bei dem geringen Anteil des Anregungslichts, das von dem Strahlteiler 60 reflektiert wird, werden die Lichtmenge und die Ankunftszeit von dem Photodetektor 61 ge messen. Nach Empfang der Meßdaten von dem Photodetektor 61 weist der Verzögerungsgenerator 62 die Gate-Vorrichtung 63 an, ihr Gate nur während eines vorbestimmten Zeitraums seit einer Zeit zu öffnen, die vorher unter Bezugnahme auf die Zeit festgelegt wurde, an welcher das Anregungslicht an dem Photodetektor 61 angekommen ist.A majority of the pulsed excitation light emitted from the light source 10 is passed through the beam splitter 60 so that it passes through the optical system 2 and then excites a fluorescent material in the sample, causing it to generate fluorescence. Given the small proportion of the excitation light that is reflected by the beam splitter 60 , the amount of light and the time of arrival are measured by the photodetector 61 . Upon receiving the measurement data from the photodetector 61 , the delay generator 62 instructs the gate device 63 to open its gate only for a predetermined period of time that has been previously determined with reference to the time when the excitation light at the photodetector 61 has arrived.
Die Gate-Vorrichtung 63 öffnet das Gate nur während des fest gelegten Zeitraums seit der durch den Verzögerungsgenerator 62 festgelegten Zeit, und empfängt hierdurch ein Fluoreszenz bild. Die Übertragungslinse 64 überträgt das auf der Gate- Vorrichtung 63 erzeugte Fluoreszenzbild an den Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt 40. Mit einem derartigen Verfahren kann nach Anregung mit einem ausreichend kurzen Erregungslicht impuls (beispielsweise mit einer Impulsbreite von etwa 1 Pico sekunde) die Fluoreszenzlichtmenge mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit und Zeitdauer (beispielsweise in der Größen ordnung von einigen Nanosekunden) gemessen werden. Für diese Verzögerungsvorrichtung können, abgesehen von dem elektri schen Verfahren, das durch den voranstehend geschilderten Photodetektor 61 und den Verzögerungsgenerator 62 durchgeführt wird, ein optischer Strahlteiler und ein beweglicher reflek tierender Spiegel verwendet werden, während die Gate-Vorrich tung 63 den Kerr-Effekt oder einen sättigbaren Absorber ein setzen kann.The gate device 63 opens the gate only during the specified period since the time set by the delay generator 62 , and thereby receives a fluorescent image. The transfer lens 64 transfers the fluorescence image generated on the gate device 63 to the fluorescence detection section 40 . With such a method, after excitation with a sufficiently short excitation light pulse (for example with a pulse width of about 1 picosecond), the amount of fluorescent light can be measured with a predetermined delay time and duration (for example in the order of a few nanoseconds). For this delay device may, apart from the electrical rule method performed by the above-described photo-detector 61 and the delay generator is carried out 62, an optical beam splitter and a movable reflectors animal forming mirrors are used, while the gate Vorrich tung 63 the Kerr effect or can put a saturable absorber.
Wenn die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kopvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform in ei nem Fall eingesetzt wird, in welchem die Fluoreszenz eben falls durch Materialien abgesehen von dem gewünschten fluo reszierenden Material in der Probe 1 erzeugt wird, und die Lebensdauer dieser Fluoreszenz kürzer ist als jene der Fluo reszenz B, die von dem erwünschten fluoreszierenden Material ausgesandt wird, wird die Intensität der Fluoreszenz B von dem angestrebten fluoreszierenden Material auf folgende Wei se gemessen.When the dark field incident light fluorescent microscope device according to the present embodiment is used in a case in which the fluorescence is also generated by materials other than the desired fluorescent material in the sample 1 , and the life of this fluorescence is shorter as that of the fluorescence B emitted from the desired fluorescent material, the intensity of the fluorescence B from the aimed fluorescent material is measured in the following manner.
