(57)【要約】【課題】特別な知識がなくてもユーザサイドで簡単に実行可能な調整が実現可能であると共に、４Ｐｉ画像記録（撮像）の安定化が長時間にわたって達成可能な４Ｐｉシステムの２つの対物レンズを調整するための方法及び装置。【解決手段】有利には共焦点走査顕微鏡（１）の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズ（１９、２０）の調整方法及び装置であって、該２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方が他方の対物レンズ（２０、１９）に対して運動可能に構成されるものにおいて、基準対象物が、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の瞳（複数）に結像されること、前記基準対象物の結像（複数）から、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されること、及び前記２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方の他方の対物レンズ（１９、２０）に対する相対的な運動によって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有利には共焦点の走査顕微鏡（１）の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズ（１９、２０）の調整方法であって、該２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方が他方の対物レンズ（２０、１９）に対して運動可能に構成されるものにおいて、
基準対象物が、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の（各）瞳（複数）に結像されること、
前記基準対象物の結像（複数）から、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されること、及び
前記２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方の他方の対物レンズ（１９、２０）に対する相対的な運動によって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致されること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記フーリエ画像（複数）は、一つのカメラ、有利にはＣＣＤカメラ（３２）によって検出されること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像のカメラ結像（複数）によって制御されること
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フーリエ画像（複数）のカメラ結像（複数）は、画像処理ソフトウエアによって分析されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像の面に配されるフォトダイオード（複数）（３４、３５）によって監視されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記２つの対物レンズ（１９）の少なくとも１つは、２つのフォトダイオード（３４、３５）においてそれぞれ１つの最大強度値が生成されるように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸に直交する面において即ちｘ、ｙ方向において摺動されること
を特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の前記最大強度値の夫々に対応する前記対物レンズ（１９、２０）のｘ、ｙ位置が記憶されること
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記２つの対物レンズ（１９）の少なくとも１つは、前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の和信号が最大強度値に達するように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸の方向に即ちｚ方向に摺動されること
を特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の前記和信号の前記最大値に対応する前記対物レンズ（１９、２０）のｚ位置が記憶されること
を特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記（複数の）フォトダイオード（３４、３５）の前記信号強度が前記最大値からずれたとき、測定は自動的に中断されること
を特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記対物レンズ（１９）は、前記（２つの）フォトダイオード（３４、３５）の前記信号強度が前記最大値からずれたとき、自動的に追従制御されること
