CN114144715A - 再扫描显微镜系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于形成样品的图像的再扫描显微镜。该系统包括照明光学系统，用于在样品处引导和可选地聚焦照明光，由此在样品处提供照明光斑。照明光斑导致来自样品的发射光。显微镜系统还包括用于将发射光的至少一部分聚焦到成像系统的成像平面上由此在成像平面上导致发射光斑的检测光学系统。显微镜系统还包括可旋转元件，用于在旋转时在样品上和/或穿过样品移动照明光斑并且同时在成像系统的所述成像平面上移动发射光斑。可旋转元件包括至少两个反射表面。

Description

再扫描显微镜系统和方法
技术领域
本公开涉及再扫描显微镜系统。特别涉及包括被配置为旋转超过360度的可旋转元件的再扫描显微镜系统。
背景技术
从2013年10月25日发表的De Luca GM、Breedijk RM、Brandt RA等人所著的Re-scan confocal microscopy:scanning twice for better resolution.Biomed OptExpress.2013；4(11):2644–2656.doi:10.1364/BOE.4.002644(下文称为“De Luca”)已知一种再扫描共焦显微镜。该显微镜具有两个单元：1)带有具有扫描激发光和去扫描发射光的双重功能的一组扫描镜的标准共焦显微镜，以及2)将通过针孔的光“写入”到CCD相机上的再扫描单元。通过控制相应扫描镜和再扫描镜的角幅度比，可以控制显微镜的特性。
在这样的再扫描系统中，重要的是扫描镜和再扫描镜执行同步移动。优选地，扫描镜的每次扫描与再扫描镜的对应扫描恰好分别同时开始和结束。如果扫描和再扫描镜移动不同步，那么获得的图像质量将低。如将理解的，在更高的扫描速度下，反射镜移动得更快，并且同步的可接受误差边际变得更小。由于De Luca的系统中反射镜的同步程度有限，因此扫描速度也有限。
因此，本领域期望一种能够以更高的扫描速度扫描样品同时维持扫描镜和再扫描镜同步的再扫描显微镜。
Gregor等人的Image scanning microscopy，Current Opinion in ChemicalBiology 2019，第51卷，第74-83页公开了图像扫描显微镜的基本原理，特别地公开了一种包括扫描镜和再扫描镜的再扫描图像扫描显微镜。
Li等人的The Journal of Investigative Dermatology，第125卷：798-804，2005公开了一种双对比共焦显微镜。在本文中，反射光通道由激光二极管形成，该激光二极管通过分束器立方体瞄准到旋转多面镜上以进行快速扫描。然后光进入振镜扫描仪和物镜。入射光被组织散射，并且反射光返回光路。bs将反射光转移到共焦检测器。荧光通道有与扫描仪耦合的氩激光(Ar+)；分色镜(dm)将激发光转向将荧光激发光(488nm)对准反射光(830nm)的组合分色镜(cd)。在cd之后，两个光束共享相同的光路到达样品并返回。返回的荧光信号被组合分色镜(cd)通过分色镜(dm)转移到消除任何剩余激发光的屏障滤光片(bf)上，然后转移到第二共焦检测器(FCM)。
Hari P.Paudel、Yookyung Jung、Anthony Raphael、Clemens Alt、Juwell Wu、Judith Runnels和Charles P.Lin的“In vivo flow cytometry for blood cellanalysis using differential epi-detection of forward scattered light”，Proc.SPIE 10497，Imaging，Manipulation，and Analysis of Biomolecules，Cells，andTissues XVI,104970G(2018年2月20日)公开了一种包含36切面多边形扫描仪的流式细胞仪。
发明内容
为此，公开了一种用于形成样品的图像的再扫描显微镜。该系统包括照明光学系统，用于在样品处引导和可选地聚焦照明光，由此在样品处提供照明光斑。照明光斑导致来自样品的发射光。显微镜系统还包括用于将发射光的至少一部分聚焦到成像系统的成像平面上由此在成像平面上导致发射光斑的检测光学系统。显微镜系统还包括可旋转元件，用于在旋转时在样品上和/或穿过样品移动照明光斑并且同时在成像系统的所述成像平面上移动发射光斑。可旋转元件包括至少两个反射表面。
因为单个可旋转元件用于在样品上和/或穿过样品扫描照明光斑以及在成像平面上再扫描发射光斑，因此照明光斑和发射光斑的各自移动之间的良好同步可以容易地实现，而与可旋转元件为移动光斑而旋转的角速度无关。因此，再扫描显微镜系统使得能够在维持同步的同时以高速进行扫描。
可选地，至少两个反射表面是不平行的，这可以理解为它们相对于彼此以非零且非180度的角度定向。反射表面的法向量可以理解为垂直于反射表面的向量，其初始点在反射表面并且指向外部，即入射光和反射光所在的表面一侧。两个相应反射表面的两个法向量之间的角度可以理解为当两个向量都被定位在标准位置时，即它们的初始点在笛卡尔坐标系中的原点时，这两个向量将形成的最小角度。一般而言，两个表面之间的角度可以理解为它们各自的法向量之间的角度。因此，声明两个表面相对于彼此以特定大小的角度定向可以理解为等同于声明两个表面的相应法向量之间的角度具有所述特定大小。
反射表面可以被理解为涉及任何反射元件，例如反射镜、分光器、棱镜等。反射性多层涂层例如也被视为如本文所用的反射表面。反射表面可以理解为提供预期的反射。如本文使用的反射表面可以被配置为部分地反射光。在示例中，反射表面仅反射特定波长范围和/或仅特定偏振方向。
在实施例中，可旋转元件被配置为围绕旋转轴旋转至少90度的角度，优选地旋转至少180度的角度，更优选地旋转至少360度的角度，最优选地被配置为围绕旋转轴无限旋转。这个实施例允许高速、高能效扫描，因为可旋转元件可以被带到其初始位置而不必改变角动量。常规的扫描镜(诸如De Luca的扫描镜和再扫描镜)在从初始扫描位置到扫描结束位置的扫描移动之后，需要停止并返回到初始扫描位置。因此，这些反射镜可以枢转的速度是有限的。在这样的实施例中，两个反射表面可以平行也可以不平行。
在实施例中，可旋转元件被配置为连续进行多次完整旋转，优选地，可旋转元件在进行所述多次完整旋转时具有基本恒定的角动量。
在实施例中，可旋转元件包括第一反射表面和第二反射表面。在这样的实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中，在可旋转元件的旋转期间，第一反射表面在整个第一时间段内反射照明光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑。
