JP2017530408A - ミラーデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、ＳＰＩＭ顕微鏡において照明光を偏向するミラーデバイスに関する。本発明は、保持部材であって、顕微鏡対物レンズに保持部材を取り付けるための結合要素を有し、保持部材に少なくとも１つの偏向ミラーが取外し可能に取り付けられている、保持部材を特徴とする。

Description

本発明は、ＳＰＩＭ顕微鏡において照明光を偏向するミラーデバイスに関する。

さらに本発明は、光学デバイス、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料を照明する構造体、ならびにそのようなミラーデバイスを備える顕微鏡に関する。

試料の層状の照明が行われるＳＰＩＭ技術（Single Plane Illumination Microscopy；単一平面照明顕微鏡）では、たとえば試料を点状に走査するときよりも、より迅速でより試料に優しい像データの取込みが可能になる。ＳＰＩＭ技術の既知の利用分野は、試料中の蛍光色素分子がレーザ光により励起される蛍光顕微鏡の領域である。この場合、ＳＰＩＭ技術では、励起は、照明光シート（「光ストリップ」とも称される）が透過する平面内でのみ行われる。これにより、他の平面内での照明光による試料の損傷が回避される。

ＳＰＩＭ技術に従って作動する顕微鏡（Selective Plane Illumination Microscope；選択的平面照明顕微鏡）は、たとえば「Ｌｉｎｄｅｋ ｅｔ ａｌ； Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｏｐｔｉｃｓ， １９９９， ｖｏｌ． ４６， ｎｏ． ５， ８４３−８５８」に記述されている。

ＳＰＩＭ方法に従って作動する光学デバイスは、独国特許出願公開第１０２５７４２３号明細書に記述されている。この顕微鏡では、試料は、薄い光ストリップにより照明される一方、観察は、照明を行う光ストリップの平面に対して垂直に行われる。この場合、照明および検出は、それぞれ別個の光学系、特に互いに垂直の別個の２つの対物レンズを有する別個の２つの光学的な光路を介して行われる。光ストリップは、照明用対物レンズと、照明用対物レンズに前置された円筒光学系とにより生成される。撮像のために、試料が、検出器に対して定位置の光ストリップを通過するように移動させられ、これにより、層状の蛍光および／または散乱光が面検出器により撮像される。そうして得られた複数の断層像データから、続いて、試料の３次元的な結像に基づく相応のデータセットを構成することができる。試料の操作は、この文献には開示されていない。

独国特許出願公開第１０２００４０３４９５７号において、顕微鏡対物レンズを介して試料を観察する構造体が知られており、そのハウジング内で、レンズ光学系の外側に、試料の照明光の導光部が設けられている。この場合、照明光は、まず導光部の内側で対物レンズの光軸に対して平行に進行し、その後、対物レンズハウジングに取り付けられた、低アパーチャのリフレクタに当たる。リフレクタは、照明光を、追加的な結像要素を用いて、顕微鏡対物レンズの光軸に対して垂直に、ひいては観察方向に対して垂直に試料に焦点合わせさせる。ここでも、試料の照明は、面状にＳＰＩＭ原理に従って行われる。このように構成された顕微鏡対物レンズの使用により、照明光に対する別の対物レンズの使用を省略してもよい。しかし、追加的な導光部とリフレクタとを備えるこの特殊対物レンズの特別な構成は、技術的に極めて煩雑であり、高コストである。

独国実用新案第２０２０１１１１００７７号明細書において、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料を照明する構造体が知られている。この構造体は、光線束を生成する光源と、光線束から光ストリップを生成する手段と、試料から出射する検出光を直接にまたは間接に検出器へ送るように構成されかつ設定された光学系を有する少なくとも１つの対物レンズとを備える。さらに、この構造体は、対物レンズの光学系に後置された、光ストリップを偏向する偏向装置を備える。

このような偏向装置は、これまで手間を掛けて一体的に製作され、たいてい、その保持が極めて面倒であった。特に、これまで製造された偏向装置は、たいてい、大量生産には適さない、多大な手間が掛かる製造方法で製造されている。

したがって、本発明の課題は、簡単で、柔軟にかつ確実に取扱い可能であり、さらに簡単に、特に大量生産を行う製造方法によっても製造可能である、冒頭で記述した構成のミラーデバイスを提供することである。

この課題は、保持部材であって、顕微鏡対物レンズに保持部材を取り付けるための結合要素を有し、保持部材に少なくとも１つの偏向ミラーが取外し可能に取り付けられている、保持部材を特徴とする、ミラーデバイスにより解決される。

本発明に係るミラーデバイスは、ミラーデバイスを簡単で確実に顕微鏡対物レンズにかつ／または試料を照明する光学デバイスに取り付けることができるというとりわけ格別な利点を有する。特に、本発明に係るミラーデバイスは、偏向ミラーを保持するのに、外側から試料領域に突出し、それ自体が場所を占めるであろう大きな追加的な支持部を必要としないという利点を有する。さらに、対物レンズ自体を予め安定して保持しなければならないので、対物レンズまたは別の対物レンズにおける構造体が大きな安定性を保証する。

