DE102007017598A1 - Method and arrangement for positioning a light sheet in the focal plane of a detection optical system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Positionieren eines Lichtblattes (10) in der Fokusebene (7) bei der Untersuchung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM). Erfindungsgemäß sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: - Abbilden einer mit dem Lichtblatt (10) einen Winkel 0° < alpha < 90° einschließenden zweiten Fokusebene (17) auf einen ortsauflösenden Detektor (15), - Ermitteln der Ist-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in der Abbildung der zweiten Fokusebene (17), wobei die Ist-Position dem Schnittpunkt des Lichtblattes (10) mit der zweiten Fokusebene (17) entspricht, - Bestimmen des Abstandes a' zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Soll-Position dem Schnittpunkt der beiden Fokusebenen (7, 17) entspricht, und - Verschieben des Lichtblattes (10) oder der Detektionsoptik (1), bis der Abstand a' zwischen der Ist-Position und der Soll-Position gleich Null ist.The invention relates to a method and an arrangement for positioning a light sheet (10) in the focal plane (7) in the examination of a sample by the method of selective plane illumination microscopy (SPIM). The following method steps are provided according to the invention: imaging a second focal plane (17) enclosing an angle 0 ° <alpha <90 ° with the light sheet (10) on a spatially resolving detector (15), determining the actual position of the maximum contrast or the maximum Intensity in the image of the second focal plane (17), wherein the actual position corresponds to the intersection of the light sheet (10) with the second focal plane (17), - Determining the distance a 'between the actual position and the desired position of the maximum Contrast or the maximum intensity in this figure, wherein the desired position corresponds to the intersection of the two focal planes (7, 17), and - moving the light sheet (10) or the detection optics (1) until the distance a 'between the actual Position and the target position is zero.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Positionieren des zu einem Lichtblatt geformten Beleuchtungsstrahles bei der Untersuchung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM). Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zum Ausüben dieses Verfahrens.The The invention relates to a method for positioning the a light beam shaped beam of light in the investigation a sample according to the method of selective-plane illumination microscopy (SPIM). The invention further relates to an arrangement to practice this procedure.

Im Unterschied zur konfokalen Laser-Scanning-Microscopy (LSM), bei der eine dreidimensionale Probe in einzelnen, unterschiedlich tiefen Ebenen Punkt für Punkt abgetastet wird und die dabei gewonnenen Bildinformationen nachfolgend zu einer dreidimensionalen Abbildung der Probe zusammengesetzt werden, beruht die SPIM-Technologie auf der Weitfeld-Mikroskopie und ermöglicht die bildliche Darstellung der Probe auf der Grundlage von optischen Schnitten durch einzelne Ebenen der Probe.in the Difference to Confocal Laser Scanning Microscopy (LSM), at a three-dimensional sample in single, different depths Levels is scanned point by point and the gained Image information following a three-dimensional image the sample is assembled, the SPIM technology is based on the wide-field microscopy and allows the visual representation the sample based on optical sections by individual Levels of the sample.

Die Vorteile der SPIM-Technologie bestehen unter anderem in der größeren Geschwindigkeit, mit der die Erfassung der Bildinformationen erfolgt, der geringeren Gefahr des Ausbleichens von biologischen Proben sowie in der Möglichkeit, die laterale Auflösung der Abbildung unabhängig von der Tiefenauflösung einstellen zu können.The Advantages of SPIM technology exist among others in the larger one The speed with which the image information is captured, the lower risk of fading of biological samples as well in the possibility of the lateral resolution of the Set the image independently of the depth resolution to be able to.

Prinzipiell werden bei der SPIM-Technologie Fluorophore, die an sich in der Probe enthalten sind oder zur Kontrastierung in die Probe eingebracht wurden, mit Laserlicht angeregt, wobei die Laserstrahlung zu einem so genannten „Lichtblatt" geformt ist. Mit dem Lichtblatt wird jeweils eine ausgewählte Ebene in der Tiefe der Probe beleuchtet und mit einer Abbildungsoptik ein Bild dieser Probenebene in Form eines optischen Schnittes gewonnen. Das Lichtblatt kann auch durch schnelles Hin- und Herbewegen eines dünnen, rotationssymmetrischen Laserstrahls in der Fokusebene der Abbildungsoptik nachgebildet werden, was im Wesentlichen zur Anregung mit einem statischen Lichtblatt äquivalent ist.in principle become in the SPIM technology fluorophores, which in itself in the Sample are included or were introduced for contrasting in the sample, excited with laser light, wherein the laser radiation to a so-called "light sheet" is shaped. With the light sheet each becomes a selected level illuminated in the depth of the sample and with an imaging optics obtained an image of this sample plane in the form of an optical section. The light sheet can also by fast back and forth of a thin, rotationally symmetrical laser beam in the focal plane The imaging optics are modeled, which essentially to Excitation with a static light sheet is equivalent.

Ein Beispiel für die SPIM-Methode ist aus WO 2004/053558 A1 bekannt. Hierbei wird die zu untersuchende Probe, beispielsweise ein Medaka-Embryo, in ein wässriges Gel eingebettet, in dem sie eine gewisse Zeit weiterlebt, aber dabei nahezu bewegungsunfähig ist.An example of the SPIM method is off WO 2004/053558 A1 known. In this case, the sample to be examined, for example a medaka embryo, is embedded in an aqueous gel in which it continues to live for a certain time, but is virtually unable to move.

Um die Geometrie des Lichtblattes zu verdeutlichen sei im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung angenommen, dass das Lichtblatt eine senkrecht zur optische Achse der Detektionsoptik in den Koordinaten X und Y ausgedehnte, an das Objektfeld angepasste Länge und Breite und eine in der Richtung der optischen Achse der Detektionsoptik bzw. in der Koordinatenrichtung Z sich erstreckende Dicke hat, die im Bereich von 0,5 μm bis 20 μm liegt. Dabei ist in der Regel die Dicke nicht über die gesamte Länge konstant, sondern weist eine mittige, als Strahltaille bezeichnete Einschnürung auf.Around To illustrate the geometry of the light sheet is related assumed with the present invention that the light sheet is a vertical to the optical axis of the detection optics in the coordinates X and Y extended length and width adapted to the object field and one in the direction of the optical axis of the detection optics or in the coordinate direction Z has extending thickness in the Range of 0.5 microns to 20 microns. It is usually the thickness does not exceed the entire length constant, but has a central, called beam waist Constriction on.

Ein immer wiederkehrendes praktisches Problem bei der Untersuchung von Proben nach der SPIM-Methode besteht darin, dass das Lichtblatt möglichst exakt in die Fokusebene der Detektionsoptik gebracht werden muss, um optimale Ergebnisse bei der Abbildung der beleuchteten Probenebene und der nachfolgenden Auswertung dieser Probenebene erzielen zu können. Ein wesentlicher Grund für die sich dabei ergebenden Schwierigkeiten besteht darin, dass die Proben typischerweise von einem Gel umschlossen und gemeinsam mit diesem Gel von einem wässrigen Medium umgeben sind.One recurrent practical problem in the investigation of Samples according to the SPIM method is that the light sheet as possible must be brought exactly into the focal plane of the detection optics, for optimal results when imaging the illuminated sample plane and to achieve the subsequent evaluation of this sample level. A key reason for the resulting difficulties is that the samples are typically enclosed by a gel and together with this gel from an aqueous medium are surrounded.

Dabei kann der Raum zwischen der Detektionsoptik und der Probe vollständig mit einem wässrigen Medium und/oder mit Gel gefüllt sein, oder es verbleibt ein luftgefüllter Teilraum zwischen der Detektionsoptik und der sich innerhalb einer Probenkammer befindenden Probe. Je nach Verwendung derselben Detektionsoptik ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes von Gel, wässrigem Medium und Luft Lageabweichungen für die Fokusebene.there the space between the detection optics and the sample can be complete filled with an aqueous medium and / or with gel be, or it remains an air-filled subspace between the detection optics and located within a sample chamber Sample. Depending on the use of the same detection optics arise due to the different refractive indices of gel, aqueous Medium and air position deviations for the focal plane.

Im Stand der Technik erfolgt die Positionierung des Lichtblattes in der Fokusebene der Detektionsoptik bisher durch visuelle, subjektive Beurteilung anhand des Kontrastes in der Probenabbildung. Ob dabei die optimale Einstellung erreicht wird, hängt weitestgehend vom Empfinden des Beobachters ab. Außerdem ist die Handhabung dabei zeitraubend und der Vorgang kaum reproduzierbar.in the In the prior art, the positioning of the light sheet in the focal plane of the detection optics so far by visual, subjective Assessment based on the contrast in the sample image. Whether there the optimal setting is achieved depends largely from the observer's perception. In addition, the handling time consuming and the process hardly reproducible.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen das Lichtblatt in unkomplizierter und zeitsparender Weise reproduzierbar und weitestgehend frei von subjektiven Einflüssen in die Fokusebene der Detektionsoptik gebracht werden kann.From Based on this prior art, the invention has the object to provide a method and an arrangement with which the light sheet in an uncomplicated and time-saving manner reproducible and largely free from subjective influences in the Focusing plane of the detection optics can be brought.

Bei einem Verfahren zum Positionieren des Lichtblattes in der Fokusebene der Detektionsoptik der eingangs beschriebe nen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass:

  • – eine objektseitige, mit der optischen Achse und dem Lichtblatt jeweils einen Winkel α im Bereich 0°< α < 90° einschließende zweite Fokusebene auf einen ortsauflösenden Detektor mit einer zur zweiten Fokusebene konjugierten Empfangsebene abgebildet wird,
  • – der Kontrast oder die Intensität in dieser Abbildung bewertet wird, und
  • – das Lichtblatt oder die Detektionsoptik in der Richtung der optischen Achse verschoben wird, bis die Bewertung ergibt, dass das Lichtblatt die erste Fokusebene überdeckt.
In a method for positioning the light sheet in the focal plane of the detection optics of the type described at the beginning, according to the invention, it is provided that:
  • An object-side second focal plane enclosing in each case an angle α in the region 0 ° <α <90 ° with the optical axis and the light sheet is imaged on a spatially resolving detector having a reception plane conjugate to the second focal plane,
  • - the contrast or intensity is rated in this figure, and
  • - The light sheet or the detection optics is displaced in the direction of the optical axis until the evaluation shows that the light sheet the first focal plane covered.

