JP6549718B2 - Optical arrangement for laser scanner system - Google Patents

Optical arrangement for laser scanner system Download PDF

Info

Publication number
JP6549718B2
JP6549718B2 JP2017536971A JP2017536971A JP6549718B2 JP 6549718 B2 JP6549718 B2 JP 6549718B2 JP 2017536971 A JP2017536971 A JP 2017536971A JP 2017536971 A JP2017536971 A JP 2017536971A JP 6549718 B2 JP6549718 B2 JP 6549718B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens group
optical arrangement
lens
focal length
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017536971A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018503134A (en
Inventor
トーマス ノビス
トーマス ノビス
ラース クリスチャン ウィッティヒ
ラース クリスチャン ウィッティヒ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Publication of JP2018503134A publication Critical patent/JP2018503134A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6549718B2 publication Critical patent/JP6549718B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0036Scanning details, e.g. scanning stages
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

レーザー走査顕微鏡は実質的には光学顕微鏡であり、その内部では、集束したレーザービームによってサンプルがスキャンされる。一例として、このスキャンは、レーザービームを、光学配置によってサンプル上又はサンプル内の励起点に集束させる前に、スキャナミラーによって水平方向及び/又は垂直方向にそらすことによって行われ得る。一例として、その後、レーザービームのこのような照射によって、後に検出される蛍光がサンプル内で励起され得る。そのようなレーザー走査顕微鏡(LSM)は、顕微鏡法では一般的であり、高分解能の光学的断面を生成するための道具として確立されている。   A laser scanning microscope is essentially an optical microscope in which a sample is scanned by a focused laser beam. As an example, this scan may be performed by deflecting the laser beam horizontally and / or vertically by the scanner mirror before focusing the laser beam to an excitation point on or in the sample by the optical arrangement. By way of example, such illumination of the laser beam can then excite the fluorescence to be detected later in the sample. Such laser scanning microscopes (LSM) are common in microscopy and are established as tools for producing high resolution optical cross sections.

レーザー走査顕微鏡は、しばしば、スタンドを含み得る既存の顕微鏡システムに対するアタッチメント又はアドオンとして実装される。一例として、そのようなシステムは、広視野顕微鏡の補正された中間像を光インターフェースとして使用する。そのような構成では、前述のスキャナミラーは、使用される顕微鏡対物レンズの射出瞳と共役な平面内に配置される。   Laser scanning microscopes are often implemented as attachments or add-ons to existing microscope systems that may include a stand. As an example, such a system uses the corrected intermediate image of the wide-field microscope as an optical interface. In such an arrangement, the aforementioned scanner mirror is placed in a plane conjugate to the exit pupil of the microscope objective used.

高開口の顕微鏡対物レンズの場合、この射出瞳は対物レンズの内部にある。したがって、顕微鏡対物レンズの射出瞳をスキャナミラー上又は他のスキャナ装置に結像させるための用途において、いわゆるチューブレンズ又はチューブレンズ構成、及び、追加の走査対物レンズが使用される。   In the case of a high-aperture microscope objective, this exit pupil is inside the objective. Thus, so-called tube lenses or tube lens arrangements and additional scanning objectives are used in applications for imaging the exit pupil of a microscope objective on a scanner mirror or other scanner device.

図1は、そのような光学装置の構造を概略的に示している。   FIG. 1 schematically shows the structure of such an optical device.

ここで、10は、レーザー光が集光するサンプル上の位置を示す。11は顕微鏡の対物レンズ、例えば高開口の顕微鏡対物レンズを示し、12は顕微鏡対物レンズ11の射出瞳を示す。13はいわゆるチューブレンズ、14は中間像、15は走査対物レンズを示す。チューブレンズ13は、具体的には顕微鏡の鏡筒内に配置され得る。16は、射出瞳12との共役面にあるスキャナミラーの位置を示す。   Here, 10 indicates the position on the sample where the laser light is collected. Reference numeral 11 denotes a microscope objective, for example, a high aperture microscope objective, and 12 denotes an exit pupil of the microscope objective 11. 13 shows a so-called tube lens, 14 shows an intermediate image, and 15 shows a scanning objective lens. The tube lens 13 can in particular be arranged in the column of the microscope. The reference numeral 16 denotes the position of the scanner mirror in the conjugate plane with the exit pupil 12.

一例として、顕微鏡対物レンズ11は10倍の対物レンズとすることができ、射出瞳12の直径は10mmのオーダーとすることができる。中間像14の視野直径は、例えば、約20であってよい。一例として、チューブレンズ13の焦点距離は165mmのオーダーであり得、走査対物レンズ15の焦点距離は50mmのオーダーであり得る。   As an example, the microscope objective 11 can be a 10 × objective and the diameter of the exit pupil 12 can be on the order of 10 mm. The field diameter of intermediate image 14 may be, for example, about twenty. As an example, the focal length of the tube lens 13 may be on the order of 165 mm, and the focal length of the scanning objective 15 may be on the order of 50 mm.

図1では、顕微鏡対物レンズ11、チューブレンズ13、及び走査対物レンズ15がそれぞれ個々の線として示されているが、これらの要素のそれぞれは、1つ以上のレンズ、或いは、回折素子及び/又はミラーなどの他の光学素子を含み得る。   Although in FIG. 1 the microscope objective 11, the tube lens 13 and the scanning objective 15 are each shown as individual lines, each of these elements may be one or more lenses or diffractive elements and / or Other optical elements such as mirrors may be included.

多くの構成では、顕微鏡対物レンズ11を備えた既存の顕微鏡のためのアタッチメントとして使用可能となるように、以下の境界条件がそのような構造に適用される。   In many configurations, the following boundary conditions apply to such a structure so that it can be used as an attachment for an existing microscope with a microscope objective 11.

i) 光ビームの上側ビーム境界が軸に対して少なくとも近似的に平行に延在し、顕微鏡の管の内径を最小化することができるよう、原則として、射出瞳12とチューブレンズ13との間の距離はチューブレンズの焦点距離よりわずかに小さくなる。 i) In principle, between the exit pupil 12 and the tube lens 13 so that the upper beam boundary of the light beam extends at least approximately parallel to the axis, so that the inner diameter of the tube of the microscope can be minimized Is slightly smaller than the focal length of the tube lens.

ii) 顕微鏡対物レンズ11のような顕微鏡対物レンズは原則として無限遠で結像するように補正されることから、中間像14は、チューブレンズ13の焦点距離に応じ、チューブレンズ13から離して配置される。 ii) Since the microscope objective lens such as the microscope objective lens 11 is in principle corrected to form an image at infinity, the intermediate image 14 is disposed away from the tube lens 13 according to the focal length of the tube lens 13 Be done.

iii) 画像形成に使用されるレーザービームは原則として、上流の光学ユニットからコリメートされた態様で発生することから、中間像14と走査対物レンズ15との間の距離は走査対物レンズの焦点距離にほぼ等しくなる。ただし、この境界条件は必須ではない。 iii) The distance between the intermediate image 14 and the scanning objective 15 is equal to the focal length of the scanning objective, since the laser beam used for imaging in principle is generated in a collimated manner from the upstream optical unit It becomes almost equal. However, this boundary condition is not essential.

iv) 中間像14における瞳孔の向きが実質的にテレセントリックであることから、走査対物レンズ15とスキャナミラー16の位置との間の距離は、同様に走査対物レンズの焦点距離にほぼ等しくなる。 iv) Since the orientation of the pupil in the intermediate image 14 is substantially telecentric, the distance between the scanning objective 15 and the position of the scanner mirror 16 is likewise approximately equal to the focal length of the scanning objective.

v) 走査対物レンズ15の焦点距離は、使用されるスキャナミラーのサイズによって予め定まる。具体的に、チューブレンズ13と走査対物レンズ15との間の焦点距離比は、顕微鏡対物レンズ11の射出瞳12上にスキャナミラーを結像するための結像スケールを形成する。コンパクトな構造のためには、小さなスキャナミラー、又は、大きなチルト角範囲を有する他のスキャナ装置が好ましく、そうすることによって走査対物レンズ15の焦点距離が短くなる。 v) The focal length of the scanning objective 15 is predetermined by the size of the scanner mirror used. In particular, the focal length ratio between the tube lens 13 and the scanning objective 15 forms an imaging scale for imaging the scanner mirror on the exit pupil 12 of the microscope objective 11. For compact construction, a small scanner mirror or other scanner device with a large tilt angle range is preferred, which reduces the focal length of the scanning objective 15.