さらに、本発明に係るミラーデバイスは、その主要部品を互いに依存せずにそれぞれ部品にとって特別な要求に従って製造することができるというとりわけ格別な利点を有する。そうして、たとえば、たとえば誘電性の鏡面などの特別な鏡面を有する偏向ミラーを使用することもさらに可能であり、これは、一体的な製造ではほぼ不可能である。

さらに、本発明に係るミラーデバイスは、ミラーデバイスを個々の部品に分解して、極めて簡単に、たとえば培養液および／または液浸油により洗浄することができるという利点を有する。

本発明に係るミラーデバイスのとりわけ格別な利点は、実験の要求に応じて、かつ／または検査すべき方法の種類に応じて、かつ／または選択される検査方法に応じて、簡単に、効率的にかつ確実に、そのために適した偏向ミラーを使用することができることにある。

特に、同時に複数の偏向ミラーを使用することも可能であり、この場合、ユーザは、使用される偏向ミラーの種類を個別に整えることができる。

格別な態様では、保持部材は、環状に形成されている。この場合、特に好適には、保持部材は、それ自体の軸方向に関して、光軸に対して同軸に顕微鏡対物レンズに取り付けられるように構成されかつ設定されている。特に、そのような態様は、環状の保持部材が顕微鏡対物レンズの正面領域、特に対物レンズハウジングに取り付けられる、特にねじ止めされるように構成されてもよい。

結合要素は、様々に構成されてもよい。特に好適には、結合要素は、顕微鏡対物レンズの対応結合要素と、特に対物レンズハウジングの対応結合要素と協働し、これにより、ミラーデバイスが顕微鏡対物レンズに取り付けられるように構成されかつ設定されている。

特に好適には、結合要素は、たとえばねじ山、特に雌ねじ山を有し、ねじ山は、顕微鏡対物レンズの対応ねじ山とねじ結合部を形成するように構成されかつ設定されてもよい。択一的にまたは追加的に、保持部材は、少なくとも部分的にねじリングとして構成されてもよい。

ねじ結合部に対して択一的にまたは追加的に、結合要素は、クランプ結合要素または係止結合要素として構成されてもよい。たとえば、顕微鏡対物レンズのハウジングは、周方向に延在する係止溝を有してもよく、係止溝に、ミラーデバイスの１つまたは複数の係止突起が係合する。

結合要素の種類および顕微鏡対物レンズにミラーデバイスを取り付ける方法にかかわらず、特に好適には、ミラーデバイスが光学的な理由からそれぞれ要求される位置に取り付けられることを保証する手段が設けられている。特に、たとえば１つまたは複数の取付けストッパが設けられてもよく、取付けストッパは、顕微鏡対物レンズに対して相対的なミラーデバイスの取付け位置を規定するので、ユーザは、ミラーデバイスを取り付けるとき、取付け位置を、ユーザ自身が見付けて調整する必要がない。

しかも、好適には、顕微鏡対物レンズに取り付けられたミラーデバイスは、顕微鏡対物レンズに対して相対的に、特にｚ方向に可動であってもよい。

特に好適な態様では、顕微鏡対物レンズに対して相対的な、ミラーデバイスが取り付けられる回動位置は、ユーザにより調整することができる。これは、偏向ミラーの位置合わせ、特に光軸に対して垂直の平面内の位置を個別に調整可能にするために特に好適である。択一的にまたは追加的に、試料を照明する構造体では、顕微鏡対物レンズ、または対物レンズの、少なくともミラーデバイスが取り付けられた部品は、ミラーデバイスとともに、光軸を中心に回動することができるようにしてもよく、これにより、保持部材に取り付けることができる１つまたは複数の偏向ミラーの回動位置を個別に規定することができる。

好適な態様では、保持部材は、収容部を有し、収容部の内側にかつ／または表面に少なくとも１つの偏向ミラーが取り付けられており、収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、ストッパは、偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定する。この態様の利点は、特に、たとえば偏向ミラーの交換後、保持部材に偏向ミラーを安全で確実に取り付けることができることにある。さらに、この場合、ユーザは、ユーザ自体の実験または検査にとって好適である場合、保持部材を、顕微鏡対物レンズにおける保持部材の組込位置に存置してもよい。

とりわけ格別に好適には、保持部材に、偏向ミラーに対する収容部が設けられてもよく、収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、ストッパは、偏向ミラーの対応ストッパと協働して、偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定する。特に好適には、収容部は、偏向ミラーが保持部材に取り付けられる間、偏向ミラーが自動的に所定の取付け位置に位置決めされるように構成されかつ配置されてもよい。この態様では、ユーザにとってとりわけ格別に好適には、ユーザは、保持部材に偏向ミラーを固定することだけに集中すればよく、これに対して偏向ミラーは、保持部材に対して相対的に、取付け過程に際してある程度自身で調整し、要求される取付け位置に至る。

とりわけ格別に好適な態様では、保持部材に複数の偏向ミラーが取り付けられているかつ／または取付け可能である。そのような態様は、試料を様々な方向から照明することができるという格別な利点を有し、これは、専ら一方向からの照明では試料の一部により暗くなる領域でも、他方向からの、つまり複数の偏向ミラーのうちの他の偏向ミラーを介する照明により、照明光を供給することができるという利点をさらに有する。

