WO2018149586A1

WO2018149586A1 - Scanning illumination device for a microscope

Info

Publication number: WO2018149586A1
Application number: PCT/EP2018/051306
Authority: WO
Inventors: Christian Schumann
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: DE102017103252B3

Abstract

The invention relates to a scanning illumination device (10) for a microscope, comprising a light source (12), a scanning system (14), an intermediate imaging optical system (16) and an illuminating objective (18), which are arranged in this sequence in an illuminating beam (20). The scanning system (14) comprises two scanning elements (26, 28) which are designed to deflect an illumination beam (34) emitted by the light source (12) in two different scanning directions in sequence. The intermediate imaging optical system (16) is designed to generate within the scanning system (14) an image of an objective pupil (36) of the illuminating objective (18). A pupil displacement module (38) is designed to optionally displace the image of the objective pupil (36) within the scanning system (14) along the illumination optical path (20).

Description

Rasterbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop Raster illumination device for a microscope

Die Erfindung betrifft eine Rasterbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop, umfassend eine Lichtquelle, ein Rastersystem, eine Zwischenabbildungsoptik und ein Beleuchtungsobjektiv, die in dieser Reihenfolge in einem Beleuchtungsstrahlengang angeordnet sind, wobei das Rastersystem zwei Rasterelemente aufweist, die ausgebildet sind, ein von der Lichtquelle ausgesendetes Beleuchtungslichtbündel nacheinander in zwei verschiedenen Rasterrichtungen abzulenken, und wobei die Zwischenabbildungsoptik ausgebildet ist, innerhalb des Rastersystems ein Bild einer Objektivpupille des Beleuchtungsobjektivs zu erzeugen. The invention relates to a scanning illumination device for a microscope comprising a light source, a raster system, an intermediate imaging optics and an illumination objective, which are arranged in this order in an illumination beam path, wherein the grid system comprises two raster elements, which are formed, one emitted from the light source illuminating light beam successively deflect in two different raster directions, and wherein the intermediate imaging optics is adapted to generate an image of an objective pupil of the illumination objective within the raster system.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere für mikroskopische Anwendungen wie etwa der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie Rasterbeleuchtungseinrichtungen bekannt, die dazu dienen, die Probe in zwei verschiedenen, in der Regel senkrecht zueinander liegenden Rasterrichtungen mit einem Beleuchtungslichtbündel abzurastern. Hierzu verfügt eine solche Rasterbeleuchtungseinrichtung über ein Rastersystem, welches das Beleuchtungslichtbündel in den vorstehend genannten Rasterrichtungen ablenkt, um eine die Probe in zwei Dimensionen abrasternde Beleuchtung zu realisieren. From the prior art grid illumination devices are known, in particular for microscopic applications such as confocal fluorescence microscopy, which serve to scan the sample in two different scanning directions, which are generally perpendicular to one another, with an illuminating light bundle. For this purpose, such a raster illumination device has a raster system which deflects the illumination light beam in the above-mentioned raster directions in order to realize illumination scanning the sample in two dimensions.

Üblicherweise wird für die zweidimensionale Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels ein Rastersystem eingesetzt, das entweder ein einziges zweiachsiges Rasterelement, das um zwei orthogonal zueinander liegende Abtastachsen verkippbar ist, oder aber zwei separate einachsige Rasterelemente aufweist, die jeweils nur um eine Abtastachse verkippbar sind. In letzterer Ausführung sind die Abtastachsen der beiden einachsigen Rasterelemente wiederum orthogonal zueinander angeordnet. Bei den Rasterelementen kann es sich beispielsweise um Kippspiegel, aber auch um Risley- Drehprismen, elektrooptische oder akustooptische Deflektoren handeln. Usually, a raster system is used for the two-dimensional deflection of the illumination light beam, which either a single biaxial grid element which is tiltable about two orthogonal scanning axes, or two separate uniaxial grid elements, which are tiltable only about a scanning axis. In the latter embodiment, the scanning axes of the two uniaxial grid elements are again arranged orthogonal to each other. Both Raster elements may be, for example tilting mirrors, but also to Risley rotary prisms, electro-optical or acousto-optic deflectors.

Insbesondere in mikroskopischen Anwendungen ist eine telezentrische Positionierung des Rastersystems innerhalb des Beleuchtungsstrahlengangs wünschenswert. Bei einer telezentrischen Positionierung befindet sich das Rastersystem längs des Beleuchtungsstrahlengangs an einer Stelle, an der sich ein beispielsweise über die Zwischenabbildungsoptik erzeugtes Bild der Pupille des Beleuchtungsobjektivs befindet. Durch eine telezentrische Anordnung des Rastersystems ist nämlich ein achsparalleler Austritt des durch das Rastersystem abgelenkten Beleuchtungslichtbündels für alle Rasterpositionen gewährleistet. Particularly in microscopic applications, telecentric positioning of the raster system within the illumination beam path is desirable. In the case of a telecentric positioning, the raster system is located along the illumination beam path at a location at which an image of the pupil of the illumination objective, which is generated for example via the intermediate imaging optics, is located. By a telecentric arrangement of the grid system namely an axis-parallel exit of the deflected by the grid system illumination light beam is guaranteed for all grid positions.

Ist das Rastersystem aus einem einzigen zweiachsigen Rasterspiegel gebildet, so ist die vorgenannte telezentrische Positionierung vergleichsweise einfach zu realisieren, indem der einzige Rasterspiegel am Ort des Pupillenbildes angeordnet wird. Jedoch ist ein aus einem zweiachsigen Rasterspiegel gebildetes Rastersystem technisch aufwändiger und damit teurer als ein System, das mit zwei separaten einachsigen Rasterspiegeln arbeitet. Bei einem System mit zwei separaten einachsigen Rasterelementen ist es aber nicht möglich, gleichzeitig beide Rasterspiegel am Ort des Pupillenbildes zu positionieren und damit in eine telezentrische Anordnung zu bringen. Auch kommt es bei Realisierungen aus dem Stand der Technik, beispielsweise kardanischen Aufhängungen von Kippspiegeln, zu Geschwindigkeitseinbußen des Rasterprozesses. Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, auch solche Rastersysteme, die mit einer Anordnung aus zwei einachsigen Rasterspiegeln arbeiten, telezentrisch auszuführen. Beispielsweise wird in J. Pawley, Handbook of biological confocal microscopy, Springer 2006, ISBN 978-0387259215 (insbes. Kap. 9, S. 207ff) vorgeschlagen, den ersten Rasterspiegel mittels einer Relayoptik auf den zweiten Rasterspiegel abzubilden. In der DE 4 026 130 C2 ist hingegen ein aus drei einachsigen Rasterspiegeln bestehendes System beschrieben, bei dem für eine der beiden orthogonalen Rasterrichtungen zugleich zwei der drei Rasterspiegel vorgesehen sind. Diese beiden Rasterspiegel sind derart angeordnet, dass sie einen virtuellen Kipppunkt definieren, der auf dem der anderen Rasterrichtung zugeordneten Rasterspiegel liegt. If the grid system is formed from a single biaxial grid mirror, the aforementioned telecentric positioning can be realized comparatively easily by arranging the single raster mirror at the location of the pupil image. However, a raster system formed from a two-axis raster mirror is technically more complex and therefore more expensive than a system that operates with two separate uniaxial raster mirrors. In a system with two separate uniaxial raster elements, however, it is not possible to simultaneously position both raster mirrors at the location of the pupil image and thus bring them into a telecentric arrangement. Also, it comes in realizations from the prior art, such as gimbal suspensions of tilting mirrors, to speed losses of the raster process. Solutions are known from the prior art, even telecentric raster systems that operate with an arrangement of two single-axis raster mirrors. For example, it is proposed in J. Pawley, Handbook of biological confocal microscopy, Springer 2006, ISBN 978-0387259215 (esp., Chapter 9, pp. 207ff), to image the first raster mirror onto the second raster mirror by means of relay optics. DE 4 026 130 C2, by contrast, describes a system consisting of three uniaxial scanning mirrors, in which two of the three scanning mirrors are provided at the same time for one of the two orthogonal scanning directions. These two raster mirrors are arranged such that they define a virtual tilting point which lies on the raster mirror associated with the other raster direction.