レーザースキャナシステムが既存の顕微鏡スタンドのアタッチメント又はアドオンとして実装される用途では、チューブレンズ13の焦点距離はスタンドによって予め定まり、典型的には140mmから200mmの間にある。スキャナミラーの最小ミラー寸法は、典型的には2mmから4mmの間にある。この結果として、射出瞳12とスキャナミラーとの間のシステムの全長は比較的大きく、典型的には300mmから500mmの間である。   In applications where the laser scanner system is implemented as an attachment or add-on to an existing microscope stand, the focal length of the tube lens 13 is predetermined by the stand and is typically between 140 mm and 200 mm. The minimum mirror dimensions of the scanner mirror are typically between 2 mm and 4 mm. As a result of this, the overall length of the system between the exit pupil 12 and the scanner mirror is relatively large, typically between 300 mm and 500 mm.

このことは、いわゆるデラノ(Delano)ダイアグラムにより、図2で再び明らかにされる。デラノダイアグラムでは、光学配置を通る光ビームの周辺光線高さyが、各屈折面(例えば、図1において理想化された形態で表現されるレンズ11,13,15)の主光線高さy−(オーバーライン付きyの意。以下同様。)に対するyy−図にプロットされる。図2は、図1の光学配置のデラノダイアグラムを示す。ここで、図1の要素12〜15は、図2では、同様に12〜15で示される。この図は時計回りの方向に循環している。方向の変化は、屈折要素によって引き起こされる。上述した境界条件により、始点及び終点(射出瞳12及びスキャナミラー16)が設定される。   This is again revealed in FIG. 2 by the so-called Delano diagram. In the Delano diagram, the marginal ray height y of the light beam passing through the optical arrangement is the principal ray height y-of each refractive surface (e.g. lenses 11, 13, 15 represented in idealized form in FIG. 1). Yy--plotted for (overlined y, and so on). FIG. 2 shows a Delano diagram of the optical arrangement of FIG. Here, elements 12-15 of FIG. 1 are similarly designated 12-15 in FIG. This figure circulates in the clockwise direction. The change of direction is caused by the refractive element. The start point and the end point (exit pupil 12 and scanner mirror 16) are set according to the above-described boundary conditions.

図2のライン20は、射出瞳(AP)12からチューブレンズ(TL)13へのビーム経路に対応し、ライン21は、チューブレンズ13から中間像(ZWB)14へのビーム経路に対応し、ライン22は、中間像14から走査光学ユニット(SO)15へのビーム経路に対応し(中間像は屈折要素ではないので、ライン22はライン21の延長となる)、ライン23は、走査光学ユニット15からスキャナミラー16へのビーム経路に対応する。   Line 20 in FIG. 2 corresponds to the beam path from the exit pupil (AP) 12 to the tube lens (TL) 13 and line 21 corresponds to the beam path from the tube lens 13 to the intermediate image (ZWB) 14 The line 22 corresponds to the beam path from the intermediate image 14 to the scanning optical unit (SO) 15 (the line 22 is an extension of the line 21 since the intermediate image is not a refractive element) and the line 23 is a scanning optical unit The beam path from 15 to the scanner mirror 16 corresponds.

システムの全長は、結果として得られる曲線の下の面積に正比例し、個々の光線に配分される領域は、各要素に対応する点を座標原点に接続することによって形成される。これは、図2の線24及び25によって示されている。したがって、提示された例では、射出瞳12からチューブレンズ13までの長さは100mmであり、チューブレンズ13から中間像14までの長さは165mmであり、中間像14から走査対物レンズ15までの長さは50mmであり、走査光学ユニット15からスキャナミラー16までの長さは55mmである。しかしながら、これらの数値は例示的であると理解されるべきである。 The overall length of the system is directly proportional to the area under the curve obtained as a result, the area allocated to each beam, Ru is formed by connecting a point corresponding to each element in the coordinate origin. This is illustrated by lines 24 and 25 in FIG. Thus, in the example presented, the length from the exit pupil 12 to the tube lens 13 is 100 mm, the length from the tube lens 13 to the intermediate image 14 is 165 mm, and the length from the intermediate image 14 to the scanning objective 15 The length is 50 mm, and the length from the scanning optical unit 15 to the scanner mirror 16 is 55 mm. However, these figures should be understood to be exemplary.

しかしながら、既存のスタンド、例えば広視野顕微鏡のためのアタッチメントとして実装される上述のレーザースキャナシステムに加えて、既存のスタンドから独立したスタンドアロンの機器として実装されるレーザー走査顕微鏡もまた、可能である。このようなレーザー走査顕微鏡については、よりコンパクトな機器を実現するために、光学配置の全長を上述したものよりも短くすることが望ましい。   However, in addition to the above-mentioned laser scanner system implemented as an attachment for an existing stand, for example a wide-field microscope, a laser scanning microscope implemented as a stand-alone instrument independent of the existing stand is also possible. For such laser scanning microscopes, it is desirable to make the total length of the optical arrangement shorter than that described above in order to realize a more compact instrument.

したがって、本発明の目的の一つは、全長が短縮されたレーザースキャナシステム用の光学装置を提供することにある。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide an optical device for a laser scanner system whose overall length is reduced.

この目的は、請求項1又は9に記載の光学配置によって達成される。従属請求項は、さらなる実施形態、及び、このような光学配置を含むレーザースキャナシステムを規定する。   This object is achieved by the optical arrangement according to claim 1 or 9. The dependent claims define further embodiments and a laser scanner system comprising such an optical arrangement.

第1の態様によれば、正の焦点距離を有する第1のレンズ群と、スキャナ装置から光を受光するための正の焦点距離を有する第2のレンズ群と、前記第1のレンズ群と前記第2のレンズ群との間に配置された負の焦点距離を有する第3のレンズ群と、を含むレーザースキャナシステムのための光学配置が提供される。   According to a first aspect, there is provided a first lens group having a positive focal length, a second lens group having a positive focal length for receiving light from the scanner device, and the first lens group. And a third lens group having a negative focal length, disposed between the second lens group and the second lens group. An optical arrangement for a laser scanner system is provided.

ここで、本出願の範囲内で、用語「レンズ群」は、一般に、1つ以上の関連するレンズの配列を示す。逆に、本明細書では、「レンズ」(例えば、チューブレンズ、負レンズ)という用語が簡略化のために単に使用されることがあり、そのようなレンズは、複数の個別レンズのグループによっても実現され得る。いくつかの実施形態では、これらのレンズ群はまた、従来のレンズに加えて、又は、その代替として、例えばミラー又は回折素子のような他の画像形成要素を含み得る。   Here, within the scope of the present application, the term "lens group" generally denotes an arrangement of one or more associated lenses. Conversely, as used herein, the term "lens" (e.g., tube lens, negative lens) may be used simply for the sake of simplicity, and such lenses may also be used by groups of multiple individual lenses. It can be realized. In some embodiments, these lens groups may also include other imaging elements such as, for example, mirrors or diffractive elements in addition to, or as an alternative to, conventional lenses.

