JP6154389B2 - Ｓｐｉｍ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ストリップか、又は一光ストリップ面内において連続的に往復動される光束から構成される準光ストリップを受光して集束する照明用対物レンズを備えた、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置に関する。

ＳＰＩＭ（選択的平面照明顕微鏡 Selective Plane Illumination Microscope）法により作動する顕微鏡は、下記特許文献１に記載されている。この顕微鏡において試料は、薄い光ストリップ（層状ないし帯状光束、所謂光シート）を用いて照明（照射）され、それに対して観察は、照明する光ストリップの面に対して直角方向で行われる。この際、照明と検知は、各々別個の光学系、特に互いに直角方向にある別個の２つの対物レンズを有する別個の２つの光学的な光線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、該照明用対物レンズの前に配置されたシリンドリカル光学系とにより発生される。画像記録のために試料は、層状の蛍光及び／又は散乱光を平坦な検知器を用いて記録するために、検知器に関して定置の光ストリップを通るよう動かされる。そのようにして獲得された層画像データは、引き続き、試料の３次元の結像に対応するデータセットにまとめられる。できるだけ薄い光ストリップを発生させるためには、照明用対物レンズは、対応して高い開口数（ＮＡ）をもつ必要があり、この際、照明用対物レンズの自由な作動距離は、観察用対物レンズとの衝突を回避するために、対応して大きくとられる必要がある。両方の対物レンズのこの種の互いに直角方向の配置構成は、所定の試料、特に生物学的な試料を結像する場合には、不利になることがある。例えば、球状の対象物を、直角方向の対物レンズ配置構成のもとで衝突を伴わないように位置付けることは、多くの場合不可能である。また多くの場合、試料作製に対する極めて高い要求の他に、試料における望まれない陰影も発生する。

下記特許文献２に記載された変更形のＳＰＩＭ法において照明と検知は、同じ対物レンズを用いて行われる。そのために対物レンズの入射瞳は、偏心して下方で照明され、即ち照明光線は、光軸線に対して横方向にずらされた入射瞳の一部分を通過する。対物レンズの前に配置されたシリンドリカルレンズは、試料において、対物レンズの光軸線に対して斜めに置かれる光シート（ないし花弁状光束 Lichtblatt）を発生させる。そしてこの光シートにより照明された試料の領域は、再び同じ対物レンズを通って検知器へ結像される。ところがこの装置は、光シートを用いた試料の斜め照明のためだけに設計されており、それとは異なる適用を可能とせず、特に対物レンズの光軸線に対して直角方向に配向された光ストリップを用いる、特に試料の点ごとの共焦点走査や、光シートの空間的な光強度分配の変更を可能としていない。

下記特許文献３からは、顕微鏡対物レンズを介した試料の微視的観察のための装置が公知であり、該顕微鏡対物レンズのハウジング内には、レンズ光学系の外側において試料の照明光用の光ガイドが設けられている。この際、照明光は、先ず光ガイド内で対物レンズの光軸線と平行に延在し、その後、対物レンズハウジングに装着された口径（アパーチャ）の小さいリフレクタヘ入射し、これらのリフレクタは、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線に対して直角方向にし、従って観察方向に対して直角方向にして試料へと集束させる。ここでも試料の照明は、ＳＰＩＭ原理により面状に行われる。そのように構成された顕微鏡対物レンズを使用することにより、確かに照明光のための別の対物レンズの使用を省略することができる。しかし追加的な光ガイドとリフレクタを備えたこの特殊な対物レンズの特殊な構成は、極めて複雑で高価なものである。

DE 102 57 423 A1 WO 2010/012980 A1 DE 10 2004 034 957 A1

上記特許文献３から公知の装置では、対象物へ照明光を偏向する対向配置されたリフレクタの間において対物レンズの最大画像領域内に適合する対象物だけが検査可能であるという問題がある。もちろん、大きな画像領域は、倍率が低い場合にだけ提供可能である。通常は大きな開口数を有する高い倍率の対物レンズは、使用可能ではなく、その理由は、試料が最大画像領域よりも大きく、従って対向配置されたミラー面の間には適合しないためである。小さい開口数を有する対物レンズは、不利にも、比較的厚い光ストリップの形成だけを可能とする。

本発明の課題は、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置を提示することであり、当該使用装置は、試料に対する入射方向及び／又は入射位置の信頼性のある調節可能性を提供し、それと同時に、高い開口数を有する照明用対物レンズを使用可能とすべきであり、このことは、特に検査すべき試料が照明用対物レンズの画像領域よりも大きい場合にも該当すべきである。