Es wird angenommen, daß der Spitzenwert der Fluoreszenz-In tensität der Fluoreszenz B, die von dem angestrebten fluores zierenden Material ausgestrahlt wird, und die entsprechende Fluoreszenz-Lebensdauer mit Is bzw. τs bezeichnet ist. Wei terhin wird angenommen, daß der Spitzenwert der Fluoreszenz- Intensität jener Fluoreszenz, die als Hintergrundrauschen bezeichnet wird, und von anderen Materialien als dem erwünsch ten fluoreszierenden Material ausgesandt wird, und deren Fluoreszenz-Lebensdauer durch Ib bzw. τb gegeben ist. Nimmt man an, daß die Zeit, die unter Bezugnahme auf die Zeit ge messen wird, bei welcher die Probe 1 mit dem gepulsten An regungslicht bestrahlt wird, gleich t ist, so ist das SB-Ver hältnis folgendermaßen festgelegt:It is assumed that the peak value of the fluorescence intensity of fluorescence B, which is emitted by the desired fluorescent material, and the corresponding fluorescence lifetime is denoted by Is or τs. Furthermore, it is assumed that the peak value of the fluorescence intensity of that fluorescence, which is referred to as background noise, and is emitted by materials other than the desired fluorescent material, and whose fluorescence lifetime is given by Ib or τb. Assuming that the time measured with reference to the time at which the sample 1 is irradiated with the pulsed excitation light is equal to t, the SB ratio is determined as follows:
S/B = (Is/Ib) exp(-(1/τs - 1/τb)t) (13)S / B = (Is / Ib) exp (- (1 / τs - 1 / τb) t) (13)
Nimmt man hierbei beispielsweise an, daß Is/Ib = 0,1 ist, τs = 10 ns, und τb = 1 ns, so wird das SB-Verhältnis größer oder gleich 1 im Falle von τ 2,6 ns.Assuming, for example, that Is / Ib = 0.1, τs = 10 ns, and τb = 1 ns, the SB ratio increases or equal to 1 in the case of τ 2.6 ns.
In einem Fall, in welchem gepulstes Anregungslicht von der Lichtquelle 10 ausgesandt wird, und die Lebensdauer der von dem gewünschten fluoreszierenden Material ausgesandten Fluo reszenz B groß ist, so kann dann, wenn der Verzögerungsgene rator 62 auf eine geeignete Verzögerungszeit eingestellt wird, und der Verschluß (das Gate) der Gate-Vorrichtung 63 geöffnet wird, die Intensität der Fluoreszenz B an dem Fluo reszenz-Erfassungsabschnitt 40 gemessen werden. Zu dem Zeit punkt, an welchem die Intensität der Fluoreszenz B von dem gewünschten fluoreszierenden Material größer wird als die Intensität der Fluoreszenz von den anderen Materialien, er reicht nämlich ein Signal von dem Verzögerungsgenerator 62 die Gate-Vorrichtung 63, wodurch das Gate nur zum festgeleg ten Zeitpunkt und während des festgelegten Zeitraums geöff net wird, um die Fluoreszenz hindurchzulassen.In a case where pulsed excitation light is emitted from the light source 10 and the lifetime of the fluorescence B emitted from the desired fluorescent material is long, when the delay generator 62 is set to an appropriate delay time, and the shutter (the gate) of the gate device 63 is opened, the intensity of the fluorescence B is measured at the fluorescence detection section 40 . At the time when the intensity of fluorescence B from the desired fluorescent material becomes greater than the intensity of fluorescence from the other materials, namely, a signal from the delay generator 62 reaches the gate device 63 , causing the gate to be fixed only th time and during the specified period of time to allow the fluorescence to pass.
Daher gelangt die Fluoreszenz B von dem gewünschten fluores zierenden Material durch die Gate-Vorrichtung 63 und weiter hin durch die Übertragungslinse 64 hindurch, so daß sie den Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 erreicht, wodurch ihr Fluoreszenzbild aufgenommen wird. Der Bearbeitungs-Steuerab schnitt teilt das Fluoreszenzbild, das an dem Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt 40 aufgenommen wird, durch die Anregungs licht-Intensität, die an dem Anregungslicht-Erfassungsab schnitt 42 gemessen wird, wogegen der Anzeigeabschnitt 51 das entsprechende Ergebnis anzeigt.Therefore, the fluorescence B from the desired fluorescent material passes through the gate device 63 and further through the transfer lens 64 so that it reaches the fluorescence detection section 40 , whereby its fluorescence image is captured. The processing control section divides the fluorescence image taken at the fluorescence detection section 40 by the excitation light intensity measured at the excitation light detection section 42 , whereas the display section 51 displays the corresponding result.
Weiterhin kann bei der Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluo reszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Fluoreszenzbild zu jedem Zeitpunkt nach dem Impuls des Anregungslichts aufgenommen werden, falls das Strahlenbündel, welches den Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt 40 erreicht, nur aus der Fluoreszenz B besteht, die von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandt wird, wenn die Intensität der Fluoreszenz B, die durch die Gate-Vorrichtung 63 hin durchgelassen wird, als Bild an dem Fluoreszenz-Erfassungs abschnitt 40 aufgenommen wird, während die Zeit zur Öffnung des Gates der Gate-Vorrichtung 63 pro Impuls des die Probe 1 bestrahlenden Anregungslichts geändert wird. Daher kann die Fluoreszenz-Lebensdauerverteilung gemessen werden.Further, in the dark-field incident-light fluorescence microscope device according to the present invention, the fluorescence image can be taken at any time after the pulse of the excitation light, if the beam that reaches the fluorescence detection section 40 consists only of the fluorescence B which is from the fluorescent material in the sample 1 is emitted when the intensity of the fluorescence B transmitted through the gate device 63 is taken as an image on the fluorescence detection portion 40 while the gate opening time of the gate Device 63 is changed per pulse of the excitation light irradiating sample 1 . Therefore, the fluorescence lifetime distribution can be measured.