由于第一反射表面和第二反射表面是同一可旋转元件的一部分，因此它们相对于彼此的朝向和相对于彼此的位置可以固定并且随着可旋转元件的旋转而一起移动。因此，第一反射表面的任何移动都会导致第一反射表面和第二反射表面一起移动。这适用于可旋转元件旋转的任何角速度。因此，提出的再扫描显微镜能够实现高速、同步移动第一反射表面和第二反射表面并且能够实现高速扫描样品。
应该理解的是，可旋转元件的反射表面可以由于可旋转元件的旋转而改变朝向。反射表面优选地不是相对于可旋转元件的旋转轴周向弯曲，特别地是在相对于旋转轴的切线方向上的平面。
在整个时间段内反射照明光并且在该时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑的可旋转元件的反射表面可以被称为执行扫描功能的反射表面。此外，在这种情况下，照明光可以被称为被反射表面扫描。
在时间段期间反射发射光并且在该时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑的反射表面可以被称为执行再扫描功能的反射表面。此外，在这种情况下，发射光可以被称为被反射表面再扫描。
优选地，可旋转元件的旋转轴不与第一反射表面或第二反射表面交叉。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间，第二反射表面反射发射光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑。在这样的实施例中，可以理解为第一反射表面用作扫描镜(并且可能是去扫描镜)而第二反射表面用作再扫描镜。
这样的实施例实现了照明光和发射光的良好分离。应该理解的是，一些入射到样品上的照明光可能被散射回来。这种反向散射的照明光可能比发射光强得多，甚至强几个数量级，例如强一百万倍。因此，期望这种反向散射的照明光不到达成像系统。这可以通过使用一个反射镜作为扫描镜并且另一个反射镜作为再扫描镜来容易地实现。
在这样的实施例中，第一反射表面和第二反射表面可以相对于彼此成非零且非180度角定向。这允许照明光和发射光在基本上沿着平行方向行进的同时接近可旋转元件。由于反射表面的非零角度，照明光和发射光可以例如在不同的、可选地甚至基本上相反的方向上朝向样品反射照明光并且朝向成像系统反射发射光。这允许将成像系统和样品定位在可旋转元件的不同侧(例如相对侧)，而不必引入用于将照明光导向样品和/或用于将发射光导向成像系统的另外的反射镜，因此允许紧凑的设置。此外，由于第一反射表面和第二反射表面之间的角度不是180度，因此在发射光已被可旋转元件去扫描之后，无需在可旋转元件周围完全重新路由发射光，重新路由会需要附加的反射镜和这些反射镜之间相对长的光路。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中，在照明光已被可旋转元件的反射表面扫描之后，照明光的至少一部分在入射到样品上之前不入射到反射镜上。这个实施例也允许紧凑的光学设置。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中，在发射光已被可旋转元件的反射表面再扫描之后，在入射到成像系统的成像平面上之前不入射到反射镜上。这个实施例也允许紧凑的光学设置。
在第一反射表面用作扫描镜而第二反射表面用作再扫描镜的实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在可旋转元件的旋转期间，第二反射表面在整个第二时间段内反射照明光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑，并且被配置为使得在使用中在所述第二时间段期间，可旋转元件的另一个反射表面反射发射光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑。在此，该另一个反射表面可以是第一反射表面。
在这样的实施例中，第二反射表面在可旋转元件的旋转期间既执行扫描功能又执行再扫描功能，并且因此被高效地使用。
第一时间段和第二时间段可以理解为非重叠的时间段。第一反射表面和第二反射表面可以理解为不同的表面。
在实施例中，可旋转元件可以包括第三反射表面，并且再扫描显微镜可以被配置为使得在使用中在可旋转元件的旋转期间第三反射表面在整个第三时间段内反射照明光并且在所述第三时间段内改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑，并且被配置为使得在所述第三时间段期间可旋转元件的另一个反射表面反射发射光并且在所述第三时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑。在这样的实施例中，第一反射表面和第三反射表面不平行，并且可选地，第一反射表面和第二反射表面相对于彼此成180度角定向。第三时间段可以发生在上述第一和第二时间段之间。
在这样的实施例中，在样品/成像平面上扫描下一行之前可旋转元件必须旋转的角度相对小，这有利于扫描速度。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间第一反射表面反射发射光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑，并且使得在使用中在可旋转元件的旋转期间第二反射表面在整个第二时间段内反射照明光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑。
在这样的实施例中，可以理解为第一反射表面同时用作扫描镜(和去扫描镜)和再扫描镜。
在这样的实施例中，第一反射表面和第二反射表面可以相对于彼此成非零且非180度角定向，使得在第一反射表面已执行双扫描和再扫描功能之后、在第二反射表面可以执行双扫描和再扫描功能之前，可旋转元件不必旋转超过180度，从而实现高扫描速度。特别地，可旋转元件的每次完整旋转可以写入更多的扫描行。
在其中第一反射表面同时用作扫描镜和再扫描镜二者的实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第二时间段期间，第二反射表面反射发射光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在图像平面上移动发射光斑。
在这样的实施例中，第一反射表面和第二反射表面两者各自同时在旋转可旋转元件期间执行双扫描和再扫描功能，第一反射表面在第一时间段期间执行，并且第二反射表面在第二时间段期间执行。