前記課題は、偏向装置が設けられており、前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを、該光ストリップ又は準光ストリップが照明用対物レンズを通過した後に、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズの光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で、特に直角の角度で伝播するように偏向し、この際、前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、互いに相対的に可動に配置されていることにより特徴付けられている使用装置により解決される。
即ち、本発明の第１の視点により、光ストリップか、又は一光ストリップ面内において連続的に往復動される光束から構成される準光ストリップを受光して集束する照明用対物レンズを備えた、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置であって、偏向装置が設けられており、前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズを通過した後に、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズの光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で又は直角の角度で伝播するように偏向し、前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向及び／又は入射位置を変更するために、互いに相対的に可動に配置されていることを特徴とする使用装置が提供される。
また、本発明の第２の視点により、上記の使用装置を備えた顕微鏡が提供される。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
光ストリップか、又は一光ストリップ面内において連続的に往復動される光束から構成される準光ストリップを受光して集束する照明用対物レンズを備えた、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置であって、
偏向装置が設けられており、前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズを通過した後に、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズの光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で、特に直角の角度で伝播するように偏向し、
前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、互いに相対的に可動に配置されていること。
（形態２）
ａ．前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、互いに相対的に摺動可能に配置されていること、及び／又は、
ｂ．前記照明用対物レンズは、前記照明用対物レンズの光軸線に対して直角の面内において、前記偏向装置に対して相対的に摺動可能に配置されていること、及び／又は、
ｃ．前記照明用対物レンズは、前記照明用対物レンズの光軸線に対して直角の方向において、前記偏向装置に対して相対的に摺動可能に配置されていることが好ましい。
（形態３）
ａ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、当該使用装置の光線路が前記照明用対物レンズと前記偏向装置のその都度の最新の相対位置へと適合可能であること、及び／又は、
ｂ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、前記照明用対物レンズの運動によりもたらされる、前記照明用対物レンズに対して相対的な光ストリップ又は準光ストリップの位置合わせ不足分、特に光ストリップ又は準光ストリップと前記照明用対物レンズとの間の空間的なずれが補償可能であることが好ましい。
（形態４）
ａ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の様々な可能な運動を補償するために調節可能に構成されていること、及び／又は、
ｂ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と同期されて調節可能であること、及び／又は、
ｃ．前記補償装置は、光ストリップ又は準光ストリップが自動で前記照明用対物レンズの入射瞳へ偏向されるように、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と同期されて調節可能であること、及び／又は、
ｄ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と機械的に連結されていることが好ましい。
（形態５）
ａ．前記補償装置は、光線ずれを生じさせること、及び／又は、
ｂ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、そのプレート面は、光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、及び／又は、
ｃ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、そのプレート面は、光ストリップ又は準光ストリップの光軸線に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、及び／又は、
ｄ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、前記平面平行プレートは、特に光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向と平行な軸線の周りで、回転可能に備えられていること、及び／又は、
ｅ．前記補償装置は、準光ストリップを往復偏向により発生させる光線偏向装置を摺動させることが好ましい。
（形態６）
ａ．前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを偏向するために、少なくとも部分的に反射する少なくとも１つの反射面を有すること、及び／又は、
ｂ．前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを偏向するために、少なくとも部分的に反射する少なくとも１つの反射面を有し、前記反射面は、平坦なミラーの一部として構成されているか、又は前記反射面は、少なくとも部分的に円錐体の内面上に構成されていることが好ましい。
（形態７）
前記偏向装置は、複数の反射面を有すること、そして、各反射面には、前記照明用対物レンズのための目標ポジションが割り当てられており、目標ポジションにある前記照明用対物レンズから出射する光ストリップか又は前記照明用対物レンズから出射する準光ストリップは、この目標ポジションに割り当てられた反射面に当たるように構成されていることが好ましい。
（形態８）
前記照明用対物レンズと前記偏向装置との間の相対運動により、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向、及び／又は試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射位置が調節可能であることが好ましい。
（形態９）
前記偏向装置は、検査すべき試料に対して相対的に位置固定で配置されるように構成且つ規定されており、それに対して前記照明用対物レンズは、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向を変更するために、前記偏向装置に対して相対的に可動に、特に摺動可能に配置されていることが好ましい。
（形態１０）
前記偏向装置は、前記照明用対物レンズにおいて可動な状態で位置固定されていることが好ましい。
（形態１１）
ａ．前記照明用対物レンズは、液浸系対物レンズであること、又は、
ｂ．前記照明用対物レンズは、液浸系対物レンズであり、前記照明用対物レンズは、特に前記偏向装置と共に、照明すべき試料を包囲する光学的な媒体で満たされている試料室内へ又は試料容器内へ液浸するように構成且つ規定されていることが好ましい。
（形態１２）
ａ．前記照明用対物レンズの入射瞳へ入射する光ストリップ又は前記照明用対物レンズの入射瞳へ入射する準光ストリップは、前記入射瞳の直径と少なくとも同じ幅であること、及び／又は、
ｂ．光ストリップ又は準光ストリップは、前記照明用対物レンズの中央で入射結合されていることが好ましい。
（形態１３）
光線形成装置が設けられており、前記光線形成装置は、光束から光ストリップ又は準光ストリップを発生させることが好ましい。
（形態１４）
ａ．前記光線形成装置は、光線偏向装置を有し、特に振動ミラーを有し、前記光線偏向装置は、一光ストリップ面内における光束の往復振動により準光ストリップを発生させること、又は、
ｂ．前記光線形成装置は、シリンドリカル光学系を有し、前記シリンドリカル光学系は、光束から光ストリップを形成することが好ましい。
（形態１５）
光ストリップを放射するか又は光ストリップ又は準光ストリップを発生させるための光束を放射する光源、特にレーザが設けられていることが好ましい。
（形態１６）
ａ．当該使用装置は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成されていること、及び／又は、
ｂ．当該使用装置は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成されており、少なくとも１つの結合手段、特に案内手段及び／又は固定手段が設けられており、前記案内手段及び／又は固定手段は、顕微鏡に対し、特に倒立顕微鏡に対し、又は顕微鏡スタンドに対し、ポジションに関して正確な結合を可能とすること、及び／又は、
ｃ．当該使用装置は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成されており、前記モジュール内には、光ストリップ又は準光ストリップを光束から発生させる光線形成装置が組み込まれていること、及び／又は、
ｄ．当該使用装置は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成されており、前記モジュール内には、光ストリップを放射するか又は光ストリップ又は準光ストリップを発生させるための光束を放射する光源、特にレーザが組み込まれていることが好ましい。
（形態１７）
形態１〜１６のいずれか１つに記載の使用装置を備えた顕微鏡。
（形態１８）
ａ．前記照明用対物レンズとは別個の観察用対物レンズが設けられていること、及び／又は、
ｂ．試料から出てくる検知光を検知器へ案内する観察用対物レンズが設けられていること、及び／又は、
ｃ．前記照明用対物レンズの光軸線と平行か又は同軸に光軸線が配置された観察用対物レンズが設けられていることが好ましい。
（形態１９）
ａ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、当該顕微鏡の光線路が前記照明用対物レンズと前記偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能であること、及び／又は、
ｂ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、当該顕微鏡の観察光線路が前記照明用対物レンズと前記偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能であることが好ましい。
（形態２０）
ａ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の様々な可能な運動を補償するために調節可能に構成されていること、及び／又は、
ｂ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と同期されて調節可能であること、及び／又は、
ｃ．前記補償装置は、前記観察用対物レンズからくる検知光が検知器へ偏向されるように、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と同期されて調節可能であること、及び／又は、
ｄ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び／又は前記偏向装置の運動と機械的に連結されていることが好ましい。
（形態２１）
ａ．前記補償装置は、光線ずれを生じさせること、及び／又は、
ｂ．前記補償装置は、当該顕微鏡の検知光線路内に配置されていること、及び／又は、
ｃ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有しており、そのプレート面は、検知光の伝播方向に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、及び／又は、
ｄ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、そのプレート面は、検知光の光軸線に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、及び／又は、
ｅ．前記補償装置は、透明な平行平面プレートを有し、前記平行平面プレートは、特に検知光の伝播方向と平行な軸線の周りで、回転可能に備えられていることが好ましい。