Wie in Fig. 19 gezeigt ist, ist die Dunkelfeld-Auflicht-Be leuchtungs-Fluoreszenzmikroskopvorrichtung gemäß der vorlie genden Ausführungsform zusätzlich zu den Bauteilen der vor anstehend geschilderten ersten Ausführungsform mit der An regungslicht-Meßfaser 26 versehen, dem Anregungslicht-Erfas sungsabschnitt 42, dem Bearbeitungs-Steuerabschnitt 50, dem Anzeigeabschnitt 51, einer Betriebslichtquelle 70, welche die Oberfläche der Probe 1 bestrahlendes Betriebslicht erzeugt, einem Strahlenbündel-Betätigungsabschnitt 71, der die Posi tion, die mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, auf der Ober fläche der Probe 1 einstellt, einer Lichtteilervorrichtung 17, die das Betriebslicht reflektiert, während sie die Fluo reszenz B hindurchläßt, einem Absorptionsfilter 64, welche das Betriebslicht blockiert, während es den Fluoreszenzanteil durchläßt, und zwei Spiegeln 72 und 73 mit gekippter koni scher Innenwand, welche das Betriebslicht so absorbieren, daß der letztgenannte Spiegel nicht erreicht wird.As shown in FIG. 19, the dark-field incident-light fluorescent microscope device according to the present embodiment is provided with the excitation light sensing fiber 26 , the excitation light detection section 42 , in addition to the components of the above-described first embodiment Machining control section 50 , the display section 51 , an operating light source 70 which generates operating light irradiating the surface of the sample 1 , a beam operating section 71 which adjusts the position irradiated with the operating light on the surface of the sample 1 , a light splitting device 17 , which reflects the operating light as it transmits the fluorescence B, an absorption filter 64 , which blocks the operating light as it transmits the fluorescent component, and two mirrors 72 and 73 with a tilted conical inner wall, which absorb the operating light in this way, that the latter Mirror is not reached.
Als Lichtteilervorrichtung 17 wird beispielsweise ein di chroitischer Spiegel oder ein Polarisationsstrahlteiler ver wendet. Die Transmission und Reflexion werden entsprechend der Wellenlänge des Lichts ausgewählt, wenn ein dichroiti scher Spiegel verwendet wird, wogegen sie entsprechend der Polarisationsrichtung des Lichts ausgesucht werden, wenn ein Polarisationsstrahlteiler eingesetzt wird.As the light splitter device 17 , for example, a di chroic mirror or a polarization beam splitter is used. The transmission and reflection are selected according to the wavelength of the light when a dichroic mirror is used, whereas they are selected according to the polarization direction of the light when a polarization beam splitter is used.
Das von der Lichtquelle 11 ausgesandte Anregungslicht be strahlt die Oberfläche der Probe 1 über die Sammellinse 11, den Verschluß 12, das ND-Filter 13, die Gesichtsfeldlinse 14, das Anregungsfilter 15, das zonale optische Faserbündel 20, die zonale Kollimatorlinse 21 und die zonale Kondensor linse 22. Das Bild der von der Probe 1 ausgesandten Fluores zenz B wird über die Objektivlinse 30, das Absorptionsfilter 31, die Lichtteilervorrichtung 17 und das Absorptionsfilter 64 übertragen, und dann so von dem Fluoreszenz-Erfassungsab schnitt 40 aufgenommen, daß es auf dem Anzeigeabschnitt 51 angezeigt wird.The excitation light emitted by the light source 11 radiates the surface of the sample 1 through the converging lens 11 , the shutter 12 , the ND filter 13 , the field lens 14 , the excitation filter 15 , the zonal optical fiber bundle 20 , the zonal collimator lens 21 and the zonal one Condenser lens 22 . The image of the fluorescence B emitted from the sample 1 is transmitted through the objective lens 30 , the absorption filter 31 , the light dividing device 17 and the absorption filter 64 , and then taken by the fluorescence detection section 40 so that it is displayed on the display section 51 .