在实施例中，可旋转元件包括具有多个反射切面的可旋转多边形扫描仪，其中第一反射表面是多个反射切面的第一切面并且第二反射表面是多个反射切面的第二切面。
多边形扫描仪可以具有任意数量的切面，每个切面是在旋转期间执行扫描功能和/或再扫描功能的反射表面。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为以第一速度在样品上和/或穿过样品移动照明光斑并且以第二速度在成像平面上移动发射光斑，使得第二速度与基线速度不同，优选地高于基线速度。基线速度被定义为第一速度乘以再扫描显微镜系统的光学放大倍数。这个实施例允许提高样品的形成图像的分辨率。
显微镜系统的光学放大倍数可以理解为由于显微镜系统中的不同透镜而引起的样品放大倍数，并且不包括由于第二速度高于基线速度而引起的任何放大倍数。后一种放大倍数可以被称为机械放大倍数，而不是光学放大倍数。由此，可以将定义基线速度的显微镜系统的光学放大倍数理解为与照明光斑的放大倍数相关，例如在以下意义上：其涉及投影到成像系统的成像平面上的发射光斑的尺寸(例如直径)与样品处照明光斑的对应尺寸(例如，也为直径)之间的比率。
在实施例中，第二速度大约是基线速度的两倍。这有利地优化了要形成的图像的分辨率。
在实施例中，再扫描显微镜系统包括物镜，该物镜被配置为采集来自样品的发射光并将发射光聚焦在再扫描显微镜系统的主图像平面上。在这样的实施例中，检测光学系统被配置为将主图像平面中的图像成像到成像系统的成像平面上。主图像平面可以理解为发射光在其到达成像系统的成像平面的途中通过的第一图像平面。
在一个实施例中，检测光学系统被配置为以大约0.5的光学放大倍数将主图像平面中的图像成像到成像系统的成像平面上。这个实施例允许获得如De Luca中所述的为2的扫描因子，同时扫描镜和再扫描镜具有相等的扫描幅度。
在实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中入射在可旋转元件上的照明光的行进方向与入射在可旋转元件上以在成像平面上移动发射光斑的发射光的行进方向之间的角度小于90度，优选地小于60度，更优选地小于30度，最优选地大约为0度。这个实施例允许再扫描显微镜系统的非常紧凑的设置。
光的行进方向可以由向量表示。两个行进方向之间的角度可以理解为是指当向量定位在标准位置，即它们的初始点在笛卡尔坐标系中的原点时，行进方向的各个向量将形成的最小角度。
在实施例中，可旋转元件被配置为在第一可变方向上反射照明光并且在第二可变方向上反射发射光以在成像平面上移动发射光斑，其中第一可变方向和第二可变方向之间的角度方向大于90度，优选地大于120度，更优选地大于150度，最优选地大约为180度。
这个实施例有利地使得能够将成像系统和样品定位在可旋转元件的相对侧，这允许紧凑的光学设置。
优选地，第一可变方向和第二可变方向位于围绕可旋转元件的旋转轴的径向表面中，或者相对于该径向表面形成相对小的角度，诸如至多10度。径向表面可以理解为垂直于旋转轴的表面。换句话说，第一方向和第二方向各自优选地不改变为使得围绕可旋转元件的旋转轴的径向表面与第一方向(或第二方向)之间的角度变得高于10度。同样，方向可以用向量表示。方向和表面之间的角度可以理解为当向量的初始点将定位在该表面处时，表示该方向的向量与该表面所成的最小角度。
在实施例中，显微镜系统包括用于使发射光通过的孔径，诸如针孔或狭缝，以及用于将发射光聚焦到孔径上的光学系统。这个实施例使得再扫描显微镜系统能够执行可选的分层(sectioning)。
本公开的一个方面涉及一种使用再扫描显微镜系统形成样品的图像的方法。再扫描显微镜系统包括照明光学系统，用于在样品处引导和可选地聚焦照明光，由此在样品处提供照明光斑，该照明光斑导致来自样品的发射光。再扫描显微镜系统还包括将发射光的至少一部分聚焦到成像系统的成像平面上由此在成像平面上导致发射光斑的检测光学系统。再扫描显微镜系统还包括可旋转元件，该可旋转元件包括至少两个不平行的反射表面。该方法包括旋转可旋转元件以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑，并且同时在成像系统的所述成像平面上移动发射光斑。再扫描显微镜系统可以是如本文描述的任何再扫描显微镜系统。
可选地，该方法包括使可旋转元件围绕旋转轴旋转至少90度的角度，优选地旋转至少180度的角度，更优选地旋转至少360度的角度，最优选地旋转多次完整旋转。
可选地，该方法包括产生照明光。
可选地，该方法包括在可旋转元件的完整旋转期间多次递增地旋转另一个扫描系统，诸如y轴扫描系统，使得样品的期望区域被扫描，例如如图6A和6B中所描绘的。
本公开的一个方面涉及一种计算机实现的方法，其包括使再扫描显微镜系统执行如本文描述的用于形成样品的图像的方法的步骤。
本公开的一个方面涉及一种计算机，该计算机包括计算机可读存储介质和处理器，该计算机可读存储介质实施有计算机可读程序代码，该处理器优选地是微处理器，耦合到计算机可读存储介质，其中响应于执行计算机可读程序代码，该处理器被配置为执行如本文描述的方法和计算机实现的方法。
本公开的一个方面涉及一种计算机程序或计算机程序套件，包括至少一个软件代码部分或存储至少一个软件代码部分的计算机程序产品，该软件代码部分在计算机系统上运行时被配置用于执行本文描述的计算机实现的方法。
本公开的一个方面涉及一种存储至少一个软件代码部分的非暂态计算机可读存储介质，该软件代码部分在由计算机执行或处理时被配置为执行本文描述的计算机实现。
如本领域技术人员将认识到的，本发明的各方面可以实施为系统、方法或计算机程序产品。因而，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些方面通常在本文中都可以被称为“电路”、“模块”或“系统”。在本公开中描述的功能可以被实现为由计算机的处理器/微处理器执行的算法。此外，本发明的各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，在计算机可读介质上实施(例如，存储)有计算机可读程序代码。
可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例可以包括但不限于以下各项：具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备，或前述的任何合适的组合。在本发明的叙述文字中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的一部分的传播的数据信号，该传播的数据信号具有实施在其中的计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采取多种形式中的任何一种，包括但不限于电磁信号、光信号或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质的任何计算机可读介质，并且可以传输、传播或运输供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序。
