JP6805126B2 - 微小試料の光学的な検査および／または操作のための方法、顕微鏡、顕微鏡および／または方法の使用、照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、微小試料の光学的な検査および／または操作のための方法に関する。

本発明は、さらに、対物レンズとメインビームスプリッターとを有する顕微鏡に関する。ここで、この対物レンズは、観察ビーム路内にも、照明ビーム路内にも配置されており、メインビームスプリッターは、観察ビーム路と照明ビーム路とを分けている。

本発明は、さらに、このような顕微鏡を製造するためのコンポーネントとしての照明装置に関する。

落射型顕微鏡、特に蛍光顕微鏡において、照明装置の照明光は、照明ビーム路に沿って案内され、対物レンズを通って、検査されるべき試料上へと導かれる。試料から発せられた観察光は、対物レンズ領域において照明ビーム路と空間的に重畳している観察ビーム路に沿って、使用者の眼または検出器へと向かう。照明ビーム路と観察ビーム路との分離は、特に蛍光用途において、多くの場合に、色分離ビームスプリッター（Ｆａｒｂｓｔｒａｈｌｔｅｉｌｅｒ）として形成されているメインビームスプリッターによって行われる。これは、照明光を対物レンズおよび試料へと反射し、試料から発せられた観察光を透過させる。

照明ビーム路内には、多くの場合、複数のレンズ、絞り、場合によっては、散乱ディスク、フィルター、特にカラーフィルターおよび／またはグレーフィルターが配置されており、これによって、照明装置が、残りの顕微鏡光学系、試料およびアプリケーションの要求に合わせられる。

幾つかの顕微鏡は、複数の照明装置を有しており、試料に同時にまたは順次、これら複数の照明装置の照明光を加えることを可能にする。

欧州特許出願公開第２６６０６４０号明細書（EP 2 660 640 A1）から、光学的に直列接続されて、顕微鏡の観察ビーム路内に配置されている複数の光学ユニットを有する顕微鏡が公知である。これら複数の光学ユニットの各々は、１つの照明装置と１つのフィルターブロックとを含んでいる。これらのフィルターブロックは、各照明装置の照明光を対物レンズの光軸に導くために用いられる。このようなソリューションは、複数の光学ユニットに十分な構造空間を提供するために、極めて長い観察ビーム路が必要であるという欠点を有している。これは、機械的にも光学的にも不利である。さらなる欠点は、観察光が特に大きいビーム変位を被る、ということである。なぜなら、観察光は、複数のフィルターブロック、ひいては、観察ビーム路に対して傾斜している複数のビームスプリッタープレートを通るからである。

独国特許出願公開第１０２００５０５４１８４号明細書（DE 10 2005 054 184 A1）から、光ビームを各異なる放射波長領域において出力する少なくとも４つの半導体ビーム源を有する照明装置が公知である。これらの半導体ビーム源のうちの少なくとも３つには、そのつど、少なくとも１つの色分離器が割り当てられている。この色分離器は、各半導体ビーム源の光ビームに対して反射性である。半導体ビーム源と色分離器は、各半導体ビーム源から出力された各光ビームが、照明装置の共通の照明ビーム路部分に入力されるように配置されている。半導体ビーム源から色分離器へと続く種々のビーム路部分には、それぞれ１つのコリメート装置が配置されている。このコリメート装置は、各半導体ビーム源から出力された光ビームをコリメートする。独国特許出願公開第１０２００５０５４１８４号明細書（DE 10 2005 054 184 A1）は、既に鏡脚内に設けられている照明装置、すなわち白色光発光ダイオードに対して付加的に、照明装置を顕微鏡に結合することを開示している。ここで、顕微鏡の照明ビーム路内に入力される、照明装置の光は、顕微鏡の構成部分である照明チューブ光学系を通る。

この文献から公知の装置は、個々の照明装置を、個別に、かつ、用途特有に交換することができない、という欠点を有している。なぜなら、これらは、鏡脚内または照明装置内に固定的に組み込まれているからである。さらに、特別な欠点は、照明装置によって提供された、全半導体ビーム源の照明光が、ビームの形状および大きさに関して特に、特に照明チューブ光学系によって設定されている条件を満たさなければならない、ということである。その点において、異なる用途に対する異なる形状の照明光ビーム束の入力の可能性は、極めて制限されている。

従って、本発明の課題は、多数の異なる検査様式および／または操作様式に柔軟に使用可能な、微小試料の光学的な検査および／または操作のための方法を提供することである。

本発明の方法は、以下のステップを有している：
ａ．顕微鏡の対物レンズの前の試料目標位置に試料を位置決めするステップであって、この対物レンズは、観察ビーム路内にも照明ビーム路内にも配置されており、顕微鏡はメインビームスプリッターを有しており、このメインビームスプリッターは、観察ビーム路と照明ビーム路とを分け、
ｂ．試料の種類および／または実行されるべき検査および／または操作の種類に応じて、多数の異なる照明装置の中から少なくとも１つの照明装置を選択するステップ、
ｃ．選択された照明装置を、顕微鏡の機械的な結合インターフェースにある所定の目標位置に結合するステップ、
ｄ．顕微鏡の顕微鏡ハウジング内に配置されている光学装置を用いて、照明装置から発せられた照明光を、照明ビーム路に沿って、メインビームスプリッターへと導き、メインビームスプリッターから対物レンズへと導き、さらに、この対物レンズを通って試料へと導くステップであって、ここで、この光学装置と対物レンズとの間の照明光の光路上には結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素は配置されていない。

