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DE19729245C1 - Spiegelobjektiv und dessen Verwendung - Google Patents

Spiegelobjektiv und dessen Verwendung

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DE19729245C1
DE19729245C1 DE1997129245 DE19729245A DE19729245C1 DE 19729245 C1 DE19729245 C1 DE 19729245C1 DE 1997129245 DE1997129245 DE 1997129245 DE 19729245 A DE19729245 A DE 19729245A DE 19729245 C1 DE19729245 C1 DE 19729245C1
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Germany
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optical
mirror
light transmission
light
mirror surface
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DE1997129245
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English (en)
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Rolf Guenther
Norbert Garbow
Stefan Hummel
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Evotec OAI AG
Original Assignee
Evotec Biosystems GmbH
Evotec Biosystems AG
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Publication date
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit einem Spiegelobjektiv nach Anspruch 1 und die Fokussierung von elektromagnetischer Strahlung durch die optische Vorrichtung.
Über die reine Analytik einzelner Moleküle hinaus sind für viele Bereiche - wie auch beispielsweise im Screening nach pharmakologisch aktiven Substanzen - Aussagen über Zustandsparameter der Moleküle wichtig, wie deren Konformation und Wechsel­ wirkung mit anderen Molekülen oder molekularen Strukturen. Moderne Methoden der evolutiven Biotechnologie befassen sich mit hochkomplexen Kollektiven von Molekü­ len. Es gilt dabei, Moleküle mit spezifischen Wechselwirkungseigenschaften gegen­ über Zielstrukturen zu identifizieren, d. h., eine sogenannte "Fitness" bezüglich einer erwünschten Funktion zu messen. Eine solche Fitness läßt sich auf thermodynami­ sche Parameter wie Bindungskonstanten bzw. Geschwindigkeitskonstanten zurückfüh­ ren.
Zur Lösung bestimmter Problemstellungen muß oftmals eine sehr große Probenzahl bewältigt werden, die mehr oder weniger zeitgleich analysiert werden sollen. Hierbei liegen die zu analysierenden Moleküle oftmals nur in kleinen Konzentrationen vor. Als vorteilhafte Analyseverfahren haben sich die Methoden der konfokalen Fluoreszenz­ spektroskopie bewährt.
Die WO 94/16313 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung von einem oder wenigen Molekülen durch Verwendung der laserangeregten Fluores­ zenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS). Das Meßprinzip der FCS beruht darauf, daß fluorophore Moleküle in äußerst verdünnten Lösungen gemessen werden, indem ein relativ kleines Meßvolumen von vorzugsweise ≦ 10-14 I der Lösung dem Anregungs­ licht eines Lasers ausgesetzt wird. Moleküle mit entsprechendem Anregungsspektrum, die sich in eben diesem Volumen aufhalten, werden angeregt. Dieses Meßvolumen kann dann mittels der emittierten Fluoreszenzstrahlung auf einen Detektor hoher Sensitivität abgebildet werden. Es wird die Änderung der Fluoreszenzintensität, die durch die infolge der Diffusionsbewegung wechselnde Molekülzahl im Meßvolumen entsteht, analysiert. Die in WO 94/16313 beschriebene, mit konfokaler Optik ausge­ stattete Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch eine im Emissionsstrahlengang in der Bildebene des Objektives angeordnete Lochblende oder einen die Lochblende ersetzenden Detektor aus. Insbesondere weist die verwendete Optik eine hohe nume­ rische Apertur auf.
Die WO 96/13744 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung stoffspezifischer Parameter eines oder weniger Moleküle mittels Korrelations-Spek­ troskopie, wobei auf die Prinzipien der Nahfeldoptik zurückgegriffen wird.
Die Kopplung optischer Faserarrays an Linsensysteme ist beschrieben (Kufner et al., Micro-optics and lithography, VUBPress, Brussels, 1997, S. 103 und 104; Sazaki et al., Put-in microconnectors for alignment-free coupling of optical fiber arrays, IEEE Photon. Technol. Lett. Vol. 4, p. 908-911, 1992).