特にこの態様に関して格別に好適には、保持部材に、対を成して互いに対向して位置する複数の偏向ミラーが取り付けられており、とりわけこれにより、ＸＹ平面への投影に関して、反対方向から照明することができる。

その点において、格別に好適であり多様に使用可能な態様では、保持部材に、対を成して互いに対向して位置する６つの偏向ミラーが取り付けられているかつ／または取付け可能である。そのような態様は、試料および／または試料の一部の「影付け」に的確に影響を及ぼすかつ／またはこれを利用することを可能にする。

好適な態様では、保持部材に、共通の１平面内に配置された複数の偏向ミラーが取り付けられているかつ／または取付け可能である。択一的にまたは追加的に、偏向ミラーは、試料の周りにまたは試料目標位置の周りに同心的に配置されてもよい。

それ自体の機械的な構造に関して同一に構成されているが、しかしその鏡面に関しては必ずしも同一に構成されていない複数の偏向ミラーが設けられている態様がとりわけ格別に好適である。これは、偏向ミラーを互いに交換すること、また保持部材の複数の収容部のうちの異なる収容部に取り付けることもできるという格別な利点を有する。

とりわけ格別に好適な態様では、保持部材に、複数の偏向ミラーが別個にかつ互いに依存せずに取り付けられているかつ／または取付け可能である。そのような態様は、ユーザが個別に、場合により様々な種類の偏向ミラーのどの組み合わせを保持部材のどの収容部に取付けようとするのか決定することができるというとりわけ格別な利点を有する。特に、ユーザは、複数の偏向ミラーのうちの１つの偏向ミラーを、他の偏向ミラーへ影響を及ぼすことなく、交換することができる。

保持部材に、複数の偏向ミラーが取り付けられていてかつ／または取付け可能であり、互いに隣り合う少なくとも２つの偏向ミラーが互いに４５°の角度を有し、かつ／または互いに隣り合う少なくとも２つの偏向ミラーの、軸方向に対して垂直の平面への直交投影が４５°の角度を有する態様は、特に普遍に使用可能で、前述の影付けの問題に関しても特に好適である。

特に好適には、ミラーデバイスの保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する複数の収容部を有してもよい。この場合、好適には、複数の収容部が同一に構成されてもよく、これは、上述のように、偏向ミラーが、特にそれ自体の機械的な構造に関して同一に構成されている（しかしその鏡面に関しては必ずしも同一に構成されていない）とき、任意に様々な収容部に、様々な組み合わせで使用することができるというとりわけ格別な利点を有する。

対を成して互いに対向して位置する複数の偏向ミラーの配置を可能にするために、好適には、特に、保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、対を成して互いに対向して位置する複数の収容部を有してもよい。特に好適には、保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、３つの対を成して互いに対向して位置する収容部を有してもよい。

既に偏向ミラーの配置に関して上述したように、収容部に関して、保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、共通の１平面内に配置された複数の収容部を有し、かつ／または保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する複数の収容部を有し、偏向ミラーは、別個にかつ互いに依存せずに収容部の内側にかつ／または表面に取り付けられておりまたは取付け可能であり、かつ／または保持部材は、複数の収容部を有し、互いに隣り合う少なくとも２つの収容部は、互いに４５°の角度を有し、かつ／または互いに隣り合う少なくとも２つの収容部の、軸方向に対して垂直の平面への直交投影は、４５°の角度を有してもよい。

複数の偏向ミラーが取り付けられたそのようなミラーデバイスは、複数の光線束、たとえば照明光線束および操作光線束が同時にまたは同じタイミングで複数の偏向ミラーのうちのそれぞれ１つの偏向ミラーを介して試料へ導かれるという別の利点を有する。択一的または追加的に、照明光線束および／または操作光線束を、調整可能なビーム偏向デバイスを用いて相前後してそれぞれ異なる偏向ミラーへ導いて、試料を、様々な方向から照明するまたは操作することも可能である。

特にこの場合、しかも極めて一般的に、ミラーデバイスを用いて、試料を、操作光により操作することができ、この場合、試料は、照明光シートの態様の、照明光、特に蛍光励起のための励起光により照明され、ＳＰＩＭ技術を用いて結像される。この場合、特に、操作光ならびに照明光は、対物レンズ作業位置に配置された同一の対物レンズにより、または相前後して対物レンズ作業位置へもたらされる様々な対物レンズにより焦点合わせされ、操作光および／または照明光は、対物レンズを透過した後で、ミラーデバイスにより、対物レンズの光軸に対して０°とは異なる角度を成して伝播するように偏向されてもよい。

試料を操作するために、様々な波長の光が使用されてもよい。紫外光（ＵＶ光）は、たとえば細胞剥離、ＤＮＡ切断およびマイクロセクションに使用することができる極めてエネルギ豊富な光である。しかも、一般的な４０５ｎｍの波長を、光活性化および光変換に使用することもできる。可視光（ＶＩＳ）を、蛍光色素の褪色実験（ＦＲＡＰ−Fluorescence Recovery After Photobleaching；光褪色後蛍光回復法）に使用することができる。しかも、可視光を、同様に光活性化および光変換に使用することができる。赤外光（ＩＲ光）を使用すると、極めて小さな体積の範囲内で赤外光を加えることにより、温度、たとえば水温が急激に高められることにより、極めて的確に、極めて少ない負担でかつ局所的に限定して損傷させることができる。組織による直接の吸収も同様に可能である。赤外光を、光ピンセットと相俟って使用することもできる。さらに、生体構造が多光子励起（ＭＰ）原理を介して赤外操作光と相互作用することにより、赤外操作光を、細胞剥離、光褪色、光活性化および光変換などの上述のプロセスに使用することができる。