本発明の別の課題は、種々の用途に柔軟に整合可能な、試料の照明を可能にする顕微鏡を提供することである。

上述の課題は、顕微鏡ハウジング内に配置されている光学装置を特徴とする、冒頭に記載した様式の顕微鏡によって解決される。この光学装置は、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光をメインビームスプリッターに導き、ここで、この光学装置と対物レンズとの間の照明光の光路上には、結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素は配置されていない。

本発明は、異なる形状および／または大きさの各照明光束を放射する種々の照明装置を使用することができる、という極めて特別な利点を有している。本発明では、鏡脚においてさらに通過すべき光学系を通って試料に達することを強制するために、個々の照明装置によって放射された照明光が、非常に制限された空間的な要求を満たす必要は必ずしもない。特に、照明装置によって放射された照明光がコリメートされていることは、必ずしも必要ない。むしろ、特別な照明パターンまたは例えば試料内の個々の点のみが、この照明装置の照明光によって照明されるべき場合には、例えば、照明装置から放射された照明光が、収束または拡散して延在してもよい。

例えば、照明光は、対物レンズの後方の瞳面において焦点合わせされる。これは特に、照明光が試料の領域においてコリメートされて延在することを実現したい場合である。択一的に、例えば、試料内または試料上に、焦点を形成したい場合には、対物レンズの後方の瞳面において照明光がコリメートされて延在するように、照明光を成形することも可能である。特に、第１の照明装置の照明光を後方の瞳面内に焦点合わせし、同時に、第２の照明装置の照明光を試料上または試料内に焦点合わせすることも可能である。これは例えば、第１の照明装置の照明光によって試料を結像のために照明するためであり、他方で、この試料は同時に、第２の照明装置の照明光によって操作される。

この点において、特に、個々の照明装置が固有に、照明光を成形および／または案内する、特に調整可能な光学要素を含んでいるように設定することができる。このようにして、一方では、照明装置の全く異なる光学要素を用途特有に使用することが可能になり、他方では、これらの光学要素を、鏡脚自体内に保持する必要がなくなる。

従って、本発明の顕微鏡は、特に照明ビーム路の要素の配置に関して、特にコンパクトに形成可能であるという利点だけでなく、幅広い用途の多彩さを提供し、個々に、特別な試料要求および／または検査方法に整合可能である、という極めて特別な利点も有している。ここで、以降では、単に例示的に、本発明の顕微鏡が特に適している可能な用途のうちの幾つかが挙げられている。

試料は、結合された１つの照明装置の照明光によって、または、結合された複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光によって操作可能である。付加的または択一的に、試料を点状にまたは面状にまたは線に沿って褪色させる、または、切断することができる。

特に、本発明の顕微鏡は、例えば、所期のように、試料領域を褪色させ、その間に、または、それに続いて、拡散プロセスを観察する場合にはＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）用途の領域における使用に適している。ここでは、例えば、照明装置の光は、点状の褪色に用いられる。また、別の照明装置の光は、試料全体を観察するための面状の照明に使用される。

複数の照明装置のうちの１つの照明装置の照明光は、例えば、光学的なピンセットとしても使用可能である。この用途のために、特に、ビーム偏向装置が、例えば各照明装置のハウジング内に設けられていてもよく、これによって、この照明装置の照明光の焦点を、試料に対して相対的に動かすことが可能になる。

本発明の顕微鏡は、特に、ＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡）の領域における使用にも適している。これは特に、例えば、試料の蛍光色素の励起状態の寿命またはこれに関連する量を検査する場合である。

本発明の顕微鏡の別の可能な用途は、例えば、光活性化、光遺伝学、ＴＩＲＦ（全反射照明蛍光）、ＳＴＯＲＭ（確率論的光学再構成顕微鏡）の領域および高解像度のための構造化照明の領域にある。

極めて有利な構成では、光学装置は、顕微鏡ハウジング内に配置されている。すなわち、このような構成は、光学装置を例えば、種々の照明装置に対する機械的な結合インターフェースに関連して、顕微鏡ハウジング内に配置することができる、という極めて特別な利点を提供する。ここでこれは、効果的に、外部の影響、特に、誤った調整不良から保護されている。

特に、このような構成では、照明装置の少なくとも１つが、顕微鏡ハウジング外に配置されているように設定することができる。複数の照明装置の全てが、顕微鏡ハウジング外に配置されている構成は特に有利である。

顕微鏡ハウジングが少なくとも１つの機械的な結合インターフェースを有している構成は、特に迅速かつ確実に取り扱い可能である。この結合インターフェースで、複数の照明装置のうちの１つが、所定の目標位置において結合可能である、および／または、固定されている。結合インターフェースは例えば、バヨネット方式に、これが、照明装置の対応インターフェースと機械的に結合可能であるように構成されていてよい。ここでこの照明装置は、結合時に、自動的に、所定の目標位置に案内される。このようにして、結合された照明装置を、手間をかけて、顕微鏡の照明ビーム路および特に、照明装置の照明光をメインビームスプリッターへと導く光学装置に対してアライメントする必要がなくなる。

