DE68929553T2

DE68929553T2 - Konfokales Rastermikroskop

Info

Publication number: DE68929553T2
Application number: DE68929553T
Authority: DE
Inventors: Timothy Peter West Ryde Dabbs; Martin Russell Dandenong Harris
Original assignee: Optiscan Pty Ltd
Current assignee: Optiscan Pty Ltd
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2009-07-14
Also published as: WO1990000754A1; US5120953A; EP0393165A4; EP0782027A3; ATE158659T1; EP0782027B1; DE02012428T1; DE68929553D1; DE68929464D1; DE68928345T3; EP1245987A2; EP0782027A2; DE68929464T2; EP1245987A3; EP0393165B1; DE68928345D1; EP1245987B1; DE68928345T2; EP0393165B2; EP0393165A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikroskopie und insbesondere auf konfokale Abtastmikroskope.
Die Prinzipien eines konfokalen Abtastmikroskops sind im US-Patent 3.013.467 an Marvin Minsky offenbart. Das Grundprinzip besteht darin, dass die Beleuchtung einer zu beobachtenden Probe oder eines zu beobachtenden Objekts auf ein einziges Punktbeobachtungsfeld begrenzt ist und dass die Beobachtung oder Erfassung auf dieses Punktbeobachtungsfeld begrenzt ist. Ein vollständiges Bild wird durch das punktweise Abtasten der beobachteten Probe oder des beobachteten Objekts durch ein vollständiges Gesichtsfeld des Mikroskops abgeleitet.
In frühen konfokalen Mikroskopen einschließlich des im Minsky-Patent vorgeschlagenen Mikroskops verbleibt das optische System fest, wobei das Abtasten durch das Bewegen der zu beobachtenden Probe oder des zu beobachtenden Objekts in einem Abtastmuster über den Brennpunkt der Beleuchtung ausgeführt wurde. Neuere Hochgeschwindigkeits-Abtastmikroskope haben anstelle der Bewegung der Probe Strahlabtasttechniken verwendet. Im Allgemeinen verwenden diese Mikroskope einen Laser als die Beleuchtungslichtquelle mit hoher Intensität, wobei sie einen Computer oder ein Videosystem besitzen, um die erfassten Bildsignale zu verarbeiten und zu speichern oder anzuzeigen.
Konfokale Mikroskope besitzen eine bessere Auflösung als herkömmliche Mikroskope und eine bessere Scharfabbildung, weil defokussierte Signale und Interferenzen sehr verringert sind. Sie haben besondere Anwendung bei der Untersuchung biologischer Proben durch Auflicht-Fluoreszenz gefunden, wo die Verringerung der Interferenz außerhalb des Schärfenbereichs ein Hauptvorteil ist.
Es ist bekannt, ein konfokales Mikroskop durch Befestigen eines konfokalen bilderzeugenden Systems an einem herkömmlichen Mikroskop zu erzeugen, das den Kondensor oder die fokussierende Linse für das System bereitstellt. In jeder bekannten konfokalen Ausrüstung müssen jedoch der Lichtkondensor der Lichtquelle und der Detektor und alle Komponenten, die den optischen Weg für das Mikroskop definieren, genau in Bezug aufeinander positioniert sein, wobei sie deshalb alle auf einer voluminösen gemeinsamen Körperstruktur angebracht sind. Die vorliegende Erfindung schafft eine modifizierte Konstruktion, durch die einige dieser Komponenten ohne die normalen strengen geometrischen Beschränkungen an den relativen Ort und die Orientierung vollständig unabhängig im Raum positioniert werden können. Insbesondere ermöglicht sie, dass die Lichtquelle und der Photodetektor in jeder gewünschten Position und ohne die Notwendigkeit für eine starre mechanische Verbindung zwischen ihnen und dem Rest der Ausrüstung angeordnet werden. Die weiteren Vorteile der durch die Erfindung geschaffenen Konstruktion werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich.