ここで、負の焦点距離を有するレンズ群の挿入により、全長のさらなる短縮が達成され得る。さらに、いくつかの実施形態では、最初に議論された境界条件のいくつかについてスタンドアロンシステムには適用を止めるというやり方を利用することができ、その結果として、全長の短縮が達成され得る。   Here, further shortening of the total length can be achieved by the insertion of a lens group having a negative focal length. Furthermore, in some embodiments, the approach of stopping the application for stand-alone systems may be utilized for some of the boundary conditions initially discussed, and as a result, a reduction in overall length may be achieved.

前記光学配置は、前記第2のレンズ群と前記第3のレンズ群との間に中間像を生成するように構成され得る。   The optical arrangement may be configured to generate an intermediate image between the second lens group and the third lens group.

ここで、前記中間像は、前記第2のレンズと前記第3のレンズとの間のほぼ中間に位置し得る。 Here, the intermediate image may be located approximately in the middle between the second lens group and the third lens group .

前記光学配置は、顕微鏡対物レンズをさらに含むことができ、その場合、前記第1のレンズ群は前記顕微鏡対物レンズと前記第3のレンズ群との間に配置される。   The optical arrangement may further comprise a microscope objective, in which case the first lens group is arranged between the microscope objective and the third lens group.

前記光学配置は、前記スキャナ装置が前記顕微鏡対物レンズの射出瞳との共役面に配置されるように構成され得る。   The optical arrangement may be arranged such that the scanner device is arranged in a conjugate plane with the exit pupil of the microscope objective.

前記顕微鏡対物レンズは、3mmから20mmの間、好ましくは、例えば8mmから12mmの間、例えば約10mmの射出瞳を含み得る。   The microscope objective may comprise an exit pupil of between 3 mm and 20 mm, preferably, for example between 8 mm and 12 mm, for example about 10 mm.

前記第1のレンズ群の焦点距離は、25から200mmの間、例えば25から100mmの間に位置し得る。前記第2のレンズ群の焦点距離は、5から50mmの間、例えば5から200mmの間に位置し得る。前記第3のレンズ群の焦点距離は、−15mmから−200mmの間、例えば−15から−100mmの間に位置し得る。   The focal length of the first lens group may be located between 25 and 200 mm, for example between 25 and 100 mm. The focal length of the second lens group may be located between 5 and 50 mm, for example between 5 and 200 mm. The focal length of the third lens group may be located between -15 mm and -200 mm, for example between -15 and -100 mm.

前記第1のレンズ群は、チューブレンズであってよい。前記第2のレンズ群は、走査対物レンズであってよい。   The first lens group may be a tube lens. The second lens group may be a scanning objective.

第2の態様によれば、顕微鏡対物レンズと、70mm未満の焦点距離を有する第1のレンズ群と、20mm未満の焦点距離を有する第2のレンズ群とを含むレーザースキャナシステムのための光学配置が提供される。前記第1のレンズ群は、前記顕微鏡対物レンズと前記第2のレンズ群との間に配置され、前記第2のレンズ群は、スキャナ装置からの光を受光するように構成される。前記スキャナ装置は、前記顕微鏡対物レンズの射出瞳との共役面に位置する。 According to a second aspect, an optical arrangement for a laser scanner system comprising a microscope objective, a first lens group having a focal length of less than 70 mm and a second lens group having a focal length of less than 20 mm. Is provided. The first lens group is disposed between the microscope objective and the second lens group, and the second lens group is configured to receive light from a scanner device. The scanner device is located in a conjugate plane with the exit pupil of the microscope objective.

前記光学配置の全長は、150mm未満であり得る。   The total length of the optical arrangement may be less than 150 mm.

第1又は第2の態様において、前記光学配置は、第1のビーム経路及び第2のビーム経路を提供するためのビームスプリッタ要素をさらに含み得る。前記第1のビーム経路は、対象物の位置とスキャナ装置の位置との間のビーム経路を含み、前記第2のビーム経路は、前記対象物の位置とカメラ装置との間のビーム経路を含む。   In the first or second aspect, the optical arrangement may further include beam splitter elements for providing a first beam path and a second beam path. The first beam path comprises a beam path between the position of the object and the position of the scanner device, and the second beam path comprises a beam path between the position of the object and the camera device .

この結果、レーザースキャナの検査を、カメラ装置による広視野の記録と組み合わせることが可能になる。第1又は第2の態様による光学配置によれば小さな中間像を生成することができるので、小型で、したがって費用効果の高いイメージセンサを、カメラ装置内で使用することが可能になる。   As a result, it is possible to combine the inspection of the laser scanner with the wide field of view recording by the camera device. The optical arrangement according to the first or second aspect allows a small intermediate image to be generated, thus allowing a compact and thus cost-effective image sensor to be used in the camera device.

ここで、前記光学配置は、第1の態様に従って具体化され得る。一般に、前記第1のレンズ群と前記第3のレンズ群との間にはビームスプリッタ素子のために十分なスペースがあるので、そこにビームスプリッタ素子を設けることができる。   Here, the optical arrangement may be embodied according to the first aspect. In general, there is sufficient space for a beam splitter element between the first lens group and the third lens group so that a beam splitter element can be provided there.

前記光学配置は、前記ビームスプリッタ要素による光学収差を少なくとも部分的に補正するための補正要素をさらに含み得る。   The optical arrangement may further comprise a correction element for at least partially correcting optical aberrations due to the beam splitter element.

前記ビームスプリッタ要素を通る前記第1のビーム経路は曲げられていてもよく、前記ビームスプリッタ要素(100)を通る前記第2のビーム経路は直線であってもよい。これは、カメラ装置を用いた記録よりも、レーザー走査のために高い結像品質が必要となる場合に好ましい。   The first beam path through the beam splitter element may be bent and the second beam path through the beam splitter element (100) may be straight. This is preferable to the case where higher imaging quality is required for laser scanning than recording with a camera device.

代替として、前記ビームスプリッタ要素を通る前記第1のビーム経路は直線であり、前記ビームスプリッタ要素を通る前記第2のビーム経路は曲げられていてもよい。これは、レーザー走査によりも、カメラ装置を用いた記録のために高い結像品質が必要となる場合に好ましい。   Alternatively, the first beam path through the beam splitter element may be straight and the second beam path through the beam splitter element may be bent. This is preferable when high image quality is required for recording with a camera device, even with laser scanning.

さらに、レーザー光源と、スキャナ装置と、前記スキャナ装置とサンプルの位置との間に設けられた上述の光学装置とを含むレーザースキャナシステムが提供される。   There is further provided a laser scanner system comprising a laser light source, a scanner device and the above described optical device provided between the scanner device and the position of the sample.

本発明は、添付の図面を参照しつつ、実施の形態に基づき、以下でより詳細に説明される。これらの図面において、
図1は、先行技術による光学配置の概略図を示し、 図2は、図1の光学配置のデラノダイアグラムを示し、 図3は、実施の形態によるレーザースキャナシステムのブロック図を示し、 図4は、実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、 図5は、図4の光学配置のデラノダイアグラムを示し、 図6は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、 図7は、図6の光学配置のデラノダイアグラムを示し、 図8は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、 図9は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、 図10は、さらなる実施の形態による光学配置の概略図を示し、 図11は、さらなる実施の形態による光学配置の概略図を示す。
The invention will be explained in more detail below on the basis of an embodiment with reference to the attached drawings. In these figures,
FIG. 1 shows a schematic view of an optical arrangement according to the prior art; FIG. 2 shows a Delano diagram of the optical arrangement of FIG. FIG. 3 shows a block diagram of a laser scanner system according to an embodiment; FIG. 4 shows a schematic view of an optical arrangement for a laser scanner system according to an embodiment; FIG. 5 shows a Delano diagram of the optical arrangement of FIG. Fig. 6 shows a schematic view of an optical arrangement for a laser scanner system according to a further embodiment; 7 shows a Delano diagram of the optical arrangement of FIG. Fig. 8 shows a schematic view of an optical arrangement for a laser scanner system according to a further embodiment; FIG. 9 shows a schematic view of an optical arrangement for a laser scanner system according to a further embodiment; FIG. 10 shows a schematic view of an optical arrangement according to a further embodiment; FIG. 11 shows a schematic view of an optical arrangement according to a further embodiment.