Katadioptrische Systeme (Mangin-Spiegel, Cassegrain Systeme) sind in der Literatur beschrieben (Warren J. Smith, Modern Optical Engineering, The Design of Optical Systems; Mc-Graw-Hill Inc., 1990). Wegen des Aufbaus dieser Systeme aus mehreren einzelnen optischen Elementen sind einer Miniaturisierung konstruktiv Grenzen ge­ setzt.
Die Offenlegungsschrift GB 21 19 112 A betrifft ein optisches System mit einem Spiegelobjektiv zur Fokussierung der durch eine Apertur in das Spiegelobjektiv eintre­ tenden elektromagnetischen Strahlung auf einen mittels reflektiver Flächen vor uner­ wünschter Untergrundstrahlung abgeschirmten Detektor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches System mit einem Spiegel­ objektiv zu schaffen, das einen für mindestens zwei Wellenlängen beugungsbegrenz­ ten aberrationsfreien Fokus und eine möglichst große numerische Apertur aufweist und das sowohl für den Beleuchtungs- wie auch für den Detektionsstrahlengang genutzt wird, wobei die "Sehfelder" der Excitationsstrahlenquelle und des Detektors in der zu untersuchenden Probe sich überlagern bzw. im wesentlichen identisch sind.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird gelöst durch eine optische Vorrich­ tung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungen der Erfin­ dung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines miniaturisierten Spiegelobjektivs,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vielzahl von arrayweise angeordneten Spiegelobjektiven zur quasi-parallelen Untersuchung einer Vielzahl von Proben
In Fig. 1 ist schematisch ein Spiegelobjektiv in Seitenansicht dargestellt. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall dient das Spiegelobjektiv 10 der Fokussierung von einfallen­ der Excitationsstrahlung 12, die im folgenden auch als "Excitationslicht" bezeichnet wird, in einem Fokus 14, der innerhalb der zu untersuchenden Probe 16 angeordnet ist, wobei in Folge des Excitationslichts 12 in der Probe 16 Emissionsstrahlung bzw. Emissionslicht erzeugt wird, die das Spiegelobjektiv 10 in zur Einfallsrichtung des Excitationslichts entgegengesetzter Richtung verläßt. Das Spiegelobjektiv 10 weist mindestens ein optisches Element 18 aus einem optisch transparenten Material auf und eine dem einfallenden Excitationslicht 12 zugewandte erste Außenfläche 20 sowie eine der Probe 16 und damit dem Fokus 14 zugewandte und der ersten Außenfläche 20 abgewandte zweite Außenfläche 22 auf. Die erste Außenfläche weist eine bildseitig konkave erste Außenfläche 24 auf, die eine im wesentlichen lichtreflektierende Be­ schichtung 26 trägt. Die erste Außenfläche 24 weist einen allseitig von der Beschich­ tung 26 umschlossenen Bereich 28 auf, indem sie frei von der Beschichtung 26 ist. Der Bereich 28 stellt damit eine Durchgangsöffnung für das Excitations- und das Emissionslicht dar. Das Material der Beschichtung 26 ist derart gewählt, daß die erste Außenfläche 24 in ihrem mit dem Beschichtungsmaterial 26 versehenen Bereich für von innen auftreffende Strahlung wie eine Spiegelfläche (erste Spiegelfläche) wirkt.
Die zweite Außenfläche 22 weist unterschiedlich gewölbte Abschnitte auf. In ihrem mittleren Bereich und der Öffnung 28 gegenüberliegend ist die zweite Außenfläche 22 mit einem relativ stark konvex gewölbten Abschnitt 32 versehen, an den sich nach außen hin allseitig ein weniger stark gewölbter Flächenabschnitt 34 ringförmig an­ schließt. Der Abschnitt 32 der zweiten Außenfläche 22 ist mit einem Beschichtungs­ material von außen beschichtet, das im wesentlichen spiegelnd ist. In ihrem Abschnitt 34 ist die zweite Außenfläche 22 lichtdurchlässig, so daß über diesen Abschnitt 34 Licht, im allgemeinen unter Lichtbrechung, in das Element 18 ein- bzw. aus dem Element 18 austreten kann. Insoweit handelt es sich bei dem Abschnitt 34 der zweiten Außenfläche 22 um eine Lichtdurchlaßfläche, insbesondere um eine Refraktions­ fläche, während der Abschnitt 32 für von innen auftreffendes Licht wie eine Spiegel­ fläche (zweite Spiegelfläche) wirkt.