顕微鏡ハウジングが複数の機械的な結合インターフェースを有している構成は、特に有利である。これらの結合インターフェースに、そのつど、複数の照明装置のうちの１つの照明装置が各所定の目標位置において結合可能である、および／または、固定されている。ここでは、有利には、各結合インターフェースに、各照明装置の対応インターフェースが機械的に結合可能であるように設定することができ、ここで各照明装置は、その結合時に、自動的に、各所定の目標位置に案内される。このような構成では、使用者は、容易かつ確実に、照明装置の種々の組み合わせを組み込むことができる、または、検査の間に、個々のまたは複数の照明装置を多くの手間なく、交換することができる。

有利には、照明装置は、専用のハウジングを有している。専用のハウジングは、照明装置の個々の要素が、損傷および汚染から保護されており、照明装置全体が、容易かつ確実に取り扱い可能であり、特に結合インターフェースで結合および結合解除可能である、という利点を有している。

照明装置は、少なくとも１つの光源を有しており、これは、レーザーまたはインコヒーレント光源として構成可能である。この光源は、例えば、照明装置のハウジング内に配置可能である。択一的に、これは照明装置のハウジング外に配置されている外部光源であり、結合インターフェースでは、選択された照明装置が結合される。特別な構成では、光源は、照明装置のハウジング外に配置されており、ここで、この光源の照明光は、光ファイバーによって、照明光を成形および／または案内する少なくとも１つの光学要素および／またはビーム偏向装置を含み得る、結合インターフェースに結合可能なモジュールへと搬送される。有利にはこの種のモジュールは専用のハウジングを有している。

上述したように、有利には、個々の照明装置が固有に、照明光を成形および／または案内する、少なくとも１つの光学要素を含んでいるように設定することができる。有利には、照明光を成形および／または案内するこの光学要素は調整可能に形成されている。調整を手動で、例えば機械的に外部へ案内される調整要素を介して行うこと、および／または、遠隔制御することができる。これは例えば、各照明装置のアクチュエータを駆動制御することによって行われる。

光学要素とは、例えばレンズまたはズーム光学系のことである。特に、照明装置が、ビーム偏向装置、例えば１つまたは複数の、偏向角度に関して調整可能なミラーまたは光軸に対して横向きに移動可能なレンズを有するように、設定することもできる。

特別な構成では、顕微鏡は保持装置を有している。この保持は、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光をメインビームスプリッターへ導く光学装置を動作位置に保持する。ここで、有利には、特に、光学装置が交換可能に、特に工具なしで交換可能に、この保持装置内に保持されているように、設定することができる。例えば、保持装置は次のように構成可能である。すなわち、光学装置の動作位置が、少なくとも１つのストッパー要素によって事前に規定されている、および／または、事前に調整可能であるように構成可能である。択一的または付加的に、保持装置は少なくとも１つの案内要素を有し得る。この案内要素は、光学装置を、保持装置内での使用時に、動作位置へと導く。

上述した構成は、光学装置を容易に、かつ、付加的なアライメントコストなく、別の光学特性を有する、および／または、別の照明装置の使用のために調整されている別の光学装置と交換することができるという極めて特別な利点を有している。

択一的に、保持装置が複数の異なる光学装置を支持するように設定することもできる。これらの光学装置から選択的に、そのつど、１つの光学装置を動作位置に動かすことが可能である。このような構成は、顕微鏡ハウジング内に複数の光学装置が設けられていてよい、という特別な利点を有している。従って、別の光学装置を使用すべき場合に、使用者が新たな光学装置を顕微鏡ハウジング内に入れる必要はない。特に、保持装置が外部から駆動制御されて、自主的に、光学装置の変換を行うように設定することもできる。このような構成は、使用者が、光学装置の交換を極めて迅速に、顕微鏡ハウジングを開ける必要なく行うことができる、という利点を有している。

特別な構成では、保持装置は、複数の異なる光学装置を備えたマガジンまたはレボルバーを有している。ここから、選択的に、そのつど、１つを、動作位置に動かすことができる。特にマガジンまたはレボルバーをモーターで駆動して、各所望の光学装置が動作位置に動かされるように制御することができる。

特に、試料に連続的に、異なる照明装置の照明光が加えられるべき場合には、光学装置を可動ミラーとして構成することができる。これは、選択的に、そのつど、複数の異なる位置のうちの１つに移動可能である。ここで、各位置には、複数の照明装置のうちの１つの照明装置が割り当てられており、各位置において、割り当てられている照明装置の照明光がメインビームスプリッターに達する。例えばミラーはある位置において、この位置に割り当てられている照明装置の照明光を光学装置へ反射するように設定することができる。しかし、このミラーが、別の位置においては、この位置に割り当てられている照明装置の照明光を反射せず、単に透過させるように設定することもできる。特に、このミラーが、ある位置において、この位置に割り当てられていない照明装置の照明光をブロックするように設定することもできる。

特に、ミラーがモーターによって動かされるように有利に設定することができる。択一的または付加的に、ミラーが機械的な切り替え機構を介して操作可能である、または、操作されるように、設定することもできる。この切り替え機構はここでは有利には、顕微鏡ハウジングを開ける必要なく、操作可能であるように構成されている。例えば、顕微鏡ハウジングから突出している操作要素を設けることができる。