Gemäß der Erfindung wird ein konfokales Abtast-Auflichtmikroskop für die Erhaltung eines Bildes eines Objekts geschaffen, wobei das Mikroskop umfasst:
eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl liefert;
Lichtfokussierungsmittel, die den Lichtstrahl empfangen und Licht auf das Objekt fokussieren, um ein Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt zu beleuchten und um Licht, das von dem Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt abgestrahlt wird, zu empfangen;
einen Detektor, der ein Signal erzeugt, das die Abstrahlstärke des Lichts angibt, das von dem Punktbeobachtungsfeld abgestrahlt wird;
optische Übertragungsmittel, die den Lichtstrahl von der Lichtquelle an die Lichtfokussierungsmittel übertragen und das von dem Objekt abgestrahlte Licht, das von den Lichtfokussierungsmitteln empfangen wird, an den Detektor übertragen; Abtastmittel, die so betreibbar sind, dass sie eine relative Bewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld hervorrufen, derart, dass sich das Punktbeobachtungsfeld in einem Abtastmuster durch das Objekt bewegt; und Lichtseparatormittel, die das von dem Objekt abgestrahlte Licht von dem Lichtstrahl trennen;
dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Übertragungsmittel flexible optische Sendermittel umfassen, die den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und den Lichtfokussierungsmitteln senden.
Die flexiblen optischen Sendermittel können eine erste Lichtleitfaser, die sich von der Lichtquelle zu den Lichtseparatormitteln erstreckt, und eine zweite Lichtleitfaser, die sich von den Lichtseparatormitteln zu dem Detektor erstreckt, umfassen. Die Lichtseparatormittel können dann einen Lichtleitfaserkoppler, der die erste und die zweite Faser mit einer dritten Lichtleitfaser koppelt, umfassen, um einen optischen Weg für die Übertragung des Lichtstrahls von der Lichtquelle zu dem Kondensor und für die Übertragung von aus dem Objekt abgestrahltem Licht von dem Kondensor zu dem Koppler zu schaffen. In diesem Fall können die Abtastmittel in der Weise arbeiten, dass sie den von der dritten Lichtleitfaser zu dem Kondensor übertragenen Lichtstrahl bewegen. Die Abtastmittel können z. B. einen optischen Pfad für den Lichtstrahl von der dritten Lichtleitfaser zu dem Kondensor schaffen und ein Übertragungselement umfassen, das so beweglich ist, dass es die Abtastbewegung des Lichtstrahls hervorruft. Alternativ können die Abtastmittel so betreibbar sein, dass sie die dritte Lichtleitfaser so bewegen, dass der hierdurch zu dem Kondensor gesendete Strahl bewegt wird, wodurch die Abtastbewegung des Lichtstrahls erzeugt wird.
In einer alternativen Anordnung können die Lichtseparatormittel einen Strahlteiler umfassen, der zwischen der Lichtquelle und den flexiblen Lichtleitfaser-Sendemitteln oder zwischen dem flexiblen optischen Sender und dem Lichtkondensor angeordnet ist.
Die Verwendung der flexiblen optischen Sendermittel (normalerweise der Lichtleitfasern) ermöglicht, dass die Lichtquelle (normalerweise ein Laser) und der Detektor entfernt vom Rest der Vorrichtung ohne eine starre mechanische Verbindung mit ihr angeordnet sind. Dieses Merkmal der Vorrichtung besitzt zwei wichtige Konsequenzen. Zuerst ermöglicht es die Produktion von Ausrüstung, die zu einem herkömmlichen Mikroskop unter Verwendung einer Standard-Mikroskopoptik und der mechanischen Einstellungen hinzugefügt werden kann, um ein konfokales bilderzeugendes System zu erzeugen, in dem der Laser-Generator und der Detektor weit entfernt vom Mikroskop angeordnet sein können. Zweitens ermöglicht es die Konstruktion eines konfokalen bilderzeugenden Systems unter Verwendung eines sehr kompakten Fern-Kopfstücks, das an die spezifischen Zwecke, wie z. B. für die Verwendung als ein Endoskop oder ein implantierbares Fern-Kopfmikroskop für medizinische Anwendungen, angepasst werden kann.