Andererseits ist die Betriebslichtquelle 70 beispielsweise eine Laserlichtquelle, und erzeugt Betriebslicht (Laserlicht) mit langer Wellenlänge. Daher erzeugt das optische System kaum eine Eigenfluoreszenz. Dieses Betriebslicht wird von der Lichtteilervorrichtung 17 durch den Betriebsstrahlenbün del-Betätigungsabschnitt 71 reflektiert, und gelangt so durch die Objektivlinse 30 und das Absorptionsfilter 31, daß es die Oberfläche der Probe 1 bestrahlt. Der Betriebsstrahlenbündel- Betätigungsabschnitt 71 stellt die Position ein, an welcher die Oberfläche der Probe 1 mit dem Betriebslicht oder derglei chen bestrahlt wird. Wenn die Oberfläche der Probe 1 mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, ändert sich daher eine Eigen schaft eines fluoreszierenden Materials in der Probe 1 inner halb der so bestrahlten Fläche. Da ein Bild der von dem fluo reszierenden Material ausgesandten Fluoreszenz B an dem Fluo reszenz-Erfassungsabschnitt 40 aufgenommen wird, und dann an dem Anzeigeabschnitt 51 betrachtet wird, können das Verhalten des mit dem Betriebslicht bestrahlten fluoreszierende Mate rials sowie das Verhalten jenes fluoreszierenden Materials, das nicht mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, miteinander verglichen werden. Nicht nur die gemittelte Information über die fluoreszierende Materialien, sondern auch das Verhalten einzelner fluoreszierender Materialien in mikroskopischem Maßstab können daher beobachtet werden.On the other hand, the operation light source 70 is a laser light source, for example, and generates operation light (laser light) with a long wavelength. Therefore, the optical system hardly generates its own fluorescence. This operating light is reflected by the light splitting device 17 through the operating beam operating section 71 , and passes through the objective lens 30 and the absorption filter 31 to irradiate the surface of the sample 1 . The operating beam operating section 71 sets the position at which the surface of the sample 1 is irradiated with the operating light or the like. Therefore, when the surface of the sample 1 is irradiated with the operating light, a property of a fluorescent material in the sample 1 changes within the area so irradiated. Since an image of the fluorescence B emitted from the fluorescent material is taken on the fluorescence detection section 40 and then viewed on the display section 51 , the behavior of the fluorescent material irradiated with the operating light as well as the behavior of that fluorescent material which is not irradiated with the operating light, are compared with each other. Not only the averaged information about the fluorescent materials, but also the behavior of individual fluorescent materials can be observed on a microscopic scale.
Hierbei gelangt der Anteil des Betriebslichts, welches durch den Betriebsstrahlenbündel-Betätigungsabschnitt 71 hindurch gelassen wird, durch die Lichtteilervorrichtung 17 als Kriech licht hindurch, wodurch er den Spiegel 72 mit schräg angeord neter konischer Innenwand erreicht. Wie aus Fig. 20A hervor geht, wird beinahe das gesamte Kriechlicht, das auf den Spie gel 72 mit schräger konischer Innenwand einfällt, von dessen schräg angeordneter, konischen Innenwand absorbiert, während ein Teil des Kriechlichts hierdurch reflektiert wird. Der so reflektierte Anteil des Kriechlichts wird beinahe erneut durch die Innenwand absorbiert. Der Spiegel 72 mit schräg angeord neter konischer Innenwand wiederholt diese Schritte. Daher absorbiert der Spiegel 72 mit schräg angeordnet er konischer Innenwand einen Hauptanteil des Kriechlichts von der Licht teilervorrichtung 17, wodurch die Intensität des Kriechlichts des Betriebslichts, das von dem Spiegel 72 mit schräg ange ordnet er konischer Innenwand gestreut und dann von der Rück seite der Lichtteilervorrichtung 17 auf den Fluoreszenz-Er fassungsabschnitt 40 reflektiert wird, sehr klein wird.Here, the portion of the operating light which is passed through the operating beam operating section 71 passes through the light dividing device 17 as a crawl light, thereby reaching the mirror 72 with an obliquely arranged conical inner wall. As shown in Fig. 20A, almost all of the crawl light incident on the mirror 72 with an oblique conical inner wall is absorbed by the obliquely arranged conical inner wall while a part of the crawl light is reflected thereby. The part of the crawling light reflected in this way is almost again absorbed by the inner wall. The mirror 72 with an inclined conical inner wall repeats these steps. Therefore, the mirror 72 with the obliquely arranged conical inner wall absorbs a major portion of the crawl light from the light dividing device 17 , thereby scattering the intensity of the crawling light of the operating light, which is arranged by the mirror 72 with an oblique configuration, and then from the rear side of the light dividing device 17 is reflected on the fluorescence detection portion 40 , becomes very small.