Wie man anhand von Fig. 1 erkennen kann, befindet sich das Spiegelobjektiv 10 in unmittelbarer Nähe einer Glas- oder Kunststoffplatte bzw. -folie 38, wobei der Bereich zwischen der Folie 38 und der zweiten Außenfläche 22 des Elements 18 durch eine Immersionsflüssigkeit 40 ausgefüllt ist, bei der es sich insbesondere um Wasser oder um Immersionsöl handelt. Auf der dem Spiegelobjektiv 10 abgewandten Seite der Folie 38 befindet sich die zu untersuchende Probe 16. Die Dicke der Folie beträgt vorzugsweise zwischen 100 bis 200 µm.
Die Funktionsweise des Spiegelobjektivs 10 und insbesondere die Ausbreitung von Licht innerhalb des Spiegelobjektivs sind wie folgt. Über die Öffnung 28 tritt Excita­ tionslicht 12 in das optische Element 18 ein. Dieses Excitationslicht 12 wird an der zweiten Spiegelfläche 32 divergent gespiegelt und trifft auf die erste Spiegelfläche 24 auf. Von dort wird das Excitationslicht 12 in Richtung auf die Lichtdurchlaßfläche 34 gespiegelt. Durch diese Lichtdurchlaßfläche 34 tritt das Excitationslicht 12 insbeson­ dere unter Lichtbrechung aus und durch die Immersionsflüssigkeit 40 hindurch. Des­ weiteren durchdringt das Excitationslicht 12 die Folie 38 und wird im Fokus 14 fokus­ siert. Der sich in der zu untersuchenden Probe 16 befindende Fokus 14 weist insbe­ sondere ein Volumen im Bereich von ≦ 10-12I, bevorzugt ≦ 10-14I, auf. In der Probe 16 durch das Excitationslicht 12 des Fokus 14 angeregte Emissionsstrahlung gelangt in zur Ausbreitungsrichtung des Excitationslichts 12 entgegengesetzter Richtung zurück in das optische Element 18 und über die Öffnung 28 aus diesem heraus.
Der Vorteil des hier beschriebenen und in Fig. 1 gezeigten Spiegelobjektives 10 besteht darin, daß die Reflektionsflächen und die insbesondere als Spiegelfläche ausgestaltete Lichtdurchlaßfläche 34 an einem gemeinsamen Element ausgebildet sind. Damit läßt sich das Spiegelobjektiv einteilig, d. h. monolithisch realisieren. Das wiederum hat Vorteile im Hinblick auf eine Miniaturisierung des Spiegelobjektivs. So lassen sich beispielsweise Spiegelobjektive 10 herstellen, deren Erstreckungen quer zur Lichteinfallsrichtung und in Lichteinfallsrichtung im Millimeter- oder im Submilli­ meterbereich liegen.
Als besonders vorteilhaft hat sich ferner erwiesen, daß der Abstand zwischen der optisch durchlässigen Folie 38 und dem Fokus 14 geringer als 1000 µm ist und insbesondere zwischen 50 µm und 300 µm beträgt. Hierdurch lassen sich Adsorp­ tionseffekte der zu untersuchenden Substanzen an der optisch durchlässigen Folie 38 sowie Störeffekte, wie z. B. Streueffekte beim Durchtritt der Excitations- und/oder Emissionsstrahlung innerhalb der Probe, minimieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtdurchlaßfläche 34 gekrümmt, insbesondere hyperbolisch oder sphärisch. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Lichtdurchlaßfläche 34 planar auszuprägen. Sie kann ferner mit diffraktiven optischen Elementen versehen sein. Die Lichtdurchlaßfläche 34 kann insbesondere eine Be­ schichtung aus dielektrischen und/oder polarisationsselektiven und/oder farbigen Materialien aufweisen.