In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bezüglich der Bewertung des Kontrastes folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

  • a) Ermitteln der Ist-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in der Abbildung der zweiten Fokusebene, wobei die Ist-Position dem Schnittpunkt des Lichtblattes mit der zweiten Fokusebene entspricht,
  • b) Bestimmen des Abstandes zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Soll-Position dem Schnittpunkt der beiden Fokusebenen mit der optischen Achse entspricht, und
  • c) Verschieben des Lichtblattes oder der Detektionsoptik in der Richtung der optischen Achse, bis der Abstand zwischen der Ist-Position und der Soll-Position gleich Null ist.
In a first embodiment of the method according to the invention, the following method steps are provided with regard to the evaluation of the contrast:
  • a) determining the actual position of the maximum contrast or the maximum intensity in the image of the second focal plane, wherein the actual position corresponds to the intersection of the light sheet with the second focal plane,
  • b) determining the distance between the actual position and the desired position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, wherein the desired position corresponds to the intersection of the two focal planes with the optical axis, and
  • c) shifting the light sheet or the detection optics in the direction of the optical axis until the distance between the actual position and the desired position is equal to zero.

In einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dem Lichtblatt eine Struktur aus einem senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung periodischen Intensitätsprofil aufzuprägen, und das so strukturierte Lichtblatt in der Richtung der optischen Achse zu verschieben, bis der Kontrast in der Abbildung der zweiten Fokusebene sein Maximum erreicht hat. Die Strukturierung des Lichtblattes wird anschließend wieder aufgehoben, um mit einer unstrukturierten Beleuchtung Aufnahmen von der Probe zu erhalten.In a second embodiment of the invention Method is provided, the light sheet a structure of a perpendicular to its propagation direction periodic intensity profile impose, and the thus structured light sheet in the Move the direction of the optical axis until the contrast in the image of the second focal plane has reached its maximum. The structuring of the light sheet is then again picked up to take pictures with a unstructured lighting to get from the sample.

Bei beiden vorgenannten Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass zunächst mithilfe eines ersten ortsauflösenden Detektors, dessen Empfangsebene zur zweiten Fokusebene konjugiert ist, das Lichtblatt in der ersten Fokusebene positioniert wird. Befindet sich dann das Lichtblatt in der ersten Fokusebene, kann die dort beleuchtete Ebene der Probe zum Zweck der Beobachtung und Auswertung auf einen anderen ortsauflösenden Detektor abgebildet werden, der eine mit einer zur ersten Fokusebene konjugierte Empfangsebene besitzt.at Both aforementioned embodiments may be provided that initially using a first spatially resolving detector whose Receiving plane is conjugated to the second focal plane, the light sheet is positioned in the first focal plane. Is that then Light sheet in the first focal plane, can the illuminated there level the sample for the purpose of observation and evaluation to another Spatial detector can be imaged, the one with has a receiving plane conjugate to the first focal plane.

Da der erste Detektor ausschließlich der Positionierung bzw. der Ausrichtung des Lichtblattes in der ersten Fokusebene dient, muss dieser kein hochqualitatives Bild aufnehmen. Es genügt, hierzu eine kostengünstige CMOS-Kamera mit verhältnismäßig geringer Empfindlichkeit bzw. hohem Rauschfaktor zu verwenden. Gegebenenfalls kann die Intensität der Fluoreszenzstrahlung angehoben werden, um Nachteile auszugleichen, die sich aus der geringen Empfindlichkeit ergeben können.There the first detector excluding the positioning or the alignment of the light sheet in the first focal plane, he does not have to take a high-quality picture. It is sufficient, For this purpose, a low-cost CMOS camera with relatively low Sensitivity or high noise factor. Possibly the intensity of the fluorescence radiation can be raised to compensate for disadvantages resulting from the low sensitivity can result.

Als zweiter Detektor, der zur Abbildung der beleuchteten Probenebene zum Zweck der Beobachtung und Auswertung dient, sollte dagegen eine hoch lichtempfindliche CCD- oder EMCC-Kamera verwendet werden.When second detector used to image the illuminated sample plane for the purpose of observation and evaluation, should be a high Photosensitive CCD or EMCC camera can be used.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt es, zum Positionieren des Lichtblattes eine von der Probe ausgehende Fluoreszenzstrahlung einer ersten Wellenlänge/eines ersten Wellenlängenbereichs zu nutzten, und zur Auswertung der mit dem Lichtblatt beleuchteten Ebene der Probe eine von der Probe ausgehende Fluoreszenzstrahlung einer zweiten Wellenlänge/eines zweiten Wellenlängenbereichs zu nutzten.in the The scope of the method lies it, for positioning the light sheet emanating from the sample Fluorescence radiation of a first wavelength / a first Wavelength range to use, and to evaluate the with the light sheet illuminated plane of the sample one of the sample outgoing fluorescence radiation of a second wavelength / a second wavelength range to use.

Das wird beispielsweise erreicht, indem die Probe mit einer Menge Fluoreszenzbeads versetzt wird, von der bei Anregung mit dem Lichtblatt eine erste Teilmenge die Fluoreszenzstrahlung der ersten Wellenlänge/des ersten Wellenlängenbereichs und eine zweite Teilmenge die Fluoreszenzstrahlung der zweiten Wellenlänge/des zweiten Wellenlängenbereichs abstrahlt.The For example, it is achieved by adding a quantity of fluorescent beads to the sample from which, upon excitation with the light sheet, a first Subset the fluorescence radiation of the first wavelength / first wavelength range and a second subset the Fluorescence radiation of the second wavelength / of the second Wavelength range radiates.

Damit ist es möglich, die Verfahrensschritte zur Positionierung des Lichtblattes in der ersten Fokusebene mithilfe des ersten Detektors und die Beobachtung der mit dem Lichtblatt beleuchteten Probenebene mit dem zweiten Detektor simultan vorzunehmen. Es ist lediglich dafür zu sorgen, dass der erste Detektor für die Fluoreszenzstrahlung der einen Wellenlänge/des einen Wellenlängenbereichs sensibel ist und der zweite Detektor für die Fluoreszenzstrahlung der anderen Wellenlänge/des ersten Wellenlängenbereichs.In order to it is possible to use the method steps for positioning of the light sheet in the first focal plane using the first detector and the observation of the illuminated with the light sheet sample plane make simultaneous with the second detector. It's just to make sure that the first detector for the Fluorescence radiation of the one wavelength / the one wavelength range is sensitive and the second detector for fluorescence radiation the other wavelength / the first wavelength range.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nur ein Detektor vorgesehen, der sowohl zur Positionierung des Lichtblattes in der ersten Fokusebene als auch zum Abbilden der mit dem Lichtblatt beleuchteten Ebene der Probe verwendet wird.at a particularly advantageous embodiment variant of the invention Procedure, only one detector is provided, both for positioning the light sheet in the first focal plane and for imaging the illuminated with the light sheet level of the sample is used.

Dabei wird die Empfangsebene dieses einen Detektors zunächst zum Positionieren des Lichtblattes so ausgerichtet, dass sie zur zweiten Fokusebene konjugiert ist. Im Anschluss an den Positioniervorgang wird die Empfangsebene des Detektors so ausgerichtet, dass sie nun zur ersten Fokusebene konjugiert ist. Die Ausrichtung der Empfangsebene kann in vorteilhafter Weise geändert werden, indem diese um ihren Schnittpunkt mit der optischen Achse geschwenkt und so deren Neigung gegenüber der optischen Achse verändert wird. Alternativ kann auch das Lichtblatt anstatt der Empfangsebene des Detektors für den Fokussiervorgang geneigt werden.there becomes the receiving level of this one detector first for positioning the light sheet aligned so that second focal plane is conjugate. Following the positioning process the receiving plane of the detector is aligned so that it is now is conjugated to the first focal plane. The orientation of the reception level can be advantageously changed by this pivoted about its intersection with the optical axis and so on their inclination to the optical axis changed becomes. Alternatively, the light sheet instead of the receiving level of the detector for the focusing operation to be tilted.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin eine Ausgestaltung, bei der zum Positionieren des Lichtblattes alternativ Fluoreszenzlicht genutzt wird, das von der zu untersuchenden Probe ausgeht, oder Fluoreszenzlicht genutzt wird, das von einer Referenzprobe ausgeht, wobei nach dem Positionieren des Lichtblattes in der ersten Fokusebene die zu untersuchende Probe an die Stelle der Referenzprobe gestellt wird. Als Referenzprobe kann dabei eine homogen fluoreszierende wässrige Lösung, ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetztes Gel oder ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetzter Kunststoff verwendet werden.The inventive method further comprises an embodiment in which for the positioning of the light sheet alternatively fluorescent light is used, which emanates from the sample to be examined, or fluorescent light is used that of a reference sample starts, wherein after positioning of the light sheet in the first focal plane, the sample to be examined is placed at the location of the reference sample. The reference sample may be a homogeneously fluorescent aqueous solution, a gel interspersed with fluorescent substances or a plastic interspersed with fluorescent substances.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anordnung zum Positionieren des zu einem Lichtblatt geformten Beleuchtungsstrahles in einer objektseitigen, die optische Achse einer Detektionsoptik schneidenden ersten Fokusebene bei der Untersuchung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM), umfassend:

  • – eine optische Einrichtung zum Abbilden einer objektseitigen, mit der optischen Achse und dem Lichtblatt jeweils einen Winkel α im Bereich 0° < α < 90° einschließenden zweiten Fokusebene auf die Empfangsebene eines ortsauflösenden Detektors,
  • – eine Auswerteeinrichtung zur Bewertung des Kontrastes oder der Intensität in dieser Abbildung, und
  • – eine Einrichtung zur Positionsänderung des Lichtblattes relativ zur ersten Fokusebene in Abhängigkeit von dieser Bewertung.
The invention furthermore relates to an arrangement for positioning the illumination beam shaped into a light sheet in an object-side first focal plane intersecting the optical axis of a detection optical system when investigating a sample according to the method of selective plane illumination microscopy (SPIM), comprising:
  • An optical device for imaging an object-side, with the optical axis and the light sheet in each case an angle α in the range 0 ° <α <90 ° enclosing the second focal plane to the receiving plane of a spatially resolving detector,
  • An evaluation device for evaluating the contrast or intensity in this figure, and
  • - A device for changing the position of the light sheet relative to the first focal plane in dependence on this evaluation.

In einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Auswerteeinrichtung ausgebildet

  • – zum Ermitteln der Ist-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Ist-Position dem Schnittpunkt des Lichtblattes mit der zweiten Fokusebene entspricht, und
  • – zum Bestimmen des Abstandes zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Soll-Position dem Schnittpunkt der beiden Fokusebenen mit der optischen Achse entspricht, und
  • – zum Generieren von Stellbefehlen zum Verschieben des Lichtblattes in Abhängigkeit von diesem Abstand.
In a first embodiment of the arrangement according to the invention, the evaluation device is formed
  • - For determining the actual position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, wherein the actual position corresponds to the intersection of the light sheet with the second focal plane, and
  • - For determining the distance between the actual position and the desired position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, wherein the desired position corresponds to the intersection of the two focal planes with the optical axis, and
  • - To generate setting commands for moving the light sheet as a function of this distance.

Diese erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist insbesondere zur Ausführung der weiter oben beschriebenen ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.These first embodiment of the arrangement according to the invention is particularly to the execution of those described above first embodiment of the method according to the invention suitable.

Die Einrichtung zur Positionsänderung des Lichtblattes ist zu dessen Verschiebung in der Richtung der optischen Achse der Detektionsoptik, d. h. in Richtung der Koordinate Z, vorgesehen, wobei davon ausgegangen wird, dass das Lichtblatt parallel zur ersten Fokusebene und damit senkrecht zur optischen Achse der Detektionsoptik ausgerichtet ist, jedoch die erste Fokusebene noch nicht überdeckt, sodass die sich in der ersten Fokusebene befindende Probenebene nicht oder hinsichtlich einer optimalen Beobachtung nur ungenügend beleuchtet wird.The Device for changing the position of the light sheet is for its displacement in the direction of the optical axis of the detection optics, d. H. in the direction of the coordinate Z, provided, assuming is that the light sheet parallel to the first focal plane and thus is oriented perpendicular to the optical axis of the detection optics, However, the first focal plane not yet covered, so the sample plane in the first focus plane is not or insufficient for optimal observation is illuminated.

Insofern wird mit der Verschiebung des Lichtblattes in der Richtung der optischen Achse, die eine Parallelverschiebung des Lichtblattes ist, die Position des Lichtblattes kontinuierlich verändert, bis das Lichtblatt die erste Fokusebene überlagert.insofar becomes with the shift of the light sheet in the direction of the optical Axis that is a parallel shift of the light sheet, the position of the Light sheet continuously changed until the light sheet superimposed on the first focal plane.

Optional kann die Einrichtung zur Positionsänderung des Lichtblattes auch zu dessen Verschiebung senkrecht zur optischen Achse der Detektionsoptik, d. h. in Richtung der Koordinate X und/oder der Koordinate Y, ausgelegt sein. Mit dieser Option ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise im Anschluss an die Positionierung in der ersten Fokusebene das Lichtblatt so zu verschieben, dass seine Strahltaille in der Bildfeldmitte liegt. Damit lässt sich die Ausleuchtung der sich in der ersten Fokusebene befindenden Probenebene insofern weiter optimieren, als sich das Kontrast- oder das Intensitätsmaximum nun auch in der Bildfeldmitte befindet.optional may be the device for changing the position of the light sheet also for its displacement perpendicular to the optical axis of the detection optics, d. H. in the direction of the coordinate X and / or the coordinate Y, designed be. With this option the possibility arises, for example following the positioning in the first focal plane the light sheet to shift so that his beam waist in the image field center lies. This allows the illumination in the optimize the first focal plane located sample level so far, as the contrast or intensity maximum is now also in the center of the image.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann über zwei Detektoren verfügen. Einer der Detektor hat dabei eine zur ersten Fokusebene konjugierte Empfangsebene und ist zum Abbilden der vom Lichtblatt beleuchteten Probenebene vorgesehen. Der andere Detektor besitzt eine zur zweiten Fokusebene konjugierte Empfangsebene und dient als Hilfsmittel zur Positionierung des Lichtblattes in der ersten Fokusebene. Der Detektionsstrahlengang ist in diesem Fall so verzweigt, dass einer der Zweige auf die Empfangsebene des einen Detektors und der zweite Zweig auf die Empfangsebene des anderen Detektors gerichtet sind.The inventive arrangement can over have two detectors. One of the detectors has it a reception plane conjugate to the first focal plane and is for Imaging of illuminated by the light sheet sample plane provided. The other detector has a conjugate to the second focal plane Receiving level and serves as an aid to the positioning of the light sheet in the first focal plane. The detection beam path is in this case so branched that one of the branches to the receiving level of the one Detector and the second branch to the receiving level of the other Detector are directed.

Die Verfahrensschritte zur Positionierung des Lichtblattes in der ersten Fokusebene einerseits und die Abbildung der sich in der ersten Fokusebene befindenden Probenebene zum Zweck der Beobachtung und Auswertung andererseits werden mit dieser Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung mit voneinander unabhängigen Detektoren vorgenommen.The Method steps for positioning the light sheet in the first Focal plane, on the one hand, and the image of the one located in the first focal plane Sample level for the purpose of observation and evaluation be with this embodiment variant of the invention Arrangement made with independent detectors.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Probe bei Anregung mit dem Lichtblatt Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen/Wellenlängenbereichen abstrahlt, für die der erste Detektor sensibel ist, und zugleich Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen/Wellenlängenbereichen abstrahlt, für die der zweite Detektor sensibel ist, wodurch es möglich ist, die Verfahrensschritte zur Positionierung des Lichtblattes und die Beobachtung der mit dem Lichtblatt beleuchteten Probenebene simultan vorzunehmen. In In this context it can be provided that the sample when excited with the light sheet fluorescent light with wavelengths / wavelength ranges radiates for which the first detector is sensitive, and at the same time fluorescent light with wavelengths / wavelength ranges radiates, for which the second detector is sensitive, whereby It is possible to use the method steps for positioning of the light sheet and the observation of the illuminated with the light sheet To carry out the sample plane simultaneously.

Alternativ dazu wird aber auch eine Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung vorgeschlagen, bei der nur ein Detektor vorhanden und dieser mit einer Vorrichtung zum Verkippen seiner Empfangsebene um deren Schnittpunkt mit der optischen Achse des Abbildungsstrahlengangs gekoppelt ist. Damit wird erreicht, dass in einer Endlage der Verkippung die Empfangsebene zur zweiten Fokusebene konjugiert ist und der Detektor so als Hilfsmittel zur Positionierung des Lichtblattes zur zweiten Fokusebene zur Verfügung steht, und in einer anderen Endlage der Verkippung die Empfangsebene zur ersten Fokusebene konjugiert und der Detektor zur Abbildung und Auswertung der mit dem Lichtblatt beleuchteten Probenebene nutzbar ist.Alternatively, but also an out design variant of the inventive arrangement proposed in which only one detector is present and this is coupled to a device for tilting its receiving plane at its intersection with the optical axis of the imaging beam path. This ensures that in an end position of the tilting of the receiving plane is conjugate to the second focal plane and the detector is available as an aid for positioning the light sheet to the second focal plane available, and in another end position of tilting the receiving plane to the first focal plane conjugate and the detector is usable for imaging and evaluation of illuminated with the light sheet sample plane.

Hier ist zwar nur ein Detektor erforderlich, jedoch ist die Verwendung dieses Detektors zur Positionierung des Lichtblattes einerseits und zur Probenbeobachtung andererseits nur zeitlich aufeinander folgend möglich.Here Although only one detector is required, however, the use is this detector for positioning the light sheet on the one hand and for sample observation, on the other hand, only in temporal succession possible.

Bestandteil der erfindungsgemäßen Anordnung kann auch eine Referenzprobe sein, die als Hilfsmittel zum Positionieren des Lichtblattes in der ersten Fokusebene dient. Dabei sollte bei Anregung mit dem Lichtblatt von der Referenzprobe eine Fluoreszenzstrahlung derselben Wellenlänge/desselben Wellenlängenbereichs ausgehen, wie bei Anregung der zu untersuchenden Probe mit dem Lichtblatt. Eine Ausnahme davon ist selbstverständlich für die Ausgestaltungsvariante denkbar, bei der zwei auf unterschiedliche Fluoreszenzstrahlung geeichte Detektoren genutzt werden, wie weiter oben beschrieben.component The inventive arrangement can also be a Reference sample, which serves as an aid to positioning the light sheet in the first focal plane. It should be at suggestion with the Light sheet from the reference sample fluorescence radiation of the same Wavelength / same wavelength range go out, as with excitation of the sample to be examined with the light sheet. A The exception to this is of course for the design variant conceivable, in the case of two to different fluorescence radiation calibrated detectors are used, as described above.

Als Referenzprobe kann eine homogen fluoreszierende wässrige Lösung, ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetztes Gel oder ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetzter Kunststoff vorgesehen sein.When Reference sample can be a homogeneously fluorescent aqueous Solution, a interspersed with fluorescent substances Gel provided or interspersed with fluorescent substances plastic be.

Bei der Variante mit Kunststoff steht zum Positionieren des Lichtblattes und damit zum Kalibrieren der erfindungsgemäßen Anordnung eine stets wieder verwendbare Referenzprobe mit großer Haltbarkeitsdauer zur Verfügung.at the version with plastic is for positioning the light sheet and thus for calibrating the inventive Arrangement of a reusable reference sample with large Shelf life available.

