扫描显微镜和用于光学扫描一个或多个样本的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201180009191.2	申请日：	2011.02.11
公开号：	CN102782557A	公开日：	2012.11.14
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02B 21/00申请日:20110211\|\|\|公开
IPC分类号：	G02B21/00	主分类号：	G02B21/00
申请人：	徕卡显微系统复合显微镜有限公司
发明人：	B·威兹高斯盖; H·比尔克; V·塞弗里德
地址：	德国韦茨拉尔
优先权：	2010.02.12 DE 102010007727.5
专利代理机构：	北京泛华伟业知识产权代理有限公司 11280	代理人：	王勇;王博
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内容摘要

本发明涉及扫描显微镜形式的装置，用于显微镜的结构单元形式的装置以及用于光学扫描一个或多个样本的方法和装置。扫描显微镜形式的装置具有发射照明光束（32）的光源（42）。聚焦光学系统（24）将所述照明光束（32）聚焦到样本（36）的待检查区域上。致动器装置根据预定扫描模型垂直于照明光束（32）的中轴和/或相对于包括聚焦光学系统（24）的结构单元（20）的外壳移动所述聚焦光学系统（24）。

权利要求书

1：扫描显微镜形式的装置，具有发射照明光束（32）的光源（42），将所述照明光束（32）聚焦到样本（36）的待检查区域上的聚焦光学系统（34），并且具有致动器装置，该致动器装置根据预定扫描模型垂直于照明光束（32）的中轴在照明光束（32）的参考位置上移动所述聚焦光学系统（34）。
2：用于显微镜的结构单元形式的装置，具有外壳（22），聚焦光学系统（34），该聚焦光学系统设置在所述外壳（22）中并且在期望使用时将照明光束（32）聚焦到样本（36）的待检查区域上，并且具有致动器装置，该致动器装置相对于所述外壳（22）移动所述聚焦光学系统（34）。
3：按照权利要求 1 或 2 所述的装置，该装置包括准直光学系统，该准直光学系统准直所述照明光束（32），并且其中所述致动器装置根据所述预定扫描模型垂直于准直的照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）。
4：按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述致动器装置在第一空间方向（x）和第二空间方向（y）上垂直于照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）和 / 或其中所述致动器装置在第三空间方向（z）上沿照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）。
5：按照前述权利要求之一所述的装置，其中准直的照明光束（32）的投影与所述聚焦光学系统（34）的光学有效平面完全重叠。
6：按照权利要求 5 所述的装置，其中准直的照明光束（32）的投影与所述聚焦光学系统（34）的光学有效平面在所述聚焦光学系统（34）的不同位置上完全重叠，所述位置为所述聚焦光学系统（34）根据所述预定扫描模型采用。
7：按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述聚焦光学系统（34）通过支撑体（26）与所述致动器装置连接，并且其中所述支撑体（26）包括光圈，该光圈遮住所述照明光束（32）的一部分。
8：按照前述权利要求之一所述的装置，具有前玻璃，该前玻璃设置在所述聚焦光学系统（ 34）和样本（36）之间并且相对于可动的聚焦光学系统（34）位置固定地设置。
9：按照前述权利要求之一所述的装置，具有不透光的隔层，该隔层保护所述照明光束（32）和 / 或所述聚焦光学系统（34）免受环境光干扰。
10：按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述聚焦光学系统（34）或所述支撑体（26）通过至少一个保持元件（30）与所述外壳（22）可运动地连接。
11：按照前述权利要求之一所述的装置，该装置包括图像生成单元（94），该图像生成单元连接探测器（52）以探测由所述样本（36）发出的探测光束（46），并且将多个待检查区域的图像数据合成为总图像。
12：用于光学扫描一个或多个样本（36）的装置，具有按照前述权利要求之一所述的装置，基体（82），该基体具有样本平面用于接收所述一个或多个样本（36），其中所述结构单元至少可动设置在平行于所述样本平面的平面内。
13：用于光学扫描样本（36）的方法，其中 2 利用光源（42）产生照明光束（32），所述照明光束（32）穿过聚焦光学系统（34）被聚焦到所述样本（36）的待检查区域上，并且其中所述聚焦光学系统（34）借助于致动器根据预定扫描模型垂直于所述照明光束（32）的中轴在所述照明光束（32）的参考位置上移动。
14：按照权利要求 13 所述的方法，其中所述照明光束（32）由准直光学系统准直并且其中准直的照明光束（32）被定向到所述聚焦光学系统（34）。
15：按照权利要求 13 或 14 所述的方法，其中所述聚焦光学系统（34）根据预定扫描模型在两个空间方向（x， y）或三个空间方向（x， y， z）上移动。
16：按照权利要求 14 或 15 所述的方法，其中利用准直的照明光束（32）照明所述聚焦光学系统（34）的整个光学有效平面。