Entsprechend ist ein Spiegel 73 mit schräg angeordnet er konischer Innenwand unterhalb der Probe 1 angeordnet. Wie in Fig. 20B gezeigt ist, erreicht dann, wenn die Probe 1 eine transparente Probe ist, praktisch das gesamte Anregungslicht und Betriebslicht, welche die Probe 1 bestrahlt haben und durch diese hindurchgegangen sind, den Spiegel 73 mit schräg angeordneter konischer Innenwand und werden durch diesen ab sorbiert. Daher ist die Lichtmenge, die durch die Probe 1 hindurchgelassen wird und von dem Spiegel 73 mit schräg angeordneter konischer Innenwand auf den Fluoreszenz-Erfas sungsabschnitt 40 reflektiert wird, sehr klein. Nimmt man im einzelnen an, daß das Absorptionsvermögen 90% und das Reflexionsvermögen 10% im Falle eines schrägen Einfalls be trägt, so wird das gestreute Licht nach zehnfacher Reflexion auf 10-10 abgeschwächt. Verglichen mit einem senkrechten Einfall bei einem Absorptionsvermögen von 99,99% (Refle xionsvermögen von 0,01%), wird daher das Reflexionsrauschen auf 10-6 verringert.Correspondingly, a mirror 73 with an inclined conical inner wall is arranged below the sample 1 . As shown in Fig. 20B, when the sample 1 is a transparent sample, practically all of the excitation light and operating light which have irradiated the sample 1 and have passed through it reach the mirror 73 with an obliquely arranged conical inner wall and become through this sorbed from. Therefore, the amount of light that is transmitted through the sample 1 and is reflected by the mirror 73 with the obliquely arranged conical inner wall onto the fluorescence detection portion 40 is very small. Assuming in detail that the absorption capacity is 90% and the reflectivity 10% in the case of an oblique incidence, the scattered light is attenuated to 10 -10 after ten-fold reflection. Compared to a vertical incidence with an absorbance of 99.99% (reflectivity of 0.01%), the reflection noise is therefore reduced to 10 -6 .
Diese Spiegel 72 und 73 mit schräg angeordneter konischer In nenwand können so ausgebildet sein, daß eine konische Innen wand auf ihrer Oberfläche mit einer solchen Neigung vorgese hen ist, wie in Fig. 20A gezeigt ist. Alternativ hierzu kön nen sie eine konische Innenwandform aufweisen, bei welcher die Achse des Kegels kurvenförmig ausgebildet ist, wie in Fig. 20B gezeigt ist. Weiterhin können sie eine zusammengesetzte Anordnung aufweisen, die aus einer Zylinderform und einer schräg angeordneten konischen Innenwand besteht, wie in Fig. 20C gezeigt. Weiterhin kann ein Loch an der Spitze der koni schen Innenwand vorgesehen sein, mit welchem die Faseroptik 74 verbunden sein kann, um so nach außen das Licht abzufüh ren, welches die Spitze der konischen Innenwand erreicht hat, um dann das Licht auszustrahlen, oder die Lichtmenge dieses Lichts über den Photodetektor 75 zu überwachen. Wenn der Zylinder so lang ist, daß ein Problem auftreten kann, kann darüber hinaus der optische Pfad durch einen reflektierenden Spiegel abgelenkt werden, bevor das Licht den Spiegel mit schräg angeordneter konischer Innenwand erreicht.These mirrors 72 and 73 with an obliquely arranged conical inner wall can be designed such that a conical inner wall is provided on its surface with such an inclination, as shown in FIG. 20A. Alternatively, they may have a conical inner wall shape in which the axis of the cone is curved, as shown in FIG. 20B. Furthermore, they can have a composite arrangement consisting of a cylindrical shape and an obliquely arranged conical inner wall, as shown in FIG. 20C. Furthermore, a hole may be provided at the tip of the conical inner wall, to which the fiber optics 74 may be connected, so as to remove the light that has reached the tip of the conical inner wall to then emit the light, or the amount of light to monitor this light via the photodetector 75 . In addition, if the cylinder is so long that a problem can arise, the optical path can be deflected by a reflecting mirror before the light reaches the mirror with the conical inner wall inclined.
Weiterhin absorbiert das Absorptionsfilter 64 einen Hauptan teil des Betriebslichts, welches durch den Spiegel 72 mit schräg angeordneter konischer Innenwand gestreut wurde, ohne hierdurch absorbiert zu werden, und dann durch die Rückseite der Lichtteilervorrichtung 17 in Richtung auf den Fluores zenz-Erfassungsabschnitt 40 reflektiert zu werden, und ebenso einen Hauptanteil des Betriebslichts, welches von der Probe 1 reflektiert wurde, und dann durch die Objektivlinse 30 und das Absorptionsfilter 31 hindurchgegangen ist, so daß es durch die Lichtteilervorrichtung 17 als Kriechlicht hindurchgelangt. Daher ist der Anteil des Betriebslichts, welches durch das Absorptionsfilter 64 hindurchgegangen ist und den Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt 40 erreicht, so klein, daß die Empfind lichkeit des Fluoreszenz-Erfassungsabschnitts hierdurch nicht verringert wird.Furthermore, the absorption filter 64 absorbs a major part of the operating light which has been scattered by the mirror 72 with an obliquely arranged conical inner wall without being absorbed thereby, and is then reflected by the rear side of the light dividing device 17 in the direction of the fluorescence detection section 40 , and also a major part of the operating light reflected from the sample 1 and then passed through the objective lens 30 and the absorption filter 31 so that it passes through the light dividing device 17 as a crawling light. Therefore, the proportion of the operating light which has passed through the absorption filter 64 and reaches the fluorescence detection section 40 is so small that the sensitivity of the fluorescence detection section is not reduced thereby.