Mit Relayoptiken arbeitende Rastersysteme sind technisch aufwändig und teuer. Außerdem benötigen sie viel Bauraum. Aus drei Rasterspiegeln bestehende Systeme sind im Hinblick auf ihre Mechanik und ihre elektronische Ansteuerung ebenfalls aufwändig. Dies gilt insbesondere für diejenige der beiden Abtastachsen, der zwei der drei Rasterspiegel zugeordnet sind. Demzufolge wird diese Abtastachse auch als langsame Achse bezeichnet, während die durch einen einzigen Rasterspiegel realisierte Abtastachse als schnelle Achse bezeichnet wird. Grid systems operating with relay optics are technically complex and expensive. They also need a lot of space. Systems consisting of three grid mirrors are also expensive in terms of their mechanics and their electronic control. This applies in particular to that of the two scanning axes, which are assigned to two of the three raster mirrors. Consequently, this scanning axis is also referred to as a slow axis, while the scanning axis realized by a single scanning mirror is called a fast axis.

Um den technischen Aufwand möglichst gering zu halten, werden deshalb häufig Rastersysteme bevorzugt, die aus zwei einachsigen Rasterspiegeln bestehen. Um in einem solchen Rastersystem insbesondere die Vignettierung gering zu halten, werden dabei die beiden Rasterspiegel üblicherweise symmetrisch zum Bild der Objektivpupille angeordnet. Eine solche symmetrische Anordnung ist z.B. in einer konfokalmikroskopischen Anwendung durchaus einsetzbar. Dies gilt jedoch nicht für Anwendungen, bei denen eine telezentrische Positionierung zumindest eines der beiden Rasterelemente zwingend erforderlich ist, um einen achsparallelen Lichtaustritt zu ermöglichen. Ein Beispiel hierfür ist eine lichtblattmikroskopische Anwendung, wie sie in der Druckschrift US 9 104 020 B2 beschrieben ist. To keep the technical effort as low as possible, grid systems are therefore often preferred, which consist of two uniaxial grid mirrors. In order to keep the vignetting in such a grid system in particular low, the two raster mirrors are usually arranged symmetrically to the image of the objective pupil. Such a symmetrical arrangement is e.g. Can be used in a confocal microscopic application. However, this does not apply to applications in which a telecentric positioning of at least one of the two grid elements is absolutely necessary in order to enable an axially parallel light emission. An example of this is a light-sheet microscopic application, as described in US Pat. No. 9,104,020 B2.

Wird bei einem aus zwei Rasterspiegeln gebildeten System für einen der beiden Spiegel eine feste telezentrische Positionierung gewählt, so ergibt sich eine unsymmetrische Anordnung, die eine entsprechend unsymmetrische und häufig besonders starke Vignettierung verursacht. Dies gilt insbesondere, wenn zur Abbildung der Objektivpupille auf den telezentrisch zu positionierenden Rasterspiegel ein Kepler- Fernrohr als Zwischenabbildungsoptik verwendet wird, das in der Regel eine laterale Vergrößerung in einem Bereich von 3 bis 4 und damit eine axiale Vergrößerung in einem Bereich von 9 bis 16 aufweist. Der Abstand, den dann der andere, d.h. nicht telezentrisch positionierte Rasterspiegel gegenüber dem Bild der Objektivpupille aufweist, ergibt sich in diesem Beispiel an Hand des Produkts aus dem Abstand dieses Rasterspiegels von dem telezentrisch positionierten Rasterspiegel und einem Faktor zwischen 9 und 16. If a fixed telecentric positioning is selected for one of the two mirrors in the case of one of the two mirror mirrors, the result is an asymmetrical arrangement which causes correspondingly asymmetrical and often particularly strong vignetting. This applies in particular when a Kepler telescope is used as intermediate imaging optics for imaging the objective pupil on the raster mirror to be positioned telecentrically, which as a rule has a lateral magnification in a range from 3 to 4 and thus an axial magnification in a range from 9 to 16 having. The distance that then the other, ie not telecentrically positioned, raster mirror relative to the image of the objective pupil, results in this example on the basis of the product from the distance of this Raster mirror of the telecentrically positioned raster mirror and a factor between 9 and 16.

Somit ist festzuhalten, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen jeweils nur auf spezielle Anwendungen beschränkt sind. Jedenfalls ist es bisher nicht ohne weiteres möglich, ein aus zwei einachsigen Rasterelementen bestehendes Rastersystem flexibel in unterschiedlichen Anwendungen einzusetzen. Thus, it should be noted that the known from the prior art solutions are limited only to specific applications. In any case, it has not been readily possible to flexibly use a grid system consisting of two uniaxial grid elements in various applications.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rasterbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop sowie ein Verfahren zur rasternden Probenbeleuchtung anzugeben, die es mit geringem technischen Aufwand ermöglichen, ein aus zwei separaten Rasterelementen gebildetes Rastersystem in unterschiedlichen Mikroskopieanwendungen einzusetzen. The object of the invention is to provide a scanning illumination device for a microscope and a method for scanning sample illumination, which enable it with little technical effort to use a grid system formed from two separate grid elements in different microscopy applications.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche 1 und 15. The invention solves this problem by the objects of the independent claims 1 and 15.

Die erfindungsgemäße Rasterbeleuchtungseinrichtung für ein Mikroskop umfasst eine Lichtquelle, ein Rastersystem, eine Zwischenabbildungsoptik und ein Beleuchtungsobjektiv, die in dieser Reihenfolge in einem Beleuchtungsstrahlengang angeordnet sind, wobei das Rastersystem zwei Rasterelemente aufweist, die ausgebildet sind, ein von der Lichtquelle ausgesendetes Beleuchtungslichtbündel nacheinander in zwei verschiedenen Rasterrichtungen abzulenken, und wobei die Zwischenabbildungsoptik ausgebildet ist, innerhalb des Rastersystems ein Bild einer Objektivpupille des Beleuchtungsobjektivs zu erzeugen. Die Erfindung sieht ein Pupillenverlagerungsmodul vor, das ausgebildet ist, das Bild der Objektivpupille innerhalb des Rastersystems längs des Beleuchtungsstrahlengangs wahlweise zu verlagern. The scanning illumination device according to the invention for a microscope comprises a light source, a raster system, an intermediate imaging optics and an illumination objective, which are arranged in this sequence in an illumination beam path, wherein the grid system comprises two raster elements which are formed, one emitted from the light source illuminating light beam successively in two different Deflecting raster directions, and wherein the intermediate imaging optics is designed to generate an image of an objective pupil of the illumination objective within the raster system. The invention provides a pupil displacement module which is designed to selectively displace the image of the objective pupil within the grid system along the illumination beam path.