Damit die Erfindung und ihre verschiedenen Anwendungen vollständiger erklärt werden können, werden mehrere spezifische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 veranschaulicht eine Form des konfokalen Mikroskopsystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, in dem die Trennung zwischen abgehenden Licht und zurückkehrenden Licht durch einen Faseroptik-Richtkoppler ausgeführt wird;
2 veranschaulicht ein modifiziertes Mikroskopsystem, in dem die Lichttrennung durch einen Strahlteiler ausgeführt wird, der sich zwischen der Lichtquelle und den flexiblen optischen Sendermitteln des Systems befindet;
3 ist ein weiteres modifiziertes System, in dem die Lichttrennung durch einen Strahlteiler ausgeführt wird, der sich zwischen den flexiblen optischen Sendermitteln und dem Lichtkondensor des Systems befindet;
4, 5A und 5B veranschaulichen ein alternatives konfokales Mikroskopsystem, das zu dem in 1 veranschaulichten ähnlich ist, in dem aber das Abtasten durch die Bewegung einer Spitze einer Lichtleitfaser in den flexiblen optischen Sendermitteln des Systems ausgeführt wird; und
6 veranschaulicht ein konfokales System mit zwei Mikroskopköpfen.
DIE BESTEN ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht ein konfokales Abtast-Auflichtmikroskopsystem gemäß der Erfindung. Dieses System umfasst eine Lichtquelle mit hoher Intensität in der Form eines Laser-Generators 1, der einen Lichtstrahl 2 liefert, der durch eine Linse 3 in ein Ende einer flexiblen Lichtleitfaser 4 fokussiert wird. Das andere Ende der Lichtleitfaser 4 läuft in eine Seite eines Richtkopplers 5, der ein verschmolzener bikonischer Taper-Koppler oder ein anderer Koppler sein kann, um Lichtstrahlen zu trennen, die sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Das Licht, das in einen der abgehenden Schenkel 6 auf der anderen Seite des Kopplers geht, wird bei einer minimalen Fresnelscher Reflexion durch einen Körper 7 mit Medien mit angepasster Brechzahl absorbiert, während das in den anderen Schenkel des Körpers auf dieser Seite gehende Licht durch die flexible Lichtleitfaser 8 übertragen wird, von deren Ende 9 es zu dem Strahlengang eines optischen Mikroskops, das im Allgemeinen als 10 bezeichnet ist, übertragen wird.
Das optische Mikroskop 10 umfasst eine Basis 11, an der eine mechanisch einstellbare Proben-Trägerplattform 12 und ein Mikroskopkörper 13, in dem die Komponenten untergebracht sind, die den Strahlengang des Mikroskops definieren, angebracht sind. Diese optischen Komponenten umfassen eine Linse 14, die das vom Ende 9 der Faser 8 divergierende Licht 15 empfängt, und ein Paar von Spiegeln 16, 17, durch das das durch die Linse 14 übertragene Licht der Reihe nach über eine Strahl-Sammellinse 19 zu einem Lichtkondensor in der Form einer Linse 18 reflektiert wird, die das Licht auf ein Fleck- oder Punktbeobachtungsfeld in einer auf der Plattform 12 getragenen Probe 20 kondensiert oder fokussiert.
Die Spiegel 16, 17 können durch die Wandler 21, 22 in Reaktion auf die durch die elektrischen Verbindungen 23, 24 von einem elektronischen Abtastsignalgenerator 25 gelieferten Signale bewegt werden, so dass der reflektierte Lichtstrahl in den X- und Y-Richtungen bewegt wird, um zu veranlassen, dass sich der beleuchtete Fleck in einem Abtastmuster durch die Probe bewegt. Die Abtastmittel dieser Art werden in herkömmlichen konfokalen Abtastmikroskopen verwendet.