In diesem Zusammenhang sollte das Betriebslicht bei der vor liegenden Ausführungsform nicht auf Laserlicht beschränkt sein. Es kann jede Lichtquelle verwendet werden. Weiterhin kann beispielsweise ein gepulster Laser bis zur Beugungsgrenze des Lichts fokussiert werden, so daß er für die Fluoreszenz nach einer Zwei-Photonen-Anregung oder Photolyse eines einge fangenen Materials nach Zwei-Photonen-Anregung verwendet wird. Wenn die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Spek trumanalysator in Kombination verwendet werden, kann darüber hinaus das Spektrum der von der Probe 1 ausgesandten Fluores zenz mit hoher Empfindlichkeit untersucht werden. Wenn die zuerst genannte Vorrichtung in Kombination mit einem Polari sationsanalysator verwendet wird, kann der Polarisationszu stand der von der Probe 1 ausgesandten Fluoreszenz mit hoher Empfindlichkeit untersucht werden.In this connection, the operating light should not be limited to laser light in the present embodiment. Any light source can be used. Furthermore, for example, a pulsed laser can be focused to the diffraction limit of the light so that it is used for fluorescence after two-photon excitation or photolysis of a captured material after two-photon excitation. In addition, when the dark field incident light fluorescent microscope device according to the present invention and a spectral analyzer are used in combination, the spectrum of the fluorescence emitted from the sample 1 can be examined with high sensitivity. When the first-mentioned device is used in combination with a polarization analyzer, the polarization state of the fluorescence emitted from the sample 1 can be examined with high sensitivity.
Wie voranstehend erläutert, kann infolge der Tatsache, daß die Lebensdauer, das Spektrum, die Polarisation und derglei chen der von dem fluoreszierenden Material in der Probe 1 ausgesandten Fluoreszenz mit hervorragender Empfindlichkeit analysiert werden können, und auch der Bewegungszustand des fluoreszierenden Materials in der Probe 1 beobachtet werden kann, die Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungs-Fluoreszenzmikros kopvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Identi fizierung des fluoreszierenden Materials in der Probe 1 und darüber hinaus zu dessen Untersuchung oder dergleichen einge setzt werden.As explained above, due to the fact that the lifetime, the spectrum, the polarization and the like of the fluorescence emitted from the fluorescent material in the sample 1 can be analyzed with excellent sensitivity, and also the state of motion of the fluorescent material in the sample 1 can be observed, the dark-field reflected-light fluorescence microscope device according to the present invention for identi fizierung of the fluorescent material in the sample 1 and beyond for its examination or the like can be used.
Ohne auf die voranstehend geschilderten Ausführungsformen beschränkt zu sein, läßt sich die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen abändern. Ohne auf die in den Fig. 15A bis 15B gezeigten Positionen eingeschränkt zu sein, kann beispielsweise das Absorptionsfilter an jedem Ort in Linsengruppen angeordnet werden, welche das optische Objektiv system bilden.Without being limited to the above-described embodiments, the present invention can be modified in various ways. For example, without being limited to the positions shown in FIGS. 15A to 15B, the absorption filter can be arranged at any location in lens groups which form the optical lens system.
Da die vorliegende Erfindung ein optisches System mit Dunkel feld-Auflicht-Beleuchtung aufweist, bei welchem Anregungs licht eine Probe über die Außenseite des optischen Objektiv systems bestrahlt, ohne durch dieses hindurchzugehen, wogegen ein Absorptionsfilter, das die Anregungslicht-Komponente ab sorbiert, die von der Probenoberfläche gestreut wird, während es die Fluoreszenz hindurchläßt, die von einem fluoreszieren den Material in der Probe ausgesandt wird, zwischen mehreren Linsen angeordnet ist, welche das optische Objektivsystem oder die Probenseite des optischen Objektivsystems bilden, wird wie voranstehend im einzelnen geschildert die Erzeugung einer Fluoreszenz von anderen Materialien als dem fluoreszie renden Material in der Probe unterdrückt, wodurch die Fluo reszenz mit hoher Empfindlichkeit erfaßt werden kann, und es darüber hinaus ermöglicht wird, die Fluoreszenz von einem ein zelnen, fluoreszierenden Molekül zu erfassen.Since the present invention is an optical system with dark Field-reflected light illumination, with which excitation light a sample over the outside of the optical lens systems irradiated without going through it, whereas an absorption filter that off the excitation light component sorbed, which is scattered from the sample surface while it lets through the fluorescence that fluoresce from one the material in the sample is sent out between several Lenses is arranged, which is the optical lens system or form the sample side of the optical lens system, the generation is described in detail above fluorescence from materials other than fluoreszie suppressed material in the sample, causing the fluo Resence can be detected with high sensitivity, and it it also enables fluorescence from one individual, fluorescent molecule.