Das Pupillenverlagerungsmodul ermöglicht es, die erfindungsgemäße Rasterbeleuchtungseinrichtung mit geringem technischem Aufwand an unterschiedliche Mikroskopieanwendungen anzupassen. Hierzu ist lediglich erforderlich, das durch die Zwischenabbildungsoptik erzeugte Bild der Objektivpupille mittels des Pupillenverlagerungsmoduls innerhalb des Rastersystems wahlweise so zu positionieren, wie es für die gewählte Mikroskopieanwendung von Vorteil ist. The pupil displacement module makes it possible to adapt the grid illumination device according to the invention to different microscopy applications with little technical effort. For this purpose, it is merely necessary that the image of the objective pupil generated by the intermediate imaging optics be Optionally position the pupil relocation module within the grid system as appropriate for the selected microscopy application.

So ist es insbesondere möglich, die Rasterbeleuchtungseinrichtung auf eine lichtblattmikroskopische Anwendung hin zu optimieren. In einer solchen Anwendung dient das Rastersystem dazu, zum einen aus dem von der Lichtquelle emittierten Beleuchtungslichtbündel ein Lichtblatt zu generieren, und zum anderen dieses Lichtblatt als Ganzes längs einer vorbestimmten Rasterrichtung abzulenken, um die Probe in dieser Richtung mit dem Lichtblatt abzurastern. Hierbei kann ein erstes der beiden Rasterelemente zur Generierung des Lichtblatts genutzt werden, indem es das Beleuchtungslichtbündel längs einer ersten Rasterrichtung ablenkt, während ein zweites Rasterelement das Beleuchtungslichtbündel längs einer zweiten Rasterrichtung, die vorzugsweise orthogonal zur ersten Rasterrichtung liegt, ablenkt und so das durch das erste Rasterelement generierte Lichtblatt längs dieser zweiten Rasterrichtung gleichsam durch die Probe bewegt. Thus, it is possible, in particular, to optimize the louver illumination device for a light-sheet microscopic application. In such an application, the raster system serves, on the one hand, to generate a light sheet from the illumination light beam emitted by the light source and, on the other hand, to deflect this light sheet as a whole along a predetermined raster direction in order to scrape the sample in this direction with the light sheet. In this case, a first of the two raster elements can be used to generate the light sheet by deflecting the illumination light bundle along a first raster direction, while a second raster element deflects the illumination light bundle along a second raster direction, which is preferably orthogonal to the first raster direction, and thus through the first Raster element generated light sheet along this second scanning direction as it were moved through the sample.