说明书

扫描显微镜和用于光学扫描一个或多个样本的方法
    技术领域本发明涉及一种扫描显微镜形式的装置。这种扫描显微镜形式的装置包括发射照明光束的光源。聚焦光学系统将照明光束聚焦到样本的待检查区域上。此外本发明还涉及一种用于显微镜的结构单元形式的装置以及用于光学扫描一个或多个样本的方法和装置。
     背景技术
     利用扫描显微镜光学扫描样本时，仅在预定时刻光学扫描样本选出的点状或行状区域。为此显微镜的聚焦光学系统将显微镜的照明光束聚焦到样本选出的区域上，并探测光线从选出的区域例如由于荧光效应反射到样本的部分。存储获取的图像数据。随后检查其它点状或行状区域，所述区域优选彼此相邻并且例如构成线或面。通过这种方式可以逐点并逐行光学扫描样本的更大区域。单个点的数据随后借助数据处理设备被合成为样本待检查区域的总图像。
     公知的是，为了将照明光束引导到单个选出的区域上而通过扫描装置利用多个反射镜偏转显微镜中的照明光束。所述反射镜各自连接一个或多个致动器。致动器的控制导致反射镜的调节，由此使照明光束转向。未转向的照明光束穿过聚焦光学系统之后照射到样本相应的选出区域。
     这种扫描显微镜经常被提到，但主要由于其复杂的实施方式而费用高昂。图像质量主要由显微镜光学系统的质量决定。这对所有出现的扫描角度而言必须具有良好的成像特征，例如色彩校正。
     由 DE 102 09 322 A1 公知一种用于偏转光束的装置和一种扫描显微镜。所述用于偏转光束的装置具有绕第一轴可旋转的单元，该单元包括两个相互位置固定的反射表面，接收光束并将其传递到第三反射表面上，该第三反射表面可绕垂直于第一旋转轴延伸的第二轴旋转。所述可旋转的单元具有相对于第一和第二反射表面位置固定的其它反射表面，其中第一和所述其它反射表面垂直于第二反射表面而设置。
     由 DE 100 33 549 A1 公知一种用于偏转光束到两个基本相互垂直的方向上光学装置。该装置具有两个反射镜，这两个反射镜各自借助旋转驱动可以绕相互垂直的轴旋转。在预定角位置上为所述反射镜之一抗扭地分配另一反射镜。
     DE 10 2004 042 913 A1 描述了一种用于扫描对象的装置，其中滑板驱动与载物台同步移动物镜。在载物台移动期间完成光学扫描。
     由 DE 101 52 609 A1 公知，垂直于光学轴移动扫描显微镜的物镜。不会发生垂直于入射光照明光束方向的移动。
     在已知的共聚焦显微镜中使用多个透镜和费用较高的物镜。在此借助与调整元件连接的反射镜，扫描穿过样本的照明光束，其中所述调整元件通过电流测定工作。此外可选的是，也已知一种无透镜光学近场显微镜。在这种显微镜中需要极其锋利的尖端，该尖端在亚波长距离中穿过样本并仅提供关于表面的信息。发明内容本发明的目的在于提供一种扫描显微镜形式的装置，用于显微镜的结构单元和用于光学扫描样本的方法，可以通过简单的方法方便地对样本进行光学扫描。
     该目的通过独立权利要求的特征得以实现。具有优点的设计方案在从属权利要求中得到阐述。
     根据第一方面，本发明涉及一种扫描显微镜形式的装置，其具有发射照明光束的光源，将所述照明光束聚焦到样本的待检查区域上的聚焦光学系统，和根据预定扫描模型垂直于照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统的致动器装置。
     根据本发明的装置是一种成像光学装置。特别是获取并存储图像数据形式的样本各个点的光学特征并合成为总图像。所述聚焦光学系统优选对应于这样一种光学系统，该光学系统有意在照明光束入射到样本之前，作为最后一步影响照明光束，特别是在入射到样本的实际待检查区域之前，作为最后一步聚焦照明光束。垂直于照明光束的中轴并因此在需要时相对于包括所述聚焦光学系统的外壳移动所述聚焦光学系统，这使得可以使用特别节省成本的组件。此外移动的部件，特别是所述聚焦光学系统的透镜可以相对于传统的扫描镜相对简单地构成并且可以由于较小的惯性而快速简单并精确地移动。这有助于样本的低成本光学扫描。所述聚焦光学系统优选包括至少一个透镜。
     在这里以及在之后，所述照明光束的中轴是在所述照明光束的中轴的参考位置中的照明光束的中轴。例如所述聚焦光学系统可以与光学元件，例如光导纤维一起移动，该光学元件将所述照明光束对准所述聚焦光学系统。然后所述照明光束的中轴与所述聚焦光学系统一起移动并且该聚焦光学系统垂直于所述照明光束的参考位置中的照明光束的中轴移动。当致动器装置不活动时，所述照明光束的中轴特别位于其参考位置上。
     可以舍弃传统上由于需要场光学系统而非常复杂的部件，例如物镜，镜筒透镜或 2 扫描透镜。此外还可以关于（例如 >1mm 的）图像场，（例如 >1mm 的）工作距离和（例如在空气中 >0.7 的）数值孔径达到较好的数值。
     根据本发明的第二方面，本发明涉及一种用于显微镜的结构单元形式的装置。该装置包括外壳，聚焦光学系统和致动器装置。所述聚焦光学系统设置在所述外壳中并且将照明光束聚焦到样本的到检查区域。该致动器装置相对于所述外壳，特别是根据预定扫描模型移动所述聚焦光学系统。
     如果照明光束关于所述外壳静止，则所述致动器装置也垂直于照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统。该结构单元因此可以是扫描显微镜的一个组成部分。此外可选的是所述结构单元也可以作为原本不具有扫描功能的简单显微镜的物镜使用。通过这种方式没有扫描功能的传统显微镜可以构成扫描显微镜。此外所述结构单元还可以单独与支架一起使用或者设置在用于光学扫描样本的类似绘图仪的装置上并且例如借助光导纤维与分析装置耦合。然后可以手动移动所述支架或者所述结构单元借助用于光学扫描样本的装置在平面内任意移动，从而通过移动整个结构单元可以逐个扫描多个样本。此外可选的是也可以在所述装置上设置多个结构单元。这可以实现多个样本的特别快的处理。
     在一种有利的设计方案中，至少一个所述装置包括准直光学系统。该准直光学系统准直所述照明光束。所述致动器装置然后根据预定扫描模型垂直于准直的照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统。所述准直的照明光束特别照射到所述聚焦光学系统上。所述照
     明光束的准直有助于以简单的方式实现对样本的特别精确的光学扫描，因为所有光束都一直照射所述聚焦光学系统，由此可以保持较少的成像误差。
     在这种关系中特别有利的是准直照明光束的投影完全重合所述聚焦光学系统的光面积，特别是在根据预定扫描模型聚焦光学系统所采用的不同聚焦光学系统位置上。因此所述聚焦光学系统优选在每个时刻都完全由准直的照明光束照射。这有利于避免所述聚焦光学系统仅被部分照射时可能出现的边缘盲点。
     在一种有利的设计方案中，所述扫描显微镜形式或结构单元形式的装置包括一载体，所述聚焦光学系统通过该载体耦合所述致动器装置。在此所述载体可以用作用于所述聚焦光学系统的框架或者承载用于所述聚焦光学系统的框架。所述载体优选包括遮住一部分照明光束的光圈。此外优选在所述聚焦光学系统和样本之间设置相对于活动的聚焦光学系统固定的前玻璃。换言之，所述致动器装置相对于该前玻璃移动所述聚焦光学系统。此外可以设置不透光的隔层，该隔层保护所述照明光束和 / 或所述聚焦光学系统免受环境光干扰。
     本发明根据第三方面涉及一种装置用于光学扫描一个，优选多个样本。该装置包括所述结构单元和基体，该基体具有样本平面用于接收所述一个或多个样本。所述样本平面例如可以是物台的组成部分。所述结构单元至少可动地设置在平行于所述样本平面的平面上。