Obwohl die Erzeugung von Fluoreszenz durch ein optisches Gerät wahrscheinlich ist, wenn eine Bestrahlung mit Anregungslicht mit kurzer Wellenlänge erfolgt, insbesondere beispielsweise Ultraviolettlicht, kann selbst in diesem Fall die Fluoreszenz mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden. Da es ermöglicht wird, die Fluoreszenz mit hoher Empfindlichkeit zu erfassen, wird es möglich, quantitativ das fluoreszierende Material in der Probe zu messen, wenn die Probe mit Anregungslicht be strahlt wird, dessen Lichtmenge kleiner als die Fluoreszenz- Sättigungsintensität ist.Although the generation of fluorescence by an optical device is likely when excitation light irradiation takes place with a short wavelength, in particular for example Ultraviolet light, even in this case, can cause fluorescence can be measured with high sensitivity. Because it allows will detect the fluorescence with high sensitivity it becomes possible to quantitatively measure the fluorescent material in to measure the sample when the sample is loaded with excitation light is emitted, the amount of light of which is smaller than the fluorescence Saturation intensity is.
Wenn die Probe mit gepulstem Anregungslicht bestrahlt wird, dessen Impulsbreitendauer, innerhalb derer die mittlere Be wegungsentfernung des fluoreszierenden Materials kleiner als die Auflösung des Mikroskops ist, so kann ein Bild der Fluo reszenz betrachtet werden, die von einer nicht ortsfesten Fluoreszenzprobe ausgesandt wird. Wenn die Probe kontinuier lich mit gepulstem Anregungslicht bestrahlt wird, während das Bild der von der fluoreszierenden Probe ausgesandten Fluores zenz pro Impuls aufgenommen wird, kann darüber hinaus eine Beobachtung der Bewegung des fluoreszierenden Materials durch geführt werden.If the sample is irradiated with pulsed excitation light, its pulse width duration, within which the mean Be distance of movement of the fluorescent material smaller than the resolution of the microscope is so an image of the fluo resence can be considered by a non-stationary Fluorescence sample is sent out. If the sample is continuous is irradiated with pulsed excitation light while the Image of the fluorescence emitted by the fluorescent sample zenz per pulse is recorded, a Observation of the movement of the fluorescent material be performed.
Falls eine Gate- oder Tor-Vorrichtung auf dem optischen Weg angeordnet wird, über welchen die von dem fluoreszierenden Material in der Probe ausgesandte Fluoreszenz den Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt erreicht, und das Gate oder das Tor der Gate- oder Tor-Vorrichtung nur während eines vorbestimmten Zeitraums nach einem vorbestimmten Zeitraum seit dem Zeitpunkt geöffnet wird, an welchem das Anregungslicht erzeugt wird, und die Lebensdauer der Fluoreszenz, die von dem interessie renden fluoreszierenden Material erzeugt wird, größer ist als die Lebensdauer jener Fluoreszenz, die von anderen Materialien als dem gewünschten fluoreszierenden Material erzeugt wird, so kann die Differenz ihrer Lebensdauern dazu eingesetzt wer den, selektiv die Fluoreszenz von dem interessierenden, fluo reszierenden Material zu messen. If a gate or gate device on the optical path is arranged, over which the fluorescent Material in the sample emitted fluorescence the fluorescence Detection section reached, and the gate or the gate of the Gate device only during a predetermined one Period after a predetermined period since the time is opened at which the excitation light is generated, and the lifespan of the fluorescence of interest generating fluorescent material is greater than the lifespan of that fluorescence from other materials is generated as the desired fluorescent material, so the difference in their lifespans can be used selectively select the fluorescence from the fluo of interest measure resected material.
Wenn die Intensität der Fluoreszenz von der Probe gemessen wird, nachdem die Probe mit dem gepulsten Anregungslicht be strahlt wurde, zu einem Zeitpunkt, an welchem die Intensität der von dem gewünschten Material erzeugten Fluoreszenz größer ist als die Fluoreszenz, die von anderen Materialien als dem gewünschten fluoreszierenden Material erzeugt wird, so kann die gewünschte Fluoreszenz gemessen werden. Wenn die Fluores zenz-Intensität zu jedem Zeitpunkt gemessen wird, nachdem ei ne Bestrahlung mit dem Anregungslichtimpuls erfolgte, so kann darüber hinaus die Fluoreszenz-Lebensdauer gemessen werden.When the intensity of fluorescence from the sample is measured after the sample with the pulsed excitation light was radiated at a time when the intensity the fluorescence generated by the desired material is larger is than the fluorescence from materials other than that desired fluorescent material is generated, so the desired fluorescence can be measured. If the fluores zenz intensity is measured at any time after ei ne irradiation with the excitation light pulse, so can in addition, the fluorescence lifetime can be measured.
