Beschreibung Segmentierte Optik für ein Beleuchtungsmodul zur winkelaufgelösten Beleuchtung

TECHNISCHES GEBIET Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen ein

Beleuchtungsmodul für eine optische Vorrichtung. Beispielsweise kann das

Beleuchtungsmodul zur winkelselektiven Beleuchtung aus unterschiedlichen

Beleuchtungsrichtungen eingerichtet sein. Das Beleuchtungsmodul umfasst gemäß verschiedener Beispiele insbesondere eine Vielzahl von optischen Elementen, die jeweils eingerichtet sind, um mindestens einen entsprechenden Strahlengang zu transformieren.

HINTERGRUND

Aus DE 10 2014 1 12 242 A1 sind Techniken bekannt, um eine Probe aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zu beleuchten (winkelselektive Beleuchtung oder strukturierte Beleuchtung oder winkelaufgelöste Beleuchtung). Durch Kombination der für die

unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen erhaltenen Bilder, kann ein Ergebnisbild bestimmt werden, welches z.B. einen Phasenkontrast aufweist. Mittels der winkelselektiven

Beleuchtung kann also durch digitale Nachbearbeitung Phasenkontrastbildgebung möglich sein.

Aus der DE 10 2014 109 687 A1 sind auch Techniken betreffend die winkelaufgelöste Beleuchtung bekannt. Dort sind Techniken beschrieben, um basierend auf der

winkelaufgelösten Beleuchtung die Position eines Probenobjekts in Bezug auf eine

Fokusebene einer optischen Vorrichtung zu bestimmen. Dadurch können Autofokus- Anwendungen ermöglicht werden.

Um eine winkelaufgelöste Beleuchtung zu implementieren, kann es erforderlich sein, Licht wahlweise entlang unterschiedlicher Strahlengänge aus einer Vielzahl von Strahlengängen auszusenden. Dabei können die unterschiedlichen Strahlengänge mit den verschiedenen Beleuchtungsrichtungen korrespondieren. Ein entsprechendes Beleuchtungsmodul für die winkelaufgelöste Beleuchtung, welches eine gemeinsame Optik für die Vielzahl von Strahlengängen verwendet, kann besonders aufwendig sein. Dies trifft beispielsweise auf eine Implementierung auf Grundlage eines Köhler'schen Beleuchtungssystems zu. Insbesondere bei der Verwendung großer Winkel zwischen den unterschiedlichen Strahlengängen, kann eine gemeinsame Optik aufwendig sein. Wird überhaupt keine Optik verwendet, kann dies zu einer unkontrollierten Ausrichtung des Probenraums führen; darüber hinaus kann die Lichteffizienz im Bereich des

Probenobjekts limitiert sein. KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Beleuchtungsmodule zur winkelaufgelösten Beleuchtung. Insbesondere besteht ein Bedarf für Beleuchtungsmodule, welche zumindest einige der oben genannten Nachteile oder Einschränkungen lindern oder beheben.

Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.

In einem Beispiel umfasst ein Beleuchtungsmodul für eine optische Vorrichtung,

insbesondere ein Mikroskop, eine Lichtquelleneinheit. Die Lichtquelleneinheit ist eingerichtet, um jeweils wahlweise Licht entlang einer Vielzahl von Strahlengängen auszusenden. Das Beleuchtungsmodul umfasst auch eine Vielzahl optischen Elementen, die beispielsweise lateral versetzt angeordnet sein können. Jedes optische Element aus der Vielzahl von optischen Elementen ist jeweils eingerichtet, um mindestens einen entsprechenden

Strahlengang aus der Vielzahl von Strahlengängen zu transformieren.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die Transformation der Strahlengänge eine

Fokussierung oder Kollimation umfasst. Im Allgemeinen kann es möglich sein, dass die Transformation der Strahlengänge eine Beeinflussung der Ortsverteilung und/oder der Winkelverteilung eines jeweiligen Strahlengangs beinhaltet. Alternativ oder zusätzlich könnte die Transformation der Strahlengänge auch eine Modifikation der lateralen

Intensitätsverteilung oder Phasenverteilung eines jeweiligen Strahlengangs beinhalten.

Beispielsweise kann die Transformation der Strahlengänge kohärent erfolgen: es könnten mehrere Strahlengänge zusammengeschaltet werden, um ein Interferenzmuster zu erzeugen. Die Lichtquelleneinheit kann mindestens einen Träger und eine Vielzahl von Lichtquellen umfassen. Beispiele für einen Träger umfassen eine Leiterplatte oder ein Wafer-Substrat, wie z.B. Silizium oder ein anderes Halbleitermaterial. Dabei können die verschiedenen Lichtquellen aus der Vielzahl von Lichtquellen separat ansteuerbare sein. Dies kann bedeuten, dass einzelne Lichtquellen aus der Vielzahl von Lichtquellen individuell angeschaltet oder ausgeschaltet werden können bzw. im Allgemeinen deren Leistung individuell angepasst werden kann.

Die Lichtquellen sind am mindestens einen Träger angebracht. Beispielsweise können die Lichtquellen auf der Oberfläche des mindestens einen Trägers angeordnet sein. In weiteren Beispielen wäre es auch möglich, dass die Lichtquellen in den mindestens einen Träger eingebettet sind, z.B. wenn dieser transparent ausgebildet ist. Die Lichtquellen können z.B. in Vertiefungen oder Bohrungen einer Oberfläche des mindestens einen Trägers angeordnet sein.

In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen könnte das Beleuchtungsmodul zur Beleuchtung eines Probenobjekts in Durchlicht-Geometrie dienen. In manchen Beispielen wäre aber auch eine Verwendung in Auflicht-Geometrie möglich. In verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es möglich, dass das

Beleuchtungsmodul für eine Hellfeld-Bildgebung des Mikroskops eingerichtet ist. Dies kann bedeuten, dass Strahlengänge auch nahe bei der Hauptachse des Mikroskops und/oder mit einem geringen Winkel gegenüber der Hauptachse von der Lichtquelleneinheit ausgesendet werden. Dies bedeutet, dass in entsprechenden Implementierungen Lichtquellen

typischerweise nahe oder auf der Hauptachse angeordnet sind. Dies kann die

entsprechenden Beleuchtungsmodule insbesondere unterscheiden von Ring- Beleuchtungsmodulen, die in ihrem Zentrum ein Loch aufweisen, sodass von einem

Probenobjekt direkt reflektiertes Licht durch eine Detektorapertur - die am Loch ausgerichtet ist - hindurch treten kann.

In diesem Zusammenhang wäre es also möglich, dass die Ortsraumdichte von Lichtquellen im entsprechenden Bereich des mindestens einen Trägers als Funktion der lateralen Position - d. h. senkrecht zur Hauptachse - nicht oder nicht besonders stark variiert. Die Ortsraumdichte wird typischerweise beschrieben durch die Anzahl von Lichtquellen pro Fläche. Die Ortsraumdichte kann korrelieren mit einem Abstand zwischen

nächstbenachbarten Lichtquellen. Die Ortsraumdichte kann beispielsweise in 1 -D oder 2-D definiert sein, d.h. entlang einer Linie oder innerhalb einer möglicherweise gekrümmten Fläche.

Da innerhalb eines Lochs von Ring-Beleuchtungsmodulen keine Lichtquellen vorhanden sind, variiert die Ortsraumdichte der Lichtquellen innerhalb eines Umfangs von Ring- Beleuchtungsmodulen stark. Die Ortsraumdichte ist im Bereich des Lochs gleich null.

Insbesondere wäre es möglich, dass die Ortsraumdichte der Lichtquellen innerhalb des Umfangs desjenigen Bereichs des mindestens einen Trägers, in dem im Wesentlichen alle Lichtquellen angeordnet sind, nicht um mehr als 50 % variiert, optional um nicht mehr als 30 %, weiter optional um nicht mehr als 10 %. Beispielsweise wäre es möglich, dass innerhalb dieses Bereichs nicht weniger als 90 % aller Lichtquellen des Beleuchtungsmoduls liegen, optional nicht weniger als 95 %, weiter optional 100 %. Eine solche Ausbildung des

Beleuchtungsmoduls ohne Loch hat den Vorteil, dass Hellfeld-Bildgebung durch das

Mikroskop mit nahe oder auf der Hauptachse angeordneten Strahlengängen, die direkt - d.h. ohne Streuung am Probenobjekt - durch die Detektor-Apertur hindurch treten können, ermöglicht wird.

Z.B. könnte der Bereich als Fläche definiert sein, in der die Lichtquellen liegen. Wenn die Lichtquellen beispielsweise auf der Oberfläche des mindestens einen Trägers angebracht sind, dann kann der Bereich entlang der Oberfläche definiert sein.

In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen wäre es grundsätzlich möglich, dass pro Strahlengang ein oder mehrere optische Elemente axial versetzt angeordnet sind. In anderen Worten ist es nicht erforderlich, dass lediglich ein einzelnes optisches Element aus der Vielzahl von optischen Elementen pro Strahlengang vorhanden ist. Zum Beispiel könnten derart mehrere Linsen oder unterschiedliche Typen von optischen Elementen sequentiell kombiniert werden.

Die spezifische Anwendung des Beleuchtungsmoduls in Bezug auf eine optische Vorrichtung ist nicht limitiert. Beispielsweise könnten das hierin beschriebene Beleuchtungsmodul in einem optischen Mikroskop oder einem Laser-Scanning-Mikroskop eingesetzt werden.

Beispielsweise könnten das hierin beschriebene Beleuchtungsmodul im Zusammenhang mit der Fluoreszenz-Bildgebung eingesetzt werden. Dabei wäre es zum Beispiel möglich, dass das Beleuchtungsmodul in Auflicht-Geometrie oder Durchlicht-Geometrie in Bezug auf das Probenobjekt angeordnet ist. Beispielsweise könnte das Beleuchtungsmodul für die winkelaufgelöste Beleuchtung eines Probenobjekts, das auf einem Probenhalters der optischen Vorrichtung angeordnet ist, eingerichtet sein. Die unterschiedlichen Strahlengänge können dabei unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen in Bezug auf das Probenobjekt zugeordnet sein. Dies bedeutet, dass ein erster Strahlengang einer ersten Beleuchtungsrichtung entsprechen kann und ein zweiter Strahlengang einer zweiten Beleuchtungsrichtung entsprechen kann, wobei die erste Beleuchtungsrichtung von der zweiten Beleuchtungsrichtung verschieden ist. Zum Beispiel könnten die Strahlengänge einen Winkelbereich in Bezug auf eine optische Hauptachse der optischen Vorrichtung abdecken, der nicht kleiner als 45° ist, optional nicht kleiner als 75° ist, weiter optional nicht kleiner als 85° ist. Derart können auch besonders schräge

Beleuchtungsrichtungen in Bezug auf die optische Hauptachse erreicht werden. Ein solches Szenario wird auch als winkelaufgelöste Beleuchtung bezeichnet.

Um die winkelaufgelöste Beleuchtung zu implementieren, ist das Beleuchtungsmodul eingerichtet, um das Licht jeweils wahlweise entlang der Vielzahl von Strahlengängen auszusenden. Dies bedeutet, dass Kanäle, die den einzelnen Strahlengängen aus der Vielzahl von Strahlengängen entsprechen, selektiv angesteuert werden können. In anderen Worten kann es möglich sein, Licht entlang eines ersten Strahlengangs aus der Vielzahl von Strahlengängen auszusenden und kein Licht entlang eines zweiten Strahlengangs aus der Vielzahl von Strahlengängen auszusenden. Beispielsweise können einzelne Strahlengänge zeitsequentiell aktiviert werden.