In einer solchen lichtblattmikroskopischen Anwendung kann das Pupillenverlagerungsmodul nun dazu genutzt werden, das Bild der Objektivpupille innerhalb des Rastersystems so zu positionieren, dass es auf dem vorgenannten zweiten Rasterelement liegt, d.h. demjenigen Element, das die Probe in einer Rasterbewegung mit dem Lichtblatt abtastet. So kommt es bei dieser Rasterbewegung wesentlich auf den achsparallelen Austritt des Beleuchtungslichtbündels aus dem Beleuchtungsobjektiv an, der durch die erfindungsgemäße Positionierung des zweiten Rasterelementes am Ort des Pupillenbildes gewährleistet ist. Mit anderen Worten ist in der vorgenannten Anwendung das zweite Rasterelement zuungunsten des ersten Rasterelementes telezentrisch positioniert. Der Umstand, dass das erste Rasterelement nicht telezentrisch angeordnet ist, ist jedoch in der vorstehend erläuterten lichtblattmikroskopischen Anwendung nicht von wesentlichem Nachteil. So wird die durch das erste Rasterelement bewirkte, zur Generierung des Lichtblattes bestimmte Rasterbewegung des Beleuchtungslichtbündels gleichsam über die Belichtungszeit gemittelt, mit der ein Detektor die durch das Lichtblatt erzeugte Fluoreszenzstrahlung aus der Probe erfasst. Soll dagegen die erfindungsgemäße Rasterbeleuchtungseinrichtung beispielsweise auf eine konfokalmikroskopische Anwendung hin optimiert werden, so ist es möglich, das Bild der Objektivpupille mittels des Pupillenverlagerungsmoduls in einer symmetrischen Anordnung genau zwischen den beiden Rasterelementen anzuordnen. In diesem Fall ist zwar keines der beiden Rasterelemente präzise telezentrisch angeordnet, jedoch ermöglicht diese symmetrische Anordnung eine weitgehende Reduzierung der Vignettierung. In such a light sheet microscopy application, the pupil displacement module can now be used to position the image of the objective pupil within the raster system so that it lies on the aforesaid second raster element, ie the element which scans the sample in a raster motion with the light sheet. Thus, it is important in this raster movement to the axis-parallel exit of the illumination light beam from the illumination objective, which is ensured by the inventive positioning of the second raster element at the location of the pupil image. In other words, in the aforementioned application, the second raster element is positioned telecentrically to the disadvantage of the first raster element. However, the circumstance that the first raster element is not arranged in a telecentric manner is not a significant disadvantage in the light-sheet microscopic application explained above. Thus, the raster movement of the illuminating light bundle caused by the first raster element and intended for generating the light sheet is, as it were, averaged over the exposure time with which a detector detects the fluorescence radiation generated by the light sheet from the sample. If, on the other hand, the raster illumination device according to the invention is to be optimized, for example, for a confocal microscopic application, it is possible to arrange the image of the objective pupil in a symmetrical arrangement exactly between the two raster elements by means of the pupil displacement module. In this case, although neither of the two raster elements is precisely telecentric, this symmetrical arrangement allows a substantial reduction in vignetting.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Pupillenverlagerungsmodul mindestens ein in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbares und aus dem Beleuchtungsstrahlengang entfernbares Verlagerungselement. In einem ersten Betriebszustand, in dem das Verlagerungselement in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist, befindet sich das Bild der Objektivpupille längs des Beleuchtungsstrahlengangs in einer ersten Position. In einem zweiten Betriebszustand, in dem das Verlagerungselement aus dem Beleuchtungsstrahlengang entfernt ist, befindet sich das Bild der Objektivpupille längs des Beleuchtungsstrahlengangs in einer zweiten Position. Dabei liegt eine der beiden genannten Positionen auf dem einen Rasterelement oder auf dem anderen Rasterelement, während die andere der beiden genannten Positionen zwischen den beiden Rasterelementen liegt. In dieser Ausführungsform lassen sich in besonders einfacher Weise, nämlich durch das schaltbare Einbringen eines Verlagerungsmoduls in den Beleuchtungsstrahlengang bzw. durch Entfernen desselben aus dem Beleuchtungsstrahlengang, zwei verschiedene Betriebszustände der Rasterbeleuchtungseinrichtung realisieren. In einem dieser Betriebszustände liegt eine telezentrische Positionierung eines der beiden Rasterelemente vor. Dieser Betriebszustand ist beispielsweise für eine lichtblattmikroskopische Anwendung oben erläuterter Art nutzbar. Demgegenüber ist in dem anderen Betriebszustand keines der beiden Rasterelemente telezentrisch positioniert. Vielmehr liegt in diesem Zustand das Bild der Objektivpupille zwischen den beiden Rasterelementen, wodurch eine Reduzierung der Vignettierung erzielt werden kann. Dieser Betriebszustand ist deshalb beispielsweise für eine konfokalmikroskopische Anwendung geeignet. In einer weiteren Ausführung umfasst das Pupillenverlagerungsmodul mindestens zwei in den Beleuchtungsstrahlengang einbringbare und aus dem Beleuchtungsstrahlengang entfernbare Verlagerungselemente. In einem ersten Betriebszustand, in dem keines der beiden Verlagerungselemente in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist, befindet sich das Bild der Objektivpupille längs des Beleuchtungsstrahlengangs in einer ersten Position. In einem zweiten Betriebszustand, in dem eines der beiden Verlagerungselemente in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist, befindet sich das Bild der Objektivpupille längs des Beleuchtungsstrahlengangs in einer zweiten Position. In einem dritten Betriebszustand, in dem das andere der beiden Verlagerungselemente in dem Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist, befindet sich das Bild der Objektivpupille längs des Beleuchtungsstrahlengangs in einer dritten Position. Eine der drei genannten Positionen liegt auf einem der beiden Rasterelemente. Eine andere der drei genannten Positionen liegt auf dem anderen Rasterelement. Die verbleibende der drei Positionen liegt zwischen den beiden Rastelementen. In dieser Ausführungsform kann die Rasterbeleuchtungseinrichtung in drei verschiedenen Betriebszuständen arbeiten, nämlich in zwei Betriebszuständen, in denen entweder das eine oder das andere Rasterelement telezentrisch angeordnet ist, und in einem weiteren Betriebszustand, in dem keines der beiden Rasterelemente telezentrisch positioniert ist, sondern das Bild der Objektivpupille zwischen den beiden Rasterelementen liegt. Die beiden erstgenannten Betriebszustände sind beispielsweise wiederum für eine lichtblattmikroskopische Anwendung nutzbar, während der zuletzt genannte Betriebszustand für eine konfokalmikroskopische Anwendung vorgesehen sein kann. In an advantageous embodiment, the pupil displacement module comprises at least one displaceable in the illumination beam path and removable from the illumination beam path displacement element. In a first operating state in which the displacement element is introduced into the illumination beam path, the image of the objective pupil is located in a first position along the illumination beam path. In a second operating state, in which the displacement element is removed from the illumination beam path, the image of the objective pupil is located in a second position along the illumination beam path. In this case, one of the two positions mentioned lies on one raster element or on the other raster element, while the other of the two named positions lies between the two raster elements. In this embodiment, two different operating states of the louver illumination device can be realized in a particularly simple manner, namely by the switchable introduction of a displacement module into the illumination beam path or by removing it from the illumination beam path. In one of these operating states there is a telecentric positioning of one of the two raster elements. This operating state can be used, for example, for a light sheet microscopic application of the kind explained above. In contrast, none of the two raster elements is telecentrically positioned in the other operating state. Rather, in this state, the image of the objective pupil lies between the two raster elements, as a result of which a reduction in vignetting can be achieved. This operating state is therefore suitable, for example, for a confocal microscopic application. In a further embodiment, the pupil displacement module comprises at least two displacement elements which can be introduced into the illumination beam path and which can be removed from the illumination beam path. In a first operating state, in which neither of the two displacement elements is introduced into the illumination beam path, the image of the objective pupil is located along the illumination beam path in a first position. In a second operating state, in which one of the two displacement elements is introduced into the illumination beam path, the image of the objective pupil is located along the illumination beam path in a second position. In a third operating state, in which the other of the two displacement elements is introduced in the illumination beam path, the image of the objective pupil is located along the illumination beam path in a third position. One of the three named positions lies on one of the two grid elements. Another of the three positions mentioned lies on the other grid element. The remaining of the three positions lies between the two locking elements. In this embodiment, the raster illumination device can operate in three different operating states, namely in two operating states, in which either one or the other raster element is arranged telecentrically, and in another operating state, in which neither of the two raster elements is telecentrically positioned, but the image of Lens pupil between the two grid elements is located. The two first-mentioned operating states can, for example, again be used for a light-sheet microscopic application, while the last-mentioned operating state can be provided for a confocal microscopic application.