以下、本発明の様々な実施の形態を詳細に説明する。これらの実施の形態は、説明のためにのみ役立つものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。このことは、特に、特定の実装及び実施の形態を説明するために提供される数値にも適用される。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail. These embodiments are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. This applies in particular to the numerical values provided to explain the particular implementation and embodiment.

図3は、一実施の形態によるレーザースキャナシステムを示す。図3のレーザースキャナシステムは、レーザービーム36を生成するためのレーザー光源30を含む。レーザービーム36は、オプションである第1の光学配置31を介して、矢印33で示すように移動可能なスキャナミラー32に導かれる。第1の光学配置31は、コリメーションに関するその特性がレーザースキャナシステムの要求を満たすレーザービーム36をレーザー光源30が既に生成している場合には、省略されてもよい。そうしてスキャナミラー32によって曲げられたレーザービームは、その後、第2の光学配置34によってサンプル35上に集束する。第1の光学装置31及び第2の光学装置34はそれぞれ、具体的には、1つ以上のレンズ、及び/又は、他の光学要素を含み得る。本発明による実施の形態では、第2の光学配置34は特に、従来の配置と比較して短縮された全長を有する。以下では、そのような光学配置の特定の実施の形態が、図4〜9を参照して、より詳細に説明される。   FIG. 3 shows a laser scanner system according to one embodiment. The laser scanner system of FIG. 3 includes a laser light source 30 for generating a laser beam 36. The laser beam 36 is directed via a first optional optical arrangement 31 to a moveable scanner mirror 32 as indicated by the arrow 33. The first optical arrangement 31 may be omitted if the laser light source 30 has already generated a laser beam 36 whose characteristics with respect to collimation meet the requirements of the laser scanner system. The laser beam so bent by the scanner mirror 32 is then focused on the sample 35 by the second optical arrangement 34. Each of the first optical device 31 and the second optical device 34 may specifically include one or more lenses and / or other optical elements. In the embodiment according to the invention, the second optical arrangement 34 in particular has a reduced overall length as compared to the conventional arrangement. In the following, a specific embodiment of such an optical arrangement is described in more detail with reference to FIGS.

そして、スキャナミラー32を動かすことによって、例えば2つの空間方向にスキャナミラー32を傾けることによって、サンプル35の所望の領域をレーザービームによって走査することが可能になる。   Then, by moving the scanner mirror 32, for example, by tilting the scanner mirror 32 in two spatial directions, it is possible to scan the desired area of the sample 35 by the laser beam.

加えて(ここには提示されていない)、図3のレーザースキャナシステムは、サンプルからの光を検出するための要素、例えば、カメラ、又は、レーザービーム36による照射に対する応答としての蛍光性の光を検出するための他の装置をさらに含み得る。そのような検出装置は、従来のレーザースキャナシステムの場合と同様に実装され得る。   In addition (not presented here), the laser scanner system of FIG. 3 is an element for detecting light from the sample, eg a camera or fluorescent light in response to illumination by the laser beam 36 May further include other devices for detecting Such detection devices may be implemented as in the case of conventional laser scanner systems.

さて、レーザースキャナシステムのための光学配置、例えば図3の第2の光学配置34のための様々な実装のオプションを、図4〜9を参照して説明する。図4には、第1の実施の形態が示される。   The optical arrangement for the laser scanner system, for example various mounting options for the second optical arrangement 34 of FIG. 3, will now be described with reference to FIGS. A first embodiment is shown in FIG.

図4の光学配置では、40は、レーザービームによって照明されるべき物体(例えば、図3のサンプル35)の位置を示す。41は顕微鏡対物レンズを示し、42は顕微鏡対物レンズ41の射出瞳を示し、43はチューブレンズの形を取る第1のレンズ群を示し、44は中間像を示し、45は走査対物レンズの形を取る第2のレンズ群を示し、46はスキャナミラー又は他のスキャナ装置の位置を示す。一例として、顕微鏡対物レンズ41は、10倍の倍率を提供し得る。射出瞳42の直径は8mmより大きくてよく、例えば10mmのオーダーでよい。原理的には、図1の場合と同様の光学部品が図4でも使用される。しかしながら、特に、チューブレンズ43と走査対物レンズ45の焦点距離は図1の従来の構成に対して低減されており、その結果として、全長も同様に低減される。これは特に、スタンドアロンソリューションの場合に起こり得る。   In the optical arrangement of FIG. 4, 40 indicates the position of the object (eg, sample 35 of FIG. 3) to be illuminated by the laser beam. 41 denotes a microscope objective, 42 denotes an exit pupil of the microscope objective 41, 43 denotes a first lens group in the form of a tube lens, 44 denotes an intermediate image, 45 denotes a shape of a scanning objective And 46 indicates the position of the scanner mirror or other scanner device. As an example, the microscope objective 41 can provide 10 × magnification. The diameter of the exit pupil 42 may be larger than 8 mm, for example on the order of 10 mm. In principle, the same optical components as in FIG. 1 are used in FIG. However, in particular, the focal lengths of the tube lens 43 and the scanning objective 45 are reduced with respect to the conventional arrangement of FIG. 1, as a result of which the overall length is likewise reduced. This can occur especially in the case of a stand-alone solution.

したがって、例えば、チューブレンズ43の焦点距離は70mm、例えば約55mm未満であり、例えば45〜65mmである。また、走査対物レンズ45の焦点距離は20mm、例えば約16.5mm未満であり、例えば15〜20mmである。したがって、全体の長さは、図1の場合における例えば約370mmに比べ、111mm程度となり得る。   Thus, for example, the focal length of the tube lens 43 is 70 mm, for example less than about 55 mm, for example 45-65 mm. Also, the focal length of the scanning objective 45 is less than 20 mm, for example about 16.5 mm, for example 15-20 mm. Therefore, the overall length may be about 111 mm, as compared to, for example, about 370 mm in the case of FIG.

図5は、図4の光学配置に対応するデラノダイアグラムを示す。ライン50は、射出瞳42からチューブレンズ43への光ビームを表し、ライン51は、チューブレンズ43から中間像44への光ビームに対応し、(ライン51を延長する)ライン52は、中間像44から走査対物レンズ45への光ビームに対応し、ライン53は、走査対物レンズ45からスキャナミラー46の位置への光ビームに対応する.54及び55は、全体領域を細分するための補助線である。したがって、例示的な実施形態では、射出瞳42とチューブレンズ43との間の距離は約20mmであり、チューブレンズ43と中間像44との間の距離は約65mmであり、中間像44と走査対物レンズ45は約16.5mmであり、走査対物レンズ45とスキャナミラー46との間の距離は約19.5mmである。比較の目的のため、したがって全長の低減と一致する循環領域の低減を説明するために、図5にはさらに、図2のライン20,21及び22,及び23、並びに、点13,14及び15を再び示す。   FIG. 5 shows a Delano diagram corresponding to the optical arrangement of FIG. Line 50 represents the light beam from exit pupil 42 to tube lens 43, line 51 corresponds to the light beam from tube lens 43 to intermediate image 44, and line 52 (extending line 51) represents the intermediate image The line 53 corresponds to the light beam from the scanning objective 45 to the position of the scanner mirror 46, corresponding to the light beam from 44 to the scanning objective 45. 54 and 55 are auxiliary lines for dividing the entire area. Thus, in the exemplary embodiment, the distance between the exit pupil 42 and the tube lens 43 is about 20 mm, the distance between the tube lens 43 and the intermediate image 44 is about 65 mm, and the intermediate image 44 and the scan The objective 45 is about 16.5 mm, and the distance between the scanning objective 45 and the scanner mirror 46 is about 19.5 mm. For the purpose of comparison, and thus to illustrate the reduction of the circulation area in line with the reduction of the overall length, FIG. 5 further comprises the lines 20, 21 and 22 and 23 and the points 13, 14 and 15 of FIG. Show again.