を特徴とする請求項５〜１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記フーリエ画像（複数）の前記制御及び必要に応じ前記対物レンズ（１９）の前記追従制御は、測定中、一定の間隔で周期的に繰返し実行されること
を特徴とする請求項３〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
測定中に実行される前記対物レンズ（１９）の運動は、ログ記録されること
を特徴とする請求項６〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
とりわけ請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法を実施するための、有利には共焦点走査顕微鏡（１）の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズ（１９、２０）の調整装置であって、該２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方が他方の対物レンズ（２０、１９）に対して運動可能に構成される装置において、
前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の（各）瞳（複数）に基準対象物を結像するために、（１つの）照明装置と（複数の）光学的差込入射（光導入）手段が設けられること、
前記基準対象物の結像（複数）から、前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成可能に構成されること、及び
前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方を他方の対物レンズ（１９、２０）に対し相対的に運動することによって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致可能に構成されること
を特徴とする装置。
【請求項１５】
前記基準対象物は、２次元構造を有すること
を特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記基準対象物は、十字絞り（２３）として構成されること
を特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記基準対象物は、前記４Ｐｉシステムの外部に配置されること
を特徴とする請求項１４〜１６の何れか一項に記載の装置。
【請求項１８】
赤外線レーザ光源（２４）を照明装置として含むこと
を特徴とする請求項１４〜１７の何れか一項に記載の装置。
【請求項１９】
ビーム分割プリズム（２７）及びレンズ（２８）を入射結合（光導入）手段として含むこと
を特徴とする請求項１４〜１８の何れか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記基準対象物は、前記ビーム分割プリズム（２７）の、前記照明装置に指向する側に直接配置されること
を特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記フーリエ画像（複数）をカメラ、有利にはＣＣＤカメラ（３２）に結像するためのレンズ（３１）を含むこと
を特徴とする請求項１４〜２０の何れか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記フーリエ画像（複数）の面（３３）に、（複数の）フォトダイオード（３４、３５）が配置されること
を特徴とする請求項１４〜２１の何れか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記フォトダイオード（複数）（３４、３５）は、前記フーリエ画像（複数）のより高次の空間に配置されること
を特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
２つのフォトダイオード（３４、３５）が、前記基準対象物の前記２次元構造に応じて、該２つのフォトダイオード（３４、３５）の一方が前記フーリエ画像（複数）の垂直方向（ｘ）の構造（複数）を検出しかつ該２つのフォトダイオード（３４、３５）の他方が水平方向（ｙ）の構造（複数）を検出するように、配置されること
を特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記対物レンズ（１９）の運動のための圧電的位置調整素子（複数）を含むこと
を特徴とする請求項１４〜２４の何れか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記圧電的位置調整素子（複数）は、前記フォトダイオード（３４、３５）の信号強度に依存して及び／又は画像処理ソフトウエアの評価データに依存して制御可能に構成されること
を特徴とする請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有利には共焦点の、走査顕微鏡の４Ｐｉ（位相差干渉）システム（光学系）における２つの対物レンズの調整方法及び装置であって、該２つの対物レンズの少なくとも一方が他方の対物レンズに対して運動可能に構成されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