Ebenso wie das Fokussieren des Lichts mit hoher Intensität auf die Probe, um einen beleuchteten Fleck zu erzeugen, empfängt die Kondensorlinse 18 außerdem das von der Probe abgestrahlte Licht, das zurück durch den Strahlengang des Mikroskops 10 zur Lichtleitfaser 8 übertragen wird. In Abhängigkeit von der Art der Probe kann dieses von der Probe abgestrahlte Licht reflektiertes Licht, raman-gestreutes Licht oder Fluoreszenzlicht umfassen. Es ist selbstverständlich, dass der Begriff "abgestrahlt", wie er in dieser Beschreibung ver wendet wird, in einem umfassenden Sinn auszulegen ist, da er alles vom Objekt durch den Kondensor zurückübertragene Licht umfasst. Dieses Licht konvergiert erneut in einem Brennpunkt zurück an der Spitze 9 der Lichtleitfaser 8, wobei es sich diese Faser zurück zum Koppler 5 bewegt, wo ein Teil dieses Lichts über den vierten Schenkel des Kopplers und eine weitere Lichtleitfaser 31 und dann über ein Filter 32 und eine Linse 33 zu einem Photodetektor 34 übertragen wird. Das Signal vom Photodetektor 34 geht durch eine elektrische Verbindung 35 zu dem Signalprozessor 36 eines Videoanzeigesystems, das ein Bild auf einem Anzeigeschirm 37 erzeugt. Das Signal vom Photodetektor 34 moduliert die Intensität des von der Verarbeitungsschaltung 36 durch die Ausgangsleitung 38 zum Anzeigeschirm 37 übertragenen Bildsignals, wobei die mechanischen Abtastbewegungen der Spiegel 16, 17 mit den elektronischen Raster-Abtastbewegungen des Anzeigesystems durch eine Verbindung 39 zwischen dem elektronischen Abtastsignalgenerator 25 und den Signalverarbeitungsmitteln 36 der Videoanzeigeeinheit 37 synchronisiert sind.
2 veranschaulicht ein modifiziertes konfokales Abtast-Auflichtmikroskopsystem, das ebenfalls gemäß der Erfindung konstruiert ist. Dieses System ist zu dem in 1 veranschaulichten ähnlich, aber es verwendet anstatt des verschmolzenen bikonischen Taper-Kopplers der Vorrichtung in 1 einen Strahlteiler als die Mittel zum Trennen des zurückkehrenden Lichts vom abgehenden Licht. Viele der Komponenten der Vorrichtung sind zu jenen des in 1 veranschaulichten Systems völlig gleich und arbeiten in der gleichen Weise. Diese Komponenten sind durch die gleichen Bezugszeichen mit der Ergänzung des nachgestellten A identifiziert. In diesem Fall sind der verschmolzene bikonische Taper-Koppler und die zugeordneten mehreren Lichtleitfasern durch eine einzige Lichtleitfaser 41 ersetzt, auf deren eines Ende das Licht vom Laser 1A durch die Linse 3A fokussiert wird, während von deren anderem Ende das Licht zur Linse 14A des Mikroskopkopfs 10A divergiert, um sich durch den optischen Weg im Kopf des Mikroskops zu bewegen und um die Probe zu beleuchten, wie vorher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist. Das von dem Kondensor 18A des Mikroskopkopfes eingefangene zurückkehrende Licht kehrt durch denselben optischen Weg und über die Faser 41 zur Linse 3A zurück. Dieses zurückkehrende Licht wird mittels eines Strahlteilerwürfels 42 getrennt, der zwischen der Laser-Quelle 1A und der Linse 3A angeordnet ist und der das zurückkehrende Licht in einen durch den Photodetektor 34A erfassten Strahl 43 ablenkt.
3 veranschaulicht ein alternatives modifiziertes System gemäß der Erfindung, in dem das zurückkehrende Licht mittels eines Strahlteilers getrennt wird, der im Mikroskopkopf selbst angeordnet ist. Abermals sind die Komponenten, die zu jenen des in 1 veranschaulichten Systems äquivalent sind, durch die gleichen Bezugszeichen identifiziert, diesmal aber mit der Ergänzung des nachgestellten B. In dieser Vorrichtung wird das Licht von der Laser-Quelle 1A durch die Linse 3B auf ein Ende der Lichtleitfaser 51 fokussiert, die das Licht zum Mikroskopkopf 10B überträgt, wo es durch den Strahlengang des Mikroskopkopfes übertragen wird, um in einem Fleck auf der zu untersuchenden Probe fokussiert zu werden. Das vom gleichen Fleck auf der Probe abgestrahlte Licht wird durch den Kondensor 18B des Mikroskopkopfes eingefangen und zurück durch den Strahlengang des Mikroskops übertragen. In diesem Fall ist der Mikroskopkopf durch die Ergänzung eines Strahlteilers 52 modifiziert, der das zurückkehrende Licht im Mikroskopkopf trennt und es durch eine Linse 54 auf einem Ende einer zweiten Lichtleitfaser 53 fokussiert, über die es zum Photodetektor 34B des Systems übertragen wird.