特に、照明用対物レンズと偏向装置は、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向及び／又は入射位置を変更するために、互いに相対的に可動に配置されていることを考慮することができる。

高い開口数の照明用対物レンズの使用可能性は、試料に当たる光ストリップ又は準光ストリップを特に薄く形成することができるという重要な利点をもち、このことは、試料のＳＰＩＭ検査における解像度を増加させる。

特別の一実施形態では、照明用対物レンズと偏向装置は、互いに相対的に摺動（スライド）可能に配置されていることが考慮されている。特に有利には、照明用対物レンズが、該照明用対物レンズの光軸線に対して直角の面内において、偏向装置に対して相対的に摺動可能に配置されていること、及び／又は、照明用対物レンズが、該照明用対物レンズの光軸線に対して直角の方向において、偏向装置に対して相対的に摺動可能に配置されていることが考慮されている。

特別の一実施形態では、補償装置（Ausgleichsvorrichtung）が設けられており、該補償装置を用い、照明用対物レンズの運動によりもたらされる、照明用対物レンズに対して相対的な光ストリップ又は準光ストリップの位置合わせ不足分（心合わせ不足分 Dejustierung）、特に光ストリップ又は準光ストリップと照明用対物レンズとの間の空間的なずれ（Versatz）が補償可能である。

例えば、補償装置は、照明用対物レンズの様々な可能な運動を補償するために調節可能に構成されている。

特に、選択的に又は追加的に、補償装置は、照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と同期されて調節可能であることを考慮することができる。この実施形態は、照明用対物レンズに対して相対的な、選択された偏向装置の相対位置に対し、位置合わせ（心合わせ Justierung）を適合させるための追加的な作業工程が不必要であるという利点をもつ。つまり常に且つ照明用対物レンズに対して相対的な偏向装置の相対位置に依存せず、利用者が位置合わせを行う必要なく、照明光線路の正確な位置合わせが保証されている。

特にこの際、補償装置は、光ストリップ又は準光ストリップが自動で照明用対物レンズの入射瞳へ偏向されるように、照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と同期されて調節可能であることを考慮することができる。

前記の実施形態は、例えば、補償装置が機械的に照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と連結されていることにより実現することができる。或いはまた補償装置が固有のコントロール機構を有し、該コントロール機構が、電子式で、好ましくは自動で、照明用対物レンズに対して相対的な偏向装置の相対位置に依存して制御されることを考慮することもできる。

照明光線路の精密な調節可能性を可能とする、信頼性をもって構成された一実施形態において、補償装置は、光線ずれ（光線補償分 Srahlversatz）を生じさせる。この光線ずれは、好ましくは、該光線ずれにより、照明用対物レンズに対して相対的な、利用者によって選択された偏向装置の相対位置に対し、照明光線路の位置合わせが適合されているように、サイズ決定されて配向されている。