４Ｐｉシステム（光学系）では、１つの焦点面（焦平面）に関して互いに向い合いかつ該焦点面（焦平面）に対し直交するビーム軸に位置する２つの対物レンズが、それらの焦点が該焦点面（焦平面）の内部の１つの点において夫々正確に合致するように、常に配向（位置調整）されなければならない。２つの対物レンズが互いに対しこのように正確に位置決めされた場合にのみ、質的に高価値でかつエラーのない（画像）記録（ないし撮像）を実行することが可能になる。
【０００３】
冒頭に掲げた形式ないし種類の方法及び装置は、現状では、ごく僅かしか知られていない。そのような既知の方法では、２つの対物レンズの一方は定置的に配設されるのに対し、他方の対物レンズはｘ、ｙ及びｚ方向に手動で摺動される。ここで、ｘ及びｙは、伝統的な意義において、ビーム軸に直交する面を表し、ｚ方向は、該ビーム軸の方向に定義される。このような既知の方法では、１つのビーム路が４Ｐｉ構造（光学系）から分岐射出され、干渉装置が４Ｐｉシステム（光学系）に使用される。具体的には、干渉像が観察され、運動可能に配設された方の対物レンズが、０次を示す像が生成されるまでｘ方向及びｙ方向に摺動される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この既知の方法は、多くの観点から問題を有する。例えば、１つは、上述の措置は、２つの対物レンズのｘ方向及びｙ方向における調整のためにのみ適用可能であるに過ぎず、ｚ方向の調整にはまったく別の方法ないし措置が必要である。実用上、このことは、ユーザが調整中にこの２つの措置を切り換えて実行しなければならないことを意味する。このため、ユーザにとって時間の損失が大きくなる。更に、この２つの対物レンズが互いに対し正確に調整されている状態が、例えばドリフト又は振動（Vibrationen）のために、比較的長い時間にわたっては安定的に維持されないため不利である。このため、画像記録（撮像）は、完全な調整（状態）が辛うじて安定的に維持されている時間内でしか実行することができない。調整に狂い（調整ずれ）が生じると、測定過程を中断して、２つの対物レンズを再び互いに対し正確に配向ないし位置調整しなければならない。そのようにして初めて測定は続行可能になる。この複雑でかつ所要時間が大きいうえに、多くの知識と経験を要求する調整以外にも指摘されるべきことは、４Ｐｉ顕微鏡（検査）法に関しては、型どおりの使用ないし作業を要するため、これまでのところ、大きなブレークスルーが起こり得ない事態が継続していることである。
【０００５】
それゆえ、本発明の課題は、冒頭に掲げた形式ないし種類の４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための方法及び装置を、一方では、簡単で、かつ特別な知識がなくてもユーザサイドで実行可能な調整を実現可能にし、他方では、４Ｐｉ画像記録（撮像）の安定化が長時間にわたって達成されるように、構成及び展開することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、本発明によれば、４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための方法に関する第１の視点において、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。即ち、冒頭に掲げた形式の方法において、（１つの）基準対象物が、前記２つの対物レンズの（夫々の）瞳（複数）に結像されること、前記基準対象物の結像（複数）から、前記２つの対物レンズの各々（即ち各瞳）に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されること、及び前記２つの対物レンズの少なくとも一方の他方の対物レンズに対する相対的な運動によって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致（合致：Deckung）されることを特徴とする。
【０００７】
更に、上記の課題は、４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための装置に関する第２の視点において、請求項１４の特徴を有する装置によって解決される。即ち、冒頭に述べた形式の装置において、前記（２つの）対物レンズの（夫々の）瞳（複数）（即ち各瞳）に基準対象物を結像するために、（１つの）照明装置と（複数の）光学的差込入射（光導入）手段が設けられること、前記基準対象物の結像（複数）から、前記（２つの）対物レンズの各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成可能に構成されること、及び前記（２つの）対物レンズの少なくとも一方を他方の対物レンズに対し相対的に運動することによって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致（合致）可能に構成されることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明においては、まず、４Ｐｉ顕微鏡（検査）法では、とりわけ（２つの）対物レンズの調整の単純化が極めて重要であることが確認されている。