Das optisch transparente Material des optischen Elementes 18 kann eine homogene Brechzahl aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung besteht das optische Element 18 jedoch aus optisch transparenten Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen. In bevorzugter Weise variiert die Brechzahl des optischen Elementes 18 radialsymme­ trisch zur optischen Achse 11 und/oder entlang der optischen Achse 11.
Es ist ferner bevorzugt, die erste Spiegelfläche 24 elliptisch oder sphärisch auszuge­ stalten, während die zweite Spiegelfläche 32 insbesondere sphärisch ist.
Die Abbildungseigenschaften des Spiegelobjektives sind in bevorzugter Weise an die Dicke der Folie 38 und/oder die Brechzahl der lmmersionsflüssigkeit 40, der Folie 38, welche insbesondere ein Deckglas sein kann, und/oder der Probe 16 anzupassen. Hierzu lassen sich insbesondere die Krümmungsradien der ersten Spiegelfläche 24 und/oder der zweiten Spiegelfläche 32 und/oder der Lichtdurchlaßfläche 34 in geeig­ neter Weise gestalten. In einer weiteren Ausgestaltung kann das Spiegelobjektiv auch ohne Folie 38 und/oder lmmersionsflüssigkeit 40 verwendet werden, wobei die Probe 16 in diesem Fall insbesondere als sog. hängender Tropfen mit der Außenseite 22 in Kontakt steht. Ferner ist für das optische Element 18 ein optisch transparentes Material mit einer geeigneten Brechzahl wählbar. Hierbei kann es sich um im Stand der Technik bekannte Glas- oder auch geeignete Kunststoffmaterialien, wie z. B. Polycarbonate, optischer Qualität handeln.
Im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung 28 ist insbesondere eine Blende angeordnet. Es kann ferner bevorzugt sein, die Blende durch einen Detektor, insbesondere durch miniaturisierte Detektorelemente, zu ersetzen. Das erfindungsgemäße Spiegelobjektiv 10 weist eine nur sehr geringe chromatische Aberration und Queraberration auf, so daß es insbesondere vorteilhaft ist, im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung 28 eine optische Faser, insbesondere eine Monomodefaser, anzukoppeln. Die von der Probe ausgehende Emissionsstrahlung kann mit dieser Faser gesammelt und beispielsweise über einen dichroitischen Spiegel einer geeigneten Detektionsvorrichtung zugeführt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kopplung zwischen Glasfaser und dem ein geeignetes Kopplungsmaterial aufweisenden Spiegelobjektiv mittels Ver­ schmelzung mit der Faser oder über einen sog. Plug-in-Microconnector (Kufner et al., Micro-optics and lithography, VUBPress, Brussels, 1997, S. 103 und 104; Sazaki et al., Put-in microconnectors for alignment-free coupling of optical fiber arrays, IEEE Photon. Technol. Lett. Vol. 4, p. 908-911, 1992) herzustellen. Allgemein können Mittel zur variablen Ankopplung der optischen Faser im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung 28 und/oder entlang der optischen Achse 11 vorgesehen sein.
Es kann ferner bevorzugt sein, weitere optische Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegel und/oder optische Filter entlang der optischen Achse 11 des Spie­ gelobjektives 10 anzuordnen.
Um mögliche Variationen der Dicke der optisch durchlässigen Folie auszugleichen und/oder um die Oberflächenform des Spiegelobjektives 10 zu variieren, kann es bevorzugt sein, insbesondere an der ersten Außenseite 20 Piezoaktuatoren und/oder elektrostriktive Aktuatoren anzuordnen. Eine Krümmungsradius-veränderung der Spiegelflächen 24 und/oder 32 und/oder der Lichtdurchlaßfläche 34 läßt sich auch durch eine geeignete Anordnung eines ausdehungsfähigen Materials, beispielsweise eines temperierbaren Metallrahmens, im Bereich des optischen Elementes 18 erzie­ len.