一部の応用及び実装では、全長のさらなる短縮が望まれる。しかし、図4の光学配置においては、さらなる光学要素を追加することなく全長をさらに低減すると、不利益が生ずることがある。例えば、典型的な対物レンズ、特に、大きな射出瞳を有する対物レンズにおいては、射出瞳が対物レンズの内部に位置しているため、チューブレンズ43と射出瞳42との間の距離を提示したもの(例えば約20mm)以上に縮めることは不可能である場合が多い。したがって、対物レンズ41の広がりを理由として、チューブレンズ43を対物レンズ41により近づけることは、しばしば不可能である。   In some applications and implementations, further shortening of the total length is desired. However, in the optical arrangement of FIG. 4, further reductions in overall length without the addition of further optical elements may have disadvantages. For example, in a typical objective, in particular an objective with a large exit pupil, which presents the distance between the tube lens 43 and the exit pupil 42, since the exit pupil is located inside the objective It is often impossible to shrink more than (for example, about 20 mm). Therefore, it is often not possible to bring the tube lens 43 closer to the objective lens 41 because of the spread of the objective lens 41.

走査対物レンズ45とスキャナミラー46との間の距離をさらに縮めることもまた、困難である。さもなければ、スキャナミラーに入射する光ビームの入射角が大きくなり過ぎて、イメージフィールドに歪みが生じる可能性があるからである。これは特に、20°より大きい入射角について当てはまる。   It is also difficult to further reduce the distance between the scanning objective 45 and the scanner mirror 46. Otherwise, the incident angle of the light beam incident on the scanner mirror may become too large, which may cause distortion in the image field. This is especially true for incident angles greater than 20 °.

したがって、本発明のさらなる実施形態では、負のレンズ、すなわち負の焦点距離を有するレンズ又はレンズ群が、全長をさらに短縮する目的で、チューブレンズと走査対物レンズとの間に配置される。   Thus, in a further embodiment of the invention, a negative lens, ie a lens or lens group having a negative focal length, is arranged between the tube lens and the scanning objective in order to further reduce the overall length.

図6には、さらなる実施の形態が模式的に図解されている。図6において、60は被検体の位置を示し、61は顕微鏡対物レンズ、例えば10倍対物レンズを示し、62は対物レンズ61の(例えば、8mmより大きく、例えば10mmのオーダーである直径を有する)射出瞳を示し、63はチューブレンズ(第1のレンズ群)を示す。一例として、この場合、チューブレンズ63は、25〜65mmの間、例えば約32mmの焦点距離を有し得る。64は負レンズ(第3のレンズ群)であり、−15〜−75mmの間、例えば約−19mmの焦点距離を有し得る。65は中間像を示し、66は、図6の場合には5〜15mmの間、例えば約12mmである焦点距離を有し得る走査対物レンズ(第2のレンズ群)を示す。67は、スキャナミラーの位置を示す。   A further embodiment is schematically illustrated in FIG. In FIG. 6, 60 indicates the position of the subject, 61 indicates a microscope objective lens, for example, a 10 × objective lens, and 62 indicates an objective lens 61 (for example, having a diameter larger than 8 mm, for example, on the order of 10 mm) The exit pupil is shown, and 63 shows a tube lens (first lens group). As an example, in this case, the tube lens 63 may have a focal length of between 25 and 65 mm, for example about 32 mm. 64 is a negative lens (third lens group) and may have a focal length of between -15 and -75 mm, for example about -19 mm. 65 shows an intermediate image and 66 shows a scanning objective (second lens group) which may have a focal length which is between 5 and 15 mm in the case of FIG. 6, for example about 12 mm. 67 shows the position of the scanner mirror.

図7は、前述した例示的な焦点距離を有する図6の実施の形態に対応するデラノダイアグラムを示す。図2及び図5に示した各ラインも、比較目的のために示されている。ライン70は、射出瞳62からチューブレンズ63への光ビームに対応し、ライン71は、チューブレンズ63から負レンズ64への光ビームに対応し、ライン72は、負レンズ64から中間像65への光ビームに対応し、ライン73(ライン72の続き)は、中間像65から走査対物レンズ66への光ビームに対応し、ライン74は、走査対物レンズ66からスキャナミラー又は他のスキャナ装置67への光ビームに対応する。75〜77は、個々の全長成分または表面成分を説明するための補助線を、今一度特定する。図示の例では、射出瞳62からチューブレンズ63までの距離は約20mmであり、チューブレンズ63から負レンズ64までの距離は約28mmであり、負レンズ64から中間像65までの距離は約5mmであり、中間像65から走査対物レンズ66までの距離は約11.5mmであり、走査対物レンズ66からスキャナまでの距離は約19.5mmである。したがって、図5の例と比較して、全長は111mmから84mmまで短縮される。実際の実装においては、使用されたレンズ又はレンズ群の厚さが部分的に長さを増やし得ることに留意すべきである。 FIG. 7 shows a Delano diagram corresponding to the embodiment of FIG. 6 with the exemplary focal length described above. The lines shown in FIGS. 2 and 5 are also shown for comparison purposes. Line 70 corresponds to the light beam from the exit pupil 62 to the tube lens 63, line 71 corresponds to the light beam from the tube lens 63 to the negative lens 64, and line 72 to the intermediate image 65 from the negative lens 64. , Line 73 (the continuation of line 72) corresponds to the light beam from intermediate image 65 to scanning objective 66, and line 74 from scanning objective 66 to a scanner mirror or other scanner device 67. Corresponding to the light beam. 75 to 77 once again specify auxiliary lines for describing the individual full length components or surface components. In the illustrated example, the distance from the exit pupil 62 to the tube lens 63 is about 20 mm, the distance from the tube lens 63 to the negative lens 64 is about 28 mm, and the distance from the negative lens 64 to the intermediate image 65 is about 5 mm , and the distance from the intermediate image 65 to the scanning objective lens 66 is about 11.5 mm, the distance from the scanning objective lens 66 in the scan raw is about 19.5 mm. Therefore, the total length is reduced from 111 mm to 84 mm as compared to the example of FIG. It should be noted that in practical implementations, the thickness of the lens or lens group used may partially increase the length.

は、図6の一実施例と考えることができる光学配置のさらなる実施の形態を示す。図8において、80は顕微鏡対物レンズの射出瞳を示す。81は、図8の例では3つの個別のレンズで構成され、提示例で61mmの焦点距離を有するチューブレンズを示す。82は、図8の場合においては2つの個別レンズを有するレンズ群として実装される負レンズを示す。一例として、負レンズ82の焦点距離は、−75mmとすることができる。83は中間像を示し、84は、図8の例では同様に複数のレンズを有するレンズ群として実装される走査対物レンズを示す。85は、例えば2mm程度の直径を有し得るスキャナミラーを示す。入射光ビームは、スキャナミラー85により、議論された光学要素によってサンプルをスキャンするべく、サンプルに向かって進路を変えられる。 FIG. 8 shows a further embodiment of an optical arrangement which can be considered as an example of FIG. In FIG. 8, 80 shows the exit pupil of the microscope objective. 81 shows a tube lens consisting of three individual lenses in the example of FIG. 8 and having a focal length of 61 mm in the example presented. 82 shows a negative lens implemented as a lens group with two individual lenses in the case of FIG. As an example, the focal length of the negative lens 82 can be −75 mm. Reference numeral 83 denotes an intermediate image, and reference numeral 84 denotes a scanning objective, which is also implemented as a lens group having a plurality of lenses in the example of FIG. 85 shows a scanner mirror which may have a diameter of, for example, 2 mm. The incident light beam is redirected by the scanner mirror 85 towards the sample to scan the sample by the discussed optical elements.