     例如至少在所述样本平面的一侧上设置轨道系统。运行轨道可动安放在所述轨道系统中。该运行轨道借助所述轨道系统可以运动穿过所述样本。该运行轨道优选垂直于所述轨道系统而定向。此外所述结构单元垂直于所述运行轨道的运动方向安放在所述运行轨道中。该装置使得整个结构单元可以在所述样本表面的每个任意位置上运动。因此可以一起检查多个样本，其中然后可以借助结构单元扫描每个单独的样本。所述结构单元移动的方式方法因此对应于探针在绘图仪中运动的方式方法。额外还可以设置多个结构单元和可能的多个运行轨道，从而可以同时检查多个样本。除了所述轨道系统可选的是可以借助曲臂（Knickarm）相对于所述样本移动所述结构单元。
     根据本发明的第四方面，本发明涉及一种用于光学扫描样本的方法。其中可以产生所述照明光束并通过聚焦光学系统聚焦到样本的待检查区域上。所述聚焦光学系统借助致动器根据预定扫描模型垂直于所述照明光束移动。优选准直所述照明光束并且准直的照明光束优选照射所述聚焦光学系统的整个光学有效平面。附图说明
     下面借助附图详细阐述本发明的实施例。
     其中：
     图 1 示出用于显微镜的结构单元，
     图 2 示出具有所述结构单元的扫描显微镜，
     图 3 示出所述结构单元的蒙片和透镜，
     图 4 示出具有照明光束投影的根据图 3 的所述蒙片和透镜，
     图 5 示出根据预定扫描模型移动所述透镜之后的根据图 4 的所述蒙片和透镜，
     图 6 示出所述结构单元的另一实施方式，图 7 示出所述扫描显微镜的另一实施方式，图 8 示出具有所述结构单元的支架，图 9 示出传统的显微镜，图 10 示出具有用作物镜的所述结构单元的显微镜，图 11 示出用于光学扫描样本的装置，图 12 示出用于光学扫描样本的装置的框图。具体实施方式
     相同结构或功能的元件在附图中以相同的附图标记标出。
     图 1 示出一种结构单元 20, 特别是用于显微镜的结构单元 20 形式的装置。该显微镜例如可以是扫描显微镜（见图 2）或没有扫描功能的显微镜 80 （见图 9）。所述结构单元 20 包括外壳 22。在该外壳 22 中设置优选包括透镜 62（见图 3）并通过载体 26 耦合致动器装置的聚焦光学系统 24。该载体 26 优选构成为用于所述透镜 62 的框架或承载用于所述透镜 62 的框架。该透镜 62 可以实施为消色差透镜或实施为双透镜。所述致动器装置优选包括电磁调整元件，例如固定耦合所述载体 26 并产生第一磁场的驱动线圈 28。此外可选的是所述致动器装置也可以包括例如压电（例如通过超声波）、机械或静电调整元件，例如主轴，与通过检测电流而工作的调整元件连接的线及其他。所述驱动线圈 28 部分设置在外部磁场中或至少接近外部磁场，该外部磁场优选由所述致动器装置的永磁体 29 产生。根据所述驱动线圈 28 中的电流，驱动线圈 28 受所述外部磁场吸引或受其排斥，这会导致所述聚焦光学系统 24 的移动。此外可选的是所述外部磁场可以由其它线圈产生。
     所述载体 26 与所述聚焦光学系统 24 一起通过至少一个，优选多个保持元件 30 悬挂在所述外壳 22 中。该保持元件 30 例如由单个弹簧钢丝或通过固体铰链构成。所述弹簧钢丝可以这样构成，使其在第一方向上具有与在第二方向上不同的弯曲应力下的弹簧常数，该第二方向例如垂直于第一方向。这使得所述聚焦光学系统可以在第一方向上在谐振区域中摆动，且在第二方向上不会出现谐振效果。此外所述弹簧钢丝可用作所述致动器装置的电流传输线路。这节省了材料、外壳中的空间和成本。
     期望使用所述结构单元 20 时，通过未示出的外壳 22 的开口在所述聚焦光学系统 24 上定向照明光束 32。优选所述照明光束 32 被准直。此外所述照明光束 32 优选覆盖所述聚焦光学系统 24 的透镜 62 的整个光学有效平面，从而为每个光栅位置使用所述透镜 62 的整个孔径。
     所述载体 26 除了用于所述聚焦光学系统 24 的保持功能外，还有蒙片和 / 或光圈的功能，从而一部分照明光束 32 在照射到所述聚焦光学系统 24 之前被所述载体 26 遮挡。所述聚焦光学系统 24 将照明光束 32 聚焦为聚焦的照明光束 34 照射到样本 36 上。该样本 36 位于对象载体 38 上。此外所述载体 26 可以有利地用作位置传感器的组成部分。例如可以在所述载体 26 的一侧上设置照射所述载体 26 的凹处的光源。在照射方向上例如在所述凹处后面设置感光传感器，该感光传感器由于所述载体 26 的位置的不同而被不同地照射，从而用于确定所述载体 26 以及相应的所述聚焦光学系统 24 的位置。此外可选的是也可以设置另一位置传感器，该位置传感器例如根据编码器，光学地、电子地、电容地或磁性地工
     作。所述聚焦光学系统 24 可以通过相应控制所述致动器装置的致动器在垂直于所述照明光束 32 的平面，并因此垂直于所述照明光束 32 的中轴并相对于所述外壳 22 而移动。在此优选这样构成所述致动器，使得所述聚焦光学系统 24 垂直于方向 z 运动，所述照明光束 32 沿着所述方向 z 延伸。如果所述聚焦光学系统 24 移动，则聚焦的照明光束 34 以及因此所述照明光束 32 聚焦到的点也移动。此外可选的是所述照明光束 32 也可以聚焦在一行上，例如在使用行扫描器时。通过移动所述聚焦光学系统 24 这样逐渐光学扫描所述样本 36 的整个待扫描区域。此时可以在各个区域上停留任意长时间，例如用于识别不同的光学效果。所述样本部分反射所述照射光作为探测光。此外所述样本会发出荧光，该荧光可替代所述反射光而被探测或与所述反射光一起存在而被探测。进行所述光学扫描时的收集的数据优选借助数据处理设备集成为一张完整的图像。所述扫描移动可以通过相应控制所述致动器而有利地至少在一个方向上谐振进行。这可以实现在一秒内进行例如超过 500 行的扫描。所述移动的最大行程例如在 0.05 至 0.1mm 之间。
     其中可以使用根据本发明装置的显微镜方法或者在此与结构单元 20 一起出现的待观察的效果例如是 SRS（受激拉曼散射）， FLIM（荧光寿命成像）， SHG（二次谐波发生）， FRAP（光脱色荧光恢复）， FRET（荧光共振能量转移）和 FCS（荧光关联光谱）。
     所述聚焦光学系统 24 优选根据预定扫描模型而移动。该预定扫描模型例如为曲状。因此例如首先在 x 方向上实施第一扫描移动。然后在沿 y 方向上稍微移动所述聚焦光学系统 24 之后重新在 x 方向上扫描所述样本，但是与第一扫描移动相反。这样一直重复直到扫描所述样本 36 的整个待检查区域。
     此外也可以沿着所述照明光束 32，即平行于方向 z 移动所述聚焦光学系统 24。这使得特别在共聚焦显微镜中能够光学扫描所述样本 36 内的三维区域。
     可选的是在所述聚焦光学系统 24 和样本 36 之间设置前玻璃 54（见图 6），该前玻璃保护所述聚焦光学系统 24 免受灰尘，脏物和其它影响的干扰。这在所述样本 36 和聚焦光学系统 24 之间使用浸入介质时是特别有利的。优选为所述前玻璃 54 被构造成在显微上粗糙的，从而浸入介质很好地粘附其上，但是尽可能少地妨碍其光学特性。如果使用所述浸入介质且不设置前玻璃 54，则该聚焦光学系统 24 必须被构造成具有相应的鲁棒性。通过增大样本 36 和所述聚焦光学系统 24 之间的工作距离，可以使得移动的聚焦光学系统 24 和所述浸入介质之间保持较小的剪力。透镜 62 的直径应该得到相应调整，以达到相同的数值孔径。所述浸入介质优选具有特别小的粘性，甚至可以使用可变形的固定放置的浸入介质。浸入介质的折射指数优选等于所述透镜 62 或前玻璃 54 的折射指数。