好適には、本発明によれば、特に、従来技術において知られた装置とは異なり、必要な場合、試料を単なる２つの方向を大きく上回る方向から操作することも可能である。調整可能なビーム偏向デバイス（たとえば直列に接続された２つのガルバノミラーであって、そのうちの１つのガルバノミラーはｘ方向で偏向し、１つのガルバノミラーはｙ方向で偏向する）の使用により、たとえば点状の、線状のかつ自由に選択可能な面状の操作照明により操作を行うことができる。特に、任意に成形された試料領域（ＲＯＩ、Region of Interest；関心領域）を、的確に操作光を加えることにより操作することができる。

格別な態様では、保持部材は、複数の収容部を有し、収容部の内側にかつ／または表面にそれぞれ１つの偏向ミラーが取り付けられておりまたは取付け可能であり、各収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、ストッパは、偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定する。特に好適には、保持部材は、複数の収容部を有し、収容部の内側にかつ／または表面にそれぞれ１つの偏向ミラーが取り付けられておりまたは取付け可能であり、各収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、ストッパは、１つの偏向ミラーの対応ストッパと協働して、それぞれ偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定してもよい。上述されたように、保持部材は、複数の収容部を有し、収容部は、１つの偏向ミラーが収容部のうちの１つの収容部の内側にかつ／または表面に取り付けられる間、偏向ミラーが自動的に収容部に対して設定された取付け位置に位置決めされるように構成されかつ配置されていると特に好適である。というのもユーザは、取り付けられるべき偏向ミラーを自身で調整しなくてもよく、偏向ミラーは、取付け過程において、自動的に、要求される取付け位置を占めるからである。

偏向ミラーは、たとえば少なくとも１つのねじにより、保持部材に取り付けられてもよい。特に、偏向ミラーは、取付け用貫通部を有し、取付け用貫通部を通って、保持部材の取付け用ねじ山に螺入される取付けねじが延在してもよい。そのような態様は、迅速で確実な取付けを可能にし、必要な場合、煩雑な特殊工具を必要とすることなく、迅速で効率的な偏向ミラーの交換を可能にする。

上述のように、鏡面に関して制限が存在せず、特に製造上の制限が存在しない。むしろ、鏡面の製造にとって一般的なあらゆる方法を使用してもよい。たとえば、偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、誘電性の鏡面を有してもよい。そのような構成は、特別な波長に対して特に高い反射率を達成することができる、かつ／または別の波長に対して特に低い反射率を達成することができるというとりわけ格別な利点を有する。

たとえば、偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの１つの偏向ミラーが金属鏡面を有する、または偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの１つの偏向ミラーが光学研磨された鏡面を有することも可能である。

さらにまた、鏡面の形状に関して基本的な制限は存在しない。たとえば、偏向ミラーは、平らに形成されてもよい。しかも、たとえば追加的な焦点合わせが所望されている場合、偏向ミラーは湾曲していてもよい。

とりわけ格別に好適な態様では、ミラーデバイスは、少なくとも１つの貫通部を有し、貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能であるかつ／または検査位置から離間可能である。特に好適には、ミラーデバイスは、少なくとも１つの貫通部を有し、貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能でありかつ／または検査位置から離間可能であり、貫通部は、軸方向に対してかつ／またはミラーデバイスが取り付けられた顕微鏡対物レンズの光軸に対して０°とは異なる方向で、特に９０°の角度を成して延在する移送路を規定してもよい。

このような態様は、試料を、たとえば複数の試料が１つの直線に沿って直列に配置された大量の検査のためであっても、ＸＹ平面内で、たとえばＸＹ方向に移動可能な試料ステージにより偏向ミラーの間の検査位置にもたらすことができ、その際、ミラーデバイスおよび／または顕微鏡対物レンズをこれに取り付けられたミラーデバイスとともにＺ方向に動かす必要がない、というとりわけ格別な利点を有する。たとえばこれは、試料が交換される場合でも一度調整された焦点合わせが維持されるというとりわけ格別な利点を有する。

特に好適には、ミラーデバイスは、特に半径方向で互いに反対の側に位置する２つの貫通部を有し、貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能であってもよいかつ／または検査位置から離間可能であってもよい。そのような態様は、はじめの試料がこれらの貫通部のうちの１つの貫通部を通って検査位置から離間することができる一方、同時に別の貫通部を通って既に次の試料が検査位置へ移送されるという格別な利点を有する。

特に好適な態様では、保持部材、および／または偏向ミラー、および／または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラー、特に全ての偏向ミラーは、耐腐食性の材料から、かつ／または水性栄養培地に対して不活性の材料から、かつ／または特殊鋼から製作されている。そのような態様は、ミラーデバイスが使用中、たとえば培養液、液浸油または他の化学物質などの、実験中に使用される液体により損なわれないという格別な利点を有する。