例えば補償装置は、透明な平面平行プレートを有することができ、この際、そのプレート面は、光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向に対して９０度とは異なる角度で配置されている。また選択的に又は追加的に、補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、該平面平行プレートは、特に光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向と平行な軸線の周りで、回転可能に備えられていることも考慮することができる。

また補償装置は、準光ストリップを往復偏向により発生させる光線偏向装置を摺動させることを考慮することができる。特に、光線偏向装置は、偏向装置と共に同期し、照明用対物レンズに対して相対的に摺動されることを考慮することができる。

特別の一実施形態において、偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを偏向するために、少なくとも部分的に反射する少なくとも１つの反射面を有する。特に追加的にこの反射面は、平坦なミラーの一部として構成されているか、又はこの反射面は、少なくとも部分的に円錐体の内面上に構成されていることを考慮することができる。

他の一実施形態では、偏向装置が複数の反射面を有すること、そして各反射面には、照明用対物レンズのための目標ポジションが割り当てられており、目標ポジションにある照明用対物レンズから出射する光ストリップか又は照明用対物レンズから出射する準光ストリップは、この目標ポジションに割り当てられた反射面に当たるように構成されていることが考慮されている。

上記説明で既に示唆したように有利には、照明用対物レンズと偏向装置との間の相対運動により、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向、及び／又は試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射位置（衝突位置）が調節可能であることを考慮することができる。

特別の一実施形態において、照明用対物レンズに対して相対的な偏向装置の相対位置の選択は、利用者により、例えば適切に配置された調節ねじの操作により設定することができる。しかしまた利用者が例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）や他の入力機器において、好ましくは、検査すべき対象物のプレビューのグラフィック表示を基礎にするか又は検査すべき対象物のスペースホルダのグラフィック表示を基礎にし、試料に対する所望の入射方向と入射位置（衝突位置）だけを設定することを考慮することもできる。所定の制御電子装置が、これらの設定を実現するために必要な制御パラメータを計算し、計算された制御パラメータを基礎にし、適切に配置された調整モータ（アクチュエータ）を制御することができ、それにより補償装置の必要な相対位置と、好ましくは補償装置の必要な設定をも、もたらすことができる。

有利な一実施形態において、偏向装置は、検査すべき試料に対して相対的に位置固定で配置されるように構成されて特定されており、それに対して照明用対物レンズは、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向を変更するために、偏向装置に対して相対的に可動に、特に摺動可能に配置されている。例えば偏向装置は、位置固定で、顕微鏡スタンド及び／又は試料テーブルに配置することができる。

特にまた偏向装置は、検査すべき試料に対して相対的に位置固定で配置されていることを考慮することもできる。例えば、検査すべき試料も偏向装置も、共通の試料テーブルにより共同で支持及び／又は保持されていることができる。特別の一実施形態において偏向装置は、倒立顕微鏡の試料テーブルに配置されている。

また偏向装置が照明用対物レンズにおいて可動な状態で位置固定されていることも可能である。

特別の一実施形態において、照明用対物レンズは、液浸系対物レンズである。また照明用対物レンズは、液浸系対物レンズであり、該照明用対物レンズは、特に偏向装置と共に、照明すべき試料を包囲する光学的な媒体で満たされている試料室内へ又は試料容器内へ液浸するように構成且つ規定されていることも考慮することができる。

有利な一実施形態では、照明用対物レンズの入射瞳へ入射する光ストリップ又は照明用対物レンズの入射瞳へ入射する準光ストリップは、該入射瞳の直径と少なくとも同じ幅であり、及び／又は、光ストリップ又は準光ストリップは、照明用対物レンズの中央で入射結合されていることが考慮されている。このようにして有利には、照明光量の損失が回避されている。それに加え、試料をできるだけ薄い光ストリップ又は準光ストリップで照明可能とするために、照明用対物レンズの結像性能の完全な活用が達成されている。

試料の照明時に使用する使用装置の特別の一実施形態では、光線形成装置（光線束の形状を所望の形にする装置）が設けられており、該光線形成装置は、光束から光ストリップ又は準光ストリップを発生させる。

例えば、先ず横断面で完全に或いはほぼ円形の光束が発生され、光線形成装置が該光束を、該光束が準光ストリップ（疑似光ストリップ）を構成するように高速で往復振動させる（hin- und her wedeln）ことを考慮することができる。特に光線形成装置は、検知光を受光する検知器が、例えばシリンドリカル光学系を用いて発生される光ストリップを用いた照明の場合と同じ検知信号を十分に発生させるように、光束を高速で往復振動させることを考慮することができる。

例えば、光線形成装置は、光線偏向装置を有し、特に振動ミラーを有し、該光線偏向装置は、一光ストリップ面内における光束の往復振動により準光ストリップを発生させることを考慮することができる。

準光ストリップを発生させる代わりに、元々横断面で円形の光束から、シリンドリカル光学系を用い、例えば１つの又は複数のシリンドリカルレンズ及び／又はシリンドリカルミラーを用い、光ストリップが形成されることを考慮することができる。