     图 2 示出一种扫描显微镜形式的装置，特别是扫描显微镜。该扫描显微镜包括光源 42，例如是一个或多个激光器，和用于所述扫描显微镜的部件的外壳 40。所述光源 42 的光通过分光器 44 转向结构单元 20。分光器 44 例如是一个二向色镜。所述光源 42 例如是一激光器，特别是激光二极管。光穿过扫描显微镜的外壳 40 的未示出开口并通过结构单元 20 的外壳 22 的开口，并在此照射到所述聚焦光学系统 24 上。由样本 36 发出的光基本上由于不同的已知物理效应而发生照射光波长偏移，其在相反的预定方向上平行于照明光束 32 传播并穿过分光器 44，特别是二向色镜。由样本发出的探测光束 46 可以这样在分光器 44 之后与照明光束 32 分离。探测光束 46 可以定向到探测透镜 48 上并通过探测光圈 50 定向
     到探测器 52 上。该探测光圈 50 也可以称为探测针孔。探测光圈 50 也可以被构成为大小可调和 / 或可移动的。然后该探测器 52 优选耦合数据处理设备。例如硅二极管， APD 阵列或光电倍增管适于作为探测器 52。
     所有对于共聚焦显微镜已知的光源都可以用作光源 42。针对特别紧凑的结构，可以采用不同波长的激光二极管。但是也可以优选借助光纤耦合使用任意其它（激光）光源。
     图 3 示出所述聚焦光学系统 24 的透镜 62 的俯视图。透镜 62 至少部分由蒙片 60 覆盖，该蒙片例如可以由载体 26 构成。图 4 示出期望使用所述结构单元时的蒙片 60 和透镜 62，其中该透镜 62 完全由照明光束 32 的投影 64 覆盖。如果现在与所述蒙片 60 一起根据预定扫描模型垂直于照明光束 32 的中轴而移动所述聚焦光学系统 24，特别是透镜 62，则所述蒙片 60 和透镜 62 相对于照明光束 32 的投影 64 平移（见图 5）。
     图 7 示出扫描显微镜的一种实施方式，其中光学系统的一部分由光导纤维 72 取代。在此所述光导纤维 72 用于引导所述照明光束 32，以及用于获取探测光束 46。这种实施方式例如可以特别简单灵活地作为 “手持” 单元构成包括结构单元 20 的扫描显微镜所述部分，因为扫描显微镜的剩余部分然后可以安置在另一例如静态的外壳中。可选或额外可以引导探测光束 46 通过自己的光导纤维到探测器 52。所述光导纤维此外也可以用作光圈，特别是用作针孔。此外可选的是根据图 8 可以独立于所述扫描显微镜使用所述结构单元 20，例如与在样本 36 上方稳定定向所述结构单元 20 的支架 74。在该实施例中所述支架 74 具有三条具有在其根部的尖端的腿。但是所述支架 74 也可以其它方式构成并且例如具有更多或更少的腿或其它根部和 / 或高度可调。然后所述结构单元 20 例如可以通过控制线路 70 耦合控制单元 76，该控制单元优选包括数据处理设备、光源 42 和 / 或探测器 52。该控制线路 70 然后包括数据线路或至少一个用于传输数据或用于引导照明光和 / 或探测光的光导纤维。此外所述控制单元 76 还包括显示样本 36 的图像的显示器 77、输入转置 78 或优选用于其它设备的端口 79。此外所述控制单元 76 可包括激光器 42，特别是激光二极管和 / 或探测器 52。此外可选的是可以在物镜内进行数据分析，例如通过小型化的计算单元，特别是 ASIC。然后可以通过控制线路 70 和 / 或通过 USB 接口读取所述数据。
     在没有扫描功能的显微镜 80（见图 9）中可以使用结构单元 20 仅作为物镜使用。因此可以通过简单的方式将每个没有扫描功能的显微镜转换为扫描显微镜。可以在所述显微镜 81 中布设必要的线缆，或者结构单元 20 可以耦合所述控制单元 76 和显微镜 80 （见图 10）。
     此外可选的是根据图 11 可以这样在用于光学扫描一个或多个样本的装置上安装所述结构单元 20，使得整个结构单元 20 可以在平行于样本平面的平面上位移。这种装置优选包括结构单元 20 和基体 82，该基体具有样本平面用于接收一个或多个样本 36。此外所述样本平面可以具有槽、插入物和 / 或挡板。轨道系统至少设置在样本平面的一侧上。运行轨道 86 垂直于所述轨道系统而定向并且可移动地放置在轨道系统 84 中。运行轨道 86 可以借助所述轨道系统在样本 36 上方运行。此外所述结构单元 20 在运行轨道 86 中垂直于所述运行轨道 86 的移动方向可移动地放置。这种装置使得整个结构单元 20 可以在每个任意位置上在样本 36 上方运行。因此可以一起检查多个样本，其中然后可以借助结构单元 20 扫描每个单独的样本 36。所述结构单元 20 移动的方式方法因此对应于探针在平面绘图
     仪中运动的方式方法。额外还可以设置多个结构单元 20 和可能的多个运行轨道 86，从而可以同时检查多个样本 36。除了所述轨道系统 84 可选的是可以借助一曲臂在所述样本 36 上方移动所述结构单元 20。此外也可以例如借助拼接技术，检查大的样本。
     图 12 示出所述结构单元 20、扫描显微镜元件的外壳 40、图像产生单元 94 和显示器 77 的框图。所述结构单元在这个实施例中至少包括所述聚焦光学系统 24，所述载体 26 和用于移动所述载体 26 的致动器装置。所述扫描显微镜元件例如是光源 42 和探测器 52。利用所述探测器 52 获取的单个图像点的图像数据被发送到所述图像产生单元 94 并且在此合成随后在所述显示器 77 上显示的完整图像。
     本发明并不局限于上述实施例。例如上述不同实施例可以相互组合。此外所述结构单元 20 还可以与用于任意显微镜的可移动聚焦光学系统 24 一起使用。所述照明光束 32 例如可以通过光导纤维耦合在所述结构单元 20 内。然后纤维末端可以可选的用作激励和探测针孔。此外所述光导纤维的纤维末端可以与所述聚焦光学系统 24 联动。因为该中轴与所述光导纤维和所述聚焦光学系统 24 一起移动，所以这种移动和特别是所述聚焦光学系统 24 的移动并不是相对于所述照明光束 32 的中轴的移动，而是相对于结构单元 20 的外壳 22 的移动。换言之，在未触发的致动器中可以定义所述照明光束 32 的参考位置，例如所述照明光束 32 的位置，然后所述聚焦光学系统 24 垂直于所述照明光束 32 的中轴在其参考位置上移动。所述结构单元也可以用作具有另外的传统物镜的物镜转换器的物镜。特别可以使用两个结构单元 20 作为用于物镜转换器的物镜，其中一个可以无需浸入介质而作为 “快速” 物镜，另一个可以具有浸入介质，特别是具有内部和 / 或外部浸入介质（可以设置在所述结构单元 20 内部和 / 或所述结构单元 20 外部）而作为 “高分辨率” 物镜。此外还可以使用该结构单元 20 作为摄像机端口（C 座）上的共聚焦模块或作为手持单元。所述显微镜可以具有自动对焦功能。在另一可选实施方式中也可以移动探测器 52 和 / 或具有物镜的光源 42。这里，同样也可以实现所述聚焦光学系统 24 不相对于所述照明光束 32 的中轴而是相对于结构单元 20 的外壳 22 的移动。此外所述结构单元也适用于在非共聚焦工作的显微镜中使用，此时该显微镜可以具有适用于这种运行方式的相应的探测器。可替代地或额外地，所述聚焦光学系统 24 的透镜可可以被构造成凹透镜，由此放大所述聚焦光学系统 24 的数值孔径，这有助于更高的显微镜分辨率。
     附图标记列表
     20 结构单元
     22 结构单元外壳
     24 聚焦光学系统
     26 载体
     28 驱动线圈
     29 永磁体
     30 保持元件
     32 照明光束
     34 聚焦照明光束
     36 样本
     38 样本载体40 扫描显微镜元件外壳 42 光源 44 分光器 46 探测光束 48 探测透镜 50 探测光圈 52 探测器 54 前玻璃 60 蒙片 62 透镜 64 照明光束的投影 70 控制线路 72 光导纤维 74 支架 76 控制单元 77 显示器 78 输入单元 79 接口 80 显微镜 82 基体 84 轨道系统 86 运行轨道 94 图像产生单元