この単純化は、本発明によれば、（１つの）基準対象物が（２つの）対物レンズの瞳（複数）に結像されること、及び該基準対象物の結像（複数）から、該（２つの）対物レンズの各々（それぞれ）に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されることによって実現される。このフーリエ画像によって、光学的に非常に優れた手段が得られる。この手段により、（２つの）対物レンズの互いに対する正確な配向（位置調整）は、２つの対物レンズにそれぞれ由来する基準対象物の２つのフーリエ画像が互いに正確に一致（合致）する（重なり合う）まで、（２つの）対物レンズの少なくとも一方が、他方の対物レンズに対して相対的に運動されることによって、極めて簡単に実現することができる。（２つの）フーリエ画像の使用によって大きな感度が達成されるため、更に、２つの対物レンズの互いに対する正確な配向（位置調整）は長時間にわたって維持され得る。このため、非常に長時間にわたって安定的な４Ｐｉ画像記録（撮像）（の実現）を期待することができる。更に、既知の方法及び装置と比べると、（２つの）対物レンズをｘ、ｙ面においてもｚ方向においても実質的に同じ態様で調整することができるという利点も得られる。本発明の方法は、更に、試料の除去（Ausbau）又はその他の顕微鏡自体に対する煩わしい種々の介入（操作）を必要とすることもない。
【０００９】
とりわけ有利な一形態では、基準対象物は、２次元構造を有することができるため、フーリエ画像において、照明の分布（分配）は、ｘ軸に沿ってもｙ軸に沿っても生じる。フーリエ画像（複数）の良好な評価性可能性の観点から、及びとりわけフーリエ画像においてｘ軸及びｙ軸に沿って同じ照明分布を得るために、基準対象物は、有利には十字絞りとして構成されることが可能である。
【００１０】
４Ｐｉシステム（光学系）の照明ビーム路及び検出ビーム路の何れに対しても介入（影響）を可及的に回避するために、基準対象物は、４Ｐｉシステム（光学系）の外部に配設されるととりわけ有利である。
【００１１】
照明装置として、レーザ光源を備えることが可能である。この場合、レーザ光源は、とりわけ赤外線レーザ光源とすることができる。赤外線照明光によっては、顕微鏡（mikroskopisch）画像記録（撮像）は殆ど影響を受けないことが明らかにされている。
【００１２】
照明装置の光を４Ｐｉビーム路に入射（導入）するために、（１つの）ビームスプリッタキューブ（キューブ型ビームスプリッタ）及び（１つの）レンズを備えることが可能である。ビームスプリッタキューブ、好ましくは５０／５０ビームスプリッタキューブを使用することによって、一方では照明装置の光を問題なしに４Ｐｉビーム路に入射（導入）可能にすることができ、他方では４Ｐｉビーム路から出射する戻り光を基準対象物ないし照明装置に完全には戻してしまわず、（その一部を）フーリエ画像の検査のために利用可能にすることができる。
【００１３】
基準対象物を（２つの）対物レンズの（夫々の）瞳（複数）に結像するために、基準対象物は、有利には、ビームスプリッタキューブの、照明装置に指向する側に直接配置される。
【００１４】
具体的な一実施形態では、フーリエ画像は、（１つの）レンズによって、カメラ、有利にはＣＣＤカメラに結像される。この場合、２つの対物レンズによって生成される基準対象物のフーリエ画像（複数）は、２つの（照準用）十字線のようにしてカメラ画像に現れるため、２つの対物レンズの少なくとも一方を他方の対物レンズに対して相対的に運動することによる最初の粗調整の枠内においてとりわけ簡単に相互の重ね合わせ（一致）が達成可能になる。
【００１５】
引き続いて行われる高精度の微調整のために、２つのフーリエ画像の重ね合わせ（一致）は、これらフーリエ画像の面に配置されるフォトダイオード（複数）によって制御することができる。フーリエ画像において水平に（即ちｘ方向に）延在する照明構造と垂直に（即ちｙ方向に）延在する照明構造とを簡単に区別するために、フォトダイオード（複数）は、有利には、フーリエ画像（複数）のより高次の空間に配置される。
【００１６】
好ましい一実施形態では、２つのフォトダイオードが、基準対象物の２次元構造に応じて、一方のフォトダイオードがフーリエ画像（複数）の垂直構造を、他方のフォトダイオードがフーリエ画像（複数）の水平構造を検出するように配置される。３以上のフォトダイオードを備えることも勿論可能である。
【００１７】
（２つの）対物レンズをｘ、ｙ面において位置決め（位置調整）するために、（２つの）対物レンズの少なくとも１つは、２つのフォトダイオードにおいてそれぞれ（１つの）最大強度値が生成されるまで摺動される。この場合、フーリエ画像（複数）が正確に重なり合う（一致する）こと、及び２つの対物レンズの両焦点が焦点面（焦平面）の内部の１つの点において正確に合致することが保証される。２つのフォトダイオードのそれぞれの最大強度値に対応する対物レンズのｘ、ｙ位置は、後に読み出し可能にするために、固定記憶装置（Permanentspeicher）に記憶することができる。
【００１８】
対物レンズをビーム軸に沿って即ちｚ方向において調整するために、（２つの）対物レンズの少なくとも１つは、フォトダイオード（複数）の（合計）和信号（Summensignal）が最大強度値に達するように、ビーム軸の方向に摺動可能に構成される。２つのフォトダイオードの和信号は、フーリエ画像（複数）が鮮鋭に結像される丁度そのとき即ち（２つの）対物レンズが、ｚ方向において、それらの焦点が焦点面（焦平面）の１つの点において正確に合致するように互いに対し位置決め（位置調整）される丁度そのときに最大になる。２つのフォトダイオードの和信号の最大値に対応する（２つの）対物レンズのｚ位置も、同様に、固定記憶装置に記憶することができる。