可以使用任何适当的介质来传输实施在计算机可读介质上的程序代码，包括但不限于无线、有线、光纤、线缆、RF等，或者前述的任何合适的组合。可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码，包括诸如Java(TM)、Smalltalk、C++等面向对象编程语言，以及诸如“C”编程语言或类似编程语言的常规过程式编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以与外部计算机建立连接(例如通过使用互联网服务提供商的互联网)。
下面参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述本发明的各方面。将理解的是，流程图图示和/或框图的每个方框以及流程图图示和/或框图中的方框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，(特别是微处理器或中央处理单元(CPU))以产生使得经由计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的部件的机器。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定方式运行，从而使存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图中指定的功能/动作的指令的制品。
也可以将计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它设备上，以使一系列操作步骤在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行以产生计算机实现的过程，从而使在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的过程。
附图中的流程图和框图图示了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个方框可以表示代码的模块、片段或部分，其包括用于实现(一个或多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是，在一些替代实施方式中，方框中指出的功能可以不按图中指出的次序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个方框，或者有时可以以相反的次序执行这些方框。还应该注意的是，框图和/或流程图图示的每个方框以及框图和/或流程图图示中的方框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
此外，提供了用于执行本文描述的方法的计算机程序，以及存储计算机程序的非暂态计算机可读存储介质。例如，计算机程序可以被下载(更新)到现有的数据处理系统或在这些系统被制造时就被存储。
除非另有明确说明，否则针对特定实施例讨论的或与特定实施例相关的元素和方面可以适当地与其它实施例的元素和方面组合。下面参考附图对本发明的实施例作进一步说明，附图示意性地示出了根据本发明的实施例。应该理解的是，本发明不以任何方式限制于这些特定实施例。
附图说明
将参考附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明的各方面，其中：
图1示意性地示出了根据实施例的再扫描显微镜系统；
图2以三个维度示意性地示出了根据实施例的再扫描显微镜系统；
图3图示了根据实施例的在旋转期间由可旋转元件执行的扫描和再扫描，其中扫描和再扫描功能由不同的反射表面执行；
图4图示了根据实施例的在旋转期间由可旋转元件执行的扫描和再扫描，其中扫描和再扫描功能由单个反射表面执行；
图5图示了根据实施例的在旋转期间由可旋转元件执行的扫描和再扫描，其中扫描和再扫描功能由两个平行的反射表面执行；
图6图示了根据实施例的成像系统的主图像平面中照明光的移动和发射光斑在成像平面中的对应移动；
图7示出了根据两个不同实施例的可旋转元件；
图8示出了根据实施例的数据处理系统，其可以用于根据实施例的再扫描显微镜系统。
具体实施方式
在图中，相同的附图标记指示相同或相似的元件。
图1示意性地示出了根据一个实施例的用于形成样品32的图像的再扫描显微镜系统10。光源(诸如激光器11)生成照明光16。光纤线缆12可以用于将照明光16从光源11引导至再扫描显微镜系统10。准直透镜14将光纤线缆12输出的发散照明光转换成平行光束。
系统10包括用于将照明光16引导到样品处的照明光学系统。在所描绘的实施例中，照明光学系统包括分色镜18、y轴扫描系统20a、包括透镜22a和22b的中继光学器件、可旋转元件25的第一反射表面24a(诸如反射镜)、扫描透镜26、管透镜28和物镜30。照明光学系统被配置为将照明光16引导到样品处并可选地在样品处聚焦照明光16。由此，在样品32处提供照明光斑34。在这个示例中，照明光斑定位在穿过样品32的平面36中。样品可以被荧光标记并且可以是生物样品。
样品32处的照明光斑34导致来自样品的发射光46。在一个示例中，照明光斑在样品32中导致光激发，该光激发在衰减到较低能级时引起发射光。在这个示例中，照明光16可以被认为是激发光，并且发射光可以被认为是荧光。在另一个示例中，在照明光被样品34反射的意义上，照明光斑导致来自样品32的发射光。反射光也可以被视为发射光46，特别是被视为反射发射光。
再扫描显微镜系统10还包括用于将发射光聚焦到成像系统52的成像平面56上的检测光学系统。由此在成像平面56上导致发射光斑54。成像系统可以是相机，诸如CCD相机。成像平面优选地包括以预定义方式(例如按2D格子)布置的多个像素。在所描绘的实施例中，检测光学系统包括扫描透镜26、反射表面24a、中继透镜22a和22b、y轴扫描系统20a、反射镜38、针孔42、定位在针孔42任一侧的透镜40a和40b、反射镜44、y轴扫描单元20b、中继透镜22c和22d、第二反射表面24g和再扫描透镜50。但是，应该认识到的是，所描绘的检测光学系统仅仅是示例，并且用于本发明的检测光学系统原则上可以包括比图1中描绘的更少或更多的光学元件，诸如反射镜和透镜。