顕微鏡対物レンズと、顕微鏡対物レンズに取り付けられた、本発明に係るミラーデバイスとを備える光学デバイスが特に好適である。この場合、特に好適には、偏向ミラーの鏡面の平面が、顕微鏡対物レンズの光軸に対して３０°〜６０°の範囲の角度で、特に４５°の角度を成して方向付けされてもよい。そのような態様は、特に、光ストリップおよび／または照明光線束および／または操作光線束を、これが偏向後に光軸に対して横向きに延在するように偏向し、かつ／または偏向された光ストリップは、照明用対物レンズおよび／または検出用対物レンズの光軸に対して０°とは異なる角度を成して、特に１０°より大きな角度を成して、さらに特別には直角を成して伝播するようにするのに適している。特に好適には、ミラーデバイスは、複数の偏向ミラーを有し、各偏向ミラーの鏡面の平面は、それぞれ顕微鏡対物レンズの光軸に対して３０°〜６０°の範囲の角度で、特に４５°の角度を成して方向付けされている。

特に好適には、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料を照明する構造体であって、照明光線束を生成する少なくとも１つの光源と、照明光線束から光ストリップを生成する手段と、光ストリップを焦点合わせする照明用対物レンズと、検出用対物レンズであって、検出用対物レンズを通って、照明される試料から出射する検出光が進行する、検出用対物レンズとを備える構造体において、照明用対物レンズまたは検出用対物レンズに、本発明に係るミラーデバイスが取り付けられており、ミラーデバイスは、照明用対物レンズから出射する光ストリップを検査されるべき試料へ偏向する。この場合、特に好適には、偏向された光ストリップは、試料に焦点合わせされてもよい。

さらに、本発明に係るミラーデバイスおよび／または本発明に係る光学デバイスおよび／または本発明に係る光学構造体を有する顕微鏡、特にＳＰＩＭ顕微鏡が特に好適である。顕微鏡は、少なくとも部分的に、走査型顕微鏡または共焦点走査型顕微鏡から構成されてもよい。この場合、特に、場合によっては元々存在するＮＤＤ検出器（Non-Descan-Detector）が、透過光検出器として、かつ／または特にＮＤＤ検出器が面検出器として構成される場合にはＳＰＩＭ検出器として使用されてもよい。さらに、走査型顕微鏡において元々存在する調整可能なビーム偏向デバイスを、たとえば光ストリップおよび／または照明光線束および／または操作光線束を交互に複数の偏向ミラーのうちの１つの偏向ミラーへ導くために使用してもよい。

本発明に係るミラーデバイスは、それ自体の使用に関して、ＳＰＩＭ用途に制限されていない。むしろ、本発明に係るミラーデバイスを、光線束が光軸に対して横向きに延在すべきである他の光学検査および／または実験に使用してもよい。たとえば、投影断層撮影の検査を行うことも可能であり、この場合、試料は、照明光線束により照明され、照明光線束の、試料を通る透過性の光を含む透過光線束が、透過型検出器により検出される。この場合、照明光線束は、これが対物レンズを透過した後で、ミラーデバイスにより偏向され、照明光線束は、偏向後、対物レンズの光軸に対してかつ／または検査されるべき試料に対して０°とは異なる角度で進行する。

図面には、本発明の対象が例示的に略示されている。以下、本発明の対象を、図面に基づき詳説する。その際、同一のまたは同一機能を有する要素には、たいてい、同一の符号が設けられている。

本発明に係るミラーデバイスの１つの実施の態様の保持部材を側面図および斜視図で示す。 ミラーデバイスの偏向ミラーを様々な方向から見て示す。 ミラーデバイスの実施の態様を斜視図で示す。 顕微鏡対物レンズと、顕微鏡対物レンズに取り付けられた、６つの偏向ミラーを有するミラーデバイスとを備える、本発明に係る光学デバイスの１つの実施の態様を断面図で示す。 光学デバイスの実施の態様を第１の側面図で示す。 光学デバイスの実施の態様を第２の側面図で示す。 光学デバイスの実施の態様を斜視図で示す。 顕微鏡対物レンズと、顕微鏡対物レンズに取り付けられた、２つの偏向ミラーを有するミラーデバイスとを備える、本発明に係る光学デバイスの別の実施の態様を第１の側面図で示す。 光学デバイスの別の実施の態様を第２の側面図で示す。 本発明に係る顕微鏡の１つの実施の態様を示す。

図１は、本発明に係るミラーデバイスの１つの実施の態様の保持部材１を側面図および斜視図で示している。保持部材１は、環状に形成されていて、保持部材１を顕微鏡対物レンズに取り付けるための結合要素２、つまり雌ねじ山３を有する。保持部材１は、それ自体の軸方向に関して、光軸に対して同軸に、顕微鏡対物レンズに取り付けられるように構成されかつ設定されている。雌ねじ山３は、顕微鏡対物レンズの雄ねじ山とねじ結合部を形成するように構成されかつ設定されている。