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102782557 A(43)申请公布日 2012.11.14CN102782557A*CN102782557A*(21)申请号 201180009191.2(22)申请日 2011.02.11102010007727.5 2010.02.12 DEG02B 21/00(2006.01)(71)申请人徕卡显微系统复合显微镜有限公司地址德国韦茨拉尔(72)发明人 B威兹高斯盖 H比尔克V塞弗里德(74)专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司 11280代理人王勇王博(54) 发明名称扫描显微镜和用于光学扫描一个或多个样本的方法(57) 摘要本发明涉及扫描显微镜形。

2、式的装置，用于显微镜的结构单元形式的装置以及用于光学扫描一个或多个样本的方法和装置。扫描显微镜形式的装置具有发射照明光束（32）的光源（42）。聚焦光学系统（24）将所述照明光束（32）聚焦到样本（36）的待检查区域上。致动器装置根据预定扫描模型垂直于照明光束（32）的中轴和/或相对于包括聚焦光学系统（24）的结构单元（20）的外壳移动所述聚焦光学系统（24）。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.08.10(86)PCT申请的申请数据PCT/EP2011/052028 2011.02.11(87)PCT申请的公布数据WO2011/098555 DE 2011.08.18。

3、(51)Int.Cl.权利要求书2页说明书8页附图9页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 8 页附图 9 页1/2页21.扫描显微镜形式的装置，具有发射照明光束（32）的光源（42），将所述照明光束（32）聚焦到样本（36）的待检查区域上的聚焦光学系统（34），并且具有致动器装置，该致动器装置根据预定扫描模型垂直于照明光束（32）的中轴在照明光束（32）的参考位置上移动所述聚焦光学系统（34）。2.用于显微镜的结构单元形式的装置，具有外壳（22），聚焦光学系统（34），该聚焦光学系统设置在所述外壳（22）中并且在期望使用时将照明光束（32）。

4、聚焦到样本（36）的待检查区域上，并且具有致动器装置，该致动器装置相对于所述外壳（22）移动所述聚焦光学系统（34）。3.按照权利要求1或2所述的装置，该装置包括准直光学系统，该准直光学系统准直所述照明光束（32），并且其中所述致动器装置根据所述预定扫描模型垂直于准直的照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）。4.按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述致动器装置在第一空间方向（x）和第二空间方向（y）上垂直于照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）和/或其中所述致动器装置在第三空间方向（z）上沿照明光束（32）的中轴移动所述聚焦光学系统（34）。5.按照前述权利要求之一所。

5、述的装置，其中准直的照明光束（32）的投影与所述聚焦光学系统（34）的光学有效平面完全重叠。6.按照权利要求5所述的装置，其中准直的照明光束（32）的投影与所述聚焦光学系统（34）的光学有效平面在所述聚焦光学系统（34）的不同位置上完全重叠，所述位置为所述聚焦光学系统（34）根据所述预定扫描模型采用。7.按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述聚焦光学系统（34）通过支撑体（26）与所述致动器装置连接，并且其中所述支撑体（26）包括光圈，该光圈遮住所述照明光束（32）的一部分。8.按照前述权利要求之一所述的装置，具有前玻璃，该前玻璃设置在所述聚焦光学系统（34）和样本（36）之间并且相对于可动。

6、的聚焦光学系统（34）位置固定地设置。9.按照前述权利要求之一所述的装置，具有不透光的隔层，该隔层保护所述照明光束（32）和/或所述聚焦光学系统（34）免受环境光干扰。10.按照前述权利要求之一所述的装置，其中所述聚焦光学系统（34）或所述支撑体（26）通过至少一个保持元件（30）与所述外壳（22）可运动地连接。11.按照前述权利要求之一所述的装置，该装置包括图像生成单元（94），该图像生成单元连接探测器（52）以探测由所述样本（36）发出的探测光束（46），并且将多个待检查区域的图像数据合成为总图像。12.用于光学扫描一个或多个样本（36）的装置，具有按照前述权利要求之一所述的装置，基体（8。

7、2），该基体具有样本平面用于接收所述一个或多个样本（36），其中所述结构单元至少可动设置在平行于所述样本平面的平面内。13.用于光学扫描样本（36）的方法，其中权利要求书CN 102782557 A2/2页3利用光源（42）产生照明光束（32），所述照明光束（32）穿过聚焦光学系统（34）被聚焦到所述样本（36）的待检查区域上，并且其中所述聚焦光学系统（34）借助于致动器根据预定扫描模型垂直于所述照明光束（32）的中轴在所述照明光束（32）的参考位置上移动。14.按照权利要求13所述的方法，其中所述照明光束（32）由准直光学系统准直并且其中准直的照明光束（32）被定向到所述聚焦光学系统。

8、（34）。15.按照权利要求13或14所述的方法，其中所述聚焦光学系统（34）根据预定扫描模型在两个空间方向（x，y）或三个空间方向（x，y，z）上移动。16.按照权利要求14或15所述的方法，其中利用准直的照明光束（32）照明所述聚焦光学系统（34）的整个光学有效平面。权利要求书CN 102782557 A1/8页4扫描显微镜和用于光学扫描一个或多个样本的方法技术领域0001 本发明涉及一种扫描显微镜形式的装置。这种扫描显微镜形式的装置包括发射照明光束的光源。聚焦光学系统将照明光束聚焦到样本的待检查区域上。此外本发明还涉及一种用于显微镜的结构单元形式的装置以及用于光学扫描一个或多个样。

9、本的方法和装置。背景技术0002 利用扫描显微镜光学扫描样本时，仅在预定时刻光学扫描样本选出的点状或行状区域。为此显微镜的聚焦光学系统将显微镜的照明光束聚焦到样本选出的区域上，并探测光线从选出的区域例如由于荧光效应反射到样本的部分。存储获取的图像数据。随后检查其它点状或行状区域，所述区域优选彼此相邻并且例如构成线或面。通过这种方式可以逐点并逐行光学扫描样本的更大区域。单个点的数据随后借助数据处理设备被合成为样本待检查区域的总图像。0003 公知的是，为了将照明光束引导到单个选出的区域上而通过扫描装置利用多个反射镜偏转显微镜中的照明光束。所述反射镜各自连接一个或多个致动器。致动器的控制导致反射镜。

10、的调节，由此使照明光束转向。未转向的照明光束穿过聚焦光学系统之后照射到样本相应的选出区域。0004 这种扫描显微镜经常被提到，但主要由于其复杂的实施方式而费用高昂。图像质量主要由显微镜光学系统的质量决定。这对所有出现的扫描角度而言必须具有良好的成像特征，例如色彩校正。0005 由DE 102 09 322 A1公知一种用于偏转光束的装置和一种扫描显微镜。所述用于偏转光束的装置具有绕第一轴可旋转的单元，该单元包括两个相互位置固定的反射表面，接收光束并将其传递到第三反射表面上，该第三反射表面可绕垂直于第一旋转轴延伸的第二轴旋转。所述可旋转的单元具有相对于第一和第二反射表面位置固定的其它反射表面，其。