Um eine solche selektive Adressierung unterschiedlicher Strahlengänge zu erreichen, können unterschiedliche Techniken verwendet werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von Lichtquellen umfasst, die separat angesteuert werden können. Dies bedeutet, dass eine Steuereinheit individuelle Steuersignale an die unterschiedlichen Lichtquellen senden kann, sodass diese entweder Licht aussenden oder aber kein Licht aussenden. Beispiele für solche Lichtquellen beinhalten: Leuchtdioden; Laserdioden; organische

Leuchtdioden; Festkörper-Leuchtdioden; Leuchtdioden-Arrays, zum Beispiel mit

unterschiedlichen Farbkanälen, die auf einem gemeinsamen Substrat integriert sind;

Mehrquadranten-Leuchtdioden, wie zum Beispiel Vier-Quadranten-Leuchtdioden;

Oberflächenemitter (engl, vertical-cavity surface-emitting laser; VCSEL); fasergekoppelte Leuchten, zum Beispiel Laserdioden, die über einen Faserkoppler das Licht in eine Faser einspeisen. Beispielsweise könnte eine gemeinsame Leuchte über einen schaltbaren Faser- Koppler wahlweise mit einer oder mehreren Fasern aus einer Vielzahl von Fasern optisch gekoppelt werden. Diese Fasern können dann von dem Faserkoppler als aufgefächertes Bündel weggeführt werden, sodass die Faserenden an diskreten lateralen Positionen - zum Beispiel durch einen entsprechenden Träger der Lichtquelleneinheit definiert - angeordnet sind. Derart können die Endflächen der Fasern als diskrete Lichtquellen wirken. Derart kann eine besonders dicht gepackte Anordnung von verschiedenen Lichtquellen erreicht werden. Außerdem kann eine besonders effiziente Leuchte verwendet werden, um das Licht zu erzeugen.

Beispielsweise wäre es möglich, dass als Lichtquellen 3-Chip Leuchtdioden verwendet werden. Dabei können mehrere Leuchtdioden, zum Beispiel eine Anzahl von drei

Leuchtdioden, gemeinsam auf einem Substrat integriert sein. Zum Beispiel wäre es möglich, dass die gemeinsam auf einem Substrat integrierten Leuchtdioden Licht mit

unterschiedlichen Farben aussenden, beispielsweise den Kanälen rot, grün und blau entsprechend. Derart kann erreicht werden, dass zusätzlich zu unterschiedlichen

Beleuchtungsrichtungen auch unterschiedliche Farben zur Beleuchtung der Probe verwendet werden können. Dies kann zum Beispiel in Bezug auf Probenobjekte mit einer

Empfindlichkeit für bestimmte Wellenlängen Vorteile aufweisen. Außerdem kann es derart möglich sein, die winkelaufgelöste Beleuchtung zeitparallel mit einer herkömmlichen

Beleuchtung durchzuführen, in dem unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden.

Solche Techniken können mit herkömmlichen Weißlicht-Leuchtdioden, zum Beispiel basierend auf Phosphor, nicht oder nur eingeschränkt möglich sein. Durch die räumliche Trennung der verschiedenen Farbkanäle werden aber typischerweise auch entsprechend räumlich versetzte Beleuchtungsrichtungen bzw. Verteilungen des Lichtfelds im Probenraum erhalten. Für den Fall, dass dieser Versatz gewünscht ist, kann dieser Versatz der entsprechenden Strahlengänge kann durch die Ausnutzung von Farbfehlern in Kombination mit einer geeigneten Ausrichtung der entsprechenden Leuchte - zum Beispiel einer geeigneten Rotation - reduziert werden.

Alternativ zu mehreren auf einem gemeinsamen Substrat integrierten Leuchtdioden können auch auf unterschiedlichen Substraten befindliche, getrennte Leuchtdioden mit

unterschiedlichen Wellenlängen verwendet werden. Dabei wäre es insbesondere möglich, dass den unterschiedlichen Leuchtdioden, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, auch unterschiedliche optische Elemente zugeordnet sind. In einem solchen Beispiel wäre es möglich, dass die den unterschiedlichen Leuchtdioden mit unterschiedlichen

Wellenlängen zugeordneten optische Elemente auch unterschiedliche Strahlformungs- Eigenschaften aufweisen. Derart kann nämlich erreicht werden, dass die verschiedenen optischen Elemente besonders gut auf die spektralen Eigenschaften der unterschiedlichen Lichtquellen abgestimmt sind.

In anderen Beispielen wäre es möglich, dass die Lichtquelleneinheit einen Laserscanner umfasst, der eingerichtet ist, um wahlweise und - beispielsweise je nach Scanwinkel oder lateraler Scanposition - Licht entlang eines entsprechenden Strahlengangs aus der Vielzahl von Strahlengängen abzustrahlen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass der

Laserscanner überwacht, welcher Scanwinkel bzw. welche Scanposition implementiert wird und dann, je nach Scanwinkel bzw. Scanposition, die Leuchte aktiviert oder abschaltet. Der Laserscanner könnte resonant oder statisch betrieben werden. Beispielsweise könnte die Lichtquelleneinheit auch durch eine oder mehrere mechanisch verschiebbare Lichtquellen implementiert werden. Dazu kann zum Beispiel eine bewegliche Bühne oder ein X-Y- Positioniersystem verwendet werden. Mechanisch verschiebbare Lichtquellen könnte zum Beispiel insbesondere im Zusammenhang mit den oben genannten fasergekoppelten Leuchten implementiert werden. Dabei könnten die Faserenden verschoben werden, was aufgrund der Elastizität der Fasern möglich ist.

In einem weiteren Beispiel könnte die Lichtquelleneinheit auch als eine großflächig ausgeleuchtete Blendenfläche mit verschiebbare Position der Blendenöffnung implementiert werden. Dabei wäre aber zu berücksichtigen, dass ein Großteil des Lichts durch die

Bestrahlung der Blendenfläche verloren geht, sodass die Effizienz herabgesetzt sein kann.

In manchen Beispielen wäre es auch möglich, dass die verschiedenen oben genannten Beispiele für die Implementierung der Lichtquelleneinheit miteinander kombiniert werden. Beispielsweise könnte die Lichtquelleneinheit implementiert werden durch eine oder mehrere Gruppen aus einer Laserlichtquelle mit einem Laserscanner und gegebenenfalls einer Streuscheibe zur Aufweitung der verschiedenen Strahlengänge. Es wäre alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die Lichtquelleneinheit implementiert wird durch eine Gruppe oder mehrere Gruppen aus einer Laserlichtquelle, einem Laserscanner und einem transparenten Substrat mit Leuchtstofffilm.

Im Allgemeinen könnte die Lichtquelleneinheit eine oder mehrere Streuscheiben umfassen, wobei die eine oder die mehreren Streuscheiben eingerichtet sind, um die Strahlengänge aufzuweiten, d.h. den Durchmesser der Strahlengänge zu vergrößern. Die Streuscheibe könnte beispielsweise durch eine Plexiglasscheibe mit einer gewissen Oberflächenrauigkeit implementiert werden. Im Allgemeinen könnte die Lichtquelleneinheit auch ein transparentes Substrat mit

Leuchtstofffilm umfassen. Beispielsweise kann eine blaue Leuchtdiode mit Leuchtstofffilm verwendet werden; der Leuchtstofffilm kann Lumineszenz über einen großen Spektralbereich aufweisen. Der Leuchtstofffilm kann ortsaufgelöst zum Aussenden von Licht angeregt werden - beispielsweise durch einen Laser-Scanner - und derart unterschiedliche

Lichtquellen definieren.

Beispielsweise könnte ein großflächiges Substrat mit einem Leuchtstofffilm versehen werden. Dieser könnte dann beispielsweise mit einer blauen Leuchtdiode beleuchtet werden, um derart Lumineszenz anzuregen. Beispielsweise könnte der Strahlengang transformiert werden: dabei kann die blaue Leuchtdiode einen Strahlengang erzeugen, der anschließend transformiert wird und dann den Leuchtstofffilm beleuchtet, beispielsweise mit einem kreuzförmigen oder rechteckigen Beleuchtungsmuster. Im Ergebnis kann eine über einen großen Spektralbereich abstrahlende Lichtquelle mit einer bestimmten lateralen

Intensitätsverteilung erhalten werden.

Dabei kann im Allgemeinen der Leuchtstoff nicht nur als Film verwendet werden, sondern beispielsweise über ein Volumen verteilt sein. Dies kann z.B. bei Leuchtstoffplatten der Fall sein.

Die Vielzahl von optischen Elementen kann eine segmentierte Optik definieren.

Unterschiedliche Segmente der segmentierten Optik können dabei unterschiedlichen Strahlengängen zugeordnet sein. Es kann möglich sein, dass jedem Segment der segmentierten Optik ein oder mehrere Strahlengänge zugeordnet sind. Es wäre auch möglich, dass jedes Segment der segmentierten Optik mindestens einem entsprechenden Strahlengang zugeordnet ist.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die optischen Elemente aus der Vielzahl von optischen Elementen jeweils eingerichtet sind, um nicht mehr als zehn Strahlengänge aus der Vielzahl von Strahlengängen zu transformieren, optional nicht mehr als vier, weiter optional nicht mehr als einen einzelnen Strahlengang.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die optischen Elemente aus der Vielzahl von optischen Elementen jeweils eingerichtet sind, um nicht mehr als 10 % der Strahlengänge aus der Vielzahl von Strahlengängen zu transformieren, optional nicht mehr als 4 %, weiter optional nicht mehr als 1 %. Es sind unterschiedliche Arten der Transformation der Strahlengänge denkbar. Beispielsweise könnte ein Strahlengang so transformiert werden, dass dieser auch nach Transformation eine gewisse Divergenz aufweist, also eine Aufweitung des Querschnitts des Strahlengangs für größere Entfernungen zur Lichtquelle. Dies kann insbesondere für Probenobjekte erstrebenswert sein, die selbst größer sind, als die optischen Elemente. Dabei können die verschiedenen optischen Elemente eine positive Brechkraft aufweisen, sodass die Divergenz durch die Transformation reduziert wird.

Dagegen könnte für Fälle, in denen der beleuchtete Probenbereich kleiner als die Apertur des einzelnen optischen Elements ist, eine Fokussierung mit positiver Brennweite zu einem konvergenten Bündel erstrebenswert sein. Die Fokusebene kann dabei vor oder hinter dem Probenobjekt angeordnet sein. Typischerweise kann eine Sammeloptik verwendet werden. Eine Kollimation - beispielsweise mit einer Optik mit positiver Brechkraft, bei welcher sich die Lichtquelle in der Brennebene befindet - kann erstrebenswert sein, wenn der beleuchtete Probenbereich der Apertur des jeweiligen optischen Elements entspricht.