Die 4, 5A und 5B veranschaulichen ein weiteres modifiziertes konfokales Abtast-Mikroskopsystem, das gemäß der Erfindung konstruiert ist. Dieses System ist zu dem in 1 veranschaulichten ziemlich ähnlich, wobei gleiche Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen mit der Ergänzung des nachgestellten C identifiziert worden sind. Die Modifikation, die an der Vorrichtung, wie sie früher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist, vorgenommen worden ist, besteht darin, dass das Abtasten nun durch die Bewegung der Spitze 9C der Lichtleitfaser 8C ausgeführt wird, durch die das Licht vom Laser-Generator 1C zum Mikroskopkopf 10C übertragen wird. Die Abtastbewegungen der Faserspitze werden mittels eines Bewegungsgenerators 61 erzeugt. Der Bewegungsgenerator kann zweckmäßig ein elektromechanischer Wandler sein, der die elektrischen Signale vom Abtastmustergenerator 25C empfangt. Dieser Wandler kann irgendeine zweckmäßige Art sein, um die geeigneten Abtastbewegungen in der X- und der Y-Richtung zu erzeugen.
Eine derartige Vorrichtung ist in den 5A und 5B veranschaulicht, die Seiten- und Draufsichten einer typischen Vorrichtung sind.
Im Faserbewegungsgenerator 61, wie er in den 5A und 5B veranschaulicht ist, werden die Abtastbewegungen der Faserspitze 9C durch eine Kombination einer elektromagnetisch induzierten Resonanzschwingung und einer hydraulischen Bewegung erzeugt. Ein an einer flexiblen Zunge 63 befestigter Permanentmagnet 62 wird periodisch durch den Elektromagneten 64 unter dem Einfluss der durch die Abtaststeuereinheit 25C erzeugten und durch die Leitungen 65 zum optischen Kopf übertragenen elektrischen Impulse angezogen.
Die Lichtleitfaser 8C steht längs der flexiblen Zunge vor und wird durch sie in Schwingungen versetzt, wobei auf diese Weise das Abtasten in einer Dimension (angenommenen der X-Richtung) erzeugt wird. Um sicherzustellen, dass die elektronische Bildabtastung mit der mechanischen Abtastung synchronisiert ist, wird von einem piezoelektrischen Sensor 66 eine Positionsrückkopplung bereitgestellt, die über die Leitungen 67 zur Bildverarbeitungseinheit 36C rückgekoppelt wird.
Die Bewegung für die andere Abtastachse wird durch eine langsamere quasilineare Bewegung erzeugt, die durch das Einfließen oder das Ausfließen eines Fluids von einem Zuleitungsrohr 70 in einen Zylinder 68 erzeugt wird, wobei folglich ein Kolben 69 betätigt wird, der die ganze elektromagnetische Abtasteinheit trägt, so dass die Faserspitze auf diese Weise in der Y-Richtung bewegt wird.
Es ist klar, dass in allen bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Lichtquelle, der Detektor und das Anzeigesystem an irgendeiner Position entfernt von den anderen Komponenten, wie z. B. den optomechanischen Komponenten, die normalerweise in einem optischen Mikroskop enthalten sind, angeordnet sein können. Diese Systeme ermöglichen deshalb die Produktion einer bilderzeugenden Laser-Ausrüstung, die an vorhandenen herkömmlichen Mikroskopen befestigt werden kann, um die Standard-Mikroskopoptik und die mechanischen Einstellungen zu verwenden. Die Möglichkeit des Trennens des optischen Kopfes vom Rest des Systems unter Verwen dung von Lichtleitfaserverbindungen eröffnet außerdem die Möglichkeit für die Miniaturisierung des optischen Kopfes, insbesondere falls das Abtasten durch die Faserbewegungen ausgeführt wird.
Bei der in 6 gezeigten Anordnung kann ein Mikroskopkopf eingerichtet und auf eine Probe fokussiert werden, während der andere für die konfokale Betrachtung verwendet wird, wobei er dann für die konfokale Betrachtung in Betrieb gebracht werden kann, sobald die Betrachtung mit dem anderen Kopf abgeschlossen worden ist. In dieser Weise kann das System in einem praktisch kontinuierlichen Betrieb aufrechterhalten werden.