In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Außenseite 22 vollständig oder zumindest partiell mit einem optisch transparenten Material beschichtet. Dieses besitzt insbesondere dieselbe Brechzahl wie die verwendete lmmersionsflüssigkeit 40. Durch geeignete Beschichtung läßt sich eine planare Fläche des Spiegelobjektives 10 auf der der Immersionsflüssigkeit zugewandten Seite erzielen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lage des erfindungsgemäßen Spiegel­ objektives 10 zu einem die zu untersuchende Probe 16 enthaltenen Gefäß dreidimen­ sional z. B. mittels der Piezotechnik steuerbar. Hierzu können Mittel zum Positionieren des Spiegelobjektives 10 relativ zur Probe 16 vorgesehen sein. Es wird ferner ermög­ licht, die Probe zu rastern.
Es ist weiterhin bevorzugt, die erfindungsgemäße Mikrooptik in Form eines Multiarrays anzuordnen, um somit eine Vielzahl von Proben 16, welche in geeigneten sog. Mikro­ titrationsplatten vorliegen, quasi gleichzeitig untersuchen zu können. Ein derartiger Aufbau ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Hierdurch ergeben sich insbesondere Verwendungsmöglichkeiten im Bereich des Hochdurchsatz-Screenings nach pharma­ kologisch aktiven Substanzen. Die in Spalten und Reihen angeordneten optischen Elemente 18 sind integral an einem gemeinsamen Trägerkörper 44 ausgebildet und weisen Lichtleiter 46 auf, die zu einem optischen Linsenarray 48 mit einer Vielzahl von Linsen 50 führen, über die Excitationsstrahlung in die Lichtleiter 46 eingekoppelt und Emissionsstrahlung der Proben aus den Lichtleitern 46 ausgekoppelt wird.
Das erfindungsgemäße Spiegelobjektiv 10 ist insbesondere in der optischen Raster­ mikroskopie wie z. B. der laserangeregten Fluoreszenzrastermikroskopie einsetzbar. Es kann ferner auch bevorzugt Verwendung in der Spektroskopie finden. Hier sind insbesondere die Lumineszenzspektroskopie wie FCS, Ramanspektroskopie, Licht­ streuung und Absorptionsspektroskopie zu nennen. Die Excitation der in der Probe 16 befindlichen Moleküle kann durch Ein- oder Mehrphotonenanregung erfolgen.
Ein weiteres Verwendungsfeld des erfindungsgemäßen Spiegelobjektives 10 ist in der Medizintechnik und hier insbesondere in der Endoskopie zu sehen.

Claims (17)

1. Optische Vorrichtung mit einem Spiegelobjektiv mit
  • 1. mindestens einem optischen Element (18) aus einem optisch transpa­ renten Material, wobei
  • 2. das optische Element (18) eine erste Außenfläche (20) und eine zu dieser abgewandte und dem Fokus (14) zugewandte zweite Außen­ fläche (22) aufweist,
  • 3. die erste Außenfläche (20) eine bildseitig konkave erste Spiegelfläche (24) mit einer Lichtdurchlaßöffnung aufweist, und
  • 4. die zweite Außenfläche (22) eine objektseitig konvexe zweite Spiegel­ fläche (32), die auf der optischen Achse (11), der Lichtdurchlaßöffnung (28) der ersten Außenfläche (20) gegenüberliegend, angeordnet ist, und eine um die zweite Spiegelfläche (32) herum angeordnete Lichtdurchlaß­ fläche (34) aufweist, wobei
  • 5. durch die Lichtdurchlaßöffnung (28) von einer Strahlungsquelle einfal­ lende elektromagnetische Strahlung (12) an der zweiten Spiegelfläche (32) in Richtung auf die erste Spiegelfläche (24) und von dort in Rich­ tung auf die Lichtdurchlaßfläche (34) reflektiert wird, wo sie aus der zweiten Außenfläche (22) des optischen Elementes (18) austritt und im Fokus (14) fokussiert wird und
  • 6. im Fokus (14) erzeugte elektromagnetische Strahlung durch die Licht­ durchlaßfläche (34) in das optische Element (18) gelangt und an der ersten Spiegelfläche (24) in Richtung auf die zweite Spiegelfläche (32) sowie von dort in Richtung auf die Lichtdurchlaßöffnung (28) reflektiert wird, durch die sie aus dem optischen Element (18) austritt, und wobei