11、中第一和所述其它反射表面垂直于第二反射表面而设置。0006 由DE 100 33 549 A1公知一种用于偏转光束到两个基本相互垂直的方向上光学装置。该装置具有两个反射镜，这两个反射镜各自借助旋转驱动可以绕相互垂直的轴旋转。在预定角位置上为所述反射镜之一抗扭地分配另一反射镜。0007 DE 10 2004 042 913 A1描述了一种用于扫描对象的装置，其中滑板驱动与载物台同步移动物镜。在载物台移动期间完成光学扫描。0008 由DE 101 52 609 A1公知，垂直于光学轴移动扫描显微镜的物镜。不会发生垂直于入射光照明光束方向的移动。0009 在已知的共聚焦显微镜中使用多个透镜和费用较高。

12、的物镜。在此借助与调整元件连接的反射镜，扫描穿过样本的照明光束，其中所述调整元件通过电流测定工作。此外可选的是，也已知一种无透镜光学近场显微镜。在这种显微镜中需要极其锋利的尖端，该尖端在亚波长距离中穿过样本并仅提供关于表面的信息。说明书CN 102782557 A2/8页5发明内容0010 本发明的目的在于提供一种扫描显微镜形式的装置，用于显微镜的结构单元和用于光学扫描样本的方法，可以通过简单的方法方便地对样本进行光学扫描。0011 该目的通过独立权利要求的特征得以实现。具有优点的设计方案在从属权利要求中得到阐述。0012 根据第一方面，本发明涉及一种扫描显微镜形式的装置，其具有发射照明光。

13、束的光源，将所述照明光束聚焦到样本的待检查区域上的聚焦光学系统，和根据预定扫描模型垂直于照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统的致动器装置。0013 根据本发明的装置是一种成像光学装置。特别是获取并存储图像数据形式的样本各个点的光学特征并合成为总图像。所述聚焦光学系统优选对应于这样一种光学系统，该光学系统有意在照明光束入射到样本之前，作为最后一步影响照明光束，特别是在入射到样本的实际待检查区域之前，作为最后一步聚焦照明光束。垂直于照明光束的中轴并因此在需要时相对于包括所述聚焦光学系统的外壳移动所述聚焦光学系统，这使得可以使用特别节省成本的组件。此外移动的部件，特别是所述聚焦光学系统的透镜可以相对于。

14、传统的扫描镜相对简单地构成并且可以由于较小的惯性而快速简单并精确地移动。这有助于样本的低成本光学扫描。所述聚焦光学系统优选包括至少一个透镜。0014 在这里以及在之后，所述照明光束的中轴是在所述照明光束的中轴的参考位置中的照明光束的中轴。例如所述聚焦光学系统可以与光学元件，例如光导纤维一起移动，该光学元件将所述照明光束对准所述聚焦光学系统。然后所述照明光束的中轴与所述聚焦光学系统一起移动并且该聚焦光学系统垂直于所述照明光束的参考位置中的照明光束的中轴移动。当致动器装置不活动时，所述照明光束的中轴特别位于其参考位置上。0015 可以舍弃传统上由于需要场光学系统而非常复杂的部件，例如物镜，镜筒透镜。

15、或扫描透镜。此外还可以关于（例如1mm2的）图像场，（例如1mm的）工作距离和（例如在空气中0.7的）数值孔径达到较好的数值。0016 根据本发明的第二方面，本发明涉及一种用于显微镜的结构单元形式的装置。该装置包括外壳，聚焦光学系统和致动器装置。所述聚焦光学系统设置在所述外壳中并且将照明光束聚焦到样本的到检查区域。该致动器装置相对于所述外壳，特别是根据预定扫描模型移动所述聚焦光学系统。0017 如果照明光束关于所述外壳静止，则所述致动器装置也垂直于照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统。该结构单元因此可以是扫描显微镜的一个组成部分。此外可选的是所述结构单元也可以作为原本不具有扫描功能的简单显微镜的。

16、物镜使用。通过这种方式没有扫描功能的传统显微镜可以构成扫描显微镜。此外所述结构单元还可以单独与支架一起使用或者设置在用于光学扫描样本的类似绘图仪的装置上并且例如借助光导纤维与分析装置耦合。然后可以手动移动所述支架或者所述结构单元借助用于光学扫描样本的装置在平面内任意移动，从而通过移动整个结构单元可以逐个扫描多个样本。此外可选的是也可以在所述装置上设置多个结构单元。这可以实现多个样本的特别快的处理。0018 在一种有利的设计方案中，至少一个所述装置包括准直光学系统。该准直光学系统准直所述照明光束。所述致动器装置然后根据预定扫描模型垂直于准直的照明光束的中轴移动所述聚焦光学系统。所述准直的照明光束。

17、特别照射到所述聚焦光学系统上。所述照说明书CN 102782557 A3/8页6明光束的准直有助于以简单的方式实现对样本的特别精确的光学扫描，因为所有光束都一直照射所述聚焦光学系统，由此可以保持较少的成像误差。0019 在这种关系中特别有利的是准直照明光束的投影完全重合所述聚焦光学系统的光面积，特别是在根据预定扫描模型聚焦光学系统所采用的不同聚焦光学系统位置上。因此所述聚焦光学系统优选在每个时刻都完全由准直的照明光束照射。这有利于避免所述聚焦光学系统仅被部分照射时可能出现的边缘盲点。0020 在一种有利的设计方案中，所述扫描显微镜形式或结构单元形式的装置包括一载体，所述聚焦光学系统通过该载。

18、体耦合所述致动器装置。在此所述载体可以用作用于所述聚焦光学系统的框架或者承载用于所述聚焦光学系统的框架。所述载体优选包括遮住一部分照明光束的光圈。此外优选在所述聚焦光学系统和样本之间设置相对于活动的聚焦光学系统固定的前玻璃。换言之，所述致动器装置相对于该前玻璃移动所述聚焦光学系统。此外可以设置不透光的隔层，该隔层保护所述照明光束和/或所述聚焦光学系统免受环境光干扰。0021 本发明根据第三方面涉及一种装置用于光学扫描一个，优选多个样本。该装置包括所述结构单元和基体，该基体具有样本平面用于接收所述一个或多个样本。所述样本平面例如可以是物台的组成部分。所述结构单元至少可动地设置在平行于所述样本平面。

19、的平面上。0022 例如至少在所述样本平面的一侧上设置轨道系统。运行轨道可动安放在所述轨道系统中。该运行轨道借助所述轨道系统可以运动穿过所述样本。该运行轨道优选垂直于所述轨道系统而定向。此外所述结构单元垂直于所述运行轨道的运动方向安放在所述运行轨道中。该装置使得整个结构单元可以在所述样本表面的每个任意位置上运动。因此可以一起检查多个样本，其中然后可以借助结构单元扫描每个单独的样本。所述结构单元移动的方式方法因此对应于探针在绘图仪中运动的方式方法。额外还可以设置多个结构单元和可能的多个运行轨道，从而可以同时检查多个样本。除了所述轨道系统可选的是可以借助曲臂（Knickarm）相对于所述样本移动所。