光学装置は有利には、ビームコンバイナーとして構成されている。これは、種々の照明装置から放射された照明光束を、空間的に、これらが、統合後に、同一の光軸に沿って延在するように統合する。以降で、ビームコンバイナーがビームスプリッターを含んでいると述べる場合に、矛盾は生じない。むしろ、一般にビームスプリッターと称され、駆動される光学要素は、光路の反転時に、ビームコンバイナーとして機能する。

特に、複数の照明装置のうちの少なくとも２つの照明装置の光が同一の波長を有している用途では、ビームコンバイナーは、例えば、ニュートラルビームスプリッターを有している。このような構成は、例えばＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）用途において考慮される。

種々の照明装置の照明光が異なる波長を有している用途の場合には、ビームコンバイナーは色分離ビームスプリッターを有している。このようにして、異なる波長の照明光束および異なる照明装置が特に効果的に、試料の同時照明のために統合される。このような構造は、例えば、蛍光検査時に、および／または、照明光束のうちの１つが光学的なピンセットとして機能する検査時に、および／または、照明光、特にＵＶ光によるアブレーションが行われる検査時に、考慮される。

例えば、種々の照明装置の偏光された照明光を効果的に結合するために、有利には、ビームコンバイナーが偏光ビームスプリッターを有するように設定することができる。このような効果的な結合は、特に、２つの照明装置の照明光束が相互に垂直な直線偏光を有している場合に、実現される。このような構造は例えば、ＴＩＲＦ（全反射照明蛍光）用途において、考慮される。

本発明の顕微鏡は例えば広視野顕微鏡として構成可能である。

上述のように、用途に応じて、例えば、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光が試料を面状に照明する、および／または、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光が視野全体を照明するように、設定することができる。このような照明は、特に、試料が全体的に結像されるべき場合、または、大きな試料部分が結像されるべき場合に、向いている。

択一的または付加的に、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光が試料を点状に照明する、および／または、複数の照明装置のうちの少なくとも１つの照明装置の照明光が視野の一部分だけを照明するように設定することもできる。これは例えば、試料の部分領域を光学的に操作するためである。

図面では、本発明の対象が概略的に示されており、図面に基づいて以降で説明される。ここでは、同じまたは同じ作用を有する要素には多くの場合、同一の参照符号が付けられている。

本発明の顕微鏡の第１の実施例 第１の設定の、本発明の顕微鏡の第２の実施例 第２の設定の、本発明の顕微鏡の第２の実施例 本発明の顕微鏡の第３の実施例 本発明の顕微鏡の第４の実施例 本発明の顕微鏡の第５の実施例 本発明の照明装置の第１の実施例 本発明の照明装置の第２の実施例 本発明の照明装置の第３の実施例 本発明の照明装置の第４の実施例 本発明の照明装置の第５の実施例

図１は、本発明の顕微鏡の第１の実施例を示している。この顕微鏡は、対物レンズ１とメインビームスプリッター２とを有している。ここでこの対物レンズ１は、観察ビーム路３と照明ビーム路４の共通の部分内に配置されており、メインビームスプリッター２は、観察ビーム路３と照明ビーム路４とを分けている。

この顕微鏡は、さらに、光学装置５を有している。この光学装置５は、顕微鏡ハウジング６内に配置されており、第１の照明装置８の第１の照明光７と、第２の照明装置１０の第２の照明光９とをメインビームスプリッター２へと導く。ここで光学装置５と対物レンズ１との間の照明光７、９の光路には、結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素は配置されていない。有利には、光学装置５と対物レンズ１との間の照明光７、９の光路には、メインビームスプリッター２と、場合によっては１つまたは複数のフィルターだけが設けられている。

光学装置５は、ビームコンバイナー２３を有している。これは、第１の照明光７と第２の照明光９とを空間的に統合する。従ってこれらは同時に、かつ、同一の伝播方向で、メインビームスプリッター２を介して対物レンズ１に達する。

照明光７、９は、対物レンズ１を用いて、試料１１上に焦点合わせされる。試料１１は、顕微鏡用ステージ１２上に位置決めされている。試料１１から発せられた観察光１３は、対物レンズ１を通って、メインビームスプリッター２に達し、メインビームスプリッター２を通過して、その後、検出器１４に達する。この検出器１４は例えば、カメラとして構成されていてよい。特に、試料１１または試料１１の大きい領域が、チューブレンズ２４を用いて、面状に、検出器１４の検出器面に結像されるように、設定することができる。

第１の照明装置８および第２の照明装置１０は、顕微鏡ハウジング６外に配置されている。顕微鏡ハウジング６は、第１の機械的な結合インターフェース２０と、第２の機械的な結合インターフェース２１と、を有している。結合インターフェース２０、２１は、これらが、照明装置８、１０の対応インターフェースと接続可能であり、照明装置８、１０がその結合時に自動的に、各所定の目標位置へと案内されるように構成されている。目標位置は、さらなるアライメントが不要であるように選択されている。

図２に示された、本発明の顕微鏡の第２の実施例は、図１に示された実施例と、次の点において異なっている。すなわち、光学装置５が、ビームコンバイナー２３を有しているのではなく、可動ミラー１５を有している、という点において異なっている。この可動ミラー１５は、選択的に、そのつど、複数の異なる位置のうちの１つの位置に移動可能である。ここで各位置には、複数の照明装置８、１０のうちの１つが割り当てられており、各位置において、割り当てられている照明装置８、１０の照明光７、９は、メインビームスプリッター２に達する。