所描绘的实施例包括分色镜18，其被配置为反射朝样品32行进的照明光16并且使从样品32行进的发射光46通过到成像系统52。
可旋转元件25被配置为在至少360度的角度上旋转并且由此使由照明光学系统提供的照明光斑34在样品32上和/或穿过样品32移动。在所描绘的实施例中，照明光斑34在穿过样品32的平面36上移动。可旋转元件25还执行另一个功能。由于其旋转，可旋转元件25即同时在成像平面56上移动由检测光学系统导致的发射光斑54。在一个实施例中，可旋转元件25被配置为连续地进行多次完整旋转。优选地，可旋转元件可以无限旋转。
对于可旋转元件的每次旋转，可旋转元件的每个反射表面可以执行扫描功能和/或再扫描功能至少一次，优选地执行一次。
应该理解的是，反射表面24a既可以扫描照明光，使得照明光斑在样品32上移动和/或穿过样品32移动，又可以对来自样品32的发射光46进行去扫描，使得在反射表面24a和反射表面24g之间形成发射光的静态光束。静态可以理解为相对于可旋转元件25的旋转轴60不移动。
可旋转元件25的每个反射表面24a-24h具有法向量。优选地，反射表面的各个法向量位于同一平面内。优选地，该平面垂直于可旋转元件的旋转轴。在一个实施例中，反射表面的法向量相对于彼此形成相等的角度。
在实施例中，可旋转元件的相邻反射表面相对于彼此以小于90度的角度定向，即相邻表面的相应法向量相对于彼此形成小于90度的角度。注意的是，在所描绘的示例中，法向量指向远离可旋转元件的旋转轴。
反射表面可以固定到可旋转元件上。在实施例中，每个反射表面相对于可旋转元件的朝向可以是可调整的，以便光学系统容易对准。
在实施例中，可旋转元件25包括具有多个反射切面24a、24g的可旋转多边形扫描仪，其中第一反射表面24a是多个反射切面中的第一切面24a，并且第二反射表面24g是多个反射切面中的第二切面24g。原则上，多边形扫描仪可以包括任意数量的切面。在所描绘的实施例中，其它切面由24b、24c、24d、24e、24f、24h指示。
所描绘的再扫描显微镜系统10被配置为使得在使用中在可旋转元件25的旋转期间第一反射表面24a在整个第一时间段内反射照明光16，并且在所述第一时间段期间改变朝向以在样品32上和/或穿过样品32移动照明光斑34。在一个实施例中，再扫描显微镜系统10被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间第二反射表面24g反射发射光46并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面56上移动发射光斑54。
在所描绘的实施例中，再扫描显微镜系统10被配置为使得在使用中在可旋转元件25的旋转期间第二反射表面24g在整个第二时间段内反射照明光16并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品32上和/或穿过样品32移动照明光斑34，并且被配置为使得在所述第二时间段期间可旋转元件25的另一个反射表面24e反射发射光46并且在所述第二时间段期间改变朝向以在成像平面56上移动发射光斑54。
优选地，照明光16从第一反射表面反射的点位于扫描透镜26的焦平面中，使得照明光斑34在平面36上整齐地移动。此外，优选地，发射光从第二反射表面反射的点位于再扫描透镜50的焦平面中，使得聚焦的发射光斑54在成像平面56上整齐地移动。对于照明光和发射光在y轴扫描镜20a和20b上的反射点，这分别成立。如果需要，可以使用本领域已知的中继光学器件将这些点分别“光学地”定位在扫描透镜26和再扫描透镜50的焦平面中。在所描绘的实施例中，中继透镜22a和22b被配置为将照明光在y轴扫描仪20a上的反射点光学定位在扫描透镜26和中继透镜22c和22d的焦平面中，以将照明光在y轴扫描仪20b上的反射点光学定位在再扫描透镜50的焦平面中。总而言之，第一反射表面24a上的反射点和y轴扫描系统20a上的反射点优选地位于扫描透镜26的后焦平面的共轭平面中。并且，第二反射表面24g上的反射点和y轴扫描系统上的反射点优选地位于再扫描透镜50的后焦平面的共轭平面中。
在所描绘的实施例中，再扫描显微镜系统10被配置为以第一速度v1在样品32上和/或穿过样品32移动照明光斑34，并且以第二速度v2在成像平面上移动发射光斑54，使得第二速度不同于基线速度，优选地高于基线速度。基线速度被定义为第一速度乘以再扫描显微镜系统的光学放大倍数。
在所描绘的实施例中，显微镜系统10包括物镜30，其被配置为采集来自样品32的发射光46并且将发射光46聚焦在再扫描显微镜系统10的主图像平面27上。在所描绘的实施例中，检测光学系统被配置为将主图像平面27中的图像成像到成像系统52的成像平面56上。
再扫描显微镜系统10的光学放大倍数与照明光斑34和发射光斑54分别在样品上移动的相应速度无关。成像平面56。再扫描显微镜系统的光学放大倍数可以理解为由物镜30和管透镜28的组合提供的光学放大倍数(在De Luca中称为Mmicr)以及检测光学系统的光学放大倍数M2确定。检测光学系统的光学放大倍数由扫描透镜26、中继透镜22a-22c、透镜40a和40b以及再扫描透镜50确定。假设中继透镜22a-22d具有相等的焦距，检测光学系统的光学放大倍数M2由下式给出：
M2＝(f40a*f50)/(f26*f40b)，其中f40a表示透镜40a的焦距等。
应该认识到的是，主图像平面27中的照明光斑图像的速度v1P由第一速度(即照明光斑34在样品上和/或穿过样品的实际速度)与物镜30和管透镜28组合的光学放大倍数的乘积给出，即v1P＝v1*Mmicr。
在所描绘的实施例中，假设中继透镜22a-22d的焦距相等，那么基线速度vB由vB＝v1*Mmicr*M2给出。
在一个实施例中，第二速度大约是基线速度的两倍v2≈2*vB。这可以例如通过配置检测光学系统使得其以大约0.5的光学放大倍数(M2≈0.5)将主图像平面27中的图像成像到成像系统52的成像平面56上来实现。以这种方式，如果v1P和v2相等，那么第二速度是基线速度的两倍。
在所描绘的实施例中，系统10包括用于使发射光46通过的孔径42(诸如针孔或狭缝)以及用于将发射光46聚焦到孔径42上的光学系统(在这个示例中包括透镜40a)。
此外，所描绘的实施例包括数据处理系统100，其包括用于控制可旋转元件和/或用于控制y轴扫描系统20a和/或20b和/或用于控制光源11和/或用于控制成像系统52的部件。