特別の一実施形態では、光ストリップを放射するか又は光ストリップ又は準光ストリップを発生させるための光束を放射する光源、特にレーザが設けられている。

有利には、様々な詳細と実施形態に関して上述した照明用装置（即ち上記使用装置）は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成することができる。モジュールとしての構成は、有利には、利用者が既存の顕微鏡又は顕微鏡スタンドを、試料のＳＰＩＭ検査のためのモジュールを簡単に結合することにより装備変更可能であるように実施することができる。好ましくは、モジュールの個々のコンポーネントは、予め調節（位置合わせ）されている。

特に当該装置は、モジュールとして、特に宇宙空間で有用なモジュールとして構成されていることを考慮することができ、この際、少なくとも１つの結合手段、特に案内手段及び／又は固定手段が設けられており、該案内手段及び／又は固定手段は、顕微鏡に対し、特に倒立顕微鏡に対し、又は顕微鏡スタンドに対し、ポジションに関して正確な結合を可能とする。

モジュールとしての当該装置の極めて特殊で多岐にわたり使用可能な一実施形態では、光ストリップ又は準光ストリップを光束から発生させる光線形成装置が組み込まれている。また選択的に又は追加的に、モジュール内には、光ストリップを放射するか又は光ストリップ又は準光ストリップを発生させるための光束を放射する光源、特にレーザが組み込まれていることを考慮することもできる。これらの実施形態は、利用者が、本来は他の使用のために想定された光源、又は本来は他の使用のために想定された顕微鏡の光線偏向装置を必要としなくて済むという重要な利点をもつ。つまり当該モジュールは、顕微鏡ないし顕微鏡スタンドの残りの光線路に対して特殊な適合を行う必要なく、簡単にフランジ結合して使用することができる。それに加え、当該モジュールを、固有の光源又は光線偏向装置をもたないか又は提供可能ではない顕微鏡又は顕微鏡スタンドにおいて使用することも可能である。

本発明による照明用装置の使用のもとでは、比較的大きな試料のＳＰＩＭ検査も、薄い光ストリップを使用し、従って高い解像度をもって可能とする顕微鏡を提供することができる。

そのような顕微鏡を実現するためには、例えば、本来は共焦点走査顕微鏡として又は多光子顕微鏡として構成されている顕微鏡を使用することができる。そのために必要な装備変更は、しかもエンドユーザにより行うことができる。このことは、必要な構成要素が予め調節（位置合わせ）され、及び／又はモジュール構成形式で提供される場合に特に有効である。特に準光ストリップを発生させるために走査顕微鏡の光線偏向装置が使用されることを考慮することができる。

本発明による照明用装置を備えた顕微鏡では、照明用対物レンズとは別個の観察用対物レンズを設けることができる。特には、試料から出てくる検知光を検知器へ案内する観察用対物レンズが設けられていること、及び／又は照明用対物レンズの光軸線と平行か又は同軸に光軸線が配置された観察用対物レンズが設けられていることを考慮することができる。

観察用対物レンズを通り、光ストリップないし準光ストリップを用いて照明された試料の層から出てくる検知光は、検知装置に、例えばＣＣＤカメラに案内することができる。好ましくは、観察用対物レンズは、場合により（光の進む方向で）後続の他の光学構成部品と共に、光ストリップないし準光ストリップを用いて照明された試料の層を、平面検知器の感光面へ結像する。或いはまた光ストリップないし準光ストリップを用いて照明された試料の層を、特に共焦点装置において点ごとに走査することも可能である。

当該顕微鏡は、有利には補償装置を有し、該補償装置を用い、顕微鏡の光線路が照明用対物レンズと偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能である。補償装置は、既に詳細に説明したように、照明用装置の一部とすることができる。しかし選択的に又は追加的に、顕微鏡が照明用装置の外に補償装置を有し、該補償装置を用い、顕微鏡の光線路が照明用対物レンズと偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能であることも可能である。

特に顕微鏡の観察光線路を照明用対物レンズと偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能とする補償装置を設けることができる。

照明用装置の外に配置されている顕微鏡の補償装置も、有利には、照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の様々な可能な運動を補償するために調節可能に構成することができる。またそのような補償装置は、照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と同期されて調節可能であり、及び／又は該補償装置は、観察用対物レンズからくる検知光が検知器へ偏向されるように、照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と同期されて調節可能であることを考慮することもできる。また選択的に又は追加的に、そのような補償装置が機械的に照明用対物レンズ及び／又は偏向装置の運動と連結されていることを考慮することもできる。特にそのような補償装置が顕微鏡の検知光線路内に配置されていることを考慮することもできる。

照明用装置の補償装置との関連で説明したように、照明用装置の外に配置された顕微鏡の補償装置のために、そのような補償装置が光線ずれ（光線補償分 Strahlversatz）をもたらし、及び／又はそのような補償装置が透明な平行平面プレートを有することを考慮することもでき、この際、平行平面プレートは、検知光の伝播方向に対して９０度とは異なる角度で配置されている。ゼロ度とは異なる入射角度により、補償のために利用することのできる光線ずれがもたらされる。

特に有利には、補償装置は、透明な平行平面プレートを有し、該平行平面プレートは、特に検知光の伝播方向と平行な軸線の周りで、回転可能に備えられていることを考慮することができる。