保持部材１は、対を成して互いに対向して位置する６つの収容部４を有し、収容部４に、それぞれ１つの偏向ミラーが取付け可能である。各偏向ミラーは、ねじ２０により、保持部材１に取り付けられる。そのために、各偏向ミラー１０は、取付け用貫通部１６を有する。取付け用貫通部１６を通って、保持部材１の取付け用ねじ山５に螺入される取付けねじが延在可能である。

保持部材１は、第１の貫通部６と第２の貫通部７とを有し、これらの貫通部６，７を通って、試料が、検査位置８へ移送可能でありかつ／または検査位置８から離間可能であり、この場合、移送路９は、軸方向に対してかつ／またはミラーデバイスが取り付けられた顕微鏡対物レンズの光軸に対して９０°の角度を成して延在する。

各収容部４は、第１のストッパ１２と第２のストッパ１３とを有する。第１のストッパ１２および第２のストッパ１３は、各偏向ミラーに対して精確な取付け位置を規定し、偏向ミラー１０の対応ストッパ面１４，１５と協働するように設定されている。

図２は、偏向ミラー１０を複数の方向から見た図で示している。偏向ミラー１０は、鏡面２１を有する。さらに、偏向ミラー１０は、第１の対応ストッパ面１４と第２の対応ストッパ面１５とを有する。第１の対応ストッパ面１４および第２の対応ストッパ面１５は、保持部材のストッパ面１１，１２と協働して、位置に関して精確な、偏向ミラー１０の取付けを保証する。

図３は、ミラーデバイス１７の１つの実施の態様を斜視図で示している。この態様のミラーデバイス１７は、図１に別個に示された保持部１と、保持部１に取り付けられる６つの偏向ミラー１０とを有する。

図４は、顕微鏡対物レンズ１８と、顕微鏡対物レンズ１８に取り付けられたミラーデバイス１７とを備える、本発明に係る光学デバイスの１つの実施の態様を一部断面して示している。顕微鏡対物レンズ１８は、雌ねじ山３と協働する雄ねじ山１９を有する。

図６は、光学デバイスの実施の態様を側面図で示している。この側面図において、試料を検査位置へかつ検査位置から移送するための貫通部６，７が看取可能である。これと同じことが、図９に示された、２つの偏向ミラーを有する実施の態様に当てはまる。

図１０は、本発明に係る顕微鏡の１つの実施の態様を示している。顕微鏡は、試料２２を操作するためだけではなく、照明光、特に照明光シート２３の態様の、蛍光励起のための励起光により照明を行って、ＳＰＩＭ技術を用いて試料を結像するためにも構成されている。照明光は、図示されていない光源により生成され、ビームスプリッタ２５を通り、調整可能なビーム偏向デバイス２６に達し、続いて、走査レンズ２７と結像レンズ２８とを介して、対物レンズ作業位置に配置された、照明光を焦点合わせする対物レンズ３０の入射瞳２９を通って進行する。照明光は、対物レンズ３０を透過した後で、偏向ミラー１０を有するミラーデバイス１７により、照明光が対物レンズ３０の光軸に対して０°とは異なる角度を成して伝播するように、偏向される。

ビーム偏向デバイス２６は、特に、入射する光を互いに依存せずに異なる２つの方向（特にｘ方向およびｙ方向）に偏向するように、構成されている。たとえば、ビーム偏向デバイス２６は、２つのガルバノミラーを有してもよく、ガルバノミラーの回転軸線は、互いに直交する平面内に配置されている。択一的に、ビーム偏向デバイス２６は、たとえばジンバル式に支持されたミラーを有してもよい。

好適には、図面において極めて概略的にしか示されていない照明光シート２３は、照明光線束の態様で、図示されていない光源から放射された照明光がビーム偏向デバイス２６により迅速に往復移動させられることにより生成された擬似光シートである。このようにして、特に均一の強度分布を達成することができる。しかも、照明光シート２３を非点収差光学系により製作することも可能である。

試料２２の、照明光シート２３により照明される層から出射する検出光は、検出デバイス３１により検出される。検出光は、検出用対物レンズ３２によりコリメートされ、続いて、光学系３３により、検出器３４で結像される。検出器３４は、たとえば面検出器、特にＣＣＤカメラとして、またはＣＭＯＳベースのセンサとして構成されてもよい。検出器３４は、電気信号を生成する。電気信号は、（場合により電子処理後）モニタ上に試料２２を表示するために使用することができる。対物レンズ３０の光軸に沿って試料２２を移動させることにより、連続的に一連の２次元の像を得ることができ、これらの像がまとめられて、３Ｄ像を形成することができる。

このようにして、たとえばまず試料２２、または少なくとも１つの試料層、または特に試料の関心領域のはじめの像を得ることができ、続いて、操作（以下に記述される）が行われ、この場合、操作の作用は、別の像の形成により可視化することができる。

顕微鏡は、操作光を放射する別の光源２４を有する。別の光源２４から生成された操作光は、ビームスプリッタ２４により、ビーム偏向デバイス２６へ向けて偏向され、続いて、走査レンズ２７と結像レンズ２８とを介して、対物レンズ作業位置に配置された対物レンズ３０に達する。対物レンズ３０は、操作光の焦点合わせも行う。もちろん、ビーム偏向デバイス２６は、操作光を、前述の照明光とは異なり、複数の偏向ミラー１０のうちの１つの偏向ミラーへ偏向するのではなく、操作光が対物レンズ３０の透過後に直接に試料１に当たるように偏向する。