图2以三个维度示出了再扫描显微镜系统10的实施例。为了清楚起见，未示出主图像平面27之后的样品和可选的另外的透镜。照明光16入射在分色镜18上，其将照明光16朝y轴扫描系统20a反射，在所描绘的实施例中，朝反射镜20a反射，反射镜20a被配置为围绕轴62旋转。照明光16随后入射到可旋转元件25上，在所描绘的实施例中入射在被配置为围绕旋转轴60无限旋转的多边形扫描仪25上。扫描透镜26随后将照明光聚焦到主图像平面27上。进一步将照明光聚焦在样品上的另一个透镜系统未示出。但是，应该认识到的是，照明光在主图像平面27上的任何移动对应于照明光斑34在样品32上和/或穿过样品32的类似移动。为了说明，如果平面27中的照明光在x方向上移动，那么照明光斑34也将在x方向上在样品上和/或穿过样品移动，但具有由所述另一个透镜系统的放大倍数所确定的较低速度。
来自样品的发射光46从样品返回到可旋转元件25，可旋转元件25对发射光46进行去扫描，使得形成返回到反射镜20a的静态发射光束。然后反射镜20a将发射光46反射到使发射光46通过的分色镜18，使得发射光入射到被布置为将发射光46引导到扫描镜20b的静态反射镜38和静态反射镜44上。扫描镜20b也被配置为绕轴62旋转。优选地，扫描镜20a和20b被配置为同步移动。在一个实施例中，可以使用单个y轴扫描镜代替两个扫描镜20a和20b。
在被反射镜20b反射之后，发射光46入射在可旋转元件的反射表面上，使得发射光被再扫描。由此，发射光斑54在成像系统52的成像平面56上移动。
y轴扫描镜20a的旋转使平面27中的照明光如所指示的在y方向上移动，并因此使照明光斑34也在样品32上和/或穿过样品21在y方向上移动。
y轴扫描镜20b的旋转导致发射光斑54在成像平面56上如所指示的在y方向上移动。
因此可旋转元件25可以被配置为在特定方向上移动照明光斑34。本文使用的照明光斑34的第一速度可以理解为在这个特定方向上的速度分量。类似地，可旋转元件25可以被配置为在特定方向上移动发射光斑54。发射光斑54的第二速度可以理解为在这个特定方向上的速度分量。
在所描绘的实施例中，入射在可旋转元件上的照明光的行进方向与入射在可旋转元件上以在成像平面上移动发射光斑的发射光的行进方向之间的角度相同，即，发射光46在x方向上朝可旋转元件行进并且照明光16也在x方向上朝可旋转元件行进。优选地，这样的角度小于90度，优选地小于60度，更优选地小于30度。
在所描绘的实施例中，旋转轴与y轴对准，如右下角所指示的。径向表面可以理解为垂直于旋转轴60的表面。在所描绘的实施例中，由此任何径向表面平行于x-z平面，如右下角所指示的。
取决于y轴扫描仪20a和20b的朝向以及可旋转元件的反射表面的朝向，再扫描的发射光46和扫描的照明光16的各自的方向不同。特别地，可旋转元件的径向表面与再扫描的发射光的方向之间的角度取决于y轴扫描镜20b的朝向，其中可旋转元件的径向表面与扫描的照明光16的方向之间的角度取决于y轴扫描镜20a的朝向。优选地，在样品扫描期间，这些角度至多为10度。
图3、图4和图5示出了可旋转元件在旋转期间不同时刻的俯视图。图3A、3B、3C描绘了在反射表面24a扫描照明光16的整个第一时间段期间的三个相应时刻。
图3示出了其中再扫描显微镜系统10被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间第二反射表面24g反射发射光46并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面56上移动发射光斑54的实施例。
为了清楚起见，未示出发射光46的去扫描。通常，发射光46在通过分色镜18之前和照明光16沿着相同的路径行进，但方向相反。
在所描绘的实施例中，至少如所描绘的那样从顶部观察时，照明光16和发射光46在入射到可旋转元件25上之前沿着相同方向行进。
此外，在所描绘的实施例中，可旋转元件被配置为在第一可变方向上反射照明光16并且在第二可变方向上反射发射光46以在成像平面上移动发射光斑。在所描绘的实施例中，扫描的照明光16和再扫描的发射光46沿着基本相反的方向行进，即行进方向之间的角度大约为180度。优选地，该角度大于90度，优选地大于120度，更优选地大于150度，使得成像系统52和样品32可以定位在可旋转元件的任一侧。这例如允许再扫描显微镜系统仅包括两个固定的反射镜38、44，因为不需要反射镜来将扫描的照明光或再扫描的发射光分别引导至样品。成像系统。
图3A、3B和3C图示由于可旋转元件25的旋转，第一反射表面和第二反射表面的朝向改变，导致相应的反射光束16和46也移动。
由于可旋转元件25的反射表面24不围绕穿过反射表面本身的轴旋转，而是围绕公共轴60旋转，因此被扫描的照明光16的反射点和被再扫描的发射光46的反射点的各自位置可能略有不同。但是，本申请人已发现这些变化不会使形成的图像劣化到可接受的限制之外。可选地，可以借助于适当的后处理软件来补偿这些变化。
图4A、4B、4C描绘了反射表面24a扫描照明光16及再扫描发射光46的整个第一时间段期间的三个相应时刻。
图4示出了其中再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在第一时间段期间第一反射表面24a反射发射光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面56上移动发射光斑54并且被配置为使得在使用中在可旋转元件25的旋转期间的实施例。在这个实施例中，第二反射表面24g在整个第二时间段内反射照明光16并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品32上和/或穿过样品32移动照明光斑34。在所描绘的实施例中，再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第二时间段期间第二反射表面24g反射发射光46并且在所述第二时间段期间改变朝向以在图像平面56上移动发射光斑54。这里，第二时间段发生在第一时间段之后，此时反射表面24g被定位为接收照明光16和发射光46。
分别在第一、第二、第三时刻(分别在图4A、4B、4C中示出)，第一反射表面24a被定向为使得扫描的照明光16分别遵循路径(i)、路径(ii)、路径(iii)朝向样品32并且使得再扫描的发射光46分别遵循路径(iv)、路径(v)、路径(vi)。
图5A、5B、5C示出了第一时间段期间的三个相应时刻，其中第一反射表面24a反射照明光16并且第二反射表面24g反射发射光46。在所描绘的实施例中，反射表面24a和24g是平行的，特别是相对于彼此成180度定向。在这个实施例中，可旋转元件包括不平行于表面24a也不平行于表面24g的第三反射表面24h。在第三时间段期间，在可旋转元件进一步旋转时，反射表面24h将反射照明光16用于扫描。在第三时间段期间，另一个表面(在这个示例中为反射表面24c)将反射发射光46用于再扫描。