本発明の更なる目的、利点、特徴、並びに適用可能性は、図面に基づく複数の実施例の以下の説明から読み取れる。この際、説明する全ての特徴及び／又は図示された全ての特徴は、それ自体で又は任意の有意義な組み合わせにより本発明の対象を構成し、このことは、請求項における特徴のまとまりや従属関係に依存しないものとする。

ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する、本発明による使用装置の第１実施例を示す図である。 他の入射方向が設定されている第１実施例を示す図である。 準光ストリップを発生させるための光線偏向装置を備えた本発明による使用装置の第２実施例を示す図である。 他の入射方向が設定されている第２実施例を示す図である。 準光ストリップを発生させるための光線偏向装置を備えた本発明による使用装置の第３実施例を示す図である。 他の入射方向が設定されている第３実施例を示す図である。 光ストリップを発生させるためのシリンドリカル光学系を備えた本発明による使用装置の第４実施例を示す図である。 他の入射方向が設定されている第４実施例を示す図である。 平面平行プレートを有する補償装置を備えた本発明による使用装置の第５実施例を示す図である。 他の入射方向が設定されている第５実施例を示す図である。 検知光線路内に補償装置を備えた本発明による顕微鏡の一実施例の詳細を示す図である。

図１は、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する、本発明による使用装置の第１実施例を示している。当該使用装置は、光ストリップ（層状ないし帯状光束、所謂光シート Lichtstreifen）２を受光して集束する照明用対物レンズ１を有する。光ストリップ２の代わりに準光ストリップ３（Quasi-Lichtstreifen 例えば図３を参照）を用いてもよく、準光ストリップ３は、一光ストリップ面内において連続的に往復動される光束から構成される。

受光された光ストリップ２は、照明用対物レンズ１により集束され、照明用対物レンズ１のフロントレンズから出射する。引き続き光ストリップ２は、偏向装置１０の第１反射面４に当たり、該第１反射面４によりほぼ９０度だけ偏向され、従って光ストリップ２は、照明用対物レンズ１の光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で、特に直角の角度で更に伝播する。引き続き光ストリップ２は、試料テーブル６上で浸液７内にある検査すべき試料５に当たり、該浸液７には、照明用対物レンズ１のフロントレンズも浸されている。

試料から出てくる検知光８（単に模式的に示唆されている）は、照明用対物レンズ１とは別個の観察用対物レンズ９を用い、図１では非図示の検知器へと案内される。

観察用対物レンズ９の光軸線は、照明用対物レンズ１の光軸線と平行に配置されている。

照明用対物レンズ１と偏向装置１０は、互いに相対的に可動に配置されている。（図１の状態から出発して）試料５に対する光ストリップ２の入射方向を変更するために照明用対物レンズ１は、照明用対物レンズ１のフロントレンズから出射する光ストリップ２が偏向装置１０の第１反射面４に当たる代わりに第２反射面１１に当たるように、その光軸線に対して直角方向に直線状に摺動（スライド）される。この状況が図２に図示されている。

第２反射面１１は、第１反射面４が配置されている面に対して９０度の角度で設けられた面内に配置されている。光ストリップ２は、偏向装置１０の第２反射面１１によりほぼ９０度だけ偏向され、従って光ストリップ２は、照明用対物レンズ１の光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で、特に直角の角度で更に伝播する。しかしこの伝播方向は（第１反射面４を用いた場合の）以前の伝播方向とは反対方向である。試料５と偏向装置１０と観察用対物レンズ９の位置は、好ましくは変更されないままである。

図３は、準光ストリップ３を発生させるための光線偏向装置２２を備えた本発明による使用装置の第２実施例を示している。先ず光源１２により、横断面が完全に或いはほぼ円形の光束１３が発生され、該光束１３は、ファイバカップラ１５が端部に配置された（光導波路としての）光ファイバ１４を通り、ガルバノメータ１６により駆動される光線偏向装置２２の振動ミラー１７に当たる。光束１３は、該光束１３が準光ストリップ３を構成するように、高速で往復振動される。

図１に図示した実施例１との関連で既述したように、照明用対物レンズ１は、試料５に対する光ストリップ２の入射方向を変更するために、（図３の状態から出発して）その光軸線に対して直角方向に直線状に摺動される。この状況が図４に図示されている。

光線偏向装置２２からくる準光ストリップ３に光線ずれ（光線補償分 Strahlversatz）を生じさせるために（非図示の）補償装置が光線偏向装置２２を、好ましくは自動で、照明用対物レンズ１と同期して同じ方向へ動かすことが考慮されている。

図３〜図１０は、試料５から出てくる検知光８を受光する平面検知器２３を模式的に示している。準光ストリップ３により照明された試料面は、観察用対物レンズ９と、更なる光学系１８とを用いて平面検知器２３の検知面へ結像される。検知光線路は、ミラー１９を用いて折り曲げられる。

図５及び図６に図示された実施例３は、図３及び図４に図示された実施例２に対し、補償装置により、光ファイバ１４の端部に連結されたファイバカップラ１５も追加的に摺動されることにより異なっている。この実施例は、位置合わせ不足分（心合わせ不足分 Dejustierung）に関して特に鈍感（unempfindlich）である。