この場合、照明光の焦点と操作光の焦点とは、試料２２の内側でそれぞれ異なる位置を占めるので、操作光の焦点により、予め照明光シートの焦点により照明された領域を操作することができないことに留意すべきである。

これは、光軸に沿って対物レンズ３０を移動させることにより修正される。これは、図面において両矢により示唆されている。移動距離は、好適には、対物レンズに対して相対的なこれらの焦点の元来の間隔の差と同一の大きさである。

１ 保持部材
２ 結合要素
３ 雌ねじ山
４ 収容部
５ 取付け用ねじ山
６ 第１の貫通部
７ 第２の貫通部
８ 検査位置
９ 移送路
１０ 偏向ミラー
１２ 第１のストッパ
１３ 第２のストッパ
１４ 第１の対応ストッパ面
１５ 第２の対応ストッパ面
１６ 取付け用貫通部
１７ ミラーデバイス
１８ 顕微鏡対物レンズ
１９ 雄ねじ山
２０ ねじ
２１ 鏡面
２２ 試料
２３ 照明光シート
２４ 光源
２５ ビームスプリッタ
２６ ビーム偏向デバイス
２７ 走査レンズ
２８ 結像レンズ
２９ 入射瞳
３０ 対物レンズ
３１ 検出デバイス
３２ 検出用対物レンズ
３３ 光学系
３４ 検出器

Claims (20)