図２は、第１の照明装置８の第１の照明光７がメインビームスプリッター２へと反射され、第２の照明装置１０の第２の照明光９がブロックされる、可動ミラー１５の位置を伴う第２の実施例を示している。

図３は、第２の照明装置１０の第２の照明光９が、メインビームスプリッター２に達する可動ミラー１５の位置を伴う第２の実施例を示している。

図４は、第１の照明装置８と第２の照明装置１０との他に、第３の照明装置１６を有している構成を示している。この第３の照明装置１６は、顕微鏡の第３の機械的な結合インターフェース２２に結合されている。各照明装置８、１０、１６には、ミラー１５の１つの位置が割り当てられている。従って、選択的に、第１の照明装置８の第１の照明光７または第２の照明装置１０の第２の照明光９または第３の照明装置１６の第３の照明光１７を、メインビームスプリッター２へと導くことができる。

図５は、内部に複数の光学装置５が備えられている保持装置１８を有している、本発明の顕微鏡の実施例を示している。この保持装置１８は、回転軸１９を中心に回転可能に支承されているレボルバーとして構成されており、従って、選択的に、そのつど、備えられている光学装置５のうちの１つが動作位置に移動される。

図６は、倒立顕微鏡の形態の実施例を概略的に示している。これは、図１に示された顕微鏡と、光学的に実質的に同じ構造を有している。

照明装置相互の配置および顕微鏡に対する配置は、図示された実施例では概略的に示されているにすぎない、ということに留意されたい。特に、少なくとも２つの照明装置８、１０が対物レンズ１の光軸に対して垂直に配向されている１つの面に配置されているように設定可能である。このような構成によって、コンパクトかつ人間工学的な、顕微鏡の形成が可能になり、かつ、照明装置８、１０の結合および結合解除時の容易かつ確実な取り扱いが保証される。図７〜図１１は、照明装置８、１０の例示的な可能な実施形態を示している。これらは、用途の種類に応じて使用可能である。本発明の利点は、複数の照明装置８、１０の照明光７、９の選択または組み合わせのための切り替えを除いて、顕微鏡ハウジング６内の光学系の切り替えまたは整合が不要である、ということである。むしろ、そのつど、１つの所望の照明装置８、１０を結合させる、若しくは、複数の所望の照明装置８、１０を結合させることで完全に足りる。有利には、照明装置８、１０は次のように構成されている。すなわち、照明装置８、１０を離れるときに、照明光７、９が既に、特に収束、拡散またはビーム直径に関して必要な特性を有しているように構成されている。これは例えば、対物レンズ１の瞳または対象面において焦点を形成するためである。これは、照明装置８、１０から対物レンズ１へと続く、照明光７、９の光路上に、結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素が配置されることなく、行われる。

図７は、本発明の照明装置（８，１０，１６）の第１の実施例を示している。これは特に、操作装置として使用可能であり、顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における照明装置（８，１０，１６）の機械的な結合のための対応インターフェース２５を有している。照明装置（８，１０，１６）は、専用のハウジング２６を有している。この中には、コリメーター光学系２７が配置されている。さらに、照明装置（８，１０，１６）は、ハウジング２６の外側に配置されている光源２８を有している。これは、例えばレーザーとして構成されていてよい。光源２８の照明光は、光ファイバー２９によって、ハウジング２６へと伝送され、コリメーター光学系２７によってコリメートされる。従って、照明光は、対応インターフェース２５を通って、コリメートされた照明光束３０としてハウジング２６を離れる。

有利には、照明装置（８，１０，１６）が結合可能な顕微鏡ハウジング内の照明光の光路上には、結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素は設けられていない。従って、照明光束３０はコリメートされて、対物レンズの瞳を通過して、対象面において焦点合わせされる。

焦点合わせされた照明光によって、試料は、例えば、褪色または切断または穿孔によって操作される。

図８は、本発明の照明装置（８，１０，１６）の第２の実施例を示している。これは特に、操作装置として使用可能であり、顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における照明装置（８，１０，１６）の機械的な結合のための対応インターフェース２５を有している。

この照明装置（８，１０，１６）も、専用のハウジング２６を有している。このハウジング２６内には光源２８が位置しており、この光源２８は特に、レーザーとして構成可能であり、その照明光は、第１の光学系３１によって、絞り３２上に焦点合わせされる。この絞りを通って出る光は、第２の光学系３３によって次のように焦点合わせされる。すなわち、この照明光が、照明装置（８，１０，１６）が結合されている顕微鏡の対物レンズの瞳において、焦点を有しているように焦点合わせされる。

このような照明装置（８，１０，１６）は特に光学的な操作装置として、対象面における試料または試料の一部の、スペックルの無い、広範囲な照明を形成するために使用可能である。これは例えば、ＦＬＩＭの領域において、有利に利用可能である。

図９は、本発明の照明装置（８，１０，１６）の第３の実施例を示している。これは同様に、特に、操作装置として使用可能であり、同様に、顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における照明装置（８，１０，１６）の機械的な結合のための対応インターフェース２５を有している。