Es sind unterschiedliche Implementierungen für die segmentierte Optik bzw. die Vielzahl von optischen Elementen denkbar. Beispielsweise könnte die Vielzahl von optischen Elementen ein Freiformarray implementieren, welches zum Beispiel eine Prismenfläche und eine Freiformfläche umfasst. Ein weiteres Beispiel wäre die Implementierung eines diffraktiven Elements durch die Vielzahl von optischen Elementen. Beispielsweise könnten die optischen Elemente als Linsen ausgebildet sein. Zum Beispiel könnte ein segmentiertes diffraktives Element mit einer Vielzahl von diffraktiven Subfunktionen verwendet werden. Im

Zusammenhang mit Lichtquellen, die durch Faserendflächen einer fasergekoppelten Leuchte implementiert sind, wäre es z.B. möglich, dass die Linsen als Gradientenindex-Linsen (GRIN-Linsen) oder Kugellinsen implementiert sind. Auf diese könnten direkt Umlenk- Prismen aufgesetzt werden. Ein weiteres Beispiel für die segmentierte Optik umfasst separate Prismen- und Linsenarrays. Noch ein weiteres Beispiel für die segmentierte Optik umfasst ein holografisches Element mit Subhologrammen. Die verschiedenen

Subhologramme könnten z.B. durch Mehrfachbelichtung und insbesondere durch separate Belichtungsvorgänge erzeugt werden. Dazu kann z.B. bei einem Belichtungsvorgang ein geeignetes Polymer verkettet und/oder umgeordnet werden, sodass eine lokale Änderung des Brechungsindex stattfindet. Es wäre beispielsweise möglich, dass sich verschiedene Subhologramme lateral überlappen und derart einen besonders großen Anteil des von Lichtquelle bereitgestellten Strahlengangs auf das Probenobjekt zu lenken. Durch die Verwendung der Vielzahl von optischen Elementen kann erreicht werden, dass jedes einzelne optische Element vergleichsweise klein dimensioniert sein kann. Dies kann insbesondere zutreffen im Vergleich mit einer Vollflächen-Optik, bei der ein einzelnes optisches Element die Transformation der Vielzahl von Strahlengängen implementiert.

Typischerweise kann es nämlich bei der winkelaufgelösten Beleuchtung erforderlich sein, dass eine vergleichsweise große Anzahl von Strahlengängen einer entsprechenden

Strahlformung unterzogen wird. Außerdem kann es bei der winkelaufgelösten Beleuchtung erforderlich sein, dass die Vielzahl von Strahlengängen einen vergleichsweise großen Raumwinkel abdeckt. Deshalb kann die Strahlformung mittels einer einzelnen Vollflächen- Optik aufwendig sein. Es kann auch möglich sein, dass die Vollflächen-Optik vergleichsweise aufwendig und zum Beispiel mit mehreren, von den Strahlengängen sequenziell

durchlaufenen Linsen, implementiert wird. In einem solchen Beispiel kann es möglich sein, dass der erreichbare Lichtleitwert begrenzt ist. Durch die Verwendung der Vielzahl von optischen Elementen, die jeweils einem oder mehreren Strahlengängen zugeordnet sind, kann jedoch das einzelne optische Element maßgeschneidert in Bezug auf den oder die assoziierten Strahlengänge implementiert werden. Dadurch kann wiederum ein System implementiert werden, welches einen geringen Bauraum einnimmt und einen großen

Lichtleitwert transportieren kann. Gleichzeitig kann ein System implementiert werden, dass wenig komplex und kostengünstig hergestellt werden kann. Eine besonders große laterale Ausdehnung kann bei gleicher Dicke des Systems erreicht werden, wodurch beispielsweise eine vergleichsweise große Anzahl von Strahlengängen transformiert werden kann.

Beispielsweise wäre es möglich, dass unterschiedliche optische Elemente unterschiedliche Strahlformungs-Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel könnten solche optische Elemente, die Strahlengängen zugeordnet sind, die weiter entfernt von der optischen Hauptachse der optischen Vorrichtung angeordnet sind, eine stärkere oder schwächere Fokussierung bewirken, als solche optischen Elemente, die Strahlengängen zugeordnet sind, die näher bei der optischen Hauptachse der optischen Vorrichtung angeordnet sind. In anderen Worten kann also eine Variation des Abstands zum virtuellen Bild zwischen verschiedenen optischen Elementen der Vielzahl von optischen Elementen erfolgen; damit kann ein Ausgleich des unterschiedlichen Abstands zum Probenobjekt für unterschiedliche optische Elemente bzw. Lichtquellen der Lichtquelleneinheit erfolgen. Es kann deshalb möglich sein, dass

unterschiedliche optische Elemente unterschiedliche geometrische Formen für eine oder mehrere optisch wirksame Brechflächen implementieren.

Die Vielzahl von optischen Elementen kann also im Allgemeinen eine Strahlformung der verschiedenen Strahlengänge bewirken. Die Fokussierung und Kollimation sind dabei Beispiele für diese Strahlformung. Optional wäre es auch möglich, dass die Vielzahl von optischen Elementen zumindest für manche Strahlengänge eine Umlenkung bewirkt. In anderen Worten kann es möglich sein, dass zumindest einige optische Elemente aus der Vielzahl von optischen Elementen jeweils eingerichtet sind, um den entsprechenden mindestens einen Strahlengang umzulenken.

Durch das Implementieren des Umlenkens zumindest einiger der Strahlengänge, können unterschiedliche Beleuchtungsrichtungen implementiert werden. Beispielsweise könnte der Umlenkwinkel für Strahlengängen, die weiter beabstandet zu der optischen Hauptachse der optischen Vorrichtung sind, größer sein, als für Strahlengänge, die näher bei der optischen Hauptachse liegen. Das Umlenken des Lichts kann dabei derart erfolgen, dass alle

Strahlengänge der Vielzahl von Strahlengängen auf einen Probenbereich der optischen Vorrichtung gelenkt werden. Damit kann eine Ausleuchtung des Probenbereichs im Rahmen der winkelaufgelösten Beleuchtung gewährleistet werden.

Durch das gemeinsame Implementieren der Transformation bzw. Strahlformung - das heißt beispielsweise der Fokussierung oder Kollimation - und dem Umlenken durch die Vielzahl von optischen Elementen kann erreicht werden, dass das Beleuchtungsmodul besonders platzsparend implementiert wird. Außerdem kann eine komplizierte Positionierung von Lichtquellen der Lichtquelleneinheit vermieden werden, weil das Umlenken nicht durch die Orientierung der Lichtquellen erfolgen muss.

Beispielsweise könnten zumindest einige optische Elemente eine Umlenkeinheit wie zum Beispiel ein Prisma oder einen Spiegel ausbilden. Zum Beispiel könnte die Vielzahl von optischen Elementen ein Prismenarray mit mehreren Prismen ausbilden, wobei

unterschiedliche Prismen unterschiedlichen Strahlengängen zugeordnet sind.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die Vielzahl von optischen Elementen ein Linsenarray mit mehreren Linsen ausbildet, wobei unterschiedliche Linsen unterschiedlichen

Strahlengängen zugeordnet sind.

Zum Beispiel könnte das Linsenarray auch als Mikrolinsen-Array bezeichnet werden. Dies kann der Fall sein, da im Gegensatz zu einer Vollflächen-Optik einzelne Linsen lediglich eine vergleichsweise begrenzte Anzahl von Strahlengängen, die mit unterschiedlichen

Beleuchtungsrichtungen assoziiert sein können, formen. In manchen Beispielen kann es möglich sein, dass die Vielzahl von optischen Elementen als einstückiges Teil ausgebildet ist, d.h. monolithisch integriert sind. Beispielsweise wäre es möglich, dass das einstückige Teil mittels 3-D-Druck oder einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Es wäre auch möglich, dass das einstückige Teil mittels Fertigungsverfahren für eine diffraktive Optik oder mittels holografischen Fertigungsverfahren hergestellt wird. In manchen Beispielen wäre es auch möglich, dass jeweils Gruppen von optischen Elementen aus der Vielzahl von optischen Elementen zusammengefasst werden und ein jeweiliges einstückiges Teil ausbilden. Dies bedeutet, dass mehr als ein einzelnes einstückiges Teil vorhanden sein kann. Derart wäre es zum Beispiel möglich, dass mehr als ein einzelnes Array implementiert wird, z.B. eine Anzahl von 2-5 Arrays. Dabei kann in verschiedenen Beispielen auch eine Vielzahl von Arrays durch die Vielzahl von optischen Elementen ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass es in verschiedenen Beispielen möglich sein kann, die optische Gesamtwirkung der segmentierten Optik auf mehrere Arrays zu verteilen.

Dadurch kann erreicht werden, dass Abbildungsfehler und/oder die Anspannung des optischen Systems reduziert werden. Außerdem kann es möglich werden, größere

Umlenkwinkel zu implementieren.

In anderen Beispielen könnte die Vielzahl von optischen Elementen aber auch durch eine Vielzahl von Teilen implementiert werden, wobei die verschiedenen Teile zum Beispiel über eine Rahmenstruktur miteinander verbunden sind. Derart könnten die verschiedenen optischen Elemente durch vergleichsweise klein dimensionierte Teile implementiert werden, was die Herstellung vereinfachen kann.

Das Implementieren einer segmentierten Optik umfassend die Vielzahl von optischen Elementen schließt nicht aus, dass optional weiterhin eine Vollflächen-Optik verwendet wird. Zum Beispiel könnte die Vollflächen-Optik die Vielzahl von Strahlengängen gemeinsam beeinflussen. Dies bedeutet, dass die Vollflächen-Optik eine laterale Ausdehnung aufweisen kann, die groß genug ist, um von allen Strahlengängen der Vielzahl von Strahlengänge durchlaufen zu werden.

Beispielsweise könnte das Beleuchtungsmodul weiterhin eine Vollflächen-Linse umfassen, die in der Vielzahl von Strahlengängen vor oder hinter der Vielzahl von optischen Elementen angeordnet ist. Beispiele für eine solche Vollflächen-Linse umfassen zum Beispiel eine refraktive Linse und eine diffraktive Linse.

Auch eine Vollflächen-Linse kann eine segmentierte Optik implementieren. Ein Beispiel wäre die Verwendung einer Fresnellinse mit mehreren Ringzonen als Vollflächen-Linse. Dabei können unterschiedliche Ringzonen unterschiedlichen Strahlengängen aus der Vielzahl von Strahlengängen zugeordnet sein. Eine Fresnellinse kann insbesondere die Umlenk- Funktionalität implementieren. Die unterschiedlichen Ringzonen können beispielsweise eine unterschiedliche Dicke aufweisen und/oder Stufen definieren (zickzack-Muster).

Die Oberfläche des mindestens einen Trägers könnte zum Beispiel planar sein. Zum Beispiel könnten in einem solchen Fall die Lichtquellen eingerichtet sein, um jeweils Licht entlang der Vielzahl von Strahlengängen auszusenden, die parallel zueinander orientiert sind. Es wäre aber auch möglich, dass die Oberfläche des mindestens einen Trägers gekrümmt ist. In einem solchen Fall können auch unterschiedliche Lichtquellen unter einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sein. Dann kann erreicht werden, dass die Lichtquellen eingerichtet sind, um jeweils Licht entlang der Vielzahl von Strahlengängen auszusenden, die nicht parallel zueinander orientiert sind. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Oberfläche des mindestens einen Trägers hin zu einer Hauptachse der optischen

Vorrichtung gekrümmt ist. In einem solchen Beispiel kann die Umlenk-Funktionalität zumindest teilweise durch die Krümmung der Oberfläche des mindestens einen Trägers implementiert werden. Dann kann es zumindest in manchen Beispielen entbehrlich sein, dass die Vielzahl von optischen Elementen auch eine Umlenk-Funktionalität bereitstellt. Wenn der Träger eine Oberfläche mit einer Krümmung aufweist, können die verschiedenen Lichtquellen alle unter gleichen Winkeln in Bezug auf die Oberfläche des Trägers angeordnet sein - z.B. in Bezug auf die lokale Oberflächennormale - und dennoch können nicht parallele Strahlengänge von der Vielzahl von Lichtquellen ausgesendet werden. Optional oder zusätzlich wäre es auch möglich, dass die Lichtquellen auf der Oberfläche des mindestens einen Trägers unter unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind. In einem solchen Beispiel können nicht-parallele Strahlengänge durch Variation der Orientierung der Lichtquellen in Bezug auf die Oberfläche des mindestens einen Trägers erzielt werden.