1. ＳＰＩＭ顕微鏡において照明光を偏向するミラーデバイスであって、
   保持部材を備え、該保持部材は、顕微鏡対物レンズに前記保持部材を取り付けるための結合要素を有し、前記保持部材に、少なくとも１つの偏向ミラーが取外し可能に取り付けられていることを特徴とする、
   ミラーデバイス。
2. ａ．前記保持部材は、環状に形成されており、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材は、環状に形成されていて、該保持部材の軸方向に関して、光軸に対して同軸に顕微鏡対物レンズに取り付けられるように構成されかつ設定されている、
   請求項１記載のミラーデバイス。
3. ａ．前記結合要素は、ねじ山、特に雌ねじ山を有し、該ねじ山は、顕微鏡対物レンズの対応ねじ山とねじ結合部を形成するように構成されかつ設定されており、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材は、少なくとも部分的にねじリングとして構成されている、
   請求項１または２記載のミラーデバイス。
4. 前記結合要素は、クランプ結合要素または係止結合要素として構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
5. ａ．前記保持部材は、収容部を有し、該収容部の内側にかつ／または表面に少なくとも１つの前記偏向ミラーが取り付けられており、前記収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、該ストッパは、前記偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定し、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材は、収容部を有し、該収容部の内側にかつ／または表面に少なくとも１つの前記偏向ミラーが取り付けられており、前記収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、該ストッパは、前記偏向ミラーの対応ストッパと協働して、前記偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定し、かつ／または、
   ｃ．前記保持部材は、収容部を有し、該収容部は、前記偏向ミラーが前記保持部材に取り付けられる間、該偏向ミラーが自動的に所定の取付け位置に位置決めされるように構成されかつ配置されている、
   請求項１から４までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
6. ａ．前記保持部材に、複数の偏向ミラーが取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材に、対を成して互いに対向して位置する複数の偏向ミラーが取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、かつ／または、
   ｃ．前記保持部材に、対を成して互いに対向して位置する６つの偏向ミラーが取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、かつ／または、
   ｄ．前記保持部材に、共通の１平面内に配置された複数の偏向ミラーが取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、かつ／または、
   ｅ．前記保持部材に、複数の偏向ミラーが別個にかつ互いに依存せずに取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、かつ／または、
   ｆ．前記保持部材に、複数の偏向ミラーが取り付けられておりかつ／または取付け可能であり、互いに隣り合う少なくとも２つの偏向ミラーは、互いに４５°の角度を有し、かつ／または、互いに隣り合う少なくとも２つの偏向ミラーの、軸方向に対して垂直の平面への直交投影は、４５°の角度を有する、
   請求項１から５までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
7. ａ．前記保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する複数の収容部を有し、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、対を成して互いに対向して位置する複数の収容部を有し、かつ／または、
   ｃ．前記保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、対を成して互いに対向して位置する６つの収容部を有し、かつ／または、
   ｄ．前記保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する、共通の１平面内に配置された複数の収容部を有し、かつ／または、
   ｅ．前記保持部材は、それぞれ１つの偏向ミラーに対する複数の収容部を有し、前記偏向ミラーは、別個にかつ互いに依存せずに前記収容部の内側にかつ／または表面に取り付けられておりまたは取付け可能であり、かつ／または、
   ｆ．前記保持部材は、複数の収容部を有し、互いに隣り合う少なくとも２つの収容部は、互いに４５°の角度を有し、かつ／または、互いに隣り合う少なくとも２つの収容部の、軸方向に対して垂直の平面への直交投影は、４５°の角度を有する、
   請求項１から６までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
8. ａ．前記保持部材は、同一に構成された複数の収容部を有し、該収容部の内側にかつ／または表面にそれぞれ１つの偏向ミラーが取り付けられておりまたは取付け可能であり、かつ／または、
   ｂ．前記保持部材は、複数の収容部を有し、該収容部の内側にかつ／または表面にそれぞれ１つの偏向ミラーが取り付けられておりまたは取付け可能であり、各前記収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、該ストッパは、偏向ミラーに対する１つの明確な取付け位置を規定し、かつ／または、
   ｃ．前記保持部材は、複数の収容部を有し、該収容部の内側にかつ／または表面にそれぞれ１つの偏向ミラーが取り付けられておりまたは取付け可能であり、各前記収容部は、少なくとも１つのストッパを有し、該ストッパは、１つの偏向ミラーの対応ストッパと協働して、それぞれ前記偏向ミラーの１つの明確な取付け位置を規定し、かつ／または、
   ｄ．前記保持部材は、複数の収容部を有し、該収容部は、１つの偏向ミラーが前記収容部のうちの１つの収容部の内側にかつ／または表面に取り付けられる間、該偏向ミラーが自動的に前記収容部に対して設定された取付け位置に位置決めされるように構成されかつ配置されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
9. ａ．前記偏向ミラーは、少なくとも１つのねじにより、前記保持部材に取り付けられており、かつ／または、
   ｂ．前記偏向ミラーは、取付け用貫通部を有し、該取付け用貫通部を通って、前記保持部材の取付け用ねじ山に螺入される取付けねじが延在する、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
10. ａ．前記偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、誘電性の鏡面を有し、または、
    ｂ．前記偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、金属鏡面を有し、または、
    ｃ．前記偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、光学研磨された鏡面を有する、
    請求項１から９までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
11. ａ．前記偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、平らな鏡面を有し、または
    ｂ．前記偏向ミラー、または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラーは、湾曲した鏡面を有する、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
12. ａ．当該ミラーデバイスは、少なくとも１つの貫通部を有し、該貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能でありかつ／または検査位置から離間可能であり、かつ／または、
    ｂ．当該ミラーデバイスは、少なくとも１つの貫通部を有し、該貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能でありかつ／または検査位置から離間可能であり、前記貫通部は、軸方向に対してかつ／または当該ミラーデバイスが取り付けられた顕微鏡対物レンズの光軸に対して０°とは異なる方向で、特に９０°の角度を成して延在する移送路を規定し、かつ／または、
    ｃ．当該ミラーデバイスは、特に半径方向で互いに反対の側に位置する２つの貫通部を有し、該貫通部を通って、試料が、検査位置へ移送可能であるかつ／または検査位置から離間可能である、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
13. 前記保持部材、および／または前記偏向ミラー、および／または複数の偏向ミラーのうちの少なくとも１つの偏向ミラー、特に全ての偏向ミラーは、耐腐食性の材料から、かつ／または水性栄養培地に対して不活性の材料から、かつ／または特殊鋼から製作されている、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載のミラーデバイス。
14. 顕微鏡対物レンズと、該顕微鏡対物レンズに取り付けられた、請求項１から１３までのいずれか１項記載のミラーデバイスとを備える、光学デバイス。
15. ａ．前記偏向ミラーの鏡面の平面が、前記顕微鏡対物レンズの光軸に対して３０°〜６０°の範囲の角度で、特に４５°の角度を成して方向付けされており、かつ／または、
    ｂ．前記ミラーデバイスは、複数の偏向ミラーを有し、各前記偏向ミラーの鏡面の平面が、それぞれ、前記顕微鏡対物レンズの光軸に対して３０°〜６０°の範囲の角度で、特に４５°の角度を成して方向付けされている、
    請求項１４記載の光学デバイス。
16. ＳＰＩＭ顕微鏡において試料を照明する構造体であって、
    照明光線束を生成する少なくとも１つの光源と、
    照明光線束から光ストリップを生成する手段と、
    光ストリップを焦点合わせする照明用対物レンズと、
    検出用対物レンズであって、該検出用対物レンズを通って、照明される試料から出射する検出光が進行する、検出用対物レンズと、
    を備える構造体において、
    前記照明用対物レンズまたは前記検出用対物レンズに、請求項１から１３までのいずれか１項記載のミラーデバイスが取り付けられており、該ミラーデバイスは、前記照明用対物レンズから出射する光ストリップを検査されるべき試料へ偏向することを特徴とする、構造体。
17. 偏向された光ストリップは、試料に焦点合わせされている、請求項１６記載の構造体。
18. 偏向された光ストリップは、前記照明用対物レンズおよび／または前記検出用対物レンズの光軸に対して０°とは異なる角度を成して、特に１０°より大きな角度を成して、さらに特別には直角を成して伝播する、請求項１６または１７記載の構造体。
19. 請求項１から１３までのいずれか１項記載のミラーデバイスおよび／または請求項１４または１５記載の光学デバイスおよび／または請求項１６から１８までのいずれか１項記載の光学構造体を有する、顕微鏡、特にＳＰＩＭ顕微鏡。
20. 当該顕微鏡は、少なくとも部分的に走査型顕微鏡または共焦点走査型顕微鏡から構成されている、請求項１９記載の顕微鏡。

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