Die veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich beispielhaft vorgebracht worden, wobei sie modifiziert und weiterentwickelt werden könnten, um die Lichtleitfasertechnologie auszunutzen. Obwohl in allen veranschaulichten Ausführungsformen einzelne Lichtleitfasern für die Übertragung des Lichtstrahls verwendet werden, ist es z. B. klar, dass mehrere Fasern verwendet werden können. In diesem Fall können die Spitzen der Fasern, die das zurückkehrende vom Objekt abgestrahlte Licht empfangen, um ein konfokales Bild zu erzeugen, ein wenig längs der Faser gestaffelt werden (d. h. in der Richtung der Lichtbewegung), um die Vergrößerung der Tiefe des Gesichtsfeldes zu ermöglichen. Während das Abtasten durch die Faserbewegung ausgeführt wird, kann das ganze Faserbündel an dem Wandler oder dem anderen Faserbewegungsgenerator befestigt sein, damit sie zusammen bewegt werden. Wo das Abtasten durch andere Mittel, wie z. B. durch bewegliche Spiegel oder durch die Bewegung der Probe, ausgeführt wird, können die gestaffelten Faserspitzen bezüglich des Lichtkondensors am Ort fest sein. Die Verwendung mehrerer Fasern ermöglicht außerdem das gleichmäßige Abtasten bei unterschiedlichen Wellenlängen.
In einer weiteren Modifikation könnte der optische Koppler in 1 an seinem Mittelpunkt quer aufgespalten sein, um ein Ende oder eine Spitze zu erzeugen, von dem bzw. der das Licht zum Mikroskopkopf übertragen wird und auf dem bzw. der das vom Objekt abgestrahlte Licht fokussiert wird, um das konfokale Bild zu erzeugen. Die Faser 8 würde dann eliminiert werden, wobei das Ende des aufgespaltenen Kopplers den Platz des Faserendes oder der Faserspitze 9 einnehmen würde.
In einer weiteren Modifikation könnte der aufgespaltene Koppler drei konvergente Schenkel mit einem zusätzlichen Schenkel, der das Licht von einer Laser-Quelle mit einer anderen Wellenlänge liefert, besitzen, um das Abtasten bei mehreren Wellenlängen zu ermöglichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Erfindung besitzt besondere Anwendung für konfokale Abtastmikroskope für die Verwendung im Laboratorium und für konfokale Mikroskopsysteme, die kompakte Fernköpfe besitzen, die für die Verwendung bei der endoskopischen oder anderen Untersuchung lebenden biologischen Gewebes geeignet sind.

Claims

Konfokales Auflichtbeleuchtungs-Rastermikroskop zum Erhalten eines Bildes eines Objekts, wobei das Mikroskop umfasst: eine Lichtquelle (1) zum Liefern eines Lichtstrahlenbündels (2); ein Lichtfokussierungsmittel (14, 18, 19, 14A, 18A, 14B, 18B, 60, 151, 152, 157) zum Empfangen des Lichtstrahlenbündels und zum Fokussieren von Licht auf das Objekt (20, 20A, 20B, 20C), um ein Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt zu beleuchten und um Licht, das aus dem Punktbeobachtungsfeld auf oder in dem Objekt austritt, zu empfangen; einen Detektor (34), um ein Signal bereitzustellen, das die Austrittsintensität von Licht, das aus dem Punktbeobachtungsfeld austritt, angibt; optische Übertragungsmittel (3, 4, 5, 6, 8, 31, 32, 33, 3A, 41, 42, 32A, 3B, 51, 14B, 52, 54, 53, 32B, 3C, 4C, 5C, 6C, 8C, 67, 4F, 5F, 8F, 31F, 32F, 4G, 5G, 6G, 8G, 31G, 4H, 5H, 6H, 8H, 31H, 32H) zum Übertragen des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle zu dem Lichtfokussierungsmittel und zum Übertragen des aus dem Objekt ausgetretenen Lichts, das von dem Lichtfokussierungsmittel empfangen wird, an den Detektor; Abtastmittel (16, 17, 21, 22, 61, 64, 63, 66, 68, 69, 76, 23H, 24H, 23H', 24H'), die so betreibbar sind, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld bewirken, derart, dass das Punktbeobachtungsfeld durch das Objekt in einem Abtastmuster verläuft; und Lichttrennmittel (5, 42, 52, 5C, 5E, 5F, 50, 5H) um das aus dem Objekt ausgetretene Licht von dem Lichtstrahlenbündel zu trennen; dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Übertragungsmittel flexible optische Übertragungsmittel (4, 5, 8, 41, 51, 4C, 5C, 8C, 4F, 5F, 8F, 4G, 5G, 8G, 4H, 5H, 8H, 6H) umfassen, um das Lichtstrahlenbündel zwischen der Lichtquelle und dem Lichtfokussierungsmittel zu übertragen.