この照明装置（８，１０，１６）も、専用のハウジング２６を有しており、このハウジング２６外に光源２８が結合されている。ハウジング２６内には、偏向方向に関して調整可能なビーム偏向装置３４が位置している。このビーム偏向装置３４は、光源２８から発せられた照明光束を受け取り、フォーカス光学系３５へと方向を変える。

ビーム偏向装置３４は、例えば、少なくとも１つのガルバノミラーまたは連続して接続されている複数のガルバノミラーを有し得る。特にビーム偏向装置３４が、ジンバル式に吊されているミラーを有していてもよい。ビーム偏向装置３４が音響光学式または電気光学式のビーム偏向装置として形成されていることも可能である。フォーカス光学系３５は、照明光束を次のように焦点合わせする。すなわち、照明光束が、照明装置（８，１０，１６）が結合されている顕微鏡の対物レンズの瞳内に、焦点を有しているように焦点合わせする。ビーム偏向装置３４によって、焦点を水平方向に、瞳面内で動かすことができる。例えば、異なる対物レンズの異なる瞳位置に合わせるために、焦点を軸方向に移動させることを可能にするために、フォーカス光学系３５は有利にはモーターによって制御されて、軸方向にずらすことができるように配置されている。

この照明装置（８，１０，１６）は、特に、ＴＩＲＦ用途のための照明を生成するために、光学操作装置として使用可能である。

図１０は、本発明の照明装置（８，１０，１６）の第４の実施例を示している。これは同様に、特に、操作装置として使用可能であり、同様に、顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における照明装置（８，１０，１６）の機械的な結合のための対応インターフェース２５を有している。

この照明装置（８，１０，１６）は、照明装置（８，１０，１６）のハウジング２６外に配置された光源２８を有している。このハウジング２６内には、偏向方向に関して調整可能なビーム偏向装置３４が位置している。これは、光源２８から発せられた照明光束を受け取り、第１の光学系３６へと方向を変える。この第１の光学系３６は、照明光束３０を焦点合わせする。ハウジング２６内には、さらに、照明光束３０をコリメートする第２の光学系３７が位置する。

有利には、照明装置（８，１０，１６）が結合可能な顕微鏡ハウジング内の照明光の光路上には、結像光学要素および／またはフォーカス光学要素および／またはデフォーカス光学要素は設けられていない。従って、照明光束３０はコリメートされて、対物レンズの瞳を通過して、対象面において焦点合わせされる。

ビーム偏向装置３４を用いて、焦点は水平方向に、対象面内で動かされる。これは例えば、所定の線に沿って試料を操作するためである。例えば、異なる対物レンズの異なる瞳位置に合わせるために、焦点を軸方向にずらすことを可能にするために、第２の光学系３７は、有利にはモーターによって制御されて、軸方向にずらすことが可能であるように配置されている。このビーム偏向装置は特に、既に他の実施例に関して説明したのと同じように構成されていてよい。

図１１は、本発明の照明装置（８，１０，１６）の第５の実施例を示している。これは同様に、特に、操作装置として使用可能であり、同様に、顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における照明装置（８，１０，１６）の機械的な結合のための対応インターフェース２５を有している。

照明装置（８，１０，１６）は、専用のハウジング２６を有しており、この中に光源２８が配置されている。光源２８から発せられた照明光はまず散乱手段３８、例えば散乱ディスクに入射する。散乱手段から出た照明光は、任意の形状の絞りを照明するために用いられる。照明装置（８，１０，１６）は、結像光学系４０を有している。これは、絞りを対象面内で結像するように構成および配置されている。この形態でも、絞りの結像を軸方向に移動させるために、結像光学系４０を軸方向に移動させることができる。

１ 対物レンズ
２ メインビームスプリッター
３ 観察ビーム路
４ 照明ビーム路
５ 光学装置
６ 顕微鏡ハウジング
７ 第１の照明光
８ 第１の照明装置
９ 第２の照明光
１０ 第２の照明装置
１１ 試料
１２ 顕微鏡用ステージ
１３ 観察光
１４ 検出器
１５ 可動ミラー
１６ 第３の照明装置
１７ 第３の照明光
１８ 保持装置
１９ 回転軸
２０ 第１の機械的な結合インターフェース
２１ 第２の機械的な結合インターフェース
２２ 第３の機械的な結合インターフェース
２３ ビームコンバイナー
２４ チューブレンズ
２５ 対応インターフェース
２６ ハウジング
２７ コリメーター光学系
２８ 光源
２９ 光ファイバー
３０ 照明光束
３１ 第１の光学系
３２ 絞り
３３ 第２の光学系
３４ ビーム偏向装置
３５ フォーカス光学系
３６ 第１の光学系
３７ 第２の光学系
３８ 散乱手段
３９ 絞り
４０ 結像光学系

Claims (24)