Beispielsweise könnten Halterungen vorgesehen sein, die je nach Lichtquelle

unterschiedliche Orientierungen der Lichtquelle in Bezug auf den Träger implementieren. Beispielsweise wäre es möglich, dass der Träger als Grundplatte mit schrägen Bohrungen implementiert wird, wobei in die Bohrungen jeweils Fasern als Lichtwellenleiter eingefügt werden oder Leuchtdioden eingesteckt werden. Dann können die unterschiedlichen

Bohrungen zum Beispiel unterschiedliche Winkel mit einer Flächennormalen des Trägers aufweisen. Ein weiteres Beispiel wäre das Vorsehen einer Grundplatte als Träger, wobei die Grundplatte schräge Anlageflächen für Substrate aufweist, auf denen Festkörper- Leuchtdioden implementiert sind. Solche Lösungen können eine besonders kleine

Abmessung der Lichtquelleneinheit ermöglichen. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass alle Lichtquellen auf einem einzelnen Träger angeordnet sind. Es wäre aber in weiteren Beispielen auch möglich, dass anstelle eines einzelnen Trägers mehrere, zum Beispiel vergleichsweise klein dimensionierte Träger verwendet werden. Es wäre zum Beispiel möglich, dass die verschiedenen Träger nicht parallel zueinander orientiert sind, sondern gegeneinander verkippt sind. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Träger zueinander unterschiedliche Orientierungen aufweisen können. In einem solchen Beispiel kann die Umlenk-Funktionalität zumindest teilweise durch die Verkippung der Oberflächen der mehreren Träger implementiert werden. Dann kann es zumindest in manchen Beispielen entbehrlich sein, dass die Vielzahl von optischen

Elementen auch eine Umlenk-Funktionalität bereitstellt.

Beispielsweise wäre es möglich, dass die auf den Oberflächen unterschiedlicher Träger angeordneten Lichtquellen aus der Vielzahl von Lichtquellen mit optischen Elementen aus der Vielzahl von optischen Elementen assoziiert sind, die unterschiedlichen einstückigen Teilen zugeordnet sind. Wie obenstehend bereits erläutert wurde, kann es nämlich möglich sein, dass zumindest einige der Vielzahl von optischen Elementen als einstückiges Teil ausgebildet sind. Das einstückige Teil oder die mehreren einstückigen Teile können dann jeweils optische Arrays definieren. In diesem Zusammenhang wäre es also möglich, dass durch die Verwendung der mehreren Träger auch mehrere kleine Arrays von Lichtquellen definiert werden, die unterschiedlich zueinander orientiert sind. Dann kann es möglich sein, dass für jedes Array von Lichtquellen ein jeweils zugeordnetes einstückiges Teil mit entsprechenden optischen Elementen vorgesehen ist. Dies kann eine vergleichsweise einfache Implementierung der Vielzahl von optischen Elementen ermöglichen. In anderen Beispielen wäre es aber auch möglich, dass für alle Arrays von Lichtquellen ein

gemeinsames einstückiges Teil aus optischen Elementen verwendet wird. Mit einem solchen Ansatz können besonders große Winkel für unterschiedliche Beleuchtungsrichtungen realisiert werden. Beispielsweise könnte das Beleuchtungsmodul eine Vielzahl von Blenden aufweisen. Die Blenden könnten dabei unterschiedlichen Strahlengängen zugeordnet sein. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Vielzahl von Blenden in den Strahlengängen vor oder hinter der Vielzahl von optischen Elementen angeordnet ist. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Vielzahl von Blenden angrenzend an Lichtquellen der Lichtquelleneinheit angeordnet ist. Zum Beispiel können nämlich die Lichtquellen das Licht entlang divergenter Strahlengänge aussenden, so dass durch die Vielzahl von Blenden ein Übersprechen zwischen

unterschiedlichen Strahlengängen vermieden werden kann. Dadurch kann wiederum beispielsweise vermieden werden, dass Falschlicht außerhalb des für die Probe vorgesehenen Beleuchtungsbereichs geführt wird.

Beispielsweise wäre es möglich, dass zumindest einige optische Elemente aus der Vielzahl von optischen Elementen jeweils azentrisch gegenüber einem Zentralstrahl des

entsprechenden mindestens einen Strahlengangs angeordnet sind. Dies bedeutet, dass ein lateraler Versatz zwischen den Öffnungen verschiedener, unterschiedliche optische Elemente implementierenden Linsen in Bezug auf die jeweilige Lichtquelle vorhanden sein kann. Dadurch kann eine besonders gute Anpassung an den jeweiligen Strahlengangs erfolgen und die Effizienz gesteigert werden. Der Lichtleitwert im Bereich des Probenobjekts kann erhöht werden.

Beispielsweise könnten die unterschiedlichen Lichtquellen der Lichtquelleneinheit eine Gitterstruktur ausbilden. Dazu kann es beispielsweise möglich sein, dass die einzelnen optischen Elemente eine Form aufweisen, die an die Form der Einheitszelle der

Gitterstruktur angepasst ist. Zum Beispiel könnte es möglich sein, dass die optischen Elemente ein hexagonales Gitter ausbilden; dann wäre es möglich, dass die optischen Elemente hexagonale Linsen oder Prismen implementieren. Andere Kanalformen umfassen beispielsweise: quadratisch, orthogonal oder rechteckig. Es können auch unterschiedliche Drehlagen eines entsprechenden Gitters umgesetzt werden.

Insbesondere wäre es beispielsweise möglich, dass die Gitterstruktur der Vielzahl von optischen Elemente angepasst ist an eine Gitterstruktur, die von der Vielzahl von

Lichtquellen der Lichtquelleneinheit ausgebildet wird. Beispielsweise könnten nämlich die Lichtquellen der Lichtquelleneinheit eine Gitterstruktur mit einer bestimmten Einheitszelle ausbilden; diese Einheitsstelle könnte dann auch von der von der Vielzahl von optischen Elementen ausgebildeten Gitterstruktur implementiert werden. Derart kann erreicht werden, dass pro Lichtquelle eine besonders große Lichtleistung durch das jeweilige optische Element aus der Vielzahl von optischen Elementen aufgesammelt und geformt wird. Die Apertur der optischen Elemente ist dabei nämlich angepasst an die Struktur der einzelnen Lichtquellen. Dadurch kann der Lichtleitwert im Bereich des Probenobjekts vergrößert werden.

In manchen Beispielen kann das Beleuchtungsmodul auch eine Kondensoroptik aufweisen. Dabei kann die Vielzahl von optischen Elementen zwischen der Lichtquelleneinheit und der Kondensoroptik angeordnet sein. Derart kann eine besonders homogene Beleuchtung aus den unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ermöglicht werden. In einem Beispiel umfasst das Mikroskop das Beleuchtungsmodul nach einem weiteren Beispiel. Zum Beispiel könnte das Mikroskop ein optisches Mikroskop oder ein Laser- Scanning-Mikroskop sein. Zum Beispiel könnte das Mikroskop die Fluoreszenz-Bildgebung ermöglichen.

Das Mikroskop kann ferner einen Detektor umfassen. Das Mikroskop kann auch einen Probenhalter umfassen. Beispielsweise wäre es möglich, dass das Beleuchtungsmodul und der Detektor auf derselben Seite des Probenhalters angeordnet sind, sodass eine Auflicht-Geometrie implementiert wird. Dabei wird Licht von einem Probenobjekt, das auf dem Probenhalter angeordnet ist, reflektiert und fällt dann auf den Detektor. Dazu könnte z.B. ein Strahlteiler vorgesehen sein, der das vom Beleuchtungsmodul kommende Licht einspiegelt.

In anderen Beispielen wäre es auch möglich, dass das Beleuchtungsmodul und der Detektor auf unterschiedlichen Seiten des Probenhalters angeordnet ist, d. h. dass der Probenhalter zwischen dem Beleuchtungsmodul und dem Detektor angeordnet ist. Derart kann eine Durchlicht-Geometrie implementiert werden. Dabei tritt Licht durch das zumindest teilweise transparente Probenobjekt, das auf dem Probenhalter angeordnet ist, hindurch und fällt dann auf den Detektor.

In den verschiedenen hierin beschriebenen Szenarien ist es möglich, dass eine

geometrische Anordnung zumindest einiger Strahlengänge der Vielzahl von Strahlengängen, entlang derer durch die Lichtquelleneinheit Licht ausgesendet wird, für die Hellfeld- Bildgebung des Mikroskops eingerichtet ist. Dies bedeutet, dass Licht der entsprechenden Strahlengänge direkt, d. h. ohne Streuung, von der Lichtquelleneinheit zum Detektor gelangen kann, und nicht durch eine Detektor-Blende abgewiesen wird. Dazu kann insbesondere das Vorsehen von Strahlengängen, die nahe bei und mit geringem Winkel zur Hauptachse des Mikroskops durch die Lichtquelleneinheit ausgesendet werden, beitragen. Insbesondere kann dazu beitragen, dass Lichtquellen nahe zum Zentrum einer Oberfläche des Trägers des Beleuchtungsmoduls angeordnet sind, wie es für Ring-Beleuchtungsmodule - die ein zentrales Loch aufweisen - typischerweise nicht der Fall ist. Die geometrische Anordnung zumindest einiger Strahlengänge der Vielzahl von

Strahlengängen kann zusätzlich oder alternativ zur Hellfeld-Bildgebung des Mikroskops auch zur Dunkelfeld-Bildgebung des Mikroskops eingerichtet sein. Dies bedeutet, dass entsprechendes Licht nur durch geeignete Streuung von der Lichtquelleneinheit zum

Detektor gelangen kann, ohne von der Detektor-Blende abgewiesen zu werden. Dazu kann insbesondere das Vorsehen von Strahlengängen, die weiter entfernt zur Hauptachse des Mikroskops durch die Lichtquelleneinheit ausgesendet werden, beitragen.

Beispielsweise sind Szenarien denkbar, bei denen sowohl Lichtquellen nahe beim Zentrum der Oberfläche des Trägers des Beleuchtungsmoduls angeordnet sind, als auch Lichtquellen vorgesehen sind, die weiter entfernt zum Zentrum der Oberfläche des Trägers des

Beleuchtungsmoduls angeordnet sind. Dann können die zentralen Lichtquellen bzw. die assoziierten Strahlengänge zur Hellfeld-Bildgebung verwendet werden; und die dezentralen Lichtquellen bzw. die assoziierten Strahlengänge können zur Dunkelfeld-Bildgebung verwendet werden.

In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungsmoduls für eine optische Vorrichtung das Ansteuern einer Lichtquelleneinheit des Beleuchtungsmoduls, um jeweils wahlweise Licht entlang einer Vielzahl von Strahlengängen auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Transformieren der Vielzahl von Strahlengängen mittels einer Vielzahl von beispielsweise lateral versetzt angeordneten optischen Elementen des

Beleuchtungsmoduls. Jedes optische Element aus der Vielzahl von optischen Elementen ist jeweils eingerichtet, um mindestens einen entsprechenden Strahlengang aus der Vielzahl von Strahlengängen zu transformieren.

Für ein solches Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungsmoduls können Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den Effekten, die für ein Beleuchtungsmodul gemäß einem weiteren Beispiel erzielt werden können.