Mikroskop nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel Mittel umfassen, um das durch die Übertragungsmittel an das Lichtfökussierungsmittel übertragene Lichtstrahlenbündel zu bewegen, um die Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld zu erzeugen.
Mikroskop nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel Mittel (61, 64, 62, 63, 66, 68, 69) umfassen, um einen Teil der flexiblen optischen Übertragungsmittel zu bewegen, um das zu dem Lichtfokussierungsmittel übertragene Lichtstrahlenbündel zu bewegen, wodurch die Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Punktbeobachtungsfeld erzeugt wird.
Mikroskop nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel einen elektromechanischen Wandler umfassen, der an dem Teil der flexiblen optischen Übertragungsmittel befestigt ist, um sie in Reaktion auf elektrische Signale, die durch einen Abtastsignalgenerator erzeugt werden, zu bewegen.
Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Übertragungsmittel ein erstes Lichtleitfasermittel (4, 51, 4C, 4F, 4G, 4H), das sich von der Lichtquelle zu den Lichttrennmitteln erstreckt, und ein zweites Lichtleitfasermittel (31, 53, 31F, 31G, 31H), das sich von den Lichttrennmitteln zu dem Detektor erstreckt, umfassen.
Mikroskop nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichttrennmittel einen Lichtleitfaser-Koppler (5, 5C, 5F, 5G, 5H) umfassen, der das erste und das zweite Fasermittel mit einem dritten Lichtleitfasermittel (8, 8C, 8F, 8G, 6H, 8H) koppelt, um einen optischen Weg für die Übertragung des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle zu dem Lichtfokussierungsmittel und eine Übertragung von aus dem Objekt austretenden Licht von dem Lichtfokussierungsmittel zu dem Koppler zu schaffen.
Mikroskop nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass Abtastmittel arbeiten, um das von dem dritten Lichtleitfasermittel an das Lichtfokussierungsmittel übertragene Lichtstrahlenbündel zu bewegen.
Mikroskop nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastmittel einen optischen Weg für das Lichtstrahlenbündel von dem dritten Lichtleitfasermittel zu dem Lichtfokussierungsmittel schafft und Mittel umfasst, die betreibbar sind, um Verschiebungen in jenem optischen Weg hervor zurufen, wodurch die Abtastbewegung des Lichtstrahlenbündels hervorgerufen wird.
Mikroskop nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die betreibbar sind, um Verschiebungen des optischen Weges zu veranlassen, bewegliche Reflektormittel (16, 17) umfassen.
Mikroskop nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel betreibbar sind, um das dritte Lichtleitfasermittel so zu bewegen, dass das hierdurch an das Lichtfokussierungsmittel übertragene Strahlenbündel bewegt wird, wodurch die Abtastbewegung des Lichtstrahlenbündels erzeugt wird.
Mikroskop nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Lichtleitfaser-Übertragungsmittel ein erstes Lichtleitfasermittel (4C, 4F, 4G), das sich von der Lichtquelle zu den Lichttrennmitteln erstreckt, und ein zweites Lichtleitfasermittel (31F, 31G), das sich von den Lichttrennmitteln zu dem Detektor erstreckt, umfasst, wobei die Lichttrennmittel einen Lichtleitfaser-Koppler umfassen, der das erste und das zweite Fasermittel mit einem dritten Lichtleitfasermittel (8C, 8F, 8G) koppelt und einen optischen Weg für die Übertragung des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle zu dem Lichtfokussierungsmittel und für die Übertragung des aus dem Objekt austretenden Lichts von dem Lichtfokussierungsmittel zu dem Koppler schafft, und die Abtastmittel einen elektromechanischen Wandler (64) umfassen, der an dem dritten Fasermittel befestigt ist, um so ein Ende (9C, 9F, 9G) dieses Fasermittels, von dem Licht an das Lichtfokussierungsmittel übertragen wird, in Reaktion auf durch einen Abtastsignalgenerator (25C, 25F, 25G) erzeugte elektrische Signale zu bewegen.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichttrennmittel einen Strahlteiler (42) umfassen, der zwischen der Lichtquelle und den flexiblen Lichtleitfaser-Übertragungsmitteln angeordnet ist.