1. 微小試料を光学的に検査および／または操作するための方法であって、前記方法は、
   ａ．対物レンズ（１）の前の試料目標位置に前記試料を位置決めするステップを有しており、前記対物レンズ（１）は、顕微鏡の観察ビーム路（３）内にも照明ビーム路（４）内にも配置されており、前記顕微鏡はメインビームスプリッター（２）を有しており、前記メインビームスプリッター（２）は、前記観察ビーム路（３）と前記照明ビーム路（４）とを分け、
   ｂ．前記試料の種類および／または前記試料の実行されるべき検査および／または操作の種類に応じて、３つの異なる照明装置（８，１０，１６）から、照明光学系を含んでいる少なくとも１つの照明装置（８，１０，１６）を選択するステップを有しており、
   ｃ．選択された前記照明装置（８，１０，１６）を、前記顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）にある所定の目標位置において結合するステップを有しており、
   ｄ．光学装置（５）を用いて、前記照明装置（８，１０，１６）から発せられた照明光を、前記照明ビーム路（４）に沿って、前記メインビームスプリッター（２）へと導き、前記メインビームスプリッター（２）から前記対物レンズ（１）へと導き、前記対物レンズ（１）を通って前記試料へと導くステップを有しており、前記光学装置（５）と前記対物レンズ（１）との間の前記照明光（７，９，１７）の光路上に、結像光学要素およびフォーカス光学要素およびデフォーカス光学要素は、配置されておらず、
   各照明装置（８，１０，１６）が前記照明光を成形および／または案内する固有の光学要素を含むことにより、前記３つの異なる照明装置（８，１０，１６）は、それぞれ、異なる形状および／または大きさの前記照明光を放射する、
   方法。
2. 前記顕微鏡は、顕微鏡ハウジング（６）を有し、
   ａ．前記顕微鏡ハウジング（６）は、少なくとも１つの機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）を有しており、前記結合インターフェース（２０，２１，２２）に、前記選択された照明装置（８，１０，１６）が結合される、
   または、
   ｂ．前記顕微鏡ハウジング（６）は、複数の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）を有しており、前記結合インターフェース（２０，２１，２２）に、そのつど、複数の選択された照明装置（８，１０，１６）のうちの１つが、各所定の目標位置において結合される、
   請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つの外部光源が、少なくとも１つの選択された照明装置（８，１０，１６）に結合される、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記光学装置（５）は、可動ミラー（１５）として形成されており、前記可動ミラーは、選択的に、そのつど、複数の異なる位置のうちの１の位置に移動可能であり、
   各位置に、複数の選択された照明装置（８，１０，１６）のうちの１つが割り当てられており、前記ミラー（１５）は、目下所望されている照明光が前記試料に導かれるように、そのつど、調整される、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記光学装置（５）は、付加的なビームコンバイナー（２３）として形成されており、前記付加的なビームコンバイナー（２３）によって、複数の選択および結合された前記照明装置（８，１０，１６）の照明光が統合され、前記メインビームスプリッター（２）へと導かれる、
   請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ａ．前記照明光は、前記対物レンズ（１）の後方の瞳面において焦点合わせされ、および／または、前記照明光は前記試料の領域においてコリメートされる、
   または、
   ｂ．前記照明光は、前記対物レンズ（１）の後方の瞳面においてコリメートされて通過し、および／または、前記照明光は、前記試料上または前記試料内で焦点合わせされる、請求項２から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記試料は、結合された１つの前記照明装置（８，１０，１６）の照明光によって、または、結合された複数の前記照明装置（８，１０，１６）のうちの少なくとも１つの照明装置（８，１０，１６）の照明光によって操作される、および／または、前記試料は、点状または面状にまたは線に沿って褪色または切断される、
   請求項２から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 顕微鏡ハウジング（６）と対物レンズ（１）とメインビームスプリッター（２）とを有する顕微鏡であって、
   ・前記対物レンズ（１）は、観察ビーム路（３）内にも照明ビーム路（４）内にも配置されており、
   ・前記メインビームスプリッター（２）は、前記観察ビーム路（３）と前記照明ビーム路（４）とを分ける顕微鏡において、
   ・３つの照明装置（８，１０，１６）から選択された、照明光学系を含んでいる少なくとも１つの照明装置（８，１０，１６）の照明光（７，９，１７）を前記メインビームスプリッター（２）へと導く、前記顕微鏡ハウジング内に配置されている光学装置（５）を有しており、
   ・前記光学装置（５）と前記対物レンズ（１）との間の前記照明光（７，９，１７）の光路上に、結像光学要素およびフォーカス光学要素およびデフォーカス光学要素は、配置されておらず、
   各照明装置（８，１０，１６）が前記照明光を成形および／または案内する固有の光学要素を含むことにより、前記３つの照明装置（８，１０，１６）は、それぞれ、異なる形状および／または大きさの前記照明光を放射する、
   顕微鏡。
9. ａ．前記３つの照明装置（８，１０，１６）のうちの少なくとも１つの照明装置は、前記顕微鏡ハウジング（６）外に配置されている、または、
   ｂ．前記３つの照明装置（８，１０，１６）の全てが前記顕微鏡ハウジング（６）外に配置されている、
   請求項８記載の顕微鏡。