In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops das Ansteuern einer Lichtquelleneinheit eines Beleuchtungsmoduls des Mikroskops, um jeweils wahlweise Licht entlang einer Vielzahl von Strahlengängen auszusenden.

Beispielsweise könnte das Verfahren zum Betreiben des Beleuchtungsmoduls gemäß dem gegenwärtig diskutierten Beispiel von dem Beleuchtungsmodul gemäß einem weiteren Beispiel ausgeführt werden. Das Verfahren umfasst auch das Transformieren der Vielzahl von Strahlengängen mittels eines Vielzahl von lateral versetzt angeordneten optischen Elementen des Beleuchtungsmoduls. Jedes optische Element ist jeweils eingerichtet, um mindestens einen entsprechenden Strahlengang aus der Vielzahl von Strahlengängen zu transformieren. Das Verfahren umfasst außerdem das Ansteuern eines Detektors des Mikroskops zum Durchführen einer Bildgebung mittels des Lichts, welches entlang des zumindest einen Strahlengangs der Vielzahl von Strahlengängen ausgesendet wird. Dabei kann die Lichtquelleneinheit für eine Hellfeld-Bildgebung des Detektors angesteuert werden. Das heißt, es können ein oder mehrere geeignete Lichtquellen der Lichtquelleneinheit aktiviert werden, sodass Licht entlang solcher Strahlengänge ausgesendet wird, die im Hellfeld einer Detektorapertur des Detektors angeordnet sind.

Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelleneinheit auch für eine Hellfeld-Bildgebung des Detektors angesteuert werden. Das heißt, es können ein oder mehrere geeignete

Lichtquellen der Lichtquelleneinheit aktiviert werden, sodass Licht entlang solcher

Strahlengänge ausgesendet wird, die im Dunkelfeld einer Detektorapertur des Detektors angeordnet sind. Für ein solches Verfahren zum Betreiben eines Mikroskops können Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den Effekten, die für ein Mikroskop gemäß einem weiteren Beispiel erzielt werden können.

Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

FIG. 1 illustriert schematisch ein Beleuchtungsmodul für eine optische Vorrichtung gemäß verschiedener Beispiele.

FIG. 2 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.

FIG. 3 illustriert schematisch eine Lichtquelleneinheit des Beleuchtungsmoduls gemäß verschiedener Beispiele, wobei die Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von auf einem Träger angeordneten Lichtquellen aufweist. FIG. 4 ist eine beispielhafte Schnittansicht der Lichtquelleneinheit gemäß dem Beispiel der FIG. 3, wobei der Träger planar ausgebildet ist. FIG. 5 ist eine beispielhafte Schnittansicht der Lichtquelleneinheit gemäß dem Beispiel der FIG. 3, wobei der Träger gekrümmt ausgebildet ist.

FIG. 6 ist eine beispielhafte Schnittansicht der Lichtquelleneinheit gemäß dem Beispiel der FIG. 3, wobei die Lichtquellen verkippt gegenüber einer Oberfläche des Trägers angeordnet sind.

FIG. 7 ist eine beispielhafte Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit, wobei die

Lichtquelleneinheit mehrere gegeneinander verkippte Träger mit jeweiligen Lichtquellen aufweist.

FIG. 8 ist eine beispielhafte Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit mit einer zugeordneten, einstückig ausgebildeten segmentierten Optik, wobei die Lichtquelleneinheit mehrere gegeneinander verkippte Träger mit jeweiligen Lichtquellen aufweist.

FIG. 9 ist eine beispielhafte Seitenansicht eine Lichtquelleneinheit mit mehreren

zugeordneten, jeweils einstückig ausgebildeten segmentierten Optiken, wobei die

Lichtquelleneinheit mehrere gegeneinander verkippte Träger mit jeweiligen Lichtquellen aufweist, wobei unterschiedliche Träger unterschiedlichen segmentierten Optiken zugeordnet sind.

FIG. 10 ist eine beispielhafte Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit und einer einstückig ausgebildeten segmentierten Optik, wobei die Optik ein Linsenarray und ein Prismenarray ausbildet.

FIG. 1 1 ist eine perspektivische Ansicht der segmentierten Optik gemäß dem Beispiel der FIG. 10.

FIG. 12 illustriert schematisch eine Lichtquelleneinheit des Beleuchtungsmoduls gemäß verschiedener Beispiele, wobei die Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von auf einem Träger angeordneten Lichtquellen aufweist.

FIG. 13 illustriert schematisch eine Lichtquelleneinheit des Beleuchtungsmoduls gemäß verschiedener Beispiele, wobei die Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von auf einem Träger angeordneten Lichtquellen aufweist. FIG. 14 illustriert schematisch die Formung von Licht durch ein einzelnes optisches Element der segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei FIG. 14 die Fokussierung mit positiver Brennweite und Rest-Divergenz darstellt. FIG. 15 illustriert schematisch die Formung von Licht durch ein einzelnes optisches Element der segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei FIG. 15 die Kollimation darstellt.

FIG. 16 illustriert schematisch die Formung von Licht durch ein einzelnes optisches Element der segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei FIG. 16 die Fokussierung mit positiver Brennweite und Konvergenz darstellt.

FIG. 17 ist eine beispielhafte Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit und einer einstückig ausgebildeten segmentierten Optik, wobei die Optik ein Linsenarray ausbildet.

FIG. 18 illustriert schematisch die Zuordnung zwischen Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit und optischen Elementen einer segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei in dem Beispiel der FIG. 19 die optischen Elemente zentrisch in Bezug auf einen

Zentralstrahl eines entsprechenden Strahlengangs der Lichtquellen angeordnet sind.

FIG. 19 illustriert schematisch die Zuordnung zwischen Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit und optischen Elementen einer segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei in dem Beispiel der FIG. 19 die optischen Elemente azentrisch in Bezug auf einen

Zentralstrahl eines entsprechenden Strahlengangs der Lichtquellen angeordnet sind.

FIG. 20 illustriert schematisch die Zuordnung zwischen Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit und optischen Elementen einer segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele.

FIG. 21 illustriert schematisch die Zuordnung zwischen Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit und optischen Elementen einer segmentierten Optik gemäß verschiedener Beispiele, wobei in dem Beispiel der FIG. 21 drei Lichtquellen einem optischen Element zugeordnet sind.

FIG. 22 illustriert schematisch eine Vielzahl von Blenden, die angrenzend an Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit angeordnet sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im

Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische

Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine

Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein.

Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.

Nachfolgend werden Techniken in Bezug auf ein Beleuchtungsmodul beschrieben, welches für die winkelaufgelöste Beleuchtung eines Probenobjekts eingesetzt werden kann. Dabei kann das Beleuchtungsmodul eine segmentierte Optik mit mehreren Segmenten aufweisen, wobei unterschiedliche Segmente eine unterschiedliche Formung von Strahlengängen von Licht bewirken können. Beispielsweise können unterschiedliche Segmente das Licht unterschiedlich transformieren. Beispielsweise können unterschiedliche Segmente das Licht unterschiedlich umlenken.

Die winkelaufgelöste Beleuchtung kann zum Beispiel im Zusammenhang mit der

Positionsbestimmung des Probenobjekts in Bezug auf eine Fokusebene verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich könnte die winkelaufgelöste Beleuchtung zum Erzeugen eines Phasenkontrastbilds des Probenobjekts verwendet werden.

Wenn die winkelaufgelöste Beleuchtung im Zusammenhang mit der Positionsbestimmung des Probenobjekts verwendet wird, kann es möglich sein, den Abstand zwischen dem Abbildungsort des Probenobjekts in zwei Bildern zu bestimmen, die mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen assoziiert sind. Damit kann eine Fokussierung des Probenobjekts ermöglicht werden. Um solche Techniken zum Erzeugen eines Phasenkontrastbilds oder der

Positionsbestimmung des Probenobjekts durchzuführen, wäre es zum Beispiel möglich, eine entsprechend eingerichtete Recheneinheit zu verwenden. Insbesondere könnte eine entsprechende optische Vorrichtung eine solche Recheneinheit aufweisen, sodass durch die optische Vorrichtung aufgenommene Bilder digital durch die Recheneinheit nachbearbeitet und/oder ausgewertet werden können. Deshalb werden die hierin beschriebenen Techniken auch manchmal als digital erweiterte Bildgebung bezeichnet.

Wenn die winkelaufgelöste Beleuchtung zum Erzeugen eines Phasenkontrastbilds des Probenobjekts verwendet wird, kann es möglich sein, dass zwei Bilder des Probenobjekts kombiniert werden, die mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen assoziiert sind.

Dadurch wird ein Ergebnisbild erhalten, das den Phasenkontrast aufweist. Auch diese Funktionalität kann durch die Recheneinheit implementiert werden. Es können auch

Autofokus-Anwendungen ermöglicht werden.

Die unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen können dabei durch das Verwenden von unterschiedlichen Strahlengängen von Licht implementiert werden. Dies bedeutet, dass es möglich sein kann, das Licht für unterschiedliche Strahlengänge wahlweise auszusenden oder nicht auszusenden, um einzelne Beleuchtungsrichtungen an- oder auszuschalten. Dazu können zum Beispiel separat schaltbare Lichtquellen einer entsprechenden

Lichtquelleneinheit verwendet werden. Diese Lichtquellen können durch eine oder mehrere Leuchten implementiert werden. Es könnte auch ein Laserscanner verwendet werden, wobei Licht wahlweise entlang des entsprechenden Strahlengangs ausgesendet wird oder nicht ausgesendet wird; dann ist nur eine einzelne Leuchte oder eine geringe Anzahl von

Leuchten notwendig.

FIG. 1 illustriert Aspekte in Bezug auf eine optische Vorrichtung 90. Beispielsweise könnte die optische Vorrichtung 90 ein Mikroskop oder ein Laser-Scanning-Mikroskop sein. Die optische Vorrichtung könnte eine Objektiv-Optik aufweisen (nicht dargestellt). Die optische Vorrichtung könnte ein Okular aufweisen (nicht dargestellt).

Die optische Vorrichtung 90 weist einen Detektor 82 und eine zugehörige Detektor-Apertur 81 auf. Die optische Vorrichtung könnte z.B. eine Kamera als Detektor 82 aufweisen. Die optische Vorrichtung könnte eine Beleuchtungsquelle aufweisen, zusätzlich zu einem

Beleuchtungsmodul 102. Die optische Vorrichtung 90 umfasst eine Probenbühne oder einen Probenhalter 95, auf dem ein Probenobjekt 91 angeordnet ist. Beispielsweise kann das Probenobjekt 91 nahe bei oder in der Fokusebene der optischen Vorrichtung 90 angeordnet sein. In FIG. 1 ist ferner die optische Hauptachse 93 der optischen Vorrichtung 90 dargestellt (gestrichelt-gepunktete Linie in FIG. 1 ).

Die optische Vorrichtung 90 umfasst auch ein Beleuchtungsmodul 101. Das

Beleuchtungsmodul 101 dient dazu, das Probenobjekt 91 wahlweise aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen zu beleuchten. Dabei werden die unterschiedlichen

Beleuchtungsrichtungen durch unterschiedliche Strahlengänge 1 12 von Licht implementiert (in FIG. 1 sind die Strahlengänge 1 12 mit den gepunkteten Linien dargestellt).

Die Strahlengänge 1 12 des Lichts werden von einer Lichtquelleneinheit 102 erzeugt.