図8の実施の形態では、射出瞳80とスキャナミラー85との間の移動距離は、上で特定した数値である112mmとなる。スキャナミラー上におけるビームの直径は、2mmとなる。図8の実施の形態においては、チューブレンズ81及び負レンズ82は、光学収差を低減するため、規模に関して可能な限り小さな焦点距離ではなく、中程度の焦点距離で選択されている。   In the embodiment of FIG. 8, the travel distance between the exit pupil 80 and the scanner mirror 85 is 112 mm, which is the value specified above. The diameter of the beam on the scanner mirror is 2 mm. In the embodiment of FIG. 8, the tube lens 81 and the negative lens 82 are selected at a medium focal length rather than the smallest possible focal length with respect to scale to reduce optical aberrations.

走査対物レンズ84を通過してスキャンミラー85までレーザビーム86を導くことができるようにするために、ここでは、走査対物レンズ84と走査ミラー85との間の距離が十分に大きいことが有用である。   In order to be able to direct the laser beam 86 through the scanning objective 84 to the scanning mirror 85, it is useful here that the distance between the scanning objective 84 and the scanning mirror 85 is sufficiently large. is there.

いくつかの実施形態では、中間像(例えば、図8の83)は、走査対物レンズ84と負レンズ82との間のほぼ中間、例えば、中点から±10%の領域内又は±5%の領域内に位置する(この場合における±10%とは、中間像による負レンズと走査対物レンズとの間の距離の一部分が60:40と40:60の間の領域にあることを意味する)。したがって、いくつかの実施の形態では、レンズ表面への汚染物質等の有害な影響が低減され得る。また、このことは、デフォーカス状態での操作を容易にすることができる。このような実施の形態の場合、入射ビーム(例えば、86)のコリメーション状態を変更することによって、サンプル内で集束を行うことができる。このことは、中間像の位置を変える。その目的のため、小さくなりすぎないように中間像と隣接するレンズ82及び84との間の距離を選択することが有用である。   In some embodiments, the intermediate image (eg, 83 in FIG. 8) is approximately halfway between the scanning objective 84 and the negative lens 82, eg, within ± 10% of the midpoint or ± 5% Located in the area (± 10% in this case means that part of the distance between the negative lens and the scanning objective by the intermediate image is in the area between 60:40 and 40:60) . Thus, in some embodiments, harmful effects such as contaminants on the lens surface may be reduced. Also, this can facilitate the operation in the defocus state. For such embodiments, focusing can be performed within the sample by altering the collimation state of the incident beam (e.g., 86). This changes the position of the intermediate image. For that purpose, it is useful to select the distance between the intermediate image and the adjacent lenses 82 and 84 so as not to be too small.

本発明による光学装置のさらなる実施形態を図9に示す。図9において、90は顕微鏡対物レンズの射出瞳を示し、91は、再び複数のレンズのグループとして実装されるチューブレンズを示し、92は、複数の個別レンズのグループとして同様に実装される負レンズを示し、93は中間像を示し、94は、これもまた複数の個別レンズのグループとして実装される走査対物レンズを示す。95は、スキャナミラー又は他のスキャナ装置の位置を示す。図8の実施の形態と比較して、例えば、チューブレンズ91及び走査対物レンズ94は、ここではより多くのレンズを有する。このことは、この場合に多様な実装オプションが存在することを明らかにする。図9の実施の形態では、チューブレンズの焦点距離は約39mmであり、負レンズ92の焦点距離は約−36mmであり、走査対物レンズの焦点距離は約9mmである。この実施の形態では、射出瞳90とスキャナミラー95の位置との間の全移動距離は、わずか89mmとなる。   A further embodiment of an optical device according to the invention is shown in FIG. In FIG. 9, 90 indicates the exit pupil of the microscope objective, 91 indicates the tube lens implemented again as a group of lenses, and 92 indicates a negative lens implemented similarly as a group of individual lenses , 93 indicates an intermediate image, and 94 indicates a scanning objective, which is also implemented as a group of individual lenses. 95 indicates the position of the scanner mirror or other scanner device. Compared to the embodiment of FIG. 8, for example, the tube lens 91 and the scanning objective lens 94 now have more lenses. This reveals that there are various implementation options in this case. In the embodiment of FIG. 9, the focal length of the tube lens is about 39 mm, the focal length of the negative lens 92 is about -36 mm, and the focal length of the scanning objective is about 9 mm. In this embodiment, the total travel distance between the exit pupil 90 and the position of the scanner mirror 95 is only 89 mm.

上記の例から明らかなように、例えば個々のレンズ群の焦点距離に関して、多数の変形例が可能である。従って、提示された実施例は、限定的なものではなく、説明するものとしてのみ理解されるべきである。   As is apparent from the above examples, numerous variants are possible, for example with regard to the focal length of the individual lens groups. Thus, the presented embodiments are not limiting and should be understood as illustrative only.

上述した実施の形態では、レーザスキャナシステムのための光学配置と、対応するレーザスキャナシステムとについて説明した。このようなレーザスキャナシステムは、広視野記録、すなわち、実質的に従来の光学顕微鏡記録と、カメラを用いて組み合わせることができる。以下、図10及び11を参照して、対応する実施の形態をより詳細に説明する。ここで、図10及び11は図6の実施の形態の発展形を表しており、図6の実施の形態において既に現れた要素は同じ参照符号によって示され、再び詳細には説明されない。広視野記録のためのカメラの提供は図6の実施の形態の発展形に基づいて提示されるが、上述した他の実施形態に対しても、対応する展開が可能である。   The embodiments described above have described the optical arrangement for the laser scanner system and the corresponding laser scanner system. Such laser scanner systems can be combined with wide field recording, ie substantially conventional optical microscopy recording, using a camera. The corresponding embodiments will be described in more detail below with reference to FIGS. 10 and 11. Here, FIGS. 10 and 11 represent a development of the embodiment of FIG. 6, the elements already appearing in the embodiment of FIG. 6 being indicated by the same reference numerals and will not be described again in detail. The provision of a camera for wide-field recording is presented on the basis of a development of the embodiment of FIG. 6, but corresponding developments are possible for the other embodiments described above.

図10の実施の形態では、チューブレンズ63と負レンズ64との間に、位置60にある被検体からの光をカメラ装置102に導く、例えば部分透過ミラーであるビームスプリッタ要素100が設けられている。そして、このカメラ装置102により、位置60にある物体の広視野記録(例えば、オーバービュー記録)が可能となる。ここで、広視野記録の種類は特に限定されず、提供される照明(図示せず)によって変化し得る。したがって、例えば、明視野記録、暗視野記録、位相コントラスト記録、及び/又は蛍光記録を、照明に応じて生成することが可能である。従来の出力結合のケースでは、顕微鏡対物レンズ61とチューブレンズ63との間にビームスプリッタ要素が配置されることに注目すべきである。本発明に従う構成では、チューブレンズ63が顕微鏡対物レンズ61の非常に近くまで動かされ得るので、実施の形態では、そのような配置はしばしば不可能である。したがって、ビームスプリッタ素子100は、図10に示すように、チューブレンズ63と負レンズ64との間に配置される。 In the embodiment of FIG. 10, a beam splitter element 100, for example a partially transmitting mirror, is provided between the tube lens 63 and the negative lens 64 to direct light from the object at position 60 to the camera device 102. There is. Then, the camera device 102 enables wide-field recording (for example, overview recording) of an object at the position 60. Here, the type of wide-field recording is not particularly limited, and may vary depending on the provided illumination (not shown). Thus, for example, bright field recording, dark field recording, phase contrast recording, and / or fluorescence recording can be generated in response to the illumination. It should be noted that in the case of conventional outcoupling, a beam splitter element is arranged between the microscope objective 61 and the tube lens 63. In a configuration according to the invention, such an arrangement is often not possible in embodiments, as the tube lens 63 can be moved very close to the microscope objective 61. Accordingly, the beam splitter element 100 is disposed between the tube lens 63 and the negative lens 64 as shown in FIG.