图6A和6B分别示出了主图像平面27中的照明光16和成像平面56中的发射光斑68的移动。
当照明光16穿过平面27时，它被聚焦并具有宽度由W指示的点扩散函数。发射光斑68被聚焦到成像平面56上，并且在所描绘的实施例中产生的发射光斑68具有宽度W/2。如上所述，这种大小的差异可能是由于检测光学系统中的透镜造成的。
图6A示出了照明光16以沿着x方向的速度v1P在主图像平面27上扫描。因此，照明光斑34也在x方向上在样品上和/或穿过样品以一定的速度移动，但由于主图像平面27和样品32之间的另外的透镜引起的放大倍数而在x方向上以较低的速度移动。特别地，图6A图示了照明光在平面27上扫描，使得照明光在平面27上沿着几条扫描行64移动。因此，照明光斑也在样品32上和/或穿过样品32逐行扫描。通常，照明光在相同方向上(在这个示例中从左到右)扫描每条扫描行64。在照明光扫描了一行(例如，行64a)之后，它例如通过y轴扫描仪20a在y方向上的递增旋转而移动，使得可以扫描下一行64b。优选地，y轴扫描仪递增地移动以改变照明光的y位置并且当可旋转元件在x方向上扫描照明光时保持稳定。
图6B示出了发射光斑68在成像平面56上被再扫描。类似地，发射光斑68通过可旋转元件25在再扫描行66上沿着x方向移动。优选地，主图像平面27中的照明光16和成像平面56上的发射光斑68在这样的意义上同步移动：发射光斑68在再扫描行66(在左手侧)上开始的时刻是照明光16在对应的扫描行64上开始的时刻，并且照明光16和发射光斑68同时到达它们各自的行的末端。
图7A示出了具有12个切面的多边形扫描仪。在实施例中，一些切面可以是反射性的，而其它切面是非反射性的。
应该认识到的是，通过增加切面的数量，可旋转元件每次旋转写入到样品和成像平面上的扫描行的数量增加。由此，可以提高扫描速度。
图7B示出了可旋转元件25的又一个实施例，其中两个反射镜24a、24g附接到两个杆70a、70g的相应端部。同样，可旋转元件被配置为围绕旋转轴60旋转。
图8描绘了图示可以用于如参考图2所述的计算系统中的示例性数据处理系统的框图。
如图8中所示，数据处理系统100可以包括通过系统总线106耦合到存储器元件104的至少一个处理器102。由此，数据处理系统可以将程序代码存储在存储元件104内。此外，处理器102可以执行经由系统总线106从存储器元件104访问的程序代码。在一方面，数据处理系统可以被实现为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。但是，应该认识到的是，数据处理系统100可以以包括能够执行本说明书中描述的功能的处理器和存储器的任何系统的形式来实现。
存储元件104可以包括一个或多个物理存储设备，例如本地存储器108和一个或多个大容量存储设备110。本地存储器可以指在程序代码的实际执行期间通常使用的随机存取存储器或(一个或多个)其它非持久性存储器设备。大容量存储设备可以被实现为硬盘驱动器或其它持久性数据存储设备。处理系统100还可以包括一个或多个高速缓存存储器(未示出)，其提供至少一些程序代码的临时存储以减少在执行期间必须从大容量存储设备110检索程序代码的次数。
被描绘为输入设备112和输出设备114的输入/输出(I/O)设备可以可选地耦合到数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标的定点设备等。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、扬声器等。输入和/或输出设备可以直接地或通过介入的I/O控制器耦合到数据处理系统。
在实施例中，输入和输出设备可以被实现为组合的输入/输出设备(在图8中用围绕输入设备112和输出设备114的虚线示出)。这种组合设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施例中，可以通过在触摸屏显示器上或附近的物理对象(例如，触控笔或用户的手指)的移动来提供对设备的输入。
网络适配器116还可以耦合到数据处理系统以使其能够通过介入的私有或公共网络而耦合到其它系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括用于接收由所述系统、设备和/或网络发送到数据处理系统100的数据的数据接收器，以及用于将数据从数据处理系统100发送到所述系统、设备和/或网络的数据发送器。调制解调器、线缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统100一起使用的不同类型网络适配器的示例。
如图8中所示，存储器元件104可以存储应用118。在各种实施例中，应用118可以存储在本地存储器108、一个或多个大容量存储设备110中，或者与本地存储器和大容量存储设备分开。应该认识到的是，数据处理系统100还可以执行能够促进执行应用118的操作系统(图8中未示出)。以可执行程序代码的形式实现的应用118可以由数据处理系统100(例如由处理器102)执行。响应于执行应用，数据处理系统100可以被配置为执行本文描述的一个或多个操作或方法步骤。
在本发明的一方面，数据处理系统100可以表示用于控制如本文描述的再扫描显微镜系统的控制模块。
本发明的各种实施例可以被实现为与计算机系统一起使用的程序产品，其中程序产品的(一个或多个)程序限定实施例的功能(包括本文描述的方法)。在一个实施例中，(一个或多个)程序可以包含在各种非暂态计算机可读存储介质上，其中，如本文所使用的，表述“非暂态计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂态的传播信号。在另一个实施例中，(一个或多个)程序可以包含在各种暂态计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于：(i)不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，诸如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)，其上永久存储信息；以及(ii)可写存储介质(例如，闪存、盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器)，其上存储可更改信息。计算机程序可以在本文描述的处理器102上运行。
本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而无意于限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组的存在或添加。