10. ａ．前記顕微鏡ハウジング（６）は、少なくとも１つの機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）を有しており、前記結合インターフェース（２０，２１，２２）に、前記３つの照明装置（８，１０，１６）のうちの少なくとも１つが、所定の目標位置において結合可能である、および／または、固定されている、または、
    ｂ．前記顕微鏡ハウジング（６）は、複数の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）を有しており、前記結合インターフェース（２０，２１，２２）に、そのつど、前記３つの照明装置（８，１０，１６）のうちの１つが、各所定の目標位置において結合可能である、および／または、固定されている、
    請求項８または９記載の顕微鏡。
11. 前記光学装置（５）を動作位置に保持する保持装置（１８）を有している、
    請求項８から１０までのいずれか１項記載の顕微鏡。
12. ａ．前記光学装置（５）を交換可能に前記保持装置（１８）内に保持し、および／または、
    ｂ．前記動作位置を少なくとも１つのストッパー要素によって事前に規定し、および／または、前記動作位置は少なくとも１つのストッパー要素によって事前に調整可能であり、および／または、
    ｃ．前記保持装置（１８）は、少なくとも１つの案内要素を有しており、前記案内要素は、前記光学装置（５）を前記保持装置（１８）内での使用時に前記動作位置に導く、
    請求項１１記載の顕微鏡。
13. ａ．前記保持装置（１８）は、複数の異なる光学装置（５）を支持し、前記複数の異なる光学装置（５）の中から選択的に、そのつど、１つの光学装置（５）が前記動作位置に移動可能である、および／または、
    ｂ．前記保持装置（１８）は、複数の異なる光学装置（５）を備えたマガジンまたはレボルバーを有しており、前記複数の異なる光学装置（５）の中から選択的に、そのつど、１つの光学装置（５）が前記動作位置に移動可能である、
    請求項１１または１２記載の顕微鏡。
14. 前記光学装置（５）は、可動ミラー（１５）として構成されており、前記可動ミラーは、選択的に、そのつど、複数の異なる位置のうちの１つの位置に移動可能であり、
    各位置に、前記３つの照明装置（８，１０，１６）のうちの１つの照明装置が割り当てられており、各位置において、前記割り当てられている照明装置（８，１０，１６）の前記照明光は、前記メインビームスプリッター（２）に達する、
    請求項８から１３までのいずれか１項記載の顕微鏡。
15. 前記光学装置（５）は、ビームコンバイナー（２３）として形成されている、
    請求項８から１４までのいずれか１項記載の顕微鏡。
16. ａ．前記ビームコンバイナーは、ニュートラルビームスプリッターを有している、または、
    ｂ．前記ビームコンバイナーは、色分離ビームスプリッターを有している、または、
    ｃ．前記ビームコンバイナーは、偏光ビームスプリッターを有している、
    請求項１５記載の顕微鏡。
17. 前記顕微鏡は、広視野顕微鏡として形成されている、
    請求項８から１６までのいずれか１項記載の顕微鏡。
18. ａ．前記照明装置は、前記照明装置のハウジング内に配置されている少なくとも１つの光源を有している、または、
    ｂ．前記照明装置は、結合インターフェースを有しており、前記結合インターフェースに、前記照明装置のハウジング外に配置されている少なくとも１つの外部光源が結合可能である、
    請求項８から１７までのいずれか１項記載の顕微鏡。
19. 前記外部光源の照明光は、光ファイバーを用いて、前記照明光を成形および／または案内する少なくとも１つの光学素子および／またはビーム偏向装置を含み得る、前記結合インターフェースに結合可能なモジュールへと搬送される、
    請求項１８記載の顕微鏡。
20. 請求項８から１９までのいずれか１項記載の顕微鏡および／または請求項１から７までのいずれか１項記載の方法の、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）顕微鏡またはＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡）またはＴＩＲＦ（全反射照明蛍光）顕微鏡またはＳＴＯＲＭ（確率論的光学再構成顕微鏡）または試料または試料領域の高解像度結像のための使用。
21. 請求項８から１９までのいずれか１項記載の顕微鏡を製造するためのコンポーネントとしての照明装置。
22. 前記顕微鏡の機械的な結合インターフェース（２０，２１，２２）での所定の目標位置における前記照明装置の機械的な結合のための対応インターフェースを有している、
    請求項２１記載の照明装置。
23. 前記照明装置（８，１０，１６）は、照明光を、照明光束（３０）の形状で放射し、前記照明光束（３０）は、ビーム形状および／または拡散および／またはビーム直径および／または伝播方向に関して、
    ａ．前記照明光束（３０）が前記顕微鏡の前記対物レンズ（１）の後方の瞳面において焦点を有しており、および／または、前記試料の領域においてコリメートされて延在し、または、
    ｂ．前記照明光束（３０）が前記顕微鏡の前記対物レンズ（１）の前記後方の瞳面においてコリメートされて延在し、および／または、前記試料上または前記試料内に焦点を有している、
    ように形成されている、
    請求項２２記載の照明装置（８，１０，１６）。
24. ａ．前記照明装置（８，１０，１６）が、調整可能なビーム偏向装置を含んでいる、および／または、
    ｂ．前記照明装置（８，１０，１６）が、前記照明光を成形および／または案内する少なくとも１つの光学要素を含んでいる、および／または、
    ｃ．前記照明装置（８，１０，１６）が、少なくとも１つの光学要素を調整する遠隔制御可能なアクチュエータを含んでいる、および／または、
    ｄ．前記照明装置（８，１０，１６）が、レンズまたはズーム光学系を有している、および／または、
    ｅ．前記照明装置（８，１０，１６）が、少なくとも１つの光源（２８）を有している、および／または、
    ｆ．前記照明装置（８，１０，１６）が、外部光源の光が入力可能である、入力インターフェースを有している、
    請求項２１から２３までのいずれか１項記載の照明装置（８，１０，１６）。

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