図10の断面図から理解されるように、ビームスプリッタ素子100はシステムの光軸に対して傾斜している。ここで、傾斜の角度は、図10に示すように約45°であり得る。しかしながら、他の角度もまた可能である。ここで、横断光、すなわち、スキャナーミラー67から対象物の位置60までの光線もまた、ビームスプリッター要素100の有限の厚さを受けて影響される。そのような影響を少なくとも部分的に補償するために、実質的にビームスプリッタ素子100に対応し、同様に傾斜しているが異なる平面内にある補正素子101が用意される。図10の断面図では、補正要素101は、ある角度で、図面の平面から突出するか、又は、図面の平面内に突出している。このような補正要素を用意すること自体は知られており、したがって、これ以上詳細には説明しない。別の実施形態では、提示された実質的に板状のビームスプリッタ要素100の代わりに、ビームスプリッタ要素としてビームスプリッタキューブが使用され得る。この場合、補正要素101を省略することができる。   As can be understood from the cross-sectional view of FIG. 10, the beam splitter element 100 is tilted with respect to the optical axis of the system. Here, the angle of inclination may be about 45 ° as shown in FIG. However, other angles are also possible. Here, the transverse light, ie the light beam from the scanner mirror 67 to the position 60 of the object, is also influenced by the finite thickness of the beam splitter element 100. In order to at least partially compensate for such effects, a correction element 101 is provided which substantially corresponds to the beam splitter element 100 and which is likewise inclined but in a different plane. In the cross-sectional view of FIG. 10, the correction element 101 projects at an angle from the plane of the drawing or in the plane of the drawing. Providing such a correction element is known per se and therefore will not be described in further detail. In another embodiment, instead of the substantially planar beam splitter element 100 presented, a beam splitter cube may be used as a beam splitter element. In this case, the correction element 101 can be omitted.

既に説明したように、図6の光学配置によって比較的小さな中間像が生成され、これは他の実施の形態でも同様である。このことは、カメラ装置102内において、対応して小さい画像センサを使用することを容易にし、大きな画像センサと比較してコストを低減する。一例として、スマートフォンにおいて標準として使用されるものと同様の画像センサが、カメラ装置102の実装のために提供され得る。   As already explained, the optical arrangement of FIG. 6 produces a relatively small intermediate image, which is also the case in the other embodiments. This facilitates the use of correspondingly smaller image sensors within the camera device 102 and reduces costs compared to larger image sensors. As an example, an image sensor similar to that used as a standard in a smartphone may be provided for the implementation of the camera device 102.

図11は、図10の実施形態の発展形を提供するもので、同じ要素は同じ参照符号で示されている。図10の実施の形態では、物体位置60とスキャナミラー67との間のビーム経路が構成要素100,101を通って直線的に進む一方、カメラ装置102へのビーム経路は曲げられるが、図11は、その正反対のケースである。この場合、カメラ装置102へのビーム経路は直線的に通過し、スキャナミラー67からのビーム経路は曲げられる。 FIG. 11 provides a development of the embodiment of FIG. 10, where like elements are indicated with the same reference numerals. In the embodiment of FIG. 10, the beam path between the object position 60 and the scanner mirror 67 travels linearly through the components 100, 101 while the beam path to the camera device 102 is bent, Is the opposite case. In this case, the beam path to the camera device 102 passes linearly, and the beam path from the scanner mirror 67 is bent.

一般に、結像品質は、ビームスプリッタ素子100及び補正素子101を通過する結果として低下する。したがって、より良好な結像品質が望まれるビーム経路について、角度付きビーム経路を使用することが有利である。したがって、より良好な結像品質がカメラ装置102による広視野記録について望まれるのであれば図10の実施の形態が好ましく、より良好な結像品質がレーザ走査について望まれるのであれば図11の実施の形態が好ましい。 In general, the imaging quality is degraded as a result of passing through the beam splitter element 100 and the correction element 101. Therefore, it is advantageous to use an angled beam path for beam paths where better imaging quality is desired. Thus, the embodiment of FIG. 10 is preferred if better imaging quality is desired for wide field recording with the camera device 102, and the implementation of FIG. 11 if better imaging quality is desired for laser scanning. The form of is preferred.

図10及び図11の実施の形態は、図1〜図9のレーザスキャナシステム又は光学配置の拡張の一例を提供するものに過ぎず、図1〜図9のレーザスキャナシステムまたは光学配置は、他の光学装置とも結合され得る。   The embodiments of FIGS. 10 and 11 merely provide an example of an extension of the laser scanner system or optical arrangement of FIGS. 1 to 9; the laser scanner system or optical arrangement of FIGS. Can also be combined with the

Claims (13)