Zum Zweck der spektralen Unterdrückung von gestreutem Anregungslicht und damit zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Bewertung des Kontrastes bzw. der Intensität bei der Positionierung und auch zur Erhöhung der Abbildungsqualität der beleuchteten Probenebene können im Detektionsstrahlengang vor den Empfangsebenen Fluoreszenzfilter angeordnet sein, die nur das für den jeweiligen Detektor bestimmte Fluoreszenzlicht passieren lassen.To the Purpose of spectral suppression of scattered excitation light and thus to increase the accuracy of the evaluation the contrast or the intensity of the positioning and also to increase the image quality of illuminated sample plane can in the detection beam path Before the reception levels fluorescence filters can be arranged, which only the fluorescent light intended for the respective detector let pass.

Die ortsauflösenden Detektoren bestehen vorteilhaft aus einzelnen, in der Empfangsebene liegenden und in einem Array aus Zeilen und Spalten angeordneten optoelektronischen Sensoren, deren Signalausgänge mit der Auswerteeinrichtung in Verbindung stehen. Diesbezüglich kommen zum Positionieren des Lichtblattes Detektoren in Betracht, die mit einer Anzahl von 2 bis 2000 Sensorzeilen, bevorzugt mit einer Anzahl von 20 bis 200 Sensorzeilen, zweidimensionale Bilder aufnehmen können.The spatially resolving detectors advantageously consist of individual, lying in the receiving level and in an array of lines and Columns arranged optoelectronic sensors whose signal outputs communicate with the evaluation device. In this regard, come into consideration for positioning the light sheet detectors, those with a number from 2 to 2000 sensor lines, preferably with a number of 20 to 200 sensor lines, two-dimensional images be able to record.

Der Winkel α, den die bildseitige Fokusebene mit der optischen Achse der Detektionsoptik einschließt, sollte im Bereich zwischen 20° und 70°, vorzugsweise bei 40° liegen.Of the Angle α, the image-side focal plane with the optical Axis of detection optics should include in the field between 20 ° and 70 °, preferably at 40 °.

Der Aufbau einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung, die insbesondere zur Ausführung der weiter oben beschriebenen zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, entspricht teilweise dem Aufbau der ersten Ausgestaltung der Anordnung. Allerdings ist hierbei die Verwendung einer Referenzprobe in Form einer Kalibrierkammer vorgesehen, die mit einer homogen fluoreszierenden wässrigen Lösung gefüllt ist, und in den Beleuchtungsstrahlengang sind optische Mittel gestellt, mit denen dem Lichtblatt eine Struktur aus einem periodischen Intensitätsprofil aufgeprägt wird. Das periodische Intensitätsprofil kann durch Einbringen eines Amplituden- oder Phasengitters in den Beleuchtungsstrahlengang erreicht werden.Of the Structure of a second embodiment of the invention Arrangement, in particular for the implementation of the above described second embodiment of the invention Method is suitable, partially corresponds to the structure of the first Configuration of the arrangement. However, here is the use a reference sample provided in the form of a calibration chamber, the with a homogeneously fluorescent aqueous solution is filled, and in the illumination beam path are optical means provided, with which the light sheet a structure from a periodic Intensity profile is impressed. The periodic Intensity profile can be determined by introducing an amplitude or phase grating can be achieved in the illumination beam path.

In diesem Fall ist die Auswerteeinheit zur Bewertung des Gitterkontrastes in der Abbildung der zweiten Fokusebene ausgebildet, und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Bewertung wird das Lichtblatt soweit in Koordinatenrichtung Z verschoben, bis der Gitterkontrast sein Maximum erreicht hat. Der maximale Gitterkontrast entsteht genau dann, wenn sich das strukturierte Lichtblatt in der Fokusebene befindet. Das strukturierte Lichtblatt kann auch dadurch nachgebildet werden, dass ein dünner, rotationssymmetrischer Laserstrahl hin- und herbewegt und dabei mit noch höherer Frequenz periodisch ein- und ausgeschaltet wird.In In this case, the evaluation unit for evaluation of the lattice contrast formed in the image of the second focal plane, and in dependence From the result of this evaluation, the light sheet is so far in the coordinate direction Z shifted until the grid contrast has reached its maximum. The maximum grid contrast arises when the structured one is Light sheet is located in the focal plane. The structured light sheet can also be simulated by a thinner, rotationally symmetric laser beam reciprocated and thereby periodically switched on and off at an even higher frequency becomes.

Nach der Positionierung wird an die Stelle die Kalibrierkammer die zu beobachtende Probe gestellt. Zugleich werden die optischen Mittel aus dem Beleuchtungsstrahlengang entfernt, mit denen dem Lichtblatt das periodische Intensi tätsprofil aufgeprägt wurde, sodass diese Struktur aufgehoben ist und das Lichtblatt nun eine homogene Intensitätsverteilung aufweist. Jetzt kann die Ebene der Probe aufgenommen werden, die sich in der ersten Fokusebene befindet.To The positioning is replaced by the calibration chamber observing sample. At the same time the optical means removed from the illumination beam path, with which the light sheet the periodic intensity profile was imprinted, so that this structure is lifted and the light sheet now a has homogeneous intensity distribution. Now the Level of the sample to be taken, located in the first focal plane located.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe Invention will be described below with reference to embodiments be explained in more detail. In the associated Drawings show

1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Ausgestaltung mit zwei Detektoren, 1 the principle of the arrangement according to the invention in an embodiment with two detectors,

2 eine Darstellung der mit einem der Detektoren aufgenommenen Intensitätsverteilung in der Abbildung der zweiten Fokusebene, 2 a representation of the recorded with one of the detectors intensity distribution in the image of the second focal plane,

3 das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Ausgestaltung mit einem Detektor, 3 the principle of the arrangement according to the invention in an embodiment with a detector,

4 das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Ausgestaltung mit einem strukturierten Lichtblatt, 4 the principle of the arrangement according to the invention in an embodiment with a structured light sheet,

5 eine Darstellung der mit einem der Detektoren aufgenommenen Intensität bei Verwendung der Ausgestaltung nach 4. 5 a representation of the recorded with one of the detectors intensity using the embodiment according to 4 ,

Aus 1 ist zunächst der prinzipielle Aufbau einer mikroskopischen Einrichtung zur Beobachtung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM) ersichtlich. Hierzu gehören als wesentliche Baugruppen ein Detektionsobjektiv 1, ein Fluoreszenzfilter 2, eine Tubusoptik 3 und eine Kamera 4, beispielsweise eine CCD-Kamera. Die Kamera 4 weist einen Detektor 5 auf, der aus einzelnen, in einem Array aus Zeilen und Spalten angeordneten und eine Empfangsebene 6 bildenden optoelektronischen Sensoren besteht, sodass die Kamera 4 zur Aufnahme von zweidimensiona len Bildern geeignet ist. Das Array weist beispielhaft 1000 bis 5000 Zeilen und ebenso viele Spalten auf, wobei für den Positioniervorgang vorteilhaft nur ein Teil der Zeilen oder Spalten verwendet wird, um den Vorgang zu beschleunigen.Out 1 First, the basic structure of a microscopic device for observing a sample by the method of selective plane illumination microscopy (SPIM) can be seen. These include as essential components a detection lens 1 , a fluorescence filter 2 , a tube optic 3 and a camera 4 , For example, a CCD camera. The camera 4 has a detector 5 on, consisting of individual, arranged in an array of rows and columns and a receiving level 6 forming photoelectric sensors, so the camera 4 is suitable for recording two-dimensional images. The array has, by way of example, 1000 to 5000 rows and as many columns, wherein advantageously only a portion of the rows or columns is used for the positioning process in order to speed up the process.

Die Fokusebene 7 schneidet die optische Achse 8 des Detektionsobjektivs 1 im rechten Winkel. Die Empfangsebene 6 befindet sich in einer zur Fokusebene 7 des Detektionsobjektivs 1 optisch konjugierten Position.The focal plane 7 cuts the optical axis 8th of the detection lens 1 at a right angle. The reception level 6 is located in a focal plane 7 of the detection lens 1 optically conjugate position.

Befindet sich eine fluoreszierende Substanz in der Fokusebene 7 und wird diese mit einer Anregungsstrahlung, beispielsweise der Wellenlänge 488 nm, zum Fluoreszieren angeregt, wird von der Fokusebene 7 ausgehende Fluoreszenzstrahlung vom Detektionsobjektiv 1 aufgesammelt und im Abbildungsstrahlengang durch das Fluoreszenzfilter 2 und die Tubusoptik 3 hindurch auf die Empfangsebene 6 des Detektors 5 gerichtet.Is there a fluorescent substance in the focal plane? 7 and this is excited with an excitation radiation, for example, the wavelength of 488 nm, for fluorescence, is from the focal plane 7 outgoing fluorescence radiation from the detection objective 1 picked up and in the imaging beam path through the fluorescence filter 2 and the tube optics 3 through to the reception level 6 of the detector 5 directed.

Die Signalausgänge der optoelektronischen Sensoren des Detektors 5 sind mit einer elektronischen Bildverarbeitungsund -auswerteeinrichtung verbunden (zeichnerisch nicht dargestellt).The signal outputs of the optoelectronic sensors of the detector 5 are connected to an electronic image processing and evaluation device (not shown in the drawing).

Mit dieser Anordnung wird ein zweidimensionales Abbild der sich in der Fokusebene 7 befindenden fluoreszierenden Substanz generiert und somit die Beobachtung einer in der Fokusebene 7 liegenden Ebene einer insbesondere biologischen Probe ermöglicht.With this arrangement, a two-dimensional image of itself in the focal plane 7 generated fluorescent substance and thus the observation of one in the focal plane 7 lying level of a particular biological sample allows.