【００１９】
フォトダイオード（複数）の信号強度が最大値からずれたときに、これは例えばドリフト又は振動によって惹起される対物レンズ（複数）の調整狂い（ずれ）と同義であるが、測定が自動的に中断されるように構成することも可能である。測定が中止されるべき許容限度を越えるずれの程度ないし大きさのために、測定に先行して、閾値を設定可能に構成することも可能である。測定の中断は、ユーザに対し、音響的及び／又は光学的信号によって提示するよう構成することも可能である。
【００２０】
とりわけ好ましい一実施形態では、フォトダイオード（複数）の信号強度の最大値からずれが生じた場合に、対物レンズが自動的に追従制御（nachfuehren）されるように構成される。このために、具体的には、フォトダイオード（複数）の信号強度に依存して制御可能な圧電的調整素子（複数）を対物レンズに設けることができる。圧電的調整素子の制御は、カメラ画像（複数）の画像処理の評価データに依存して実行することも可能である。
【００２１】
フーリエ画像（複数）の制御及び必要に応じ（即ち、又は更に）対物レンズの追従制御は、（１つの）測定中に、一定の間隔で周期的に繰返し実行することも可能である。このため、測定は中断され得るが、測定を続行させることも同様に可能である。後者の場合、（１つの）測定中に実行される対物レンズの運動をログ記録（時間推移（経時）記録）する（protokollieren）ととりわけ有利である。ログ記録（時間推移（経時）記録）された（protokolliert）データを用いることにより、場合によってはエラーを後の画像評価の際に補正することができる。
【００２２】
本発明の教示を有利に構成及び発展する複数の異なる可能性が存在する。これについては、一方では請求項１（及び請求項１４）の従属請求項を、他方では図面を用いた本発明の好ましい一実施例の以下の説明を参照されたい。図面を用いた本発明の好ましい一実施例の説明に関連して、本発明の教示の一般的に好ましい複数の実施形態及び発展形態も説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、対象物２を検査するための共焦点走査顕微鏡１の４Ｐｉシステム（光学系）を概略的に示す。走査顕微鏡１は、レーザ光源４の照明ビーム路３と、検出器６の検出ビーム路５と、照明ビーム路３を２つの照明部分ビーム路７、８に分割しかつ検出ビーム路として１つに纏める（２つの部分検出ビーム路を１つに纏めて検出ビーム路５を生成する）構成部材９を有する。
【００２４】
対象物２の照明に用いる光源４の照明光１０は、レンズ１１を介して励起（ピン）ホール絞り１２に結像される。励起（ピン）ホール絞り１２を通過する光はダイクロイックビームスプリッタ１３によってビーム偏向装置１４の方向に反射される。ビーム偏向装置１４は、互いに対しほぼ垂直に配向される２つの方向において照明光ビーム１０をスキャン（走査）する。ビーム偏向装置１４によって反射されかつスキャンされた光ビームは、構成部材９に入射し、この構成部材９において光ビームは２つの部分ビーム１５、１６に分割される。この２つの部分ビームを進む照明光は、ミラー１７、１８において反射され、顕微鏡対物レンズ１９、２０を介して両側から対象物２の同じ対象点（物点）に合焦される。ビーム偏向装置１４による照明光ビーム１０の偏向により、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の照明焦点（合焦スポット）の位置変化が引き起こされるため、対象物２は、焦点面（焦平面）において２次元的に照明可能になる。
【００２５】
（概略的にのみ図示した）対象物２から出射する検出光、例えば蛍光光、反射光又は透過光は、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０によって集光され、照明ビーム路７、８を反対方向に進む。顕微鏡対物レンズ１９（２０）によって集光された検出光は、ミラー１７（１８）によって、検出ビーム路５へと１つに纏める（２つの部分検出ビーム路を１つに纏めて検出ビーム路５を生成する）構成部材９の方向に反射される。検出光は、構成部材９を通過する際に１つにまとめられ、ビーム偏向装置１４、ダイクロイックビームスプリッタ１３を介して検出（ピン）ホール絞り２１の方向に導かれる。検出光は、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の（共通の）照明焦点（合焦スポット）に由来する場合にのみ、検出（ピン）ホール絞り２１を通過することができる。なぜなら検出（ピン）ホール絞り２１は、共焦点原理に基づき、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の照明焦点（合焦スポット）に光学的に対応する（共役する）面に配置されているからである。同様に、励起（ピン）ホール絞り１２も、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の共通の照明焦点（合焦スポット）に光学的に対応する（共役する）面に配置される。