20、述结构单元。0023 根据本发明的第四方面，本发明涉及一种用于光学扫描样本的方法。其中可以产生所述照明光束并通过聚焦光学系统聚焦到样本的待检查区域上。所述聚焦光学系统借助致动器根据预定扫描模型垂直于所述照明光束移动。优选准直所述照明光束并且准直的照明光束优选照射所述聚焦光学系统的整个光学有效平面。附图说明0024 下面借助附图详细阐述本发明的实施例。0025 其中：0026 图1示出用于显微镜的结构单元，0027 图2示出具有所述结构单元的扫描显微镜，0028 图3示出所述结构单元的蒙片和透镜，0029 图4示出具有照明光束投影的根据图3的所述蒙片和透镜，0030 图5示出根据预定扫描模型移动。

21、所述透镜之后的根据图4的所述蒙片和透镜，0031 图6示出所述结构单元的另一实施方式，说明书CN 102782557 A4/8页70032 图7示出所述扫描显微镜的另一实施方式，0033 图8示出具有所述结构单元的支架，0034 图9示出传统的显微镜，0035 图10示出具有用作物镜的所述结构单元的显微镜，0036 图11示出用于光学扫描样本的装置，0037 图12示出用于光学扫描样本的装置的框图。具体实施方式0038 相同结构或功能的元件在附图中以相同的附图标记标出。0039 图1示出一种结构单元20,特别是用于显微镜的结构单元20形式的装置。该显微镜例如可以是扫描显微镜（见图2）或没有。

22、扫描功能的显微镜80（见图9）。所述结构单元20包括外壳22。在该外壳22中设置优选包括透镜62（见图3）并通过载体26耦合致动器装置的聚焦光学系统24。该载体26优选构成为用于所述透镜62的框架或承载用于所述透镜62的框架。该透镜62可以实施为消色差透镜或实施为双透镜。所述致动器装置优选包括电磁调整元件，例如固定耦合所述载体26并产生第一磁场的驱动线圈28。此外可选的是所述致动器装置也可以包括例如压电（例如通过超声波）、机械或静电调整元件，例如主轴，与通过检测电流而工作的调整元件连接的线及其他。0040 所述驱动线圈28部分设置在外部磁场中或至少接近外部磁场，该外部磁场优选由所述致动器装置的。

23、永磁体29产生。根据所述驱动线圈28中的电流，驱动线圈28受所述外部磁场吸引或受其排斥，这会导致所述聚焦光学系统24的移动。此外可选的是所述外部磁场可以由其它线圈产生。0041 所述载体26与所述聚焦光学系统24一起通过至少一个，优选多个保持元件30悬挂在所述外壳22中。该保持元件30例如由单个弹簧钢丝或通过固体铰链构成。所述弹簧钢丝可以这样构成，使其在第一方向上具有与在第二方向上不同的弯曲应力下的弹簧常数，该第二方向例如垂直于第一方向。这使得所述聚焦光学系统可以在第一方向上在谐振区域中摆动，且在第二方向上不会出现谐振效果。此外所述弹簧钢丝可用作所述致动器装置的电流传输线路。这节省了材料、外壳。

24、中的空间和成本。0042 期望使用所述结构单元20时，通过未示出的外壳22的开口在所述聚焦光学系统24上定向照明光束32。优选所述照明光束32被准直。此外所述照明光束32优选覆盖所述聚焦光学系统24的透镜62的整个光学有效平面，从而为每个光栅位置使用所述透镜62的整个孔径。0043 所述载体26除了用于所述聚焦光学系统24的保持功能外，还有蒙片和/或光圈的功能，从而一部分照明光束32在照射到所述聚焦光学系统24之前被所述载体26遮挡。所述聚焦光学系统24将照明光束32聚焦为聚焦的照明光束34照射到样本36上。该样本36位于对象载体38上。此外所述载体26可以有利地用作位置传感器的组成部分。例如。

25、可以在所述载体26的一侧上设置照射所述载体26的凹处的光源。在照射方向上例如在所述凹处后面设置感光传感器，该感光传感器由于所述载体26的位置的不同而被不同地照射，从而用于确定所述载体26以及相应的所述聚焦光学系统24的位置。此外可选的是也可以设置另一位置传感器，该位置传感器例如根据编码器，光学地、电子地、电容地或磁性地工说明书CN 102782557 A5/8页8作。0044 所述聚焦光学系统24可以通过相应控制所述致动器装置的致动器在垂直于所述照明光束32的平面，并因此垂直于所述照明光束32的中轴并相对于所述外壳22而移动。在此优选这样构成所述致动器，使得所述聚焦光学系统24垂直于方向z。

26、运动，所述照明光束32沿着所述方向z延伸。如果所述聚焦光学系统24移动，则聚焦的照明光束34以及因此所述照明光束32聚焦到的点也移动。此外可选的是所述照明光束32也可以聚焦在一行上，例如在使用行扫描器时。通过移动所述聚焦光学系统24这样逐渐光学扫描所述样本36的整个待扫描区域。此时可以在各个区域上停留任意长时间，例如用于识别不同的光学效果。所述样本部分反射所述照射光作为探测光。此外所述样本会发出荧光，该荧光可替代所述反射光而被探测或与所述反射光一起存在而被探测。进行所述光学扫描时的收集的数据优选借助数据处理设备集成为一张完整的图像。所述扫描移动可以通过相应控制所述致动器而有利地至少在一个方向上。

27、谐振进行。这可以实现在一秒内进行例如超过500行的扫描。所述移动的最大行程例如在0.05至0.1mm之间。0045 其中可以使用根据本发明装置的显微镜方法或者在此与结构单元20一起出现的待观察的效果例如是SRS（受激拉曼散射），FLIM（荧光寿命成像），SHG（二次谐波发生），FRAP（光脱色荧光恢复），FRET（荧光共振能量转移）和FCS（荧光关联光谱）。0046 所述聚焦光学系统24优选根据预定扫描模型而移动。该预定扫描模型例如为曲状。因此例如首先在x方向上实施第一扫描移动。然后在沿y方向上稍微移动所述聚焦光学系统24之后重新在x方向上扫描所述样本，但是与第一扫描移动相反。这样一直重复直到。

28、扫描所述样本36的整个待检查区域。0047 此外也可以沿着所述照明光束32，即平行于方向z移动所述聚焦光学系统24。这使得特别在共聚焦显微镜中能够光学扫描所述样本36内的三维区域。0048 可选的是在所述聚焦光学系统24和样本36之间设置前玻璃54（见图6），该前玻璃保护所述聚焦光学系统24免受灰尘，脏物和其它影响的干扰。这在所述样本36和聚焦光学系统24之间使用浸入介质时是特别有利的。优选为所述前玻璃54被构造成在显微上粗糙的，从而浸入介质很好地粘附其上，但是尽可能少地妨碍其光学特性。如果使用所述浸入介质且不设置前玻璃54，则该聚焦光学系统24必须被构造成具有相应的鲁棒性。通过增大样本36和。

29、所述聚焦光学系统24之间的工作距离，可以使得移动的聚焦光学系统24和所述浸入介质之间保持较小的剪力。透镜62的直径应该得到相应调整，以达到相同的数值孔径。所述浸入介质优选具有特别小的粘性，甚至可以使用可变形的固定放置的浸入介质。浸入介质的折射指数优选等于所述透镜62或前玻璃54的折射指数。0049 图2示出一种扫描显微镜形式的装置，特别是扫描显微镜。该扫描显微镜包括光源42，例如是一个或多个激光器，和用于所述扫描显微镜的部件的外壳40。所述光源42的光通过分光器44转向结构单元20。分光器44例如是一个二向色镜。所述光源42例如是一激光器，特别是激光二极管。光穿过扫描显微镜的外壳40的未示出开。