Voraussetzung dafür ist allerdings, dass genau die in der Fokusebene 7 liegende und abzubildende Ebene der Probe mit der Anregungsstrahlung beleuchtet wird. Typischerweise erfolgt diese Anregung bei der SPIM-Technologie mit einem zu einem Lichtblatt 10 geformten Beleuchtungsstrahlengang.The prerequisite for this, however, is exactly that in the focal plane 7 lying and to be imaged plane of the sample is illuminated with the excitation radiation. Typically, this excitation occurs in the SPIM technology with one to a light sheet 10 shaped illumination beam path.

Das in 1 angedeutete Lichtblatt 10 weist eine in der Richtung der optischen Achse 8 bzw. der Koordinate Z gemessene Dicke im Bereich zwischen 0,5 μm bis 20 μm auf. Seine Ausdehnung in der Koordinate X, die in der Zeichenebene liegt, und in der Koordinate Y, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, entspricht der Ausdehnung des mikroskopisch zu beobachtenden Feldes in der Fokusebene 7.This in 1 indicated light sheet 10 has one in the direction of the optical axis 8th or the coordinate Z measured thickness in the range between 0.5 .mu.m to 20 .mu.m. Its extension in the coordinate X, which lies in the plane of the drawing, and in the coordinate Y, which extends perpendicular to the plane of the drawing, corresponds to the extent of the field to be observed microscopically in the focal plane 7 ,

Das bisher im Stand der Technik unzureichend gelöste Problem besteht darin, das Lichtblatt 10 möglichst exakt in eine Position zu bringen, in der die Fokusebene 7 vom Lichtblatt 10 vollständig überdeckt wird.The problem insufficiently solved in the prior art to date is the light sheet 10 To bring as exactly as possible into a position in which the focal plane 7 from the light sheet 10 is completely covered.

Wie in 1 dargestellt, ist das Lichtblatt 10 zwar parallel zur Fokusebene 7 ausgerichtet, überdeckt diese jedoch nicht.As in 1 represented is the light sheet 10 although parallel to the focal plane 7 aligned, but does not cover them.

Diesbezüglich ist erfindungsgemäß vorgesehen, im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Detektionsobjektiv 1 und dem Fluoreszenzfilter 2 einen Strahlteiler 11, beispielsweise ein Dichroit, anzuordnen, der einen Teil des dem Abbildungsstrahlungsgangs bildenden Fluoreszenzlichtes auskoppelt und durch einen zweiten Fluoreszenzfilter 12 und eine zweite Tubusoptik 13 hindurch auf eine zweite Kamera 14, hier beispielsweise eine CMOS-Kamera, richtet, die einen Detektor 15 aufweist, der wiederum aus in Zeilen und Spalten angeordneten einzelnen optoelektronischen Sensoren besteht, die gemeinsam eine Empfangsebene 16 bilden. Die Emp fangsebene 16 schließt mit der optischen Achse 8 der Detektionsoptik 1 einen Winkel α ein, der beispielsweise zwischen 20° und 70° liegt und im beschriebenen Ausführungsbeispiel 40° betragen soll.In this regard, the invention provides, in the imaging beam path between the detection lens 1 and the fluorescence filter 2 a beam splitter 11 , For example, a dichroic, which decouples a part of the fluorescent light forming the imaging radiation path and through a second fluorescence filter 12 and a second tube optic 13 through to a second camera 14 , here for example a CMOS camera, which directs a detector 15 which in turn consists of individual optoelectronic sensors arranged in rows and columns, which together form a receiving plane 16 form. The reception level 16 closes with the optical axis 8th the detection optics 1 an angle α, which is for example between 20 ° and 70 ° and should be 40 ° in the described embodiment.

Die Empfangsebene 16 befindet sich in einer zu einer Fokusebene 17 optisch konjugierten Position.The reception level 16 is located in a to a focal plane 17 optically conjugate position.

Wie aus 1 ersichtlich, schneidet bei dieser Konstellation die Fokusebene 17 auch das Lichtblatt 10, wobei dieser Schnittpunkt um einen Betrag a von der optischen Achse 8 der Detektionsoptik 1 entfernt ist.How out 1 can be seen cuts the focal plane in this constellation 17 also the light sheet 10 , this intersection being an amount a from the optical axis 8th the detection optics 1 is removed.

Wird nun die Fokusebene 17 auf die Empfangsebene 16 des Detektors 15 der Kamera 14 abgebildet, so ergibt sich die in 2a dargestellte Intensitätsverteilung auf einer exemplarisch herausgenommenen Sensorzeile der Empfangsebene 16. Die in 2a zu erkennende Ist-Position des Intensitätsmaximums 18 entspricht der Position des Schnittpunktes des Lichtblattes 10 mit der Fokusebene 17.Will now be the focal plane 17 to the reception level 16 of the detector 15 the camera 14 shown, the results in 2a illustrated In intensity distribution on an exemplary taken out sensor line of the receiving level 16 , In the 2a to be recognized actual position of the intensity maximum 18 corresponds to the position of the intersection of the light sheet 10 with the focal plane 17 ,

In 2a ist weiterhin der Schnittpunkt der beiden Fokusebene 7 und 17 miteinander und mit der optischen Achse 8 insofern definiert, als diese Position bestimmten optoelektronischen Sensoren auf dieser Sensorzeile zugeordnet ist. Diese Position ist die Soll-Position des Intensitätsmaximums. Insofern ist der Abstand a' in 2a proportional zum Abstand a in 1 und damit ein Maß für die Ablage des Lichtblattes 10 von der Fokusebene 7.In 2a is still the intersection of the two focal plane 7 and 17 with each other and with the optical axis 8th defined insofar as this position is assigned to specific optoelectronic sensors on this sensor line. This position is the nominal position of the intensity maximum. In this respect, the distance a 'in 2a proportional to the distance a in 1 and thus a measure of the filing of the light sheet 10 from the focal plane 7 ,

Die Signalausgänge der optoelektronischen Sensoren des Detektors 15 liegen an einer Auswerteeinheit 19 an, in der die Ist-Position des Intensitätsmaximums mit dessen Sollposition verglichen wird. Der Ausgang der Auswerteinheit 19 ist mit einer Stelleinrichtung 20 gekoppelt, die über Stellelemente verfügt, die zur Verschiebung des Lichtblattes 10 in der Richtung der optischen Achse 8 bzw. in der Koordinatenrichtung Z ausgebildet sind (zeichnerisch nicht dargestellt).The signal outputs of the optoelectronic sensors of the detector 15 are located at an evaluation unit 19 in which the actual position of the intensity maximum is compared with its nominal position. The output of the evaluation unit 19 is with an adjusting device 20 coupled, which has control elements that move the light sheet 10 in the direction of the optical axis 8th or in the coordinate direction Z are formed (not shown in the drawing).

Ergibt die Auswertung der Intensitätsverteilung in 2a beispielsweise die in 1 gezeichnete Ablage des Lichtblattes 10 zur Fokusebene 7, werden in der Auswerteeinheit 19 Stellbefehle generiert und an die Stelleinrichtung 18 weitergeleitet, die eine Parallelverschiebung des Lichtblattes 10 zur Fokusebene 7 hin bewirken. Alternativ kann auch die Detektionsoptik 1 in Richtung seiner optischen Achse verschoben werden.Returns the evaluation of the intensity distribution in 2a for example, the in 1 Drawn filing of the light sheet 10 to the focal plane 7 , are in the evaluation unit 19 Control commands generated and to the actuator 18 forwarded a parallel shift of the light sheet 10 to the focal plane 7 effect. Alternatively, the detection optics 1 be moved in the direction of its optical axis.

Die kontinuierliche Auswertung dieser Intensitätsverteilung während dieser Verschiebung ermöglicht es, die Verringerung des Abstandes a' zu verfolgen, bis sich schließlich das Intensitätsmaximum 18 an seiner Sollposition befindet, wie in 2b gezeigt. Dies ist dann der Fall, wenn das Lichtblatt 10 die Fokusebene 7 überdeckt.The continuous evaluation of this intensity distribution during this shift makes it possible to track the reduction of the distance a 'until, finally, the intensity maximum 18 is at its desired position, as in 2 B shown. This is the case when the light sheet 10 the focal plane 7 covered.

Damit ist die Aufgabe der Erfindung gelöst, nämlich das Lichtblatt 10 unabhängig von subjektiven Einflüssen eines Beobachters zur Deckung mit der Fokusebene 7 zu bringen.Thus, the object of the invention is achieved, namely the light sheet 10 independent of subjective influences of an observer to coincide with the focal plane 7 bring to.

In der Anordnung nach 1 kann zur Abbildung der Fokusebene 17 auf die Empfangsebene 16 der Kamera 15 die Fluoreszenzstrahlung genutzt werden, die von der zu untersuchenden Probe ausgeht.In the arrangement according to 1 can be used to image the focal plane 17 to the reception level 16 the camera 15 the fluorescence radiation emanating from the sample to be examined.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Probe bei Anregung mit dem Lichtblatt 10 Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen abstrahlt, für die der erste Detektor sensibel ist, und zugleich Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen abstrahlt, für die der zweite Detektor sensibel ist. So ist es möglich, beide Kameras 5, 15 simultan zu nutzen und die Verfahrensschritte zur Positionierung des Lichtblattes 10 und die Beobachtung der mit dem Lichtblatt 10 beleuchteten Probenebene simultan vorzunehmen.It can be provided that the sample upon excitation with the light sheet 10 Fluorescent light emits at wavelengths or wavelength ranges for which the first detector is sensitive, and at the same time emits fluorescent light with wavelengths or wavelength ranges, for which the second detector is sensitive. So it is possible both cameras 5 . 15 to use simultaneously and the process steps for positioning the light sheet 10 and the observation of the light leaf 10 lighted sample plane simultaneously.