所附权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的相应结构、材料、动作和等效物旨在包括用于与具体要求保护的其它要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明的目的呈现了对本发明的实施例的描述，但并非旨在穷举或将本发明限于所公开的形式的实施方式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说将是清楚的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理和一些实际应用，并使本领域的其它普通技术人员能够理解本发明的具有适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种用于形成样品的图像的再扫描显微镜系统，包括：
照明光学系统，用于在样品处引导和可选地聚焦照明光，由此在样品处提供照明光斑，所述照明光斑导致来自样品的发射光，
检测光学系统，用于将发射光的至少一部分聚焦到成像系统的成像平面上，由此在成像平面上导致发射光斑，
其特征在于
所述系统还包括可旋转元件，用于在旋转时在样品上和/或穿过样品移动照明光斑并且同时在成像系统的所述成像平面上移动发射光斑，其中可旋转元件包括至少两个非平行反射表面。
2.根据权利要求1所述的再扫描显微镜系统，其中所述可旋转元件被配置为围绕旋转轴旋转至少90度的角度。
3.根据权利要求1或2所述的再扫描显微镜系统，其中所述可旋转元件包括第一反射表面和第二反射表面，并且其中
所述再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述可旋转元件的旋转期间第一反射表面在整个第一时间段内反射照明光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑。
4.根据权利要求3所述的再扫描显微镜系统，其中所述再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间第二反射表面反射发射光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑。
5.根据权利要求4所述的再扫描显微镜系统，其中所述再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述可旋转元件的旋转期间第二反射表面在整个第二时间段内反射照明光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑，并且被配置为使得在所述第二时间段期间所述可旋转元件的另一个反射表面反射发射光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑。
6.根据权利要求3所述的再扫描显微镜系统，其中所述再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第一时间段期间第一反射表面反射发射光并且在所述第一时间段期间改变朝向以在成像平面上移动发射光斑，并且使得在使用中在所述可旋转元件的旋转期间第二反射表面在整个第二时间段内反射照明光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑。
7.根据权利要求6所述的再扫描显微镜系统，其中所述再扫描显微镜系统被配置为使得在使用中在所述第二时间段期间第二反射表面反射发射光并且在所述第二时间段期间改变朝向以在图像平面上移动发射光斑。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的再扫描显微镜系统，其中
所述可旋转元件包括具有多个反射切面的可旋转多边形扫描仪，其中第一反射表面是所述多个反射切面中的第一切面，并且第二反射表面是所述多个反射切面中的第二切面。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的再扫描显微镜系统，其中
所述再扫描显微镜系统被配置为以第一速度在样品上和/或穿过样品移动照明光斑并且以第二速度在成像平面上移动发射光斑，使得第二速度不同于基线速度，优选地高于基线速度，其中
基线速度被定义为第一速度乘以所述再扫描显微镜系统的光学放大倍数。
10.根据权利要求9的再扫描显微镜系统，其中第二速度大约是基线速度的两倍。
11.根据权利要求9或10所述的再扫描显微镜系统，包括
物镜，被配置为采集来自样品的发射光并将发射光聚焦在所述再扫描显微镜系统的主图像平面上，其中
所述检测光学系统被配置为将主图像平面中的图像成像到成像系统的成像平面上，优选地具有大约0.5的光学放大倍数。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的再扫描显微镜系统，被配置为使得在使用中，入射在可旋转元件上的照明光的行进方向与入射在可旋转元件上以在成像平面上移动发射光斑的发射光的行进方向之间的角度小于90度，优选地小于60度，更优选地小于30度，最优选地大约为0度。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的再扫描显微镜系统，其中所述可旋转元件被配置为在第一可变方向上反射照明光并且在第二可变方向上反射发射光以在成像平面上移动发射光斑，其中第一可变方向和第二可变方向之间的角度大于90度，优选地大于120度，更优选地大于150度，最优选地大约为180度。
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的再扫描显微镜系统，其中所述系统包括用于使发射光通过的孔径，诸如针孔或狭缝，以及用于将发射光聚焦到所述孔径上的光学系统。
15.一种使用再扫描显微镜系统形成样品的图像的方法，所述再扫描显微镜系统包括
照明光学系统，用于在样品处引导和可选地聚焦照明光，由此在样品处提供照明光斑，所述照明光斑导致来自样品的发射光，并且所述再扫描显微镜系统包括
检测光学系统，用于将发射光的至少一部分聚焦到成像系统的成像平面上，由此在成像平面上导致发射光斑，
特征在于
所述再扫描显微镜系统包括可旋转元件，所述可旋转元件包括至少两个非平行反射表面，并且其中所述方法包括
旋转所述可旋转元件以在样品上和/或穿过样品移动照明光斑，并且同时在成像系统的所述成像平面上移动发射光斑。
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