  • 7. im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung (28) mindestens eine Blende und/oder eine optische Faser angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlaß­ fläche (34) gekrümmt, insbesondere hyperbolisch oder sphärisch und/oder mit diffraktiven optischen Elementen versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurchlaßfläche (34) insbesondere mit dielektrischen und/oder polarisa­ tionsselektiven und/oder farbigen Materialien beschichtet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch transparente Material des optischen Elementes (18) eine inhomo­ gene Brechzahl aufweist, die insbesondere radialsymmetrisch zur optischen Achse (11) und/oder entlang der optischen Achse (11) variiert.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spiegelfläche (32) sphärisch ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spiegelfläche (24) elliptisch oder sphärisch ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Fokus (14) und zweiter Außenfläche (22) eine optisch transpa­ rente Folie (38) und/oder Immersionsflüssigkeit (40), insbesondere Wasser oder Immersionsöl, befindet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung (28) mindestens eine Monomodefaser, angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lichtdurchlaßöffnung (28) und/oder entlang der optischen Achse (11) Mittel zur variablen Ankopplung einer optischen Faser angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß längs der optischen Achse (11) weitere optische Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegel und/oder optische Filter, angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere an der ersten Außenfläche (20) Mittel, insbesondere Piezoaktua­ toren und/oder elektrostriktive Aktuatoren, zur Variation der Oberflächenform des Spiegelobjektivs angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Außenfläche (22) vollständig oder partiell mit einem optisch transpa­ renten Material, welches insbesondere den Brechzahl der verwendeten Immer­ sionsflüssigkeit (40) aufweist, beschichtet ist, wobei die Oberfläche des Mate­ rials zur Immersionsflüssigkeit (40) hin insbesondere plan ausgestaltet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Positionierung des Spiegelobjektivs (10) relativ zur Probe (16) vorge­ sehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere optische Elemente (18) insbesondere als Array (42) in vorzugsweise orthogonal zueinander verlaufenden Spalten und Reihen insbesondere mono­ lithisch auf einem gemeinsamen Trägerkörper (44) angeordnet sind.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für die optische Rastermikroskopie, insbesondere für die laserangeregte Fluoreszenz­ rastermikroskopie.
16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für die Spektroskopie, insbesondere Lumineszenzspektroskopie wie Fluoreszenzkorre­ lationsspektroskopie, Ramanspektroskopie, Lichtstreuung, Absorptionsspektros­ kopie, insbesondere mit Ein- oder Mehrphotonenanregung.
17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in der Medizintechnik, insbesondere in der Endoskopie.
DE1997129245 1997-07-09 1997-07-09 Spiegelobjektiv und dessen Verwendung Expired - Lifetime DE19729245C1 (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157511A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-12 Evotec Ag Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur der Größe und/oder Form eines Messvolumens in einer chemischen und/oder biologischen Probe
DE102010029062A1 (de) 2010-05-18 2011-11-24 Carl Zeiss Ag Optisches System
WO2014013412A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Reflective optical objective
US10088427B2 (en) 2015-03-31 2018-10-02 Samantree Medical Sa Systems and methods for in-operating-theatre imaging of fresh tissue resected during surgery for pathology assessment
US10539776B2 (en) 2017-10-31 2020-01-21 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US10928621B2 (en) 2017-10-31 2021-02-23 Samantree Medical Sa Sample dishes for use in microscopy and methods of their use
US11747603B2 (en) 2017-10-31 2023-09-05 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004343082A (ja) 2003-04-17 2004-12-02 Asml Netherlands Bv 凹面および凸面を含む集光器を備えたリトグラフ投影装置
EP1469349B1 (de) * 2003-04-17 2011-10-05 ASML Netherlands B.V. Lithographische Projektionsvorrichtung mit einem einen Konkavspiegel und einen Konvexspiegel aufweisenden Kollektor
DE102004016361B4 (de) * 2004-04-01 2006-07-06 Cybio Ag Optisches Analysenmessgerät für Fluoreszenzmessungen an Multiprobenträgern
DE102015001033A1 (de) * 2015-01-27 2016-07-28 Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. Hochdurchsatz-Screening-System zur Durchführung von optischen Messungen
DE102015201647B4 (de) * 2015-01-30 2017-09-28 Asphericon Gmbh Optisches Element zur Fokussierung kollimierter Strahlen sowie Verwendung dieses Elements

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2119112A (en) * 1982-04-27 1983-11-09 Ferranti Plc Optical elements