In einer alternativen Variante der Erfindung kann dazu auch eine Fluoreszenzstrahlung dienen, die von einer Referenzprobe ausgeht. In der Darstellung nach 1 jedoch ist die Verwendung einer Referenzprobe vorgesehen, die sich in einer Kalibrierkammer 21 befindet. Zu diesem Zweck ist die Kalibrierkammer 21 mit einer fluoreszierenden Substanz gefüllt, beispielsweise mit einem mit Fluoreszenzbeads durchsetzten Gel oder mit einem mit Fluoreszenzbeads durchsetzten Kunststoff.In an alternative variant of the invention, fluorescence radiation which starts from a reference sample can also be used for this purpose. In the illustration after 1 however, the use of a reference sample is provided which is in a calibration chamber 21 located. For this purpose, the calibration chamber 21 filled with a fluorescent substance, for example with a gel interspersed with fluorescence beads or with a plastic interspersed with fluorescent beads.

Eine solche Referenzprobe ist vorteilhaft wieder verwendbar, hat dabei eine hohe Lebensdauer, und die Verfahrensschritte bei der Positionierung des Lichtblattes 10 in der Fokusebene 7 sind mit einer solchen Referenzprobe in höchstem Grade reproduzierbar.Such a reference sample is advantageously reusable, it has a long life, and the process steps in the positioning of the light sheet 10 in the focal plane 7 are highly reproducible with such a reference sample.

Nach der Positionierung des Lichtblattes 10 mit Hilfe der Kalibrierkammer 21 wird an deren Stelle die zu untersuchende Probe gestellt, und es kann mit der Untersuchung der Probenebene begonnen werden, die sich in der Fokusebene 7 befindet.After positioning the light sheet 10 with the help of the calibration chamber 21 the sample to be examined is placed in its place, and it is possible to start the examination of the sample plane which is located in the focal plane 7 located.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der im Gegensatz zu der Anordnung nach 1 lediglich die Kamera 4 vorhanden und diese sowohl zur Positionierung des Lichtblattes 10 in der Fokusebene 7 als auch zur Abbildung und Auswertung der jeweils in die Fokusebene 7 gestellten Probenebene vorgesehen ist. 3 shows an embodiment of the inventive arrangement, in which, in contrast to the arrangement according to 1 only the camera 4 present and these both for the positioning of the light sheet 10 in the focal plane 7 as well as for mapping and evaluation of each in the focal plane 7 provided sample level is provided.

Der Übersichtlichkeit halber werden in 3 für Baugruppen, die bereits in 1 dargestellt sind, auch dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet.For the sake of clarity, in 3 for assemblies already in 1 are shown, also the same reference numerals as in 1 used.

Im Unterschied zu der Anordnung nach 1 ist bei der Anordnung nach 3 die Kamera 4, beispielsweise wiederum die CCD-Kamera, schwenkbar angeordnet, und zwar so, dass der Winkel, den die Empfangsebene 6 der Kamera 4 mit der optischen Achse 9 des Abbildungsstrahlengangs einschließt, in zwei Endlagen veränderbar ist.Unlike the arrangement after 1 is in the arrangement after 3 the camera 4 , For example, in turn, the CCD camera, pivotally arranged, in such a way that the angle, the receiving plane 6 the camera 4 with the optical axis 9 of the imaging beam path, is changeable in two end positions.

In einer ersten Endlage ist die Empfangsebene 6 so geneigt, dass sie mit optischen Achse 9 den Winkel α einschließt, sodass sie zur Fokusebene 17 optisch konjugiert ist.In a first end position is the reception level 6 so inclined that they have optical axis 9 encloses the angle α, so that it to the focal plane 17 is optically conjugated.

In dieser Konstellation dient die Kamera 4 zur Positionierung des Lichtblattes 10 in der Fokusebene 7, wie anhand 1 beschrieben. Zu diesem Zweck ist sie zumindest während des Ablaufs der Verfahrensschritte zur Positionierung des Lichtblattes 10 mit der Auswerteeinrichtung 19 verbunden. Die dabei mittels der Kamera 4 entstehende Abbildung ergibt wieder die Intensitätsverteilung in der Fokusebene 17 wie in 2a dargestellt. Diese Intensitätsverteilung wird in der Auswerteeinheit 19 ausgewertet, und es werden Stellbefehle generiert und an die Stelleinrichtung 20 übermittelt, die mittels (zeichnerisch nicht dargestellter) Stellelemente die Verschiebung des Lichtblattes 10 in Richtung der optischen Achse 8 bewirken.The camera is used in this constellation 4 for positioning the light sheet 10 in the focus bene 7 as based on 1 described. For this purpose, it is at least during the course of the process steps for positioning the light sheet 10 with the evaluation device 19 connected. The case by means of the camera 4 The resulting image again gives the intensity distribution in the focal plane 17 as in 2a shown. This intensity distribution is in the evaluation unit 19 evaluated, and it will be generated and commands to the actuator 20 transmitted by means of (not graphically illustrated) control elements, the displacement of the light sheet 10 in the direction of the optical axis 8th cause.

In einer alternativen konstruktiven Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung können die Stellbefehle dazu genutzt werden, an Stelle der Verschiebung des Lichtblattes 10 eine Verschiebung der Detektionsoptik 1 in der Richtung der optischen Achse 8 zu veranlassen, bis der Abstand a' = 0 ist und sich Lichtblatt 10 und Fokusebene 7 überdecken.In an alternative structural embodiment of the arrangement according to the invention, the control commands can be used instead of the displacement of the light sheet 10 a shift in the detection optics 1 in the direction of the optical axis 8th to cause until the distance a '= 0 and is light sheet 10 and focal plane 7 cover.

Nachdem die Positionierung des Lichtblattes 10 abgeschlossen ist, wird entweder manuell, vorzugsweise jedoch durch ebenfalls in der Auswerteeinheit 19 generierte Stellbefehle veranlasst, die Kamera 4 so verkippt, dass deren Empfangsebene 6 die optische Achse 9 des Abbildungsstrahlengangs im rechten Winkel schneidet, sodass diese nun zur Fokusebene 7 optisch konjugiert ist.After the positioning of the light sheet 10 is completed, is either manually, but preferably also in the evaluation 19 Generated positioning commands cause the camera 4 so tilted that their receiving level 6 the optical axis 9 the imaging beam path intersects at right angles, so that these now to the focal plane 7 is optically conjugated.

In dieser Ausrichtung dient die Kamera 4 zur Abbildung der sich jeweils in der Fokusebene 7 befindenden Ebene einer zu untersuchenden Probe. Wie bereits weiter oben beschrieben, ist auch hier die Positionierung des Lichtblattes 10 in der Fokusebene 7 alternativ anhand der Nutzung der von einer Referenzprobe in der Kalibrierkammer 21 ausgehenden Fluoreszenzstrahlung oder anhand der Nutzung der von der zu untersuchenden Probe ausgehenden Fluoreszenzstrahlung möglich.The camera is used in this orientation 4 for mapping each in the focal plane 7 level of a sample to be examined. As already described above, the positioning of the light sheet is also here 10 in the focal plane 7 alternatively based on the use of a reference sample in the calibration chamber 21 outgoing fluorescence radiation or based on the use of emanating from the sample to be examined fluorescence radiation possible.

In 4 ist das Prinzip eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, deren Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau nach 1 entspricht. Allerdings wird hier eine Kalibrierkammer 21 verwendet, die mit einer homogen fluoreszierenden wässrigen Lösung als Referenzprobe gefüllt ist. Außerdem sind in den Beleuchtungsstrahlengang optische Mittel gestellt, mit denen dem Lichtblatt 10 eine Struktur aus einem senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung, die der Koordinatenrichtung Y entspricht, ein periodisches Intensitätsprofil aufgeprägt wird.In 4 the principle of an embodiment of the arrangement according to the invention is shown, the structure of which essentially according to the structure 1 equivalent. However, here is a calibration chamber 21 used, which is filled with a homogeneous fluorescent aqueous solution as a reference sample. In addition, optical means are provided in the illumination beam path with which the light sheet 10 a structure of a perpendicular to its propagation direction, which corresponds to the coordinate direction Y, a periodic intensity profile is impressed.

Die Mittel zur Erzeugung einer solchen Struktur sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. So kann zum Beispiel mit einem Phasengitter oder einem Amplitudengitter erreicht werden, dass das Lichtblatt 10 senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung abwechselnd helle und dunkle Bereiche aufweist. Das Gitter kann elektronisch steuerbar ausgeführt (z. B. LCD, DMD) oder mechanisch ein- und ausschwenkbar angeordnet sein.The means for producing such a structure are well known in the art. Thus, for example with a phase grating or an amplitude grating can be achieved that the light sheet 10 has alternating light and dark areas perpendicular to its propagation direction. The grating can be designed to be electronically controllable (eg LCD, DMD) or mechanically pivotable in and out.

Aufgrund der Neigung der Fokusebene 17 wird das strukturierte Lichtblatt 10 mit Hilfe der Kamera 15 partiell wiedergegeben, wie beispielhaft in 5a gezeigt. Mittels der Auswerteeinheit 19 wird der Gitterkontrast ausgewertet, und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung wird das Lichtblatt 10 soweit in Koordinatenrichtung Z verschoben, bis der Gitterkontrast sein Maximum erreicht hat. Der maximale Gitterkontrast entsteht genau dann, wenn sich das strukturierte Lichtblatt 10 in der Fokusebene 7 befindet, womit die Positionierung des Lichtblattes 10 abgeschlossen ist.Due to the inclination of the focal plane 17 becomes the structured light sheet 10 with the help of the camera 15 partially reproduced, as exemplified in 5a shown. By means of the evaluation unit 19 the lattice contrast is evaluated, and depending on the result of this evaluation, the light sheet 10 moved so far in the coordinate direction Z until the grid contrast has reached its maximum. The maximum lattice contrast arises exactly when the structured light sheet 10 in the focal plane 7 is located, bringing the positioning of the light sheet 10 is completed.