Vorzugsweise weist die zwischen den beiden Rastelementen liegende Position, in der das Bild der Objektivpupille erzeugt wird, längs des Beleuchtungsstrahlengangs gleiche Abstände von den beiden Rastelementen auf. In dieser nicht telezentrischen, zum Pupillenbild symmetrischen Anordnung der beiden Rasterelemente kann die Vignettierung minimiert werden. Vorzugsweise ist das jeweilige Verlagerungselement eine transparente, insbesondere planparallele Platte vorbestimmter Dicke. Dabei ist die Dicke der Platte so gewählt, dass das Beleuchtungslichtbündel beim Durchtritt durch die Platte eine optische Weglängenänderung erfährt, die zu der gewünschten Verschiebung des Pupillenbildes führt. Umfasst das Pupillenverlagerungsmodul mehrere Platten, so weisen diese unterschiedliche Dicken auf, um Pupillenverlagerungen unterschiedlicher Größe zu ermöglichen. Die jeweilige transparente Platte weist in einer bevorzugten Ausführung eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche auf, die zur Vermeidung von Interferenzeffekten gegeneinander verkippt sind. Die Flächenverkippung ist dabei nur geringfügig, z.B. in einem Bereich von einigen zehn Bogensekunden, so dass die Platte trotz dieser Flächenverkippung immer noch als im Wesentlichen planparallel zu bezeichnen ist. Indem die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche der Platte gegeneinander verkippt sind, können störende Interferenzeffekte vermieden werden, die ansonsten innerhalb der Platte durch Mehrfachreflexionen zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche auftreten. Störende Interferenzeffekte werden bei Verwendung einer transparenten, planparallelen Platte aber auch schon dadurch weitgehend vermieden, dass die Dicke einer solchen Platte zur Bereitstellung der gewünschten optischen Weglängenänderung in der Regel ohnehin erheblich größer ist als die übliche Kohärenzlänge eines als Lichtquelle üblicherweise eingesetzten Diodenlasers. Außerdem ist darauf hinzuweisen, dass für den Fall, dass das Rastersystem etwa im Unterschied zu einem konfokalen Auflicht-Rastermikroskop allein zu Beleuchtungszwecken (wie z.B. in der eingangs genannten Druckschrift US 9 104 020 B2) eingesetzt wird, Mehrfachreflexionen innerhalb der transparenten Platte ohnehin tolerierbar sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Pupillenverlagerungsmodul eine Wechselvorrichtung. Diese Wechselvorrichtung kann manuell oder motorisch betätigbar sein. Im Falle einer motorischen Wechselvorrichtung kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die das Pupillenverlagerungsmodul in Abhängigkeit des gerade eingestellten Betriebszustands steuert. Die Wechselvorrichtung ist beispielsweise in Form eines Revolvers, einer Linearschiebevorrichtung oder einer Klappvorrichtung ausgeführt. Anstelle einer transparenten, planparallelen Platte kann beispielsweise auch ein Galilei- Fernrohr oder ein anderes Relaysystem zur Beeinflussung der optischen Weglänge verwendet werden. Jedoch hat die bevorzugte Ausführung in Form einer planparallelen Platte gegenüber letzteren Systemen, die aus sphärischen optischen Elementen gebildet sind, den Vorteil, dass die Positionierung der Platte unempfindlich gegenüber Zentrierfehlern ist. The position between the two latching elements, in which the image of the objective pupil is generated, preferably has the same distances from the two latching elements along the illumination beam path. In this non-telecentric, symmetrical to the pupil image arrangement of the two grid elements, the vignetting can be minimized. Preferably, the respective displacement element is a transparent, in particular plane-parallel plate of predetermined thickness. In this case, the thickness of the plate is selected so that the illuminating light beam undergoes an optical Weglängenänderung when passing through the plate, resulting in the desired displacement of the pupil image leads. If the pupil displacement module comprises a plurality of plates, they have different thicknesses in order to allow pupil displacements of different sizes. In a preferred embodiment, the respective transparent plate has a light entry surface and a light exit surface, which are tilted relative to one another to avoid interference effects. The surface tilting is only slight, for example in a range of a few tens of arc seconds, so that the plate is still to be described as essentially plane-parallel despite this surface tilting. By tilting the light entry surface and the light exit surface of the plate against each other, interfering interference effects that otherwise occur within the plate due to multiple reflections between the light entry surface and the light exit surface can be avoided. Disturbing interference effects are largely avoided when using a transparent, plane-parallel plate, however, in that the thickness of such a plate for providing the desired optical path length change is usually considerably larger than the usual coherence length of a diode laser commonly used as a light source. In addition, it should be noted that in the event that the grid system is used in contrast to a confocal Auflicht scanning microscope alone for lighting purposes (such as in the aforementioned document US 9 104 020 B2), multiple reflections within the transparent plate are tolerable anyway , In a particularly preferred embodiment, the pupil displacement module comprises a changing device. This changing device can be operated manually or by motor. In the case of a motor-driven changing device, a control unit may be provided which controls the pupil displacement module as a function of the currently set operating state. The changing device is designed for example in the form of a revolver, a linear sliding device or a folding device. Instead of a transparent, plane-parallel plate, for example, a Galilean telescope or another relay system for influencing the optical path length can be used. However, the preferred embodiment in the form of a plane-parallel plate over the latter systems formed of spherical optical elements has the advantage that the positioning of the plate is insensitive to centering errors.

In einer bevorzugten Ausführung ist eines der beiden Rasterelement ein um eine erste Kippachse verkippbarer Spiegel und das andere Rasterelement ein um eine zweite Kippachse verkippbarer Spiegel. Die beiden Kippachsen liegen vorzugsweise orthogonal zueinander. In a preferred embodiment, one of the two raster elements is a mirror which can be tilted about a first tilting axis and the other raster element is a mirror which can be tilted about a second tilting axis. The two tilt axes are preferably orthogonal to each other.

Die Spiegel sind beispielsweise als Galvanometerspiegel oder als mikroelektromechanische Spiegel ausgebildet. Sie sind jedoch auf die vorgenannten Ausführungen nicht beschränkt. So sind auch einachsige Spiegelaktoren anderen Bautyps verwendbar, mit denen sich die gewünschte Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels realisieren lässt. The mirrors are designed, for example, as galvanometer mirrors or as microelectromechanical mirrors. However, they are not limited to the aforementioned embodiments. Thus, single-axis mirror actuators of other types of construction can also be used with which the desired deflection of the illumination light beam can be realized.

Vorzugsweise ist das Pupillenverlagerungsmodul in einem durch einen Unendlich- Strahlengang gebildeten Teil des Beleuchtungsstrahlengangs angeordnet. Das Pupillenverlagerungsmodul kann dann innerhalb des Unendlich-Strahlengangs an beliebiger Stelle angeordnet werden. Preferably, the pupil displacement module is arranged in a part of the illumination beam path formed by an infinity beam path. The pupil displacement module can then be placed anywhere within the infinity beam path.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Pupillenverlagerungsmodul zwischen dem Rastersystem und der Zwischenabbildungsoptik angeordnet. Die Zwischenabbildungsoptik ist in dieser Ausführungsform beispielsweise aus einem dem Beleuchtungsobjektiv zugewandten Tubuslinsensystem und einem dem Pupillenverlagerungsmodul zugewandten Okularlinsensystem gebildet. Wie schon weiter oben angedeutet, ist das Rastersystem in einer besonders bevorzugten Ausführungsform auf eine rasternde Probenbeleuchtung mittels einer lichtblattartigen Beleuchtungslichtverteilung ausgelegt, indem durch die mittels eines der beiden Rasterelemente bewirkte Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels in einer der beiden Rasterrichtungen die lichtblattartige Beleuchtungslichtverteilung generierbar ist und durch die mittels des anderen Rasterelementes bewirkte Ablenkung des Beleuchtungslichtbündels in der anderen Rasterrichtung die lichtblattartige Beleuchtungslichtverteilung in dieser anderen Rasterrichtung bewegbar ist. In a further advantageous embodiment, the pupil displacement module is arranged between the grid system and the intermediate imaging optics. The intermediate imaging optics in this embodiment are formed, for example, from a tube lens system facing the illumination objective and an eyepiece lens system facing the pupil displacement module. As already indicated above, the grid system in a particularly preferred embodiment is designed for a scanning sample illumination by means of a light-sheet-like illumination light distribution by the deflection of the illumination light bundle effected by one of the two grid elements in one the two raster directions the light sheet-like illumination light distribution can be generated and the light sheet-like illumination light distribution in this other raster direction is movable by the means of the other raster element effected deflection of the illumination light beam in the other raster direction.

In dieser Ausführungsform verlagert das Pupillenverlagerungsmodul das Bild der Objektivpupille vorzugsweise auf das vorgenannte andere Rasterelement. In this embodiment, the pupil displacement module preferably displaces the image of the objective pupil on the aforementioned other raster element.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Darin zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the figures. Show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic representation of an inventive

Rasterbeleuchtungseinrichtung, die ein Pupillenverlagerungsmodul mit zwei verschiedenen Verlagerungselementen umfasst, in einem ersten Betriebszustand, in dem keines der beiden Verlagerungselemente in einen Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist; Scanning illumination device comprising a pupil displacement module with two different displacement elements, in a first operating state in which neither of the two displacement elements is introduced into an illumination beam path;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rasterbeleuchtungseinrichtung in einem zweiten Betriebszustand, in dem eines der beiden Verlagerungselemente in den Beleuchtungsstrahlgang eingebracht ist; und FIG. 2 shows a schematic illustration of the louver illumination device in a second operating state, in which one of the two displacement elements is introduced into the illumination beam path; FIG. and

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Rasterbeleuchtungseinrichtung in einem dritten Betriebszustand, in dem das andere der beiden Verlagerungselemente in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht ist. Fig. 3 is a schematic representation of the raster illumination device in a third operating state, in which the other of the two displacement elements is introduced into the illumination beam path.