WO1994016313A2 (de) * 1993-01-18 1994-07-21 Evotec Biosystems Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bewertung der fitness von biopolymeren
WO1996013744A1 (de) * 1994-10-27 1996-05-09 Evotec Biosystems Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bestimmung stoffspezifischer parameter eines oder weniger moleküle mittels korrelations-spektroskopie

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3303140A1 (de) * 1983-01-31 1984-08-02 Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten Infrarot-spektrometer
US4712912A (en) * 1986-03-10 1987-12-15 Spectra-Tech, Inc. Spectrophotometric image scrambler for full aperture microspectroscopy
US5011243A (en) * 1986-09-16 1991-04-30 Laser Precision Corporation Reflectance infrared microscope having high radiation throughput
DE4243144B4 (de) * 1992-12-19 2008-08-21 BRUKER OPTICS, Inc., Billerica Objektiv für ein FT-Raman-Mikroskop

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2119112A (en) * 1982-04-27 1983-11-09 Ferranti Plc Optical elements
WO1994016313A2 (de) * 1993-01-18 1994-07-21 Evotec Biosystems Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bewertung der fitness von biopolymeren
WO1996013744A1 (de) * 1994-10-27 1996-05-09 Evotec Biosystems Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bestimmung stoffspezifischer parameter eines oder weniger moleküle mittels korrelations-spektroskopie

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE, Photonics Technology Letters, Vol. 4, 1992, pp. 908-911 *
KUFNER, M., KUFNER, S.: Microoptics and Litography VLLPress, Brussels, S. 103, 104 u. 112 *
SMITH, W.J., Modern Optical Engineering, 1990, S. 439-448 u. 454 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157511A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-12 Evotec Ag Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur der Größe und/oder Form eines Messvolumens in einer chemischen und/oder biologischen Probe
DE102010029062A1 (de) 2010-05-18 2011-11-24 Carl Zeiss Ag Optisches System
WO2014013412A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Reflective optical objective
US9563044B2 (en) 2012-07-17 2017-02-07 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Reflective optical objective
US20170150872A1 (en) * 2012-07-17 2017-06-01 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Reflective optical objective
US10335016B2 (en) * 2012-07-17 2019-07-02 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Reflective optical objective
US11609186B2 (en) 2015-03-31 2023-03-21 Samantree Medical Sa Systems and methods for in-operating-theatre imaging of fresh tissue resected during surgery for pathology assessment
US10088427B2 (en) 2015-03-31 2018-10-02 Samantree Medical Sa Systems and methods for in-operating-theatre imaging of fresh tissue resected during surgery for pathology assessment
US10094784B2 (en) 2015-03-31 2018-10-09 Samantree Medical Sa Systems and methods for in-operating-theatre imaging of fresh tissue resected during surgery for pathology assessment
US11828710B2 (en) 2015-03-31 2023-11-28 Samantree Medical Sa Systems and methods for in-operating-theatre imaging of fresh tissue resected during surgery for pathology assessment
US10539776B2 (en) 2017-10-31 2020-01-21 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US11181728B2 (en) 2017-10-31 2021-11-23 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US11609416B2 (en) 2017-10-31 2023-03-21 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US10928621B2 (en) 2017-10-31 2021-02-23 Samantree Medical Sa Sample dishes for use in microscopy and methods of their use
US11747603B2 (en) 2017-10-31 2023-09-05 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US10816788B2 (en) 2017-10-31 2020-10-27 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US11966037B2 (en) 2017-10-31 2024-04-23 Samantree Medical Sa Sample dishes for use in microscopy and methods of their use
US12429679B2 (en) 2017-10-31 2025-09-30 Samantree Medical Sa Imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging
US12474562B2 (en) 2017-10-31 2025-11-18 Samantree Medical Sa Sample dishes for use in microscopy and methods of their use

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WO1999003008A1 (de) 1999-01-21

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