Mikroskop nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichttrennmittel einen Strahlteiler (52) umfassen, der zwischen dem Lichtfo kussierungsmittel und dem ersten und dem zweiten Lichtleitfasermittel angeordnet ist.
Mikroskop nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass flexible optische Übertragungsmittel ein Lichtleitfasermittel (8B, 8E, 155, 8F) umfassen, um das Lichtstrahlenbündel von der Lichtquelle an das Lichtfokussierungsmittel zu übertragen und um das aus dem Objekt austretende Licht von dem Lichtfokussierungsmittel an den Lichttrenner zu übertragen, wobei die Abtastmittel Faserbewegungsmittel umfassen, um das Fasermittel zu bewegen, um so das hiermit zu dem Lichtfokussierungsmittel übertragene Strahlenbündel zu bewegen, wodurch die Abtastbewegungen des Strahlenbündels erzeugt werden, und das Fasermittel sich zu einem Mikroskopkopf erstreckt, der einen Körper besitzt, indem das Lichtfokussierungsmittel und das Faserbewegungsmittel aufgenommen sind.
Mikroskop nach Anspruch 14, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbewegungsmittel ein elektromechanischer Wandler ist, der an einem Ende des Fasermittels in dem Mikroskopkopf befestigt ist.
Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtfokussierungsmittel ein erstes Fokussierungsmittel, um das Lichtstrahlenbündel in eine konvergente Form zu fokussieren, und ein zweites Fokussierungsmittel, um das Lichtstrahlenbündel weiter in eine zweite, konvergentere Form zu fokussieren, wobei das zweite Fokussierungsmittel in eine Ruheposition beweglich ist, damit das Mikroskop ein Objekt in einem Abstand über einem verhältnismäßig großen Feldbereich abtasten kann und ein Bild von dem aus dem Objekt austretenden Licht, das durch das erste Fokussierungsmittel aufgenommen wird, erzeugen kann, und dann in eine Betriebsposition beweglich ist, um eine Abtastung des Objekts mit höherer Auflösung in einem kürzeren Abstand und über einem verhältnismäßig kleinen Feldbereich zu ermöglichen.
Mikroskop nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch einen Lichtleitfaser-Sender zum direkten Empfangen von Licht von dem Objekt, wenn es untersucht wird und das zweite Fokussierungsmittel sich in seiner Ruhepositi an befindet, und zum Senden dieses Lichts zu dem Detektor, um das Bild zu modulieren.
Mikroskop nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, ferner gekennzeichnet durch Mittel zum direkten Beleuchten des Objekts, wenn es untersucht wird und das zweite Fokussierungsmittel sich in seiner Ruheposition befindet.
Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen optischen Übertragungsmittel eine Gruppe aus einzelnen optischen Fasern zum Übertragen des Lichtstrahlenbündels an das Lichtfokussierungsmittel und zum Empfangen von aus dem Objekt ausgetretenem fokussierten Licht von dem Lichtfokussierungsmittel aus einem Ende der Fasergruppe umfassen, wobei die Spitzen der einzelnen Fasern an dem Ende der Gruppe in Richtung der Lichtbewegung versetzt angeordnet sind, wodurch die Tiefe des Beobachtungsfeldes erhöht wird.
Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Lichtquelle eines Paars von Lichtquellen ist, die ein Paar von Lichtstrahlenbündel mit unterschiedlichen Wellenlängen liefern, und die optischen Übertragungsmittel bewirken, dass diese Strahlenbündel für eine Übertragung an das Lichtfokussierungsmittel kombiniert werden, um eine Beleuchtung des Punktbeobachtungsfeldes mit Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen hervorzurufen.
Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Anzeigesystem umfasst, das mit dem Detektor gekoppelt ist, um in Reaktion auf Signale von dem Detektor ein Bild des Objekts zu erzeugen.