Figur 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Rasterbeleuchtungseinrichtung 10, die Teil eines in verschiedenen Anwendungen einsetzbaren Mikroskops ist. So kann das vorgenannte Mikroskop beispielsweise nach Art eines Lichtblattmikroskops und alternativ nach Art eines Konfokalmikroskops betrieben werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass in Figur 1 nur diejenigen Komponenten der Rasterbeleuchtungseinrichtung 10 dargestellt sind, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Das Rastermikroskop 10 umfasst eine Lichtquelle 12, ein Rastersystem 14, eine Zwischenabbildungsoptik 16 und ein Beleuchtungsobjektiv 18, die in dieser Reihenfolge in einem Beleuchtungsstrahlengang 20 angeordnet sind. Die Zwischenabbildungsoptik 16 enthält ein Okularlinsensystem 22 und ein Tubuslinsensystem 24. FIG. 1 shows, in a purely schematic representation, an exemplary embodiment of a scanning illumination device 10 which is part of a microscope which can be used in various applications. Thus, the aforementioned microscope can be operated, for example, in the manner of a light-beam microscope and, alternatively, in the manner of a confocal microscope. It should be noted that only the components of the raster illumination device 10 that are necessary for the understanding of the invention are shown in FIG. The scanning microscope 10 comprises a light source 12, a raster system 14, an intermediate imaging optics 16 and an illumination objective 18, which are arranged in an illumination beam path 20 in this order. The intermediate imaging optics 16 include an eyepiece lens system 22 and a tube lens system 24.

Das Rastersystem 14 ist aus einem ersten Rasterelement 26 und einem zweiten Rasterelement 28 gebildet. Die beiden Rasterelemente 26, 28, die in Figur 1 in einer Teilansicht vergrößert herausgestellt sind, sind jeweils z.B. in Form eine Galvanometerspiegels oder eines MEMS-Spiegels ausgeführt. Das erste Rasterelement 26 ist um eine erste Kippachse 30 verkippbar, die unter Bezugnahme auf das in Figur 1 dargestellte xyz-Koordinatensystem parallel zur x-Achse liegt. Das zweite Rasterelement 28 ist um eine zweite Kippachse 32 verkippbar, die parallel zur y- Achse und damit orthogonal zu der ersten Kippachse 30 liegt. Die Lichtquelle 12 emittiert ein Beleuchtungslichtbündel 34 auf das erste Rasterelement 26, welches das Beleuchtungslichtbündel 34 auf das zweite Rasterelement 28 reflektiert. An dem zweiten Rasterelement 28 wird das Beleuchtungslichtbündel 34 in Richtung der Zwischenabbildungsoptik 16 reflektiert. Nach Durchtritt durch die Zwischenabbildungsoptik 16 gelangt das Beleuchtungslichtbündel 34 in eine Objektivpupille 36 des Beleuchtungsobjektivs 18. Das Beleuchtungsobjektiv 18 richtet das Beleuchtungslichtbündel 34 auf eine in Figur 1 nicht dargestellte Probe, um diese zu beleuchten. The grid system 14 is formed from a first grid element 26 and a second grid element 28. The two raster elements 26, 28, which are shown enlarged in a partial view in FIG. 1, are each e.g. in the form of a galvanometer mirror or a MEMS mirror. The first raster element 26 can be tilted about a first tilting axis 30, which lies parallel to the x-axis with reference to the xyz coordinate system shown in FIG. The second raster element 28 is tiltable about a second tilting axis 32, which lies parallel to the y-axis and thus orthogonal to the first tilting axis 30. The light source 12 emits an illumination light bundle 34 onto the first raster element 26, which reflects the illumination light bundle 34 onto the second raster element 28. At the second raster element 28, the illumination light bundle 34 is reflected in the direction of the intermediate imaging optics 16. After passing through the intermediate imaging optics 16, the illumination light bundle 34 enters an objective pupil 36 of the illumination objective 18. The illumination objective 18 directs the illumination light bundle 34 onto a sample, not shown in FIG. 1, in order to illuminate it.

Die beiden das Rastersystem 14 bildenden Rasterelemente 26 und 28 haben die Funktion, das Beleuchtungslichtbündel 34 nacheinander in zwei orthogonalen Rasterrichtungen, die parallel zur y-Achse bzw. zur x-Achse liegen, abzulenken, um eine die Probe zweidimensional abrasternde Beleuchtung zu realisieren. Hierzu werden die beiden Abtastspiegel 26, 28 unter der Kontrolle einer in Figur 1 nicht dargestellten Steuereinheit aufeinander abgestimmt um die erste Kippachse 30 bzw. die zweite Kippachse 32 verkippt. The two raster elements 26 and 28 forming the raster system 14 have the function of diverting the illuminating light bundle 34 sequentially in two orthogonal raster directions which are parallel to the y-axis and the x-axis, respectively, in order to realize illumination lighting the sample two-dimensionally. For this purpose, the two scanning mirrors 26, 28 under the control of a control unit, not shown in Figure 1 matched to each other about the first tilting axis 30 and the second tilting axis 32 tilted.

Die Objektivpupille 36 wird durch die Zwischenabbildungsoptik 16 in der Weise auf das Rastersystem 14 abgebildet, dass innerhalb des Rastersystems 14 ein Bild der Objektivpupille 36 erzeugt wird. Die Position, in der die Zwischenabbildungsoptik 16 in dem Rastersystem 14 das Bild der Objektivpupille 36 erzeugt, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel längs der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs 20 verschiebbar. Hierzu weist die Rasterbeleuchtungseinrichtung 10 ein Pupillenverlagerungsmodul 38 auf, das eine in Figur 1 rein schematisch dargestellte Wechselvorrichtung 40 sowie zwei planparallele Glasplatten 42, 44 (vgl. Figuren 2 und 3) umfasst, die sich mittels der Wechselvorrichtung 40 wahlweise in einen durch einen Unendlich-Strahlengang gebildeten Teil des Beleuchtungsstrahlengangs 20, der zwischen dem Okularlinsensystem 22 der Zwischenabbildungsoptik 16 und dem Rastersystem 14 definiert ist, einbringen lassen. Die Glasplatten 42, 44 weisen jeweils eine Lichteintrittsfläche 42a, 44a und eine Lichtaustrittsfläche 42b, 44b auf. The objective pupil 36 is imaged on the raster system 14 by the intermediate imaging optics 16 in such a way that within the raster system 14 an image of the Lens pupil 36 is generated. The position in which the intermediate imaging optical unit 16 in the raster system 14 generates the image of the objective pupil 36 is displaceable along the optical axis of the illumination beam path 20 in the present exemplary embodiment. For this purpose, the raster illumination device 10 has a pupil displacement module 38, which comprises a change device 40 shown purely schematically in Figure 1 and two plane-parallel glass plates 42, 44 (see Figures 2 and 3), which by means of the changing device 40 optionally in one by an infinite Beam path formed part of the illumination beam path 20, which is defined between the eyepiece lens system 22 of the intermediate imaging optics 16 and the grid system 14, bring. The glass plates 42, 44 each have a light entry surface 42a, 44a and a light exit surface 42b, 44b.