Beispielsweise könnte die Lichtquelleneinheit 102 einen Laserscanner umfassen, der Licht wahlweise entlang einem oder mehrerer der Strahlengänge 1 12 aussendet. In dem Beispiel der FIG. 1 umfasst die Lichtquelleneinheit 102 jedoch eine Vielzahl von diskreten

Lichtquellen 1 1 1 . Jede der Lichtquellen 1 1 1 aus der Vielzahl von Lichtquellen 1 1 1 kann von einer Steuereinheit (in FIG. 1 nicht dargestellt) individuell an- und ausgeschaltet werden.

Dadurch kann zwischen unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ausgewählt werden. Beispielsweise könnte eine entsprechende Steuereinheit durch einen Prozessor, einen

Mikroprozessor, ein Feld programmierbares Array (FPGA) oder einen

applikationsspezifischen Prozessor (ASIC) implementiert werden.

Die Strahlengänge 1 12 werden durch eine Optik 103 des Beleuchtungsmoduls 101 geformt. Mittels der Optik 103 wird erreicht, dass die Strahlengänge 1 12 auf das Probenobjekt 91 gelenkt werden und dieses damit ausgeleuchtet wird. In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen kann die Optik 103 als segmentierte Optik 103 implementiert werden. Dies bedeutet, dass die Optik 103 einzelne Segmente aufweist, wobei

unterschiedliche Segmente unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet sind. Pro Segment kann ein einzelner Strahlengang 1 12 geformt werden; es wäre aber auch möglich, pro Segment mehr als einen Strahlengang 1 12 zu formen. Damit ist es möglich, die einzelnen Segmente besonders gut auf die jeweiligen Erfordernisse des entsprechenden Strahlengangs oder der entsprechenden Strahlengänge 1 12 abzustimmen. Insbesondere im Vergleich zu einer Vollflächen-Optik ohne Segmente kann derart eine genaue und wenig komplexe Strahlformung der Strahlengänge 1 12 erreicht werden. Im Allgemeinen können die Strahlengänge 1 12 jeweils zur großflächigen Beleuchtung des Probenobjekts 91 bzw. des Probenhalters 95 eingerichtet sein. Dies kann bedeuten, dass unterschiedliche Strahlengänge 1 12 zumindest einen gemeinsamen Überlappbereich auf dem Probenhalter 95beleuchten; und nicht komplementäre Bereiche.

Im Beispiel der FIG. 1 ist der Probenhalter 95, auf dem das Probenobjekt 91 angeordnet ist, zwischen dem Beleuchtungsmodul 101 und dem Detektor 82 angeordnet - d.h., in

Durchlicht-Geometrie. Dies bedeutet, dass das optische System 90 für die Durchlicht- Bildgebung eingerichtet ist. In anderen Beispielen könnte das optische System 90 auch für die Auflicht-Bildgebung eingerichtet sein, wenn der Detektor 82 und das Beleuchtungsmodul 101 auf derselben Seite des Probenhalters 95 angeordnet sind, d.h. in Auflicht-Geometrie. Zum Beispiel könnte dazu ein Strahlteiler verwendet werden, der reflektiertes Licht hin zum Detektor 82 lenkt. Dann kann es vermieden werden, dass das Beleuchtungsmodul 101 als Ring-Beleuchtungsmodul ausgestaltet sein muss, weil der Detektor 82 nicht im zentralen Loch des Ring-Beleuchtungsmoduls angeordnet werden muss.

Im Beispiel der FIG. 1 ist ferner ersichtlich, dass einige der Strahlengänge 1 12 ohne

Streuung am Probenobjekt 91 nicht auf den Detektor 82 gelangen, sondern vielmehr durch die Detektorapertur 81 blockiert werden, d.h. im Dunkelfeld der Detektorapertur 81 angeordnet sind. Andere Strahlengänge 1 12 gelangen jedoch auch ohne Streuung am

Probenobjekt 91 direkt auf den Detektor 82, d.h. sie sind im Hellfeld der Detektorapertur 81 angeordnet. Die Anordnung der Strahlengänge 1 12 ist im Beispiel der FIG. 1 also sowohl zur Hellfeld-Bildgebung eingerichtet, als auch zur Dunkelfeld-Bildgebung. Dies wird dadurch erreicht, dass auch Lichtquellen 1 1 1 nahe an der Hauptachse 93 angeordnet sind. Details werden später im Zusammenhang mit FIG. 3 beschrieben.

FIG. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedener Beispiele. Zunächst wird in Schritt 5001 die Lichtquelleneinheit 102 angesteuert. Beispielsweise könnte die Lichtquelleneinheit 102 von der Steuereinheit angesteuert werden. Die Lichtquelleneinheit 102 wird angesteuert, um jeweils wahlweise Licht entlang einer Vielzahl von Strahlengängen 1 12 auszusenden, z.B. zeitsequentiell oder zeitüberlappend. Beispielsweise könnten entsprechende Steuerdaten an die Lichtquelleneinheit 102 gesendet werden, die für jeden Strahlengang aus der Vielzahl von Strahlengängen 1 12 indizieren, ob entlang des entsprechenden Strahlengangs 1 12 Licht ausgesendet werden soll oder nicht. Dies bedeutet, dass einzelne Strahlengänge individuell geschaltet werden können. Durch das individuelle Schalten von Strahlengängen 1 12 kann erreicht werden, dass bestimmte Beleuchtungsrichtungen für das Beleuchten des Probenobjekts 91 implementiert werden. Zum Beispiel kann die Wahl der Beleuchtungsrichtung in Abhängigkeit der

Anwendung, die auf der winkelaufgelösten Beleuchtung basiert, getroffen werden. Zum Beispiel könnten für Anwendungen, die die Positionsbestimmung des Probenobjekts 91 betreffen, andere Beleuchtungsrichtungen/Strahlengänge ausgewählt werden, als für Anwendungen, die das Erzeugen eines Phasenkontrastbilds betreffen.

Beispielsweise könnte eine Teilmenge aller Strahlengänge 1 12 aktiviert werden; wobei die Teilmenge auch nur einen einzelnen Strahlengang 1 12 umfassen kann.

Anschließend erfolgt in Schritt 5002 das Transformieren, d.h. beispielsweise das

Fokussieren oder Kollimieren der Vielzahl von Strahlengängen 1 12. Dazu wird eine Vielzahl von optischen Elementen verwendet, die beispielsweise die segmentierte Optik 103 implementieren.

Im optionalen Schritt 5003 wird auch der Detektor 82 angesteuert. Es erfolgt dann - je nach aktiviertem Strahlengang oder aktivierten Strahlengängen aus Schritt 5001 - eine Hellfeld- Bildgebung und/oder eine Dunkelfeld-Bildgebung.

FIG. 3 illustriert Aspekte in Bezug auf die Lichtquelleneinheit 102. Die Lichtquelleneinheit 102 weist einen Träger 121 auf. Beispielsweise könnte der Träger 121 durch eine Leiterplatte oder ein Halbleiter-Substrat implementiert sein. Auf dem Träger 121 sind mehrere Lichtquellen 1 1 1 angeordnet. In dem Beispiel der FIG. 3 sind die Lichtquellen 1 1 1 in einer Gitterstruktur angeordnet. Die Gitterstruktur der

Lichtquellen 1 1 1 weist eine quadratische Einheitszelle auf, wobei in anderen Beispielen auch andere Einheitszellen möglich werden. Beispiele für Einheitszellen umfassen zum Beispiel hexagonale Einheitszellen, rechteckige Einheitszellen, oktogonale Einheitszellen, etc. Es ist im Allgemeinen auch nicht notwendig, dass die Lichtquellen 1 1 1 in einer Gitterstruktur angeordnet sind. Zum Beispiel könnten die Lichtquellen 1 1 1 auch kreisförmig oder zufällig auf dem Träger 121 angeordnet sein.

Die Lichtquellen 1 1 1 könnten zum Beispiel durch Faserenden von Fasern implementiert werden. Dann könnte eine oder mehrere fasergekoppelte Leuchten verwendet werden, um Licht in die Fasern einzuspeisen. Alternativ könnten die Lichtquellen 1 1 1 auch direkt durch auf dem Träger 121 montierte Leuchten implementiert werden, beispielsweise durch Leuchtdioden, etc. Die Lichtquellen 1 1 1 könnten auch integriert mit dem Substrat bereitgestellt werden, z.B. im Fall von VCSELs.

Im Beispiel der FIG. 3 umfasst die Lichtquelleneinheit 102 eine Anzahl von 4 x 4 Lichtquellen 1 1 1 . 1m Allgemeinen wäre es aber auch möglich, dass die Lichtquelleneinheit 102 eine größere oder kleinere Anzahl von Lichtquellen aufweist. Beispielsweise könnte der Abstand 1 1 1 A zwischen benachbarten Lichtquellen im Bereich von 5 mm bis 50 mm liegen.

Beispielsweise könnte die Seitenlänge 121A des Bereichs der Lichtquelleneinheit 102, der von Lichtquellen 1 1 1 besetzt ist, im Bereich von 50 mm bis 200 mm liegen. Mit derart dimensionierten Lichtquelleneinheiten 102 können Beleuchtungsrichtungen implementiert werden, die einen für typische Anwendungen der winkelaufgelösten Beleuchtung genügend groß dimensionierten Raumwinkel befüllen.

In FIG. 3 ist ein Szenario dargestellt, in welchem die laterale Ortsraumdichte der Lichtquellen 1 1 1 innerhalb eines Umfangs 122 eines Bereichs, innerhalb dessen alle Lichtquellen 121 angeordnet sind (in FIG. 3 ist dieser Umfang 122 mit der gestrichelten Linie gekennzeichnet), nicht variiert: der Abstand zwischen nächstbenachbarten Lichtquellen ist wegen der quadratischen Einheitszelle konstant. Dies bedeutet in anderen Worten, dass kein Loch im Träger 121 vorgesehen ist, innerhalb dessen Lichtquellen 1 1 1 fehlen würden. Insbesondere ist kein zentrales Loch vorhanden, sondern es sind vielmehr auch Lichtquellen 1 1 1 nahe der Hauptachse 93 des

entsprechenden optischen Systems (in dem Beispiel der FIG. 3 koinzident mit einem geometrischen Zentrum des Umfangs 122) angeordnet.

Im Allgemeinen wären auch Variationen der Ortsraumdichte der Lichtquellen innerhalb eines Umfangs eines Bereichs, in dem im Wesentlichen alle Lichtquellen 1 1 1 angeordnet sind, möglich. Ein solcher Bereich kann z.B. dadurch definiert sein, dass nicht weniger als 90 % aller Lichtquellen 1 1 1 innerhalb des Umfangs des Bereichs angeordnet sind.