図７及び図８は、光ストリップ２を発生させるためのシリンドリカル光学系（ここでは模式的に示したシリンドリカルレンズ）２０を備えた本発明による使用装置の第４実施例を示している。先ず光源１２により、横断面が完全に或いはほぼ円形の光束が発生され、該光束は、ファイバカップラ１５が端部に配置された（光導波路としての）光ファイバ１４による伝送後に、シリンドリカル光学系２０に当たる。

この実施例においても、補償装置により、ファイバカップラ１５もシリンドリカル光学系２０も、照明方向が変更されるべき場合には、照明用対物レンズ１と同期して摺動される。

図９及び図１０は、平面平行プレート２１を有する補償装置を備えた本発明による使用装置の第５実施例を示している。この実施例において平面平行プレート２１は、照明用対物レンズ１が照明方向を変更するために既述したように（即ち図９において左側の位置から右側の位置へ）摺動される場合には、好ましくは自動で、光軸線の周りで１８０度回転される。

図１１は、検知光線路内に補償装置を備えた本発明による顕微鏡の一実施例の詳細を示している。

照明用装置（即ち上記使用装置）は、準光ストリップ３を発生させるための光線偏向装置２２を有する。先ず光源１２により、横断面が完全に或いはほぼ円形の光束１３が発生され、該光束１３は、ファイバカップラ１５が端部に配置された（光導波路としての）光ファイバ１４による伝送後に、ガルバノメータ１６により駆動される光線偏向装置２２の振動ミラー１７に当たる。光束１３は、該光束１３が準光ストリップ３を構成するように、高速で往復振動される。

顕微鏡のこの実施例において照明用装置は、補償装置をもたない。その代わりに検知光線路内に補償装置として平面平行プレート２１が設けられており、該平面平行プレート２１は、光軸線の周りで、好ましくは照明用対物レンズと偏向装置の相対運動と同期し、回転することができる。その回転位置は、常に検知光８が検知器２３に達するように選択される。言わば、この実施例において照明用対物レンズと観察用対物レンズとの間のずれは、検知光の光線ずれ（光線補償分）を用いて補償され、該光線ずれは、補償装置、即ち斜めに置かれた平面平行プレート（補償プレート）２１により生じさせられる。光線ずれの程度と方向は、平面平行プレート２１の斜め位置と回転位置の好ましくは自動の選択により設定することができる。

１ 照明用対物レンズ
２ 光ストリップ
３ 準光ストリップ
４ 第１反射面
５ 試料
６ 試料テーブル
７ 浸液
８ 検知光
９ 観察用対物レンズ
１０ 偏向装置
１１ 第２反射面
１２ 光源
１３ 光束
１４ 光ファイバ
１５ ファイバカップラ
１６ ガルバノメータ
１７ 振動ミラー
１８ 光学系
１９ ミラー
２０ シリンドリカルレンズ
２１ 平行平面プレート
２２ 光線偏向装置
２３ 平面検知器

Claims (21)