Wenn eine Probe mit Betriebslicht getrennt von dem Anregungs licht bestrahlt wird, so daß eine Eigenschaft eines fluores zierenden Materials in der Probe geändert wird, während ein Bild der von dem fluoreszierenden Material in der Probe auf genommen wird, so kann darüber hinaus das Verhalten des fluo reszierenden Materials, das mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, sowie das Verhalten des fluoreszierenden Materials, das nicht mit dem Betriebslicht bestrahlt wird, miteinander ver glichen werden. Nicht nur die gemittelte Information über die fluoreszierenden Materialien, sondern auch das Verhalten der einzelnen fluoreszierenden Materialien auf mikroskopischem Maßstab kann daher beobachtet werden.If a sample with operating light is separate from the excitation light is irradiated, so that a property of a fluores decorative material in the sample is changed while a Image of the fluorescent material in the sample is taken, the behavior of the fluo resected material that is irradiated with the operating light as well as the behavior of the fluorescent material that is not irradiated with the operating light, ver be compared. Not just the averaged information about the fluorescent materials, but also the behavior of the single fluorescent materials on microscopic Scale can therefore be observed.
Weiterhin kann die Vorgehensweise gemäß der vorliegenden Er findung auf die Identifizierung und Diagnose fluoreszieren der Materialien angewendet werden.Furthermore, the procedure according to the present Er fluorescence on identification and diagnosis of materials are applied.
Aus der wie voranstehend geschildert beschriebenen Erfindung wird deutlich, daß sich die Erfindung auf zahlreiche Arten und Weisen abändern läßt. Derartige Abänderungen sollen nicht als Abweichung vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung verstanden werden, und es sollen sämtliche Abänderungen, die Fachleuten auf diesem Gebiet deutlich werden, als innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmelde unterlagen ergeben, und von den beigefügten Patentansprüchen erfaßt sein sollen.From the invention described as described above it is clear that the invention in many ways and Lets sages change. Such changes should not be considered Deviation from the nature and scope of the present invention should be understood, and all changes that Professionals in this area will be more apparent than within understood the nature and scope of the present invention that result from the entirety of the present application documents and from the appended claims should be recorded.
Die grundlegende japanische Anmeldung Nr. 193130/1995, die am 28. Juli 1995 eingereicht wurde, wird in die vorliegende An meldung durch Bezugnahme eingeschlossen.Basic Japanese Application No. 193130/1995, filed on July 28, 1995 was incorporated into the present application message included by reference.
Claims (28)
ein optisches Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem, welches auf es einfallendes Licht auf die Probe als An regungslicht führt und hierdurch eine vorbestimmte Fläche beleuchtet;
ein optisches Objektivsystem, welches die Fluoreszenz sammelt, die von der Probe ausgesandt wird, welche von dem Anregungslicht durch das optische Dunkelfeld-Auflicht- Beleuchtungssystem bestrahlt wird; und
einen Fluoreszenz-Erfassungsabschnitt, der die von dem optischen Objektivsystem ausgesandte Fluoreszenz erfaßt;
wobei das optische Dunkelfeld-Auflicht-Beleuchtungssystem das Anregungslicht der Probe über die Außenseite des opti schen Objektivsystems zuführt, als zonales Licht, welches durch Aufrechterhaltung einer Lichtmenge des Anregungs lichts erzeugt wird, und
das optische Objektivsystem aufweist:
ein Absorptionsfilter, welches bei dem auf es von der Probe einfallenden Licht eine Lichtkomponente blockiert, deren Wellenlänge im wesentlichen gleich der Wellenlänge des Anregungslichts ist, und
ein erstes optisches System, welches das auf es einfal lende Licht von dem Absorptionsfilter dem Fluoreszenz- Erfassungsabschnitt zuführt, und das so zugeführte Licht auf einer vorbestimmten Fläche sammelt.1. Dark field incident light illumination fluorescence microscope device for dark field observation of the fluorescence generated by a fluorescent material in a sample under incident light illumination, the device comprising:
an optical dark-field incident light illumination system, which leads light incident thereon onto the sample as excitation light and thereby illuminates a predetermined area;
an optical lens system that collects the fluorescence emitted from the sample that is irradiated by the excitation light through the dark-field reflected-light optical system; and
a fluorescence detection section that detects the fluorescence emitted from the objective optical system;
wherein the optical dark field incident light illumination system supplies the excitation light of the sample via the outside of the optical lens system, as zonal light which is generated by maintaining an amount of light of the excitation light, and
the optical lens system has:
an absorption filter which blocks a light component in the light incident thereon from the sample, the wavelength of which is essentially equal to the wavelength of the excitation light, and
a first optical system which supplies the light incident thereon from the absorption filter to the fluorescence detection section and collects the light thus supplied on a predetermined area.
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