Beispielsweise könnte die Ortsraumdichte innerhalb des Umfangs des Bereichs um nicht mehr als 50 % variieren, optional um nicht mehr als 20 %, weiter optional um nicht mehr als 5 %. Derart kann eine flexible Einstellung von unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen ohne signifikante Lücken sichergestellt werden, was beispielsweise im Zusammenhang mit bestimmten Anwendungen der winkelaufgelösten Beleuchtung - etwa Autofokus-Techniken oder Phasenkontrast-Techniken - erstrebenswert sein kann. Beispielsweise können verschiedene, nah beieinander liegende Beleuchtungsrichtungen implementiert werden: das kann hilfreich sein, wenn sich die Position der Abbildung des Probenobjekts je nach

Beleuchtungsrichtung verschiebt, um derart die Variation der Position der Abbildung zu begrenzen. Außerdem kann dadurch erreicht werden, dass zumindest einige Lichtquellen 1 1 1 innerhalb einer Abbildung der Detektor-Apertur in die Ebene der Lichtquellen 1 1 1 vorhanden sind (diese Abbildung der Detektor-Apertur 81 durch eine Objektiv-Optik ist in FIG. 3 mit der gepunkteten Linie dargestellt). Wenn einige Lichtquellen 1 1 1 innerhalb der Abbildung der Detektor-Apertur liegen und andere Lichtquellen 1 1 1 außerhalb der Abbildung der Detektor- Apertur liegen, so ist die geometrische Anordnung der entsprechenden Strahlengänge sowohl für die Hellfeld-Bildgebung des Mikroskops eingerichtet, als auch für die Dunkelfeld- Bildgebung des Mikroskops eingerichtet - je nachdem, welcher entsprechende Strahlengang 1 12 aktiviert wird. In manchen Beispielen wäre es möglich, dass nur Lichtquellen 1 1 1 für die Hellfeld-Bildgebung vorhanden sind; und keine Lichtquellen 1 1 1 für die Dunkelfeld- Bildgebung.

FIG. 4 illustriert Aspekte in Bezug auf die Lichtquelleneinheit 102. FIG. 4 ist eine

beispielhafte Schnittansicht entlang der Linie X-X' aus FIG. 3. In dem Beispiel der FIG. 4 sind die Lichtquellen 1 1 1 auf einer Oberfläche 121 B des Trägers 121 angeordnet. Die Oberfläche 121 B des Trägers 121 ist planar, das heißt nicht gekrümmt. Weil auch die Lichtquellen 1 1 1 alle gleichartig in Bezug auf die Oberfläche 121 B orientiert sind, sind die Strahlengänge 1 12 des von den Lichtquellen 1 1 1 ausgesendeten Lichts auch alle parallel zueinander und zur optischen Hauptachse 93 orientiert. FIG. 5 illustriert Aspekte in Bezug auf die Lichtquelleneinheit 102. FIG. 5 ist eine

beispielhafte Schnittansicht entlang der Linie X-X Strich aus FIG. 3. Das Beispiel der FIG. 5 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel aus FIG. 4. Jedoch ist in dem Beispiel der FIG. 5 die Oberfläche 121 B des Trägers 121 gekrümmt. Die verschiedenen Lichtquellen 1 1 1 sind jedoch alle gleichartig in Bezug auf die Oberfläche 121 B orientiert, zum Beispiel entlang einer Flächennormalen (wobei die Flächennormale aufgrund der Krümmung als Funktion der Position auf der Oberfläche 121 B ihre Orientierung verändert). Die Krümmung der

Oberfläche 121 B des Trägers 121 ist zur optischen Hauptachse 93 hin orientiert. Durch solche Techniken kann erreicht werden, dass die verschiedenen Strahlengänge 1 12 bereits in Richtung des Probenobjekts 91 orientiert sind. Dadurch kann eine zusätzliche Umlenkung der Strahlengänge 1 12 durch die segmentierte Optik entbehrlich sein oder zumindest lediglich geringere Umlenkwinkel benötigen. FIG. 6 illustriert Aspekte in Bezug auf die Lichtquelleneinheit 102. FIG. 6 ist eine beispielhafte Schnittansicht entlang der Linie X-X' aus FIG. 3. Das Beispiel der FIG. 6 entspricht dabei grundsätzlich dem Beispiel aus FIG. 5. Jedoch ist in dem Beispiel der FIG. 6 die Oberfläche 121 B des Trägers 121 planar und nicht gekrümmt. Jedoch sind die verschiedenen Lichtquellen 1 1 1 unterschiedlich in Bezug auf die Oberfläche 121 B orientiert. Insbesondere sind die Lichtquellen 1 1 1 auf der Oberfläche 121 B unter unterschiedlichen Winkeln angeordnet. Dies kann zum Beispiel durch verkippte Bohrungen erreicht werden, in welche die verschiedenen Lichtquellen 1 1 1 eingesetzt werden. Auch durch solche Techniken kann erreicht werden, dass die verschiedenen Strahlengänge 1 12 bereits in Richtung des Probenobjekts 91 orientiert sind. Dadurch kann eine zusätzliche Umlenkung der

Strahlengänge 1 12 durch die segmentierte Optik entbehrlich sein oder zumindest lediglich geringere Umlenkwinkel benötigen.

FIG. 7 illustriert Aspekte in Bezug auf die Lichtquelleneinheit 102. FIG. 7 ist eine

beispielhafte Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit 102. Die Lichtquelleneinheit 102 gemäß dem Beispiel der FIG. 7 umfasst auch eine Vielzahl von Lichtquellen 1 1 1 . Dabei sind die Lichtquellen 1 1 1 jedoch gruppenweise auf unterschiedlichen Trägern 121 -123 angeordnet. Jeder der Träger 121 -123 weist dabei eine planare Oberfläche 121 B-123B auf; die

Oberflächen 121 B-123B sind aber unter verschiedenen Winkeln angeordnet. Auch durch solche Techniken kann erreicht werden, dass die verschiedenen Strahlengänge 1 12 bereits in Richtung des Probenobjekts 91 orientiert sind. Dadurch kann eine zusätzliche Umlenkung der Strahlengänge 1 12 durch die segmentierte Optik entbehrlich sein oder zumindest lediglich geringere Umlenkwinkel benötigen. Die Techniken, die voranstehend in Bezug auf die FIGs. 5 und 6 und 7 illustriert wurden, können in unterschiedlichen Beispielen auch miteinander kombiniert werden. Derart können besonders große Winkel zwischen den verschiedenen Strahlengängen 1 12 erreicht werden.

FIG. 8 illustriert Aspekte in Bezug auf die relative Anordnung der Lichtquelleneinheit 102 zur segmentierten Optik 103 (in dem Beispiel der FIG. 8 sind die einzelnen Segmente der segmentierten Optik 103 aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt).

In dem Beispiel der FIG. 8 ist die segmentierte Optik 103 als einstückiges Teil 131 ausgebildet. Beispielsweise könnten Oberflächen des einstückigen Teils eine Struktur aufweisen, sodass dadurch eine Vielzahl von optischen Elementen, die jeweils

unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet sind, definiert werden (in FIG. 8 nicht gezeigt). Das einstückige Teil 131 ist in dem Beispiel der FIG. 8 mit den verschiedenen Strahlengängen 1 12 assoziiert, die zu Lichtquellen 1 1 1 gehören, die auf unterschiedlichen Trägern 121 -123 angeordnet sind. Dies bedeutet, dass das einstückige Teil 131

vergleichsweise groß dimensioniert ist, insbesondere größer als die verschiedenen Träger 121 -123.

FIG. 9 illustriert Aspekte in Bezug auf die relative Anordnung der Lichtquelleneinheit 102 zu segmentierten Optik 103. Das Beispiel der FIG. 9 entspricht dabei grundsätzlich dem

Beispiel der FIG. 8. Jedoch umfasst die segmentierte Optik 103 in dem Beispiel der FIG. 9 mehrere einstückige Teile 131 -133. Beispielsweise könnten Oberflächen der einstückigen Teile 131 -133 eine Struktur aufweisen, sodass dadurch jeweils eine Vielzahl von optischen Elementen pro einstückigen Teil 131 -133 definiert werden (in FIG. 9 nicht dargestellt). Die unterschiedlichen optischen Elemente können dann unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet sein.

In dem Beispiel der FIG. 9 sind die auf den Oberflächen 121A-121 C unterschiedlicher Träger 121 -123 angeordneten Lichtquellen 1 1 1 mit optischen Elementen assoziiert, die

unterschiedlichen einstückigen Teilen 131 -133 zugeordnet sind. Dadurch können die einzelnen einstückigen Teile 131 -133 kleiner dimensioniert werden und besser an die jeweiligen Erfordernisse der unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 angepasst werden.

In FIGs. 7 - 9 sind zwischen den Trägern 121 -123 jeweils kleine Löcher 199 vorhanden, in denen keine Lichtquellen 1 1 1 angeordnet sind. Diese Löcher sind in den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen aber besonders klein dimensioniert: beispielsweise kann die laterale Ortsraumdichte der Lichtquellen 1 1 1 um nicht mehr als 50 % variieren, innerhalb des Umfangs 122. Beispielsweise ist in den FIG. 7 - 9 der Abstand zwischen

nächstbenachbarten Lichtquellen 1 1 1 auf unterschiedlichen Trägern 121 -123 im Bereich der Löcher 199 in etwa doppelt so groß wie außerhalb des Bereichs der Löcher 199. Auch im Fall der FIGs. 7 - 9 werden die Löcher 199 nicht dazu verwendet, um Licht zum Detektor 81 zu lenken.

FIG. 10 illustriert Aspekte in Bezug auf die Formung von Strahlengängen 1 12. FIG. 10 illustriert weiterhin Aspekte in Bezug auf die segmentierte Optik 103. In dem Beispiel der FIG. 10 ist die segmentierte Optik 103 als einstückiges Teil 131 ausgebildet. Beispielweise könnte das einstückige Teil 131 aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Ein beispielhaftes Material wäre Luxexcel Opticlear (TM), Polycarbonat, PMMA, etc. Die segmentierte Optik 103 implementiert eine Vielzahl von optischen Elementen 201 -203 (in FIG. 10 sind aus Gründen der Einfachheit nicht alle optischen Elemente mit Bezugszeichen versehen). Die optischen Elemente 201 -203 sind lateral zueinander versetzt, d.h. senkrecht zur optischen Hauptachse 93 und auch zu den Zentralstrahlen der Strahlengänge 1 12 nahe bei den Lichtquellen 1 1 1. In dem Beispiel der FIG. 10 ist jedes optische Element 201 -203 einem bestimmten Strahlengangs 1 12 bzw. einer bestimmten Lichtquelle 1 1 1 zugeordnet. Das optische Element 201 -203 transformiert den entsprechenden Strahlengangs 1 12, sodass die Divergenz herabgesetzt wird, jedoch grundsätzlich erhalten bleibt. In anderen Beispielen könnte das optische Element 201 -203 auch eine Kollimation des entsprechenden Strahlengangs 1 12 implementieren bzw. einen konvergenten Strahlengang erreichen.

Durch diese Strahlformung kann erreicht werden, dass das Probenobjekt 91 geeignet ausgeleuchtet wird, auch wenn dieses typische laterale Ausdehnungen (vertikale Richtung in FIG. 10) im Bereich von 1-10 mm aufweist. Insbesondere kann ein besonders großer Lichtleitwert im Bereich des Probenobjekts 91 erreicht werden.

Indem für unterschiedliche Strahlengänge 1 12 unterschiedliche optische Elemente 201 -203 verwendet werden, kann das Verwenden einer besonders komplizierten, teuren und aufwendig herzustellenden Vollflächen-Optik vermieden werden. In dem Beispiel der FIG. 10 ist die strukturierte Optik 103 weiterhin eingerichtet, um die Strahlengänge 1 12 umzulenken. Insbesondere sind also zumindest einige der optischen Elemente 201 -203 eingerichtet, um den entsprechenden Strahlengangs 1 12 umzulenken. Dabei werden die Strahlengänge 1 12 jeweils in Richtung der optischen Hauptachse 93 bzw. in Richtung des Probenobjekts 91 umgelenkt.