1. 光ストリップか、又は一光ストリップ面内において連続的に往復動される光束から構成される準光ストリップを受光して集束する照明用対物レンズを備えた、ＳＰＩＭ顕微鏡において試料の照明時に使用する使用装置であって、
   偏向装置が設けられており、前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズを通過した後に、該光ストリップ又は準光ストリップが前記照明用対物レンズの光軸線に対してゼロ度とは異なる角度で又は直角の角度で伝播するように偏向し、
   前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向及び／又は入射位置を変更するために、互いに相対的に可動に配置されていること
   を特徴とする使用装置。
2. ａ．前記照明用対物レンズと前記偏向装置は、互いに相対的に摺動可能に配置されていること、又は、
   ｂ．前記照明用対物レンズは、前記照明用対物レンズの光軸線に対して直角の面内又は直角の方向において、前記偏向装置に対して相対的に摺動可能に配置されていること
   を特徴とする、請求項１に記載の使用装置。
3. ａ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、当該使用装置の光線路が前記照明用対物レンズと前記偏向装置のその都度の最新の相対位置へと適合可能であること、又は、
   ｂ．補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、前記照明用対物レンズの運動によりもたらされる、前記照明用対物レンズに対して相対的な光ストリップ又は準光ストリップの位置合わせ不足分、又は光ストリップ又は準光ストリップと前記照明用対物レンズとの間の空間的なずれが補償可能であること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の使用装置。
4. ａ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び前記偏向装置の少なくとも一方の様々な可能な運動を補償するために調節可能に構成されていること、又は、
   ｂ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び前記偏向装置の少なくとも一方の運動と同期されて調節可能であること、又は、
   ｃ．前記補償装置は、光ストリップ又は準光ストリップが自動で前記照明用対物レンズの入射瞳へ偏向されるように、前記照明用対物レンズ及び前記偏向装置の少なくとも一方の運動と同期されて調節可能であること、又は、
   ｄ．前記補償装置は、前記照明用対物レンズ及び前記偏向装置の少なくとも一方の運動と機械的に連結されていること
   を特徴とする、請求項３に記載の使用装置。
5. ａ．前記補償装置は、光線ずれを生じさせること、又は、
   ｂ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、そのプレート面は、光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向又は光軸線に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、又は、
   ｃ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、前記平面平行プレートは、回転可能に備えられており、又は光ストリップ又は準光ストリップの伝播方向と平行な軸線の周りで回転可能に備えられていること、又は、
   ｄ．前記補償装置は、準光ストリップを往復偏向により発生させる光線偏向装置を摺動させること
   を特徴とする、請求項３または４に記載の使用装置。
6. ａ．前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを偏向するために、少なくとも部分的に反射する少なくとも１つの反射面を有すること、又は、
   ｂ．前記偏向装置は、光ストリップ又は準光ストリップを偏向するために、少なくとも部分的に反射する少なくとも１つの反射面を有し、前記反射面は、平坦なミラーの一部として構成されているか、又は前記反射面は、少なくとも部分的に円錐体の内面上に構成されていること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の使用装置。
7. 前記偏向装置は、複数の反射面を有すること、そして、各反射面には、前記照明用対物レンズのための目標ポジションが割り当てられており、目標ポジションにある前記照明用対物レンズから出射する光ストリップか又は前記照明用対物レンズから出射する準光ストリップは、この目標ポジションに割り当てられた反射面に当たるように構成されていること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の使用装置。
8. 前記照明用対物レンズと前記偏向装置との間の相対運動により、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向、又は試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射位置が調節可能であること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の使用装置。
9. 前記偏向装置は、検査すべき試料に対して相対的に位置固定で配置されるように構成且つ規定されており、それに対して前記照明用対物レンズは、試料に対する光ストリップ又は準光ストリップの入射方向を変更するために、前記偏向装置に対して相対的に可動に又は摺動可能に配置されていること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の使用装置。
10. 前記偏向装置は、前記照明用対物レンズにおいて可動な状態で位置固定されていること
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の使用装置。
11. ａ．前記照明用対物レンズは、液浸系対物レンズであること、又は、
    ｂ．前記照明用対物レンズは、液浸系対物レンズであり、前記照明用対物レンズは、前記偏向装置と共に又は前記偏向装置とは別に、照明すべき試料を包囲する光学的な媒体で満たされている試料室内へ又は試料容器内へ液浸するように構成且つ規定されていること
    を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の使用装置。
12. ａ．前記照明用対物レンズの入射瞳へ入射する光ストリップ又は準光ストリップは、前記入射瞳の直径と少なくとも同じ幅であること、又は、
    ｂ．光ストリップ又は準光ストリップは、前記照明用対物レンズの中央で入射結合されていること
    を特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の使用装置。
13. 光線形成装置が設けられており、前記光線形成装置は、光束から光ストリップ又は準光ストリップを発生させること
    を特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の使用装置。
14. ａ．前記光線形成装置は、光線偏向装置又は振動ミラーを有し、前記光線偏向装置又は前記振動ミラーは、一光ストリップ面内における光束の往復振動により準光ストリップを発生させること、又は、
    ｂ．前記光線形成装置は、シリンドリカル光学系を有し、前記シリンドリカル光学系は、光束から光ストリップを形成すること
    を特徴とする、請求項１３に記載の使用装置。
15. 光ストリップを放射するか又は光ストリップ又は準光ストリップを発生させるための光束を放射する光源又はレーザが設けられていること
    を特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の使用装置。
16. ａ．当該使用装置は、モジュールとして又は宇宙空間で有用なモジュールとして構成されていること、又は、
    ｂ．当該使用装置は、モジュールとして又は宇宙空間で有用なモジュールとして構成されており、少なくとも１つの結合手段、又は案内手段又は固定手段が設けられており、前記案内手段又は固定手段は、顕微鏡に対し、又は顕微鏡スタンドに対し、ポジションに関して正確な結合を可能とすること
    を特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の使用装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の使用装置を備えた顕微鏡。
18. ａ．前記照明用対物レンズとは別個の観察用対物レンズが設けられていること、又は、
    ｂ．試料から出てくる検知光を検知器へ案内する観察用対物レンズが設けられていること、又は、
    ｃ．前記照明用対物レンズの光軸線と平行か又は同軸に光軸線が配置された観察用対物レンズが設けられていること
    を特徴とする、請求項１７に記載の顕微鏡。
19. 補償装置が設けられており、前記補償装置を用い、当該顕微鏡の光線路又は当該顕微鏡の観察光線路が前記照明用対物レンズと前記偏向装置のその都度の現在の相対位置へと適合可能であること
    を特徴とする、請求項１７又は１８に記載の顕微鏡。
20. 前記補償装置は、前記観察用対物レンズからくる検知光が検知器へ偏向されるように、前記照明用対物レンズ及び前記偏向装置の少なくとも一方の運動と同期されて調節可能であること
    を特徴とする、請求項１９に記載の顕微鏡。
21. ａ．前記補償装置は、当該顕微鏡の検知光線路内に配置されていること、又は、
    ｂ．前記補償装置は、透明な平面平行プレートを有し、そのプレート面は、検知光の光軸線に対して９０度とは異なる角度で配置されていること、又は、
    ｃ．前記補償装置は、透明な平行平面プレートを有し、前記平行平面プレートは、回転可能に備えられており、又は検知光の伝播方向と平行な軸線の周りで回転可能に備えられていること
    を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の顕微鏡。

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