Nun wird die Kalibrierkammer 21 entfernt und an deren Stelle die zu beobachtende Probe gestellt. Mit der Entfernung der Kalibrierkammer 21 wird zugleich das Phasen- oder Amplitudengitter aus dem Beleuchtungsstrahlengang herausgeschwenkt, sodass die Struktur im Lichtblatt 10 aufgehoben ist und das Lichtblatt 10 eine homogene Intensitätsverteilung aufweist. Mit der Kamera 4 kann jetzt die Ebene der Probe aufgenommen werden kann, die sich in der Fokusebene 7 befindet.Now the calibration chamber 21 removed and placed in their place the sample to be observed. With the removal of the calibration chamber 21 At the same time, the phase or amplitude grating is swiveled out of the illumination beam path, so that the structure in the light sheet 10 is lifted and the light sheet 10 has a homogeneous intensity distribution. With the camera 4 Now the level of the sample can be recorded, which is in the focal plane 7 located.

Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist von Vorteil, dass die in die Kalibrierkammer 21 einzufüllende homogen fluoreszierende wässrige Lösung unkompliziert herzustellen ist. Insbesondere kann die Kalibrierkammer 21 mit einem Zu- und Abfluss für die wässrige Lösung ausgestattet sein, wodurch es möglich ist, die Kalibrierkammer 21 zu entleeren und dann mit der zu untersuchenden Probe zu bestücken.In this embodiment of the arrangement according to the invention is advantageous that in the calibration chamber 21 to be filled homogeneously fluorescent aqueous solution is easy to prepare. In particular, the calibration chamber 21 be equipped with an inflow and outflow for the aqueous solution, which makes it possible, the calibration chamber 21 to empty and then to equip with the sample to be examined.

Damit ist die Kalibrierkammer 21 zugleich als Aufnahmekammer für Proben verwendbar, so dass sich eine separate Probenkammer erübrigt. Optische Fehler, die sich aufgrund eines Kammerwechsels einstellen könnten, werden so vermieden.This is the calibration chamber 21 at the same time usable as a receiving chamber for samples, so that a separate sample chamber is unnecessary. Optical errors, which could occur due to a change of chamber, are thus avoided.

Alle Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können in äquivalenter Weise durchgeführt werden, wenn für den Positioniervorgang zusätzlich oder anstatt des jeweiligen Detektors bzw. der Empfangsebene das Lichtblatt um einen Winkel ungleich 90° gegenüber der optischen Achse der Abbildungsoptik geneigt wird.All Variants of the method according to the invention can be done in an equivalent way, though for the positioning process in addition or instead of the respective detector or the receiving plane to the light sheet an angle not equal to 90 ° with respect to the optical Axis of the imaging optics is tilted.

11
Detektionsobjektivdetection objective
22
Fluoreszenzfilterfluorescence filters
33
Tubusoptiktube optical system
44
Kameracamera
55
Detektordetector
66
Empfangsebenereception plane
77
Fokusebenefocal plane
88th
optische Achseoptical axis
99
AbbildungsstrahlengangImaging beam path
1010
Lichtblattlight sheet
1111
Strahlteilerbeamsplitter
1212
Fluoreszenzfilterfluorescence filters
1313
Tubusoptiktube optical system
1414
Kameracamera
1515
Detektordetector
1616
Empfangsebenereception plane
1717
Fokusebenefocal plane
1818
Intensitätsmaximumintensity maximum
1919
Auswerteeinheitevaluation
2020
Stelleinrichtungsetting device
2121
Kalibrierkammercalibration
a, a'a, a '
Abstanddistance

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Claims (19)