Diese Funktionalität der Strahlformung und Umlenkung wird durch die geeignete Form der Oberflächen 221 , 222 des einstückigen Teils 131 erreicht. Beispielsweise implementieren die Oberflächen 222 ein Linsenarray mit mehreren Linsen. Unterschiedliche Linsen dieses Linsenarray sind dabei wiederum unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet. Die Oberflächen 221 implementieren ein Prismenarray mit mehreren Prismen. Unterschiedliche Prismen des Prismenarrays sind dabei wiederum unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet. Das Linsenarray implementiert die Strahlformung; das Prismenarray implementiert die Umlenkung.

FIG. 1 1 ist eine Perspektivansicht des einstückigen Teils 131 der segmentierten Optik 103 gemäß dem Beispiel der FIG. 10. In FIG. 1 1 ist die Oberfläche 221 dargestellt, die ein Prismenarray implementiert.

Aus den FIGs. 10 und 1 1 ist ersichtlich, dass die unterschiedlichen optischen Elemente 201 - 203 jeweils eine unterschiedliche Strahlformung und eine unterschiedliche Umlenkung des entsprechenden Strahlengangs 1 12 implementieren. Beispielsweise erfolgt für solche optischen Elemente 201 -203, die weiter beabstandet von der optischen Hauptachse 93 angeordnet sind (oben und unten in FIG. 10), eine Fokussierung mit einer größeren

Brennweite, d.h. es könnte eine stärkere Divergenz vorliegen; dadurch wird der größere Abstand zum Probenobjekt 91 kompensiert. Außerdem erfolgt für solche optischen Elemente 201 -203, die weiter beabstandet von der optischen Hauptachse drei 90 angeordnet sind (oben und unten in FIG. 10), eine Umlenkung mit einem größeren Umlenkwinkel; dadurch wird der größere Abstand zur optischen Hauptachse 93 kompensiert. Dies drückt sich durch eine Variation der Oberflächengeometrie der Oberflächen 221 , 222 der optischen Elemente 201 -203 aus.

Aus FIG. 1 1 ist ersichtlich, dass die verschiedenen optischen Elemente 201 -203 in einer Gitterstruktur mit einer quadratischen Einheitszelle angeordnet sind. Zum Beispiel kann diese Gitterstruktur korrelieren mit der Gitterstruktur der Lichtquellen 1 1 1 der

Lichtquelleneinheit 102. Diese können in dem Beispiel der FIG. 1 1 auch mit einer quadratischen Einheitszelle angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass möglichst viel Licht in die jeweilige Apertur des entsprechenden optischen Elements 201 -203 fällt.

Es werden auch andere Formen der Einheitszelle möglich. Beispielsweise illustriert FIG. 12 eine gedrehte quadratische Einheitszelle für das Gitter der Lichtquellen 1 1 1 . Andere

Beispiele umfassen: eine hexagonale Einheitszelle; eine oktogonale Einheitszelle; eine rechteckige Einheitszelle; und eine quadratische Einheitszelle.

In anderen Beispielen kann es entbehrlich sein, dass die Lichtquellen 1 1 1 in einer

Gitterstruktur angeordnet sind. So illustriert FIG. 13 ein Beispiel, in welchem die Lichtquellen 1 1 1 ringförmig angeordnet sind. Ein solches Beispiel könnte zum Beispiel mit einer segmentierten Optik 103 kombiniert werden, die als Fresnellinse implementiert ist. FIG. 14 illustriert Aspekte in Bezug auf die Strahlformung des Strahlengangs 1 12 durch ein optisches Element 201. Insbesondere illustriert FIG. 14 die Fokussierung des Strahlengangs 1 12 mit einer positiven Brennweite; eine Rest-Divergenz bleibt auch nach Transformation bestehen. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Bereich des Probenobjekts 91

ausgeleuchtet wird, der größer als die Apertur des optischen Elements 201 ist.

Insbesondere in einem solchen Szenario kann es möglich sein, dass ein Überlappbereich des Probenobjekts von den verschiedenen Strahlengängen 1 12 beleuchtet werden kann. Dadurch kann eine großflächige Beleuchtung des Probenobjekts ermöglicht werden, was insbesondere im Zusammenhang mit der Phasenkontrast-Bildgebung oder Autofokus-

Anwendungen im Zusammenhang mit der winkelaufgelösten Beleuchtung hilfreich sein kann. Eine solche großflächige Beleuchtung des Probenobjekts kann auch in anderen Varianten der Strahlformung erzielt werden, je nachdem welche Charakteristik der von den Lichtquellen 1 1 1 ausgehende Strahlengang 1 12 aufweist.

FIG. 15 illustriert Aspekte in Bezug auf die Strahlformung des Strahlengangs 1 12 durch ein optisches Element 201. Insbesondere illustriert FIG. 15 die Kollimation des Strahlengangs 1 12. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Bereich des Probenobjekts 91 ausgeleuchtet wird, der so groß wie die Apertur des optischen Elements 201 ist. Dabei wäre ggf. die Projektion in die Ebene senkrecht zum Strahlengang bei Beleuchtung aus einer schrägen Richtung zu berücksichtigen.

FIG. 16 illustriert Aspekte in Bezug auf die Strahlformung des Strahlengangs 1 12 durch ein optisches Element 201. Insbesondere illustriert FIG. 16 die Fokussierung des Strahlengangs 1 12 mit einer positiven Brennweite. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Bereich des

Probenobjekts 91 ausgeleuchtet wird, der kleiner als die Apertur des optischen Elements 201 ist.

Durch geeignete Ausbildung der Vielzahl von optischen Elementen 201 -203 können die unterschiedlichen Varianten der Strahlformung an die Erfordernisse der entsprechenden optischen Vorrichtung 90 angepasst werden.

FIG. 17 illustriert Aspekte in Bezug auf die Formung von Strahlengängen 1 12. FIG. 17 illustriert weiterhin Aspekte in Bezug auf die segmentierte Optik 103. In dem Beispiel der FIG. 17 umfasst die segmentierte Optik 103 ein Linsenarray, dass durch die Oberfläche 221 des einstückigen Teils 131 ausgebildet wird. Außerdem umfasst die segmentierte Optik 103 eine Fresnellinse, die als Vollflächen-Linse ausgebildet ist, d.h. eine Vielzahl von Strahlengängen 1 12 formt. Die Fresnellinse umfasst Ringzonen, wobei unterschiedliche Ringzonen unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet sind (in FIG. 17 sind die Ringzonen nicht dargestellt). Aus FIG. 17 ist ersichtlich, dass die segmentierte Optik im Allgemeinen auch optische Komponenten aufweisen kann, die längs der optischen Hauptachse 93 beabstandet angeordnet sind.

Beispielsweise wäre es in manchen Beispielen möglich, eine Fresnellinse als Vollflächen- Linse mit weiteren optischen Elementen zu kombinieren. Beispielsweise wäre es möglich, dass eine Vielzahl von Lichtquellen der Lichtquelleneinheit auf einem Träger angeordnet ist; weiterhin können mehrere optische Elemente mit dem Träger gekoppelt sein. Zum Beispiel könnte pro Lichtquelleneinheit ein mit dem Träger gekoppeltes optisches Element, wie beispielsweise eine Sammellinse zur Reduktion der Divergenz, vorgesehen sein. In einem gewissen Abstand dazu kann dann die Fresnellinse angeordnet sein.

FIG. 18 illustriert Aspekte in Bezug auf die Zuordnung von Strahlengängen 1 12 zu optischen Elementen 201 , 202. In dem Beispiel der FIG. 18 ist jedem optischen Element 201 , 202 ein einzelner Strahlengang 1 12 zugeordnet.

FIG. 18 illustriert ferner, dass Zentralachsen 201 D, 202D der optischen Elemente 201 , 202 parallel zu den Zentralstrahlen des entsprechenden Strahlengangs 1 12 verlaufen und an diesen ausgerichtet sind (in FIG. 18 sind jeweils die Zentralstrahlen der Strahlengänge 1 12 mit den gepunkteten Linien dargestellt). Dies bedeutet, dass die optischen Elemente 201 , 202 zentrisch gegenüber dem Zentralstrahl des entsprechenden Strahlengangs 1 12 angeordnet sind.

In dem Beispiel der FIG. 18 ist die segmentierte Optik ferner nicht einstückig ausgebildet. Zum Beispiel könnten die verschiedenen optischen Elemente 201 , 202 durch einen Rahmen relativ zueinander fixiert werden.

FIG. 19 illustriert Aspekte in Bezug auf die Zuordnung von Strahlengängen 1 12 zu optischen Elementen 201 , 202. Dabei entspricht das Beispiel der FIG. 19 grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 18. In dem Beispiel der FIG. 19 sind die optischen Elemente 201 , 202 jedoch jeweils azentrisch gegenüber dem Zentralstrahl des entsprechenden Strahlengangs 1 12 angeordnet (entsprechendes ist auch aus FIG. 10 ersichtlich, wo die Azentrizität für größere Abstände zur Achse 93 zunimmt). Durch solche Techniken kann ein besonders hoher Lichtleitwert erreicht werden. Beispielsweise könnte (auch bezugnehmend auf das Beispiel der FIG. 10) bei einer geeigneten Ausbildung der verschiedenen Oberflächen 221 , 222 der optischen Elemente 201 -203 derart eine Verschiebung der jeweiligen Zentralachse in 201 D, 202D zwischen Vorderseite 221 und Rückseite 222 erreicht werden. Dadurch kann die Strahlumlenkung aufgrund des durch die Vorderseite 201 20 ausgebildeten Prismas 221 berücksichtigt werden. Es geht dann weniger Licht verloren.

FIG. 20 illustriert Aspekte in Bezug auf die Zuordnung von Strahlengängen 1 12 zu optischen Elementen 201 , 202. Dabei entspricht das Beispiel der FIG. 20 grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 18. In dem Beispiel der FIG. 20 sind die optischen Elemente 201 , 202 jedoch einstückig ausgebildet. Zum Beispiel könnte die Implementierung der FIG. 20 auch mit der Implementierung der FIG. 19 kombiniert werden.

FIG. 21 illustriert Aspekte in Bezug auf die Zuordnung von Strahlengängen 1 12 zu optischen Elementen 201 , 202. Dabei entspricht das Beispiel der FIG. 21 grundsätzlich dem Beispiel der FIG. 18. In dem Beispiel der FIG. 21 sind jedoch jeweils drei Strahlengänge 1 12 einem einzelnen optischen Element 201 , 202 zugeordnet. Beispielsweise könnten die mit einem gemeinsamen optischen Element 201 , 202 assoziierten Lichtquellen 1 1 1 auf einem gemeinsamen Halbleiter-Substrat integriert sein. Beispielsweise könnten die mit einem gemeinsamen optischen Element 201 , 202 assoziierten Lichtquellen 1 1 1 Licht mit unterschiedlichen Farben, beispielsweise Rot, Grün und Blau, aussenden. Die Lichtquellen 1 1 1 könnten eine Leuchte als 3-Chip Leuchtdiode ausbilden.

FIG. 22 illustriert Aspekte in Bezug auf eine Blendeneinheit 300. Die Blendeneinheit 300 implementiert eine Vielzahl von Blenden, wobei unterschiedliche Blenden unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 zugeordnet sind. In dem Beispiel der FIG. 22 ist die Blendeneinheit 300 angrenzend an die Lichtquelleneinheit 102 bzw. die Lichtquellen 1 1 1 angeordnet. Dadurch kann die divergente Ausbreitung des Lichts nahe bei den Lichtquellen 1 1 1 unterdrückt werden und ein Übersprechen zwischen unterschiedlichen Strahlengängen 1 12 vermieden werden. In anderen Beispielen könnte die Blendeneinheit 300 zum Beispiel auch hinter der segmentierten Optik 103 angeordnet sein.

Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.