Wie eine Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 veranschaulicht, lassen sich durch das erfindungsgemäße Pupillenverlagerungsmodul 38, das aus der Wechselvorrichtung 40 sowie den beiden planparallelen Glasplatten 42, 44 gebildet ist, drei Betriebszustände der Rasterbeleuchtungseinrichtung 10 realisieren, die sich hinsichtlich der Lage, in der das Bild der Objektivpupille 36 in dem Rastersystem 14 erzeugt wird, voneinander unterscheiden. In Figur 1 ist ein erster Betriebszustand gezeigt, in dem weder die planparallele Glasplatte 42 noch die zweite planparallele Glasplatte 44 in den Beleuchtungsstrahlengang 20 eingebracht ist. Die optischen Komponenten der Rasterbeleuchtungseinrichtung 10, insbesondere die Zwischenabbildungsoptik 16 und das Rastersystem 14, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so aufeinander abgestimmt, dass die Zwischenabbildungsoptik 16 die Objektivpupille 36 in dem ersten Betriebszustand auf das zweite Rastelement 28 abbildet. Um diesen Sachverhalt zu veranschaulichen, ist in der Darstellung nach Figur 1 (und entsprechend in den Figuren 2 und 3) das Beleuchtungslichtbündel 34 in zwei Teilbündeln 34a und 34b aufgespalten, die aus verschiedenen Feldpunkten stammen. In dieser Darstellung liegt der Ort, an dem das Bild der Objektivpupille 36 längs des Beleuchtungsstrahlengangs 34 innerhalb des Rastersystems 14 erzeugt wird, in dem Schnittpunkt der Zentralstrahlen der beiden Teilbündel 34a und 34b. In Figur 1 sind die Zentralstrahlen der Teilbündel 34a und 34b mit Za bzw. Zb und der vorgenannte Schnittpunkt mit SP bezeichnet. Figur 2 zeigt die Rasterbeleuchtungseinrichtung 10 in einem zweiten Betriebszustand, in dem die erste planparallele Platte 42 in den Beleuchtungsstrahlengang 20 eingebracht ist. Wie die das Rastersystem 14 vergrößert darstellende Teilansicht nach Figur 2 veranschaulicht, bewirkt die in den Beleuchtungsstrahlengang 20 eingebrachte planparallele Platte 42 eine optische Weglängenänderung, die so bemessen ist, dass sich die Zentralstrahlen Za, Zb der beiden Teilbündel 34a, 34b genau in der Mitte zwischen den beiden Rasterelementen 26, 28 schneiden, so dass genau an dieser Stelle das durch die Zwischenabbildungsoptik 16 erzeugte Bild der Objektivpupille 36 liegt. Diese mittige Lage des Bildes der Objektivpupille ist in Figur 2 durch eine mit E bezeichnete Ebene definiert. Zum Vergleich ist diese Ebene E auch in den Figuren 1 und 3 angegeben. As illustrated by a comparison of FIGS. 1 to 3, the inventive pupil displacement module 38, which is formed from the exchangeable device 40 and the two plane-parallel glass plates 42, 44, can be used to realize three operating states of the raster illumination device 10, which differ in terms of the position in which the Image of the objective pupil 36 is generated in the grid system 14, from each other. FIG. 1 shows a first operating state in which neither the plane-parallel glass plate 42 nor the second plane-parallel glass plate 44 is introduced into the illumination beam path 20. The optical components of the raster illumination device 10, in particular the intermediate imaging optics 16 and the raster system 14, are matched to one another in the present exemplary embodiment such that the intermediate imaging optics 16 images the objective pupil 36 in the first operating state onto the second latching element 28. In order to illustrate this situation, in the illustration according to FIG. 1 (and correspondingly in FIGS. 2 and 3) the illuminating light bundle 34 is split into two sub-bundles 34a and 34b, which originate from different field points. In this illustration, the location where the image of the objective pupil 36 is generated along the illumination beam path 34 within the raster system 14 is at the intersection of the central beams of the two sub-beams 34a and 34b. In FIG. 1, the central rays of the sub-beams 34a and 34b are designated Za and Zb, respectively, and the aforementioned intersection point SP. FIG. 2 shows the raster illumination device 10 in a second operating state, in which the first plane-parallel plate 42 is introduced into the illumination beam path 20. As illustrated by the raster system 14 enlarged showing partial view of Figure 2, introduced into the illumination beam path 20 plane-parallel plate 42 causes an optical path length change, which is dimensioned so that the central rays Za, Zb of the two sub-beams 34a, 34b exactly in the middle between the two raster elements 26, 28 intersect, so that exactly at this point the image produced by the Zwischenabbildungsoptik 16 of the objective pupil 36 is located. This central position of the image of the objective pupil is defined in FIG. 2 by a plane labeled E. For comparison, this plane E is also indicated in FIGS. 1 and 3.

Figur 3 zeigt einen dritten Betriebszustand der Rasterbeleuchtungseinrichtung 10, in dem anstelle der ersten planparallelen Platte 42 die zweite planparallele Platte 44 in den Beleuchtungsstrahlengang 20 eingebracht ist. Die zweite Platte 44 weist eine längs der optischen Achse des Beleuchtungsstrahlengangs 20 bemessene Dicke auf, die größer als die Dicke der ersten planparallelen Platte 42 ist. Dabei ist die Dicke der zweiten planparallelen Platte 44 so gewählt, dass das Bild der Objektivpupille 36 genau auf dem ersten Rasterelement 26 erzeugt wird. In der Darstellung nach Figur 3 ist dies wiederum durch den Schnittpunkt SP der beiden Zentralstrahlen Za, Zb der Teilbündel 34a, 34b veranschaulicht. FIG. 3 shows a third operating state of the raster illumination device 10, in which, instead of the first plane-parallel plate 42, the second plane-parallel plate 44 is introduced into the illumination beam path 20. The second plate 44 has a thickness measured along the optical axis of the illumination beam path 20, which is greater than the thickness of the first plane-parallel plate 42. In this case, the thickness of the second plane-parallel plate 44 is selected such that the image of the objective pupil 36 is generated exactly on the first raster element 26. In the illustration according to FIG. 3, this is again illustrated by the point of intersection SP of the two central beams Za, Zb of the sub-beams 34a, 34b.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können der erste und der der dritte Betriebszustand nach den Figuren 1 bzw. 3, in denen die Objektivpupille 36 auf eines der beiden Rasterelemente 26, 28 abgebildet wird und somit eine telezentrische Positionierung dieses Rasterelementes 26, 28 gegeben ist, genutzt werden, die Rasterbeleuchtungseinrichtung 10 in einer lichtblattmikroskopischen Anwendung zu betreiben. Demgegenüber eignet sich der nicht telezentrische zweite Betriebszustand nach Figur 2, in dem die beiden Rasterelemente 36, 28 symmetrisch von dem mittig zwischen ihnen liegende Pupillenbild beabstandet sind, für eine konfokalmikroskopische Anwendung. Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Beispielsweise können anstelle der Glasplatten 42, 44 ein oder mehrere afokale Galilei-Fernrohrsysteme zur gewünschten Beeinflussung der optischen Weglänge des Beleuchtungslichtbündels eingesetzt werden. In the present embodiment, the first and the third operating state of Figures 1 and 3, in which the objective pupil 36 is imaged on one of the two raster elements 26, 28 and thus given a telecentric positioning of this raster element 26, 28, can be used to operate the raster illumination device 10 in a light sheet microscopy application. In contrast, the non-telecentric second operating state according to FIG. 2, in which the two raster elements 36, 28 are spaced symmetrically from the pupil image lying centrally between them, is suitable for a confocal microscopic application. It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, instead of the glass plates 42, 44, one or more afocal Galilei telescope systems can be used for the desired influencing of the optical path length of the illumination light bundle.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Rasterbeleuchtungseinrichtung10 grid illumination device