Verfahren zum Positionieren des zu einem Lichtblatt (10) geformten Beleuchtungsstrahles in einer objektseitigen, die optische Achse (8) einer Detektionsoptik (1) schneidenden ersten Fokusebene (7) bei der Untersuchung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM), bei dem – eine objektseitige, mit der optischen Achse (8) und dem Lichtblatt (10) einen Winkel α im Bereich 0° < α < 90° einschließende zweite Fokusebene (17) auf eine zur zweiten Fokusebene (17) konjugierte Empfangsebene (16) eines ortsauflösenden Detektors (15) abgebildet wird, – der Kontrast oder die Intensität in dieser Abbildung bewertet wird, und – das Lichtblatt (10) oder die Detektionsoptik (1) in der Richtung der optischen Achse (8) bewegt wird, bis die Bewertung ergibt, dass das Lichtblatt (10) die erste Fokusebene (7) überdeckt.Method for positioning the light sheet ( 10 ) shaped illumination beam in an object-side, the optical axis ( 8th ) of a detection optics ( 1 ) intersecting first focal plane ( 7 ) in the examination of a sample by the method of selective plane illumination microscopy (SPIM), in which - an object-side, with the optical axis ( 8th ) and the light sheet ( 10 ) an angle α in the range 0 ° <α <90 ° enclosing second focal plane ( 17 ) to one to the second focal plane ( 17 ) conjugate reception level ( 16 ) of a spatially resolving detector ( 15 ), - the contrast or the intensity is evaluated in this figure, and - the light sheet ( 10 ) or the detection optics ( 1 ) in the direction of the optical axis ( 8th ) is moved until the evaluation shows that the light sheet ( 10 ) the first focal plane ( 7 ) covered. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: d) Ermitteln der Ist-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in der Abbildung der zweiten Fokusebene (17), wobei die Ist-Position dem Schnittpunkt des Lichtblattes (10) mit der zweiten Fokusebene (17) entspricht, e) Bestimmen des Abstandes zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Soll-Position dem Schnittpunkt der beiden Fokusebenen (7, 17) mit der optischen Achse (8) der Detektionsop tik (1) entspricht, und f) Verschieben des Lichtblattes (10) oder der Detektionsoptik (1) in Richtung der optischen Achse (8), bis der Abstand zwischen der Ist-Position und der Soll-Position gleich Null und damit das Lichtblatt (10) in der ersten Fokusebene (7) positioniert ist.Method according to Claim 1, characterized by the following method steps: d) Determining the actual position of the maximum contrast or the maximum intensity in the image of the second focal plane ( 17 ), the actual position being the point of intersection of the light sheet ( 10 ) with the second focal plane ( 17 ), e) determining the distance between the actual position and the desired position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, wherein the desired position is the intersection of the two focal planes ( 7 . 17 ) with the optical axis ( 8th ) of the detection ( 1 ), and f) shifting the light sheet ( 10 ) or the detection optics ( 1 ) in the direction of the optical axis ( 8th ), until the distance between the actual position and the desired position is zero and thus the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) is positioned. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass: – dem Lichtblatt (10) eine Struktur aus einem senkrecht zur Ausbreitungsrichtung periodischen Intensitätsprofil aufgeprägt wird, und – das so strukturierte Lichtblatt (10) in Richtung der optischen Achse (8) verschoben wird, bis der Kontrast in der Abbildung der zweiten Fokusebene (17) sein Maximum erreicht hat, womit das Lichtblatt (10) in der ersten Fokusebene (7) positioniert ist.Method according to claim 1, characterized in that: - the light sheet ( 10 ) a structure of a perpendicular to the propagation direction periodic intensity profile is impressed, and - the thus structured light sheet ( 10 ) in the direction of the optical axis ( 8th ) is shifted until the contrast in the image of the second focal plane ( 17 ) has reached its maximum, whereby the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) is positioned. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem zunächst – das Lichtblatt (10) mit Hilfe des ortsauflösenden Detektors (15) mit einer zur zweiten Fokusebene (17) konjugierten Empfangsebene (16) positioniert wird, und danach – die mit dem Lichtblatt (10) beleuchtete Ebene der Probe auf einen zweiten ortsauflösenden Detektor (5) mit einer zur ersten Fokusebene (7) konjugierten Empfangsebene (6) abgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein first - the light sheet ( 10 ) with the aid of the spatially resolving detector ( 15 ) with one to the second focal plane ( 17 ) conjugate reception level ( 16 ) and then - the one with the light sheet ( 10 ) illuminated plane of the sample on a second spatially resolving detector ( 5 ) with one to the first focal plane ( 7 ) conjugate reception level ( 6 ) is displayed. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem – zum Positionieren des Lichtblattes (10) eine von der Probe ausgehende Fluoreszenzstrahlung einer ersten Wel lenlänge/eines ersten Wellenlängenbereichs genutzt wird, und – zur Auswertung der mit dem Lichtblatt (10) beleuchteten Ebene der Probe eine von der Probe ausgehende Fluoreszenzstrahlung einer zweiten Wellenlänge/eines zweiten Wellenlängenbereichs genutzt wird.Method according to Claim 4, in which - for positioning the light sheet ( 10 ) a fluorescence radiation emanating from the sample of a first wavelength / a first wavelength range is used, and - for the evaluation of the light sheet ( 10 ) illuminated level of the sample from the sample outgoing fluorescence radiation of a second wavelength / a second wavelength range is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem – ein ortsauflösender Detektor (5) zunächst zum Positionieren des Lichtblattes (10) in der erste Fokusebene (7) und danach zum Abbilden der mit dem Lichtblatt (10) beleuchteten Ebene der Probe verwendet wird, wobei – zum Positionieren des Lichtblattes (10) die Empfangsebene (6) des Detektors (5) so ausgerichtet wird, dass sie zur zweiten Fokusebene (17) konjugiert ist, und nach dem Positionieren die Empfangsebene (6) des Detektors (5) so ausgerichtet wird, dass sie zur ersten Fokusebene (7) konjugiert ist.Method according to one of claims 1 to 3, in which - a spatially resolving detector ( 5 ) first for positioning the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) and after that with the light sheet ( 10 ) illuminated level of the sample is used, wherein - for positioning the light sheet ( 10 ) the receiving level ( 6 ) of the detector ( 5 ) is aligned so that it to the second focal plane ( 17 ) is conjugated, and after positioning the receiving plane ( 6 ) of the detector ( 5 ) is aligned in such a way that it reaches the first focal plane ( 7 ) is conjugated. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Ausrichtung der Empfangsebene (6) geändert wird, indem sie um ihren Schnittpunkt mit der optischen Achse (9) des Abbildungsstrahlengangs geschwenkt wird.Method according to Claim 6, in which the orientation of the reception plane ( 6 ) is changed by being at its intersection with the optical axis ( 9 ) of the imaging beam path is pivoted. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem zum Positionieren des Lichtblattes (10) – Fluoreszenzlicht genutzt wird, das von der zu untersuchenden Probe ausgeht, oder – Fluoreszenzlicht genutzt wird, das von einer Referenzprobe ausgeht, wobei nach dem Positionieren des Lichtblattes (10) in der erste Fokusebene (7) die zu untersuchende Probe an die Stelle der Referenzprobe gestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which for positioning the light sheet ( 10 ) - Fluorescence light is used, which starts from the sample to be examined, or - Fluorescence light is used, which starts from a reference sample, wherein after positioning of the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) the sample to be examined is placed in the place of the reference sample. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem als Referenzprobe eine homogen fluoreszierende wässrige Lösung, ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetztes Gel oder ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetzter Kunststoff genutzt wird.The method of claim 8, wherein as a reference sample a homogeneously fluorescent aqueous solution, a permeated with fluorescent substances gel or with Fluorescent substances interspersed plastic is used. Anordnung zum Positionieren des zu einem Lichtblatt (10) geformten Beleuchtungsstrahles in einer objektseitigen, die optische Achse (8) einer Detektionsoptik (1) schneidenden ersten Fokusebene (7) bei der Untersuchung einer Probe nach der Methode der Selective-Plane-Illumination-Microscopy (SPIM), umfassend: – eine optische Einrichtung zum Abbilden einer objektseitigen, mit der optischen Achse (8) und dem Lichtblatt (10) jeweils einen Winkel α im Bereich 0° < α < 90° einschließenden zweiten Fokusebene (17) auf die Empfangsebene (16) eines ortsauflösenden Detektors (15), – eine Auswerteeinrichtung (19) – zum Ermitteln der Ist-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Ist-Position dem Schnittpunkt des Lichtblattes (10) mit der zweiten Fokusebene (17) entspricht, und – zum Bestimmen des Abstandes zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des maximalen Kontrastes oder der maximalen Intensität in dieser Abbildung, wobei die Soll-Position dem Schnittpunkt der beiden Fokusebenen (7, 17) mit der optischen Achse (8) entspricht, und – eine Einrichtung zur Positionsänderung des Lichtblattes (10) in Relation zur ersten Fokusebene (7).Arrangement for positioning the to a light sheet ( 10 ) shaped illumination beam in an object-side, the optical axis ( 8th ) of a detection optics ( 1 ) intersecting first focal plane ( 7 in the examination of a sample by the method of selective plane illumination microscopy (SPIM), comprising: an optical device for imaging an object-side, with the optical axis ( 8th ) and the light sheet ( 10 ) each have an angle α in the range 0 ° < α <90 ° enclosing second focal plane ( 17 ) to the reception level ( 16 ) of a spatially resolving detector ( 15 ), - an evaluation device ( 19 ) - to determine the actual position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, the actual position being the intersection of the light sheet ( 10 ) with the second focal plane ( 17 ), and - for determining the distance between the actual position and the desired position of the maximum contrast or the maximum intensity in this figure, the desired position being the intersection of the two focal planes ( 7 . 17 ) with the optical axis ( 8th ), and - a device for changing the position of the light sheet ( 10 ) in relation to the first focal plane ( 7 ). Anordnung nach Anspruch 10, bei der die Einrichtung zur Positionsänderung des Lichtblattes (10) ausgebildet ist – zur Verschiebung des Lichtblattes (10) in Richtung der optischen Achse (8) der Detektionsoptik (1), und optional – zur Verschiebung des Lichtblattes (10) senkrecht zur optischen Achse (8) der Detektionsoptik (1).Arrangement according to Claim 10, in which the device for changing the position of the light sheet ( 10 ) is formed - for shifting the light sheet ( 10 ) in the direction of the optical axis ( 8th ) of the detection optics ( 1 ), and optionally - for shifting the light sheet ( 10 ) perpendicular to the optical axis ( 8th ) of the detection optics ( 1 ). Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der – zwei ortsauflösende Detektoren (5, 15) vorhanden sind, von denen – ein erster Detektor (5) eine zur ersten Fokusebene (7) konjugierte Empfangsebene (6) besitzt und zum Abbilden der vom Lichtblatt (10) beleuchteten Probenebene vorgesehen ist, und – der zweite Detektor (15) eine zur zweiten Fokusebene (17) konjugierte Empfangsebene (16) besitzt und als Hilfsmittel zur Positionierung des Lichtblattes (10) in der ersten Fokusebene (7) vorgesehen ist, und – der Detektionsstrahlengang so verzweigt ist, dass einer der Zweige auf die Empfangsebene (6) des ersten Detektors (5) und der zweite Zweig auf die Empfangsebene (16) des zweiten Detektors (15) gerichtet sind.Arrangement according to one of claims 10 or 11, in which - two spatially resolving detectors ( 5 . 15 ), of which - a first detector ( 5 ) one to the first focal plane ( 7 ) conjugate reception level ( 6 ) and for imaging the light sheet ( 10 ) illuminated sample plane is provided, and - the second detector ( 15 ) one to the second focal plane ( 17 ) conjugate reception level ( 16 ) and as an aid for positioning the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) is provided, and - the detection beam path is branched so that one of the branches on the receiving plane ( 6 ) of the first detector ( 5 ) and the second branch to the receiving level ( 16 ) of the second detector ( 15 ) are directed. Anordnung nach Anspruch 12, bei welcher die Probe bei Anregung mit dem Lichtblatt (10) – Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen abstrahlt, für die der erste Detektor (5) in Zusammenwirkung mit einem Fluoreszenzfilter (2) sensibel ist, und zugleich – Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen abstrahlt, für die der zweite Detektor (15) in Zusammenwirkung mit einem Fluoreszenzfilter (12) sensibel ist.Arrangement according to Claim 12, in which the sample is excited when it is excited with the light sheet ( 10 ) - emits fluorescent light at wavelengths for which the first detector ( 5 ) in cooperation with a fluorescence filter ( 2 ) is sensitive, and at the same time - emits fluorescent light at wavelengths for which the second detector ( 15 ) in cooperation with a fluorescence filter ( 12 ) is sensitive. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, bei der ein Detektor (5) vorhanden und dieser mit einer Vorrichtung zum Verkippen seiner Empfangsebene (6) um deren Schnittpunkt mit der optischen Achse (9) des Abbildungsstrahlengangs gekoppelt ist, wobei – in einer ersten Endlage der Verkippung die Empfangsebene (6) zur ersten Fokusebene (7) konjugiert und der Detektor (5) zur Abbildung und Auswertung der mit dem Lichtblatt (10) beleuchteten Probenebene vorgesehen ist, und – in einer zweiten Endlage der Verkippung die Empfangsebene (6) zur zweiten Fokusebene (17) konjugiert und der Detektor (5) als Hilfsmittel zur Positionierung des Lichtblattes (10) zur zweiten Fokusebene (17) vorgesehen ist.Arrangement according to Claim 10 or 11, in which a detector ( 5 ) and this with a device for tilting its reception plane ( 6 ) about their intersection with the optical axis ( 9 ) of the imaging beam path is coupled, wherein - in a first end position of the tilt, the reception plane ( 6 ) to the first focal plane ( 7 ) and the detector ( 5 ) for imaging and evaluation of the light sheet ( 10 ) illuminated sample plane is provided, and - in a second end position of the tilting the receiving plane ( 6 ) to the second focal plane ( 17 ) and the detector ( 5 ) as an aid for positioning the light sheet ( 10 ) to the second focal plane ( 17 ) is provided. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der als Hilfsmittel zum Positionieren des Lichtblattes (10) in der ersten Fokusebene (7) eine Referenzprobe vorgesehen ist, von der bei Anregung mit dem Lichtblatt (10) Fluoreszenzstrahlung derselben Wellenlänge/desselben Wellenlängenbereichs ausgeht wie von der zur untersuchenden Probe bei deren Anregung mit dem Lichtblatt (10)Arrangement according to one of claims 10 to 14, in which as an aid for positioning the light sheet ( 10 ) in the first focal plane ( 7 ) a reference sample is provided, from which upon excitation with the light sheet ( 10 ) Emanating fluorescence radiation of the same wavelength / the same wavelength range as from the sample to be examined in their excitation with the light sheet ( 10 ) Anordnung nach Anspruch 15, wobei – die Referenzprobe ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetztes Gel oder ein mit fluoreszierenden Substanzen durchsetzter Kunststoff ist, und – die Referenzprobe sich in einer Kalibrierkammer (21) befindet.An assembly according to claim 15, wherein - the reference sample is a fluorescently permeated gel or a plastic interspersed with fluorescent substances, and - the reference sample is in a calibration chamber ( 21 ) is located. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der im Beleuchtungsstrahlengang optische Mittel vorhanden sind, mit denen dem Lichtblatt (10) eine Struktur aus einem senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung periodischen Intensitätsprofil aufgeprägt wird und bei der als Referenzprobe eine homogen fluoreszierende wässrige Lösung vorgesehen ist.Arrangement according to one of Claims 10 to 15, in which there are optical means in the illumination beam path with which the light sheet ( 10 ) is impressed on a structure of a perpendicular to its propagation direction periodic intensity profile and in which a homogeneously fluorescent aqueous solution is provided as a reference sample. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, mit ortsauflösenden Detektoren (5, 15), die aus einzelnen, in der jeweiligen Empfangsebene (6, 16) liegenden optoelektronischen Sensoren gebildet sind, deren Signalausgänge mit der Auswerteeinrichtung (19) in Verbindung stehen.Arrangement according to one of Claims 10 to 17, with spatially resolving detectors ( 5 . 15 ), consisting of individual, in the respective receiving level ( 6 . 16 ) lying optoelectronic sensors are formed whose signal outputs to the evaluation ( 19 ) keep in touch. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, mit einem Winkel α im Bereich 20° < α < 70°.Arrangement according to one of claims 10 to 18, with an angle α in the range 20 ° <α <70 °.
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