正の焦点距離を有する第1のレンズ群(63,81,91)と、
スキャナ装置(32,85)から光を受光するための正の焦点距離を有する第2のレンズ群(66,84,94)と、
前記第1のレンズ群(63,81,91)と前記第2のレンズ群(66,84,94)との間に配置された負の焦点距離を有する第3のレンズ群(64,82,92)と、
第1のビーム経路及び第2のビーム経路を提供するためのビームスプリッタ要素(100)と、を備え、
前記第1のレンズ群と前記第3のレンズ群との間に前記ビームスプリッタ要素が設けられ、
前記第2のレンズ群と前記第3のレンズ群との間に中間像が生成され、
前記第1のレンズ群(63,81,91)はチューブレンズであり、
前記第2のレンズ群(66,84,94)は走査対物レンズである、
レーザースキャナシステムのための光学配置。
A first lens group (63, 81, 91) having a positive focal length,
A second lens group (66, 84, 94) having a positive focal length for receiving light from the scanner device (32, 85);
A third lens group (64, 82, 91) having a negative focal length disposed between the first lens group (63, 81, 91) and the second lens group (66, 84, 94) 92),
A beam splitter element (100) for providing a first beam path and a second beam path;
The beam splitter element is provided between the first lens group and the third lens group,
An intermediate image is generated between the second lens group and the third lens group,
The first lens group (63, 81, 91) is a tube lens,
The second lens group (66, 84, 94) is a scanning objective lens,
Optical arrangement for laser scanner system.
前記中間像(65,83,93)は、前記第2のレンズ群(66,84,94)と前記第3のレンズ群(64,82,92)との間の中間に位置する、
請求項に記載の光学配置。
The intermediate image (65,83,93) is located between in between the second lens group (66,84,94) and said third lens group (64,82,92),
An optical arrangement according to claim 1 .
顕微鏡対物レンズ(61)をさらに含み、
前記第1のレンズ群(63,81,91)は、前記顕微鏡対物レンズ(61)と前記第3のレンズ群(64,82,92)との間に配置される、
請求項1又は2に記載の光学配置。
Further including a microscope objective (61)
The first lens group (63, 81, 91) is disposed between the microscope objective lens (61) and the third lens group (64, 82, 92).
An optical arrangement according to claim 1 or 2 .
前記光学配置は、前記スキャナ装置(32,85)が前記顕微鏡対物レンズの射出瞳(62,80,90)との共役面に配置されるように構成される、
請求項に記載の光学配置。
The optical arrangement is configured such that the scanner device (32, 85) is arranged in a conjugate plane with the exit pupil (62, 80, 90) of the microscope objective.
An optical arrangement according to claim 3 .
前記顕微鏡対物レンズは、直径が3mmから20mmの間の射出瞳(62,80,90)を含む、
請求項3又は4に記載の光学配置。
The microscope objective comprises an exit pupil (62, 80, 90) with a diameter of between 3 mm and 20 mm.
5. An optical arrangement according to claim 3 or 4 .
前記第1のレンズ群(63,81,91)の焦点距離は25から200mmの間であり、及び/又は、前記第2のレンズ群(66,84,94)の焦点距離は5から50mmの間であり、及び/又は、前記第3のレンズ群(64,82,92)の焦点距離は−15mmから−200mmの間である、
請求項1乃至のいずれか一項に記載の光学配置。
The focal length of the first lens group (63, 81, 91) is between 25 and 200 mm, and / or the focal length of the second lens group (66, 84, 94) is 5 to 50 mm. And / or the focal length of the third lens group (64, 82, 92) is between -15 mm and -200 mm,
Optical arrangement according to any one of claims 1 to 5.
前記第1のレンズ群は、70mm未満の焦点距離を有し、
前記第2のレンズ群は、20mm未満の焦点距離を有する、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学配置。
Wherein the first lens group have a focal length of less than 70 mm,
The second lens group has a focal length less than 20 mm,
An optical arrangement according to any one of the preceding claims .
前記光学配置の全長は150mm未満である、
請求項に記載の光学配置。
The total length of the optical arrangement is less than 150 mm,
An optical arrangement according to claim 7 .
記第1のビーム経路は、対象物の位置(60)と前記スキャナ装置(67)の位置との間のビーム経路を含み、
前記第2のビーム経路は、前記対象物の位置(60)とカメラ装置(102)との間のビーム経路を含む、
請求項1乃至のいずれか一項に記載の光学配置。
Before SL first beam path includes a beam path between the position of the object (60) and said scanner apparatus (67),
The second beam path comprises a beam path between the position of the object (60) and the camera arrangement (102).
Optical arrangement according to any one of claims 1 to 8.
前記光学配置は、前記ビームスプリッタ要素(100)による光学収差を少なくとも部分的に補正するための補正要素(101)をさらに含む、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光学配置。
The optical arrangement further comprises a correction element (101) for at least partially correcting optical aberrations by the beam splitter element (100).
An optical arrangement according to any one of the preceding claims.
前記ビームスプリッタ要素(100)を通る前記第1のビーム経路は曲げられ、
前記ビームスプリッタ要素(100)を通る前記第2のビーム経路は直線である、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光学配置。
Said first beam path through said beam splitter element (100) is bent;
The second beam path through the beam splitter element (100) is straight,
11. An optical arrangement according to any one of the preceding claims.
前記ビームスプリッタ要素(100)を通る前記第1のビーム経路は直線であり、
前記ビームスプリッタ要素(100)を通る前記第2のビーム経路は曲げられる、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光学配置。
The first beam path through the beam splitter element (100) is straight,
The second beam path through the beam splitter element (100) is bent,
11. An optical arrangement according to any one of the preceding claims.
レーザー光源(30)と、
スキャナ装置(32)と、
前記スキャナ装置(32)とサンプル(35)の位置との間に設けられた請求項1乃至12のいずれか一項に記載の光学配置と、
を含むレーザースキャナシステム。
Laser light source (30),
A scanner device (32),
An optical arrangement according to any one of claims 1 to 12 provided between the position of the scanner device (32) and sample (35),
Laser scanner system.
JP2017536971A 2015-01-19 2016-01-19 Optical arrangement for laser scanner system Active JP6549718B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015100695.2 2015-01-19
DE102015100695.2A DE102015100695A1 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Optical arrangement for a laser scanner system
PCT/EP2016/050975 WO2016116424A2 (en) 2015-01-19 2016-01-19 Optical arrangement for a laser scanner system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018503134A JP2018503134A (en) 2018-02-01
JP6549718B2 true JP6549718B2 (en) 2019-07-24

Family

ID=55174645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017536971A Active JP6549718B2 (en) 2015-01-19 2016-01-19 Optical arrangement for laser scanner system

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6549718B2 (en)
CN (1) CN107209358B (en)
DE (1) DE102015100695A1 (en)
WO (1) WO2016116424A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108246327B (en) * 2016-12-28 2020-11-10 南开大学 Preparation method and use method of nitrogen-doped carbon material catalyst for fixed bed acetylene hydrochlorination
WO2023238175A1 (en) * 2022-06-06 2023-12-14 株式会社ニコン LIGHT CONDENSING OPTICAL SYSTEM, Fθ OPTICAL SYSTEM, OPTICAL MACHINING DEVICE, AND OPTICAL MEASUREMENT DEVICE

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167173A (en) * 1997-01-27 2000-12-26 Carl Zeiss Jena Gmbh Laser scanning microscope
JP4939806B2 (en) * 2003-11-26 2012-05-30 オリンパス株式会社 Laser scanning fluorescence microscope
DE102005013949A1 (en) * 2005-03-26 2006-09-28 Carl Zeiss Meditec Ag scanning device
JP2009294385A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Olympus Corp Microscope apparatus
JP2010026165A (en) * 2008-07-17 2010-02-04 Olympus Corp Laser scanning microscope
JP2010266813A (en) * 2009-05-18 2010-11-25 Olympus Corp Observation device
US9504608B2 (en) * 2009-07-29 2016-11-29 Alcon Lensx, Inc. Optical system with movable lens for ophthalmic surgical laser
JP2012008308A (en) * 2010-06-24 2012-01-12 Olympus Corp Imaging optical system and confocal scanning microscope using the same
US8175452B1 (en) * 2010-10-26 2012-05-08 Complete Genomics, Inc. Method and system for imaging high density biochemical arrays with sub-pixel alignment
BR112013031745B1 (en) * 2011-06-10 2021-08-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. OPTICAL SCANNING APPARATUS, LASER DISPOSAL SCANNING SYSTEM AND OPTICAL SCANNING METHOD
DE102013019348A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016116424A3 (en) 2016-09-15
DE102015100695A1 (en) 2016-07-21
CN107209358B (en) 2020-02-07
WO2016116424A2 (en) 2016-07-28
JP2018503134A (en) 2018-02-01
CN107209358A (en) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6411472B2 (en) Method of correcting imaging aberrations with laser scanning microscopes and in particular with high resolution scanning microscopy
US8520280B2 (en) Method and apparatus for dynamically shifting a light beam with regard to an optic focussing the light beam
US11500190B2 (en) Oblique plane microscope
JP7003065B2 (en) How to image an optical sheet microscope and a sample with an optical microscope
US10168519B2 (en) Light sheet generator
JP2022060260A (en) Microscopic inspection and device for aberration correction
US10514533B2 (en) Method for creating a microscope image, microscopy device, and deflecting device
JP4544904B2 (en) Optical system
US20090174935A1 (en) Scanning microscope having complementary, serial scanners
CN107678154B (en) Super-resolution micro CT imaging system
JP6549718B2 (en) Optical arrangement for laser scanner system
JP2014048423A (en) Imaging optical system, imaging device, and imaging system
JP5084183B2 (en) Epi-illumination optical system for microscope
US20150253556A1 (en) Confocal Incident-Light Scanning Microsope For Multipoint Scanning
JP5929204B2 (en) Scanning microscope
US7230721B2 (en) Arrangement for measuring the geometry or structure of an object
JP7086057B2 (en) Microscope system
JP4426763B2 (en) Confocal microscope
US10866396B2 (en) Illumination arrangement for a light sheet microscope
US10606056B2 (en) Method for producing preview images with an inclined-plane microscope, inclined-plane microscope, and image producing device for an inclined-plane microscope
US20210349296A1 (en) Confocal laser scanning microscope configured for generating line foci
JP2010286799A (en) Scanning microscope
US11086117B2 (en) Apparatus and method for light-sheet-like illumination of a sample
JP2014056078A (en) Image acquisition device, image acquisition system, and microscope device
JP6332327B2 (en) Scanning microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170822

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6549718

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250