【００２６】
２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の夫々の焦点が（１つの）焦点面（焦平面）の内部の１つの点において正確に入射する（合致する）ように該２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０を正確に配向する機能を、図１に概略的にのみ示されかつ図面参照符号２２が付された本発明による装置は有する。この装置は、図２に拡大されてより詳細に示されている。
【００２７】
図２は、共焦点走査顕微鏡１の４Ｐｉシステム（光学系）における２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０を調整するための本発明の装置の一実施例の具体的構造を概略的に示す。図２の右下部分に拡大して図示されている十字絞り２３は、本発明に基づき、顕微鏡対物レンズ１９、２０の夫々の瞳に結像される。このために、赤外線レーザ光源２４の照明光は、導光ファイバ２５を介して適切なレンズシステム２６に導かれるため、十字絞り２３は、完全かつ一様に隈なく照明される。十字絞り２３は、５０／５０ビームスプリッタキューブ（５０／５０キューブ型ビームスプリッタ）２７（ＢＳＣ Ｐｏｌ Ｉｒ：赤外線に適用可能な偏光ビームスプリッタキューブ）の、照明光源２４に指向する側に配置される。結像レンズ２８を介して、照明光は、構成部材９において４Ｐｉシステム（光学系）に入射（導入）されるため、面２９には十字絞り２３の中間像が生成し、十字絞り２３は顕微鏡対物レンズ１９、２０の夫々の瞳に結像される。４Ｐｉシステム（光学系）から出射される光は、ビームスプリッタキューブ２７を通過し、レンズ３０を介して、十字絞り２３の２次元フーリエ変換（物）（Fourier-Transformierte）に結像される。ビームは上述のように案内されるため、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の各々に対し十字絞り２３の固有のフーリエ画像が夫々１つずつ生じる。更なるレンズ３１は、ＣＣＤカメラ３２にフーリエ変換（物）を結像する機能を有する。
【００２８】
（複数の）フーリエ変換（物）の面３３における光学的関係は、図２の左下部分に詳細に示されている。そこには、十字絞り２３の互いに対しずらされた２つのフーリエ画像が示されているが、Ｆｘｙ１で示されているフーリエ画像は、顕微鏡対物レンズ１９の瞳への十字絞り２３の結像から生成され、Ｆｘｙ２で示されているフーリエ画像は、顕微鏡対物レンズ２０によって同様にして生成される。十字線の形態で生成されている２つのフーリエ画像が互に対しずらされている図２に示した状況は、２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０が互いに対し正確には調整されていないことを示している。２つの顕微鏡対物レンズ１９、２０の最初の粗調整のために、第１ステップにおいて、ユーザが対物レンズ１９を摺動することにより−即ちこの場合顕微鏡対物レンズ２０は定置的に配設されている−２つのフーリエ画像Ｆｘｙ１及びＦｘｙ２を重ね合わせている（一致させている）あいだ、カメラ３２は制御のために使用される。この措置がユーザによって終了されると、ユーザは微調整のために、第２ステップにおいて、以下に説明する自動化プロセスをスタートさせることができる。この自動化プロセスについては以下に説明する。
【００２９】
フーリエ変換（物）（複数）の面３３には、より高次の空間に、２つのフォトダイオード３４、３５が配置される。顕微鏡対物レンズ１９、２０が互いに対し理想的に配向されている場合、即ちＦｘｙ１とＦｘｙ２とが重ね合わされて（合致されている）いる場合、２つのフォトダイオード３４、３５は、それぞれ、最大強度値を示す。圧電的調整素子（不図示）を介して高精度に位置決めされ得る走行可能な対物レンズ１９は、フォトダイオード３４、３５に（１つの）最大値が生成されるまでｘ方向及びｙ方向において反復的に運動されることができる。走行方向を識別（確認）するために、対物レンズ１９は、最大値を越えて走行させられる必要があり、或いは、対物レンズ１９は、（１つの）最大値が生成されるまで、十分に大きな走行幅で両方向に摺動される必要がある。この最大値は、対物レンズ１９に属する（関する）その位置データと共に不揮発性記憶装置に記憶される。測定の経過中に顕微鏡対物レンズ１９、２０の間に調整狂い（ずれ）が生じると、記憶された位置データが記憶装置から読み出され、相応に補正を行う制御命令が圧電的調整素子に供給される。この過程は周期的に繰返し実行することができる。
【００３０】
顕微鏡対物レンズ１９、２０をビーム軸に沿って、即ちｚ方向に調整するために、フーリエ画像（複数）の鮮鋭な結像からの情報を利用する可能性が存在する。即ち、２つのフォトダイオード３４、３５の和信号（Summensignal）を使用する。その際、対物レンズ１９、２０が夫々の正確に調整されたｚ位置から離隔するほど、フーリエ画像（複数）は一層ぼやけることを利用する。対物レンズ１９、２０のｚ方向における調整が著しく狂う（ずれる）と、フーリエ画像は、完全に消失する。従って、２つの対物レンズ１９、２０が正確に調整されている場合に、最大和信号が生じる。従って、和信号の方向及び最大値を検出するために、対物レンズ１９は、ｚ方向の正負両側に僅かにシフトされる。和信号の最大値が発見されると、それに属する対物レンズ１９のｚ位置が同様に記憶装置に記憶される。次いで、対物レンズ１９は、記憶された位置に移動される。これにより、対物レンズ１９のｚ方向における調整も同様に終了する。この過程も同様に周期的に繰返し実行することができる。