30、口并通过结构单元20的外壳22的开口，并在此照射到所述聚焦光学系统24上。由样本36发出的光基本上由于不同的已知物理效应而发生照射光波长偏移，其在相反的预定方向上平行于照明光束32传播并穿过分光器44，特别是二向色镜。由样本发出的探测光束46可以这样在分光器44之后与照明光束32分离。探测光束46可以定向到探测透镜48上并通过探测光圈50定向说明书CN 102782557 A6/8页9到探测器52上。该探测光圈50也可以称为探测针孔。探测光圈50也可以被构成为大小可调和/或可移动的。然后该探测器52优选耦合数据处理设备。例如硅二极管，APD阵列或光电倍增管适于作为探测器52。0050 所有。

31、对于共聚焦显微镜已知的光源都可以用作光源42。针对特别紧凑的结构，可以采用不同波长的激光二极管。但是也可以优选借助光纤耦合使用任意其它（激光）光源。0051 图3示出所述聚焦光学系统24的透镜62的俯视图。透镜62至少部分由蒙片60覆盖，该蒙片例如可以由载体26构成。图4示出期望使用所述结构单元时的蒙片60和透镜62，其中该透镜62完全由照明光束32的投影64覆盖。如果现在与所述蒙片60一起根据预定扫描模型垂直于照明光束32的中轴而移动所述聚焦光学系统24，特别是透镜62，则所述蒙片60和透镜62相对于照明光束32的投影64平移（见图5）。0052 图7示出扫描显微镜的一种实施方式，其中光学系。

32、统的一部分由光导纤维72取代。在此所述光导纤维72用于引导所述照明光束32，以及用于获取探测光束46。这种实施方式例如可以特别简单灵活地作为“手持”单元构成包括结构单元20的扫描显微镜所述部分，因为扫描显微镜的剩余部分然后可以安置在另一例如静态的外壳中。可选或额外可以引导探测光束46通过自己的光导纤维到探测器52。所述光导纤维此外也可以用作光圈，特别是用作针孔。0053 此外可选的是根据图8可以独立于所述扫描显微镜使用所述结构单元20，例如与在样本36上方稳定定向所述结构单元20的支架74。在该实施例中所述支架74具有三条具有在其根部的尖端的腿。但是所述支架74也可以其它方式构成并且例如具有更。

33、多或更少的腿或其它根部和/或高度可调。然后所述结构单元20例如可以通过控制线路70耦合控制单元76，该控制单元优选包括数据处理设备、光源42和/或探测器52。该控制线路70然后包括数据线路或至少一个用于传输数据或用于引导照明光和/或探测光的光导纤维。此外所述控制单元76还包括显示样本36的图像的显示器77、输入转置78或优选用于其它设备的端口79。此外所述控制单元76可包括激光器42，特别是激光二极管和/或探测器52。此外可选的是可以在物镜内进行数据分析，例如通过小型化的计算单元，特别是ASIC。然后可以通过控制线路70和/或通过USB接口读取所述数据。0054 在没有扫描功能的显微镜80（见。

34、图9）中可以使用结构单元20仅作为物镜使用。因此可以通过简单的方式将每个没有扫描功能的显微镜转换为扫描显微镜。可以在所述显微镜81中布设必要的线缆，或者结构单元20可以耦合所述控制单元76和显微镜80（见图10）。0055 此外可选的是根据图11可以这样在用于光学扫描一个或多个样本的装置上安装所述结构单元20，使得整个结构单元20可以在平行于样本平面的平面上位移。这种装置优选包括结构单元20和基体82，该基体具有样本平面用于接收一个或多个样本36。此外所述样本平面可以具有槽、插入物和/或挡板。轨道系统至少设置在样本平面的一侧上。运行轨道86垂直于所述轨道系统而定向并且可移动地放置在轨道系统84。

35、中。运行轨道86可以借助所述轨道系统在样本36上方运行。此外所述结构单元20在运行轨道86中垂直于所述运行轨道86的移动方向可移动地放置。这种装置使得整个结构单元20可以在每个任意位置上在样本36上方运行。因此可以一起检查多个样本，其中然后可以借助结构单元20扫描每个单独的样本36。所述结构单元20移动的方式方法因此对应于探针在平面绘图说明书CN 102782557 A7/8页10仪中运动的方式方法。额外还可以设置多个结构单元20和可能的多个运行轨道86，从而可以同时检查多个样本36。除了所述轨道系统84可选的是可以借助一曲臂在所述样本36上方移动所述结构单元20。此外也可以例如借助拼接技。

36、术，检查大的样本。0056 图12示出所述结构单元20、扫描显微镜元件的外壳40、图像产生单元94和显示器77的框图。所述结构单元在这个实施例中至少包括所述聚焦光学系统24，所述载体26和用于移动所述载体26的致动器装置。所述扫描显微镜元件例如是光源42和探测器52。利用所述探测器52获取的单个图像点的图像数据被发送到所述图像产生单元94并且在此合成随后在所述显示器77上显示的完整图像。0057 本发明并不局限于上述实施例。例如上述不同实施例可以相互组合。此外所述结构单元20还可以与用于任意显微镜的可移动聚焦光学系统24一起使用。所述照明光束32例如可以通过光导纤维耦合在所述结构单元20内。然。

37、后纤维末端可以可选的用作激励和探测针孔。此外所述光导纤维的纤维末端可以与所述聚焦光学系统24联动。因为该中轴与所述光导纤维和所述聚焦光学系统24一起移动，所以这种移动和特别是所述聚焦光学系统24的移动并不是相对于所述照明光束32的中轴的移动，而是相对于结构单元20的外壳22的移动。换言之，在未触发的致动器中可以定义所述照明光束32的参考位置，例如所述照明光束32的位置，然后所述聚焦光学系统24垂直于所述照明光束32的中轴在其参考位置上移动。所述结构单元也可以用作具有另外的传统物镜的物镜转换器的物镜。特别可以使用两个结构单元20作为用于物镜转换器的物镜，其中一个可以无需浸入介质而作为“快速”物镜。

38、，另一个可以具有浸入介质，特别是具有内部和/或外部浸入介质（可以设置在所述结构单元20内部和/或所述结构单元20外部）而作为“高分辨率”物镜。此外还可以使用该结构单元20作为摄像机端口（C座）上的共聚焦模块或作为手持单元。所述显微镜可以具有自动对焦功能。在另一可选实施方式中也可以移动探测器52和/或具有物镜的光源42。这里，同样也可以实现所述聚焦光学系统24不相对于所述照明光束32的中轴而是相对于结构单元20的外壳22的移动。此外所述结构单元也适用于在非共聚焦工作的显微镜中使用，此时该显微镜可以具有适用于这种运行方式的相应的探测器。可替代地或额外地，所述聚焦光学系统24的透镜可可以被构造成凹透镜，由此放大所述聚焦光学系统24的数值孔径，这有助于更高的显微镜分辨率。0058 附图标记列表0059 20结构单元0060 22结构单元外壳0061 24聚焦光学系统0062 26载体0063 28驱动线圈0064 29永磁体0065 30保持元件0066 32照明光束0067 34聚焦照明光束0068 36样本0069 38样本载体说明书CN 102782557 A10。

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