12 Lichtquelle 12 light source

14 Rastersystem 14 grid system

16 Zwischenabbildungsoptik 16 intermediate imaging optics

18 Beleuchtungsobjektiv 18 illumination lens

20 Beleuchtungsstrahlengang 20 illumination beam path

20a Unendlich-Strahlengang20a infinity beam path

22 Okularlinsensystem 22 eyepiece lens system

24 Tubuslinsensystem 24 tube lens system

26 erstes Rasterelement 26 first grid element

28 zweites Rasterelement 28 second grid element

30 erste Kippachse 30 first tilt axis

32 zweite Kippachse 32 second tilt axis

34 Beleuchtungslichtbündel 34 illumination light beam

34a, 34b Teilbündel 34a, 34b partial bundles

36 Objektivpupille 36 objective pupil

38 Pupillenverlagerungsmodul 38 pupil displacement module

40 Wechselvorrichtung 40 changing device

42, 44 Glasplatten 42, 44 glass plates

42a, 42b Lichteintrittsflächen 42a, 42b light entry surfaces

44a, 44b Lichtaustrittsflächen 44a, 44b light exit surfaces

Zb, Za Zentralstrahlen Zb, Za central rays

SP Schnittpunkt SP intersection

E Ebene E level

Claims

claims

A halftone illumination device (10) for a microscope, comprising:

a light source (12), a raster system (14), intermediate imaging optics (16), and an illumination objective (18) arranged in an illumination beam path (20) in this order;

wherein the grid system (14) comprises two raster elements (26, 28) which are designed to deflect an illumination light beam (34) emitted by the light source (12) successively in two different raster directions, and

wherein the intermediate imaging optics (16) is formed within the raster system (14) an image of an objective pupil (36) of the

To produce illumination objective (18)

characterized by a pupil displacement module (38) adapted to selectively displace the image of the objective pupil (36) within the raster system (14) along the illumination beam path (20).

Scanning illumination device (10) according to claim 1, characterized in that the pupil displacement module (38) for telecentric positioning of one of the two raster elements (26, 28) displaces the image of the objective pupil (36) on this raster element (26, 28).

Raster illumination device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that

the pupil displacement module (38) comprises at least one displacement element (42, 44) which can be introduced into the illumination beam path (20) and can be removed from the illumination beam path (20),

in a first operating state, in which the displacement element (42, 44) is introduced into the illumination beam path (20), the image of the Lens pupil (36) along the illumination beam path (20) is arranged in a first position, and

in a second operating state, in which the displacement element (42, 44) is removed from the illumination beam path (20), the image of the objective pupil (36) is arranged along the illumination beam path (20) in a second position,

wherein one of said two positions is located on one raster element (26, 28) or on the other raster element (26, 28) and the other of said two positions lies between the two raster elements (26, 28).

4. grid illumination device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that

the pupil displacement module (38) comprises at least two displacement elements (42, 44) which can be introduced into the illumination beam path (20) and are removable from the illumination beam path (20),

in a first operating state, in which neither of the two displacement elements (42, 44) is introduced into the illumination beam path (20), the image of the objective pupil (36) is arranged along the illumination beam path (20) in a first position, in a second operating state, in which one of the two displacement elements (42, 44) is introduced into the illumination beam path (20), the image of the objective pupil (36) is arranged along the illumination beam path (20) in a second position, and in a third operating state, in which the other one of the two displacement elements (42, 44) is introduced into the illumination beam path (20), the image of the objective pupil (36) is arranged along the illumination beam path (20) in a third position, one of the three positions on one of the two raster elements (26 , 28), another of said three positions lies on the other grid element (26, 28) and the remaining one of the three butts between the two raster elements (26, 28).

5. grid illumination device (10) according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the lying between the two raster elements (26, 28) position in which the image of the objective pupil (36) is generated along the illumination beam path (20) Distances of the two raster elements (26, 28).

6. grid illumination device (10) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the respective displacement element (42, 44) is a transparent, in particular plane-parallel plate of predetermined thickness.

7. grid illumination device (10) according to claim 6, characterized in that the transparent plate (42, 44) has a light entrance surface (42a, 44b) and a light exit surface (42b, 44b), which are tilted against each other to avoid interference effects.

8. grid illumination device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the pupil displacement module (38) comprises a changing device (40).

9. grid illumination device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the two raster elements (26, 28) about a first tilting axis (30) tiltable mirror and the other grid element about a second tilting axis (32) tiltable mirror ,

10. grid illumination device (10) according to claim 9, characterized in that the mirrors are each formed as a galvanometer mirror or as a micro-electro-mechanical mirror.

1 1. Scanning illumination device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the pupil displacement module (38) is arranged in a part of the illumination beam path (20) formed by an infinity beam path (20a).

12 grid illumination device (10) according to claim 1 1, characterized in that the Pupillenverlagerungsmodul (38) between the grid system (14) and the Zwischenabbildungsoptik (16) is arranged.

13. grid illumination device (10) according to one of the preceding

Claims, characterized in that the grid system (14) on a scanning sample illumination by means of a light sheet-like

Illumination light distribution is designed by by the means of one of the two raster elements (26, 28) caused deflection of the

Illuminating light bundle (34) in one of the two raster directions the light sheet-like illumination light distribution can be generated and by the means of the other raster element (26, 28) effected deflection of the illumination light beam (34) in the other scanning direction

light-leaf-like illumination light distribution is movable in this other scanning direction.

14. grid illumination device (10) according to claim 13, characterized

characterized in that the pupil displacement module (38) displaces the image of the objective pupil (36) onto the said other grid element (26, 28).

15. A method for microscopic raster illumination using a light source (12), a raster system (14), intermediate imaging optics (16) and an illumination objective (18) arranged in this sequence in an illumination beam path (20),

wherein an illuminating light bundle (34) emitted by a light source (12) is successively deflected in two different raster directions by means of two raster elements (26, 28) contained in the raster system (14), and wherein by means of an intermediate imaging optics (16) within the raster

Rastersystem (14) an image of a lens pupil (36) of the

Illumination lens (18) is generated, characterized in that by means of a Pupillenverlagerungsmodul (38), the image of the objective pupil (36) within the grid system (14) along the illumination beam path (20) is selectively displaced.