【００３１】
最後に、上述の実施例は、特許保護が請求される本発明の教示の説明のためのものに過ぎず、本発明の教示を実施例に限定して解釈されるべきではないことをとりわけ強調して述べておく。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】４Ｐｉシステム（光学系）、及び該４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための本発明の装置の結合状態を示す概略図。
【図２】本発明の装置の一実施例の概略図。
【図１】
2007519952.tif 000003
【図２】
2007519952.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月12日(2006.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査顕微鏡（１）の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズ（１９、２０）の調整方法であって、該２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方が他方の対物レンズ（２０、１９）に対して運動可能に構成されるものにおいて、
基準対象物が、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の（各）瞳（複数）に結像されること、
前記基準対象物の結像（複数）から、前記２つの対物レンズ（１９、２０）の各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されること、及び
前記２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方の他方の対物レンズ（１９、２０）に対する相対的な運動によって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致されること
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記フーリエ画像（複数）は、一つのカメラによって検出されること、
前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像のカメラ結像（複数）によって制御されること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フーリエ画像（複数）のカメラ結像（複数）は、画像処理ソフトウエアによって分析されること
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像の面に配されるフォトダイオード（複数）（３４、３５）によって監視されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記２つの対物レンズ（１９）の少なくとも１つは、２つのフォトダイオード（３４、３５）においてそれぞれ１つの最大強度値が生成されるように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸に直交する面において即ちｘ、ｙ方向において摺動されること、
前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の前記最大強度値の夫々に対応する前記対物レンズ（１９、２０）のｘ、ｙ位置が記憶されること
を特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記２つの対物レンズ（１９）の少なくとも１つは、前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の和信号が最大強度値に達するように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸の方向に即ちｚ方向に摺動されること、
前記２つのフォトダイオード（３４、３５）の前記和信号の前記最大値に対応する前記対物レンズ（１９、２０）のｚ位置が記憶されること
を特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記（複数の）フォトダイオード（３４、３５）の前記信号強度が前記最大値からずれたとき、測定は自動的に中断されること
を特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記対物レンズ（１９）は、前記（２つの）フォトダイオード（３４、３５）の前記信号強度が前記最大値からずれたとき、自動的に追従制御されること
を特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記フーリエ画像（複数）の前記制御又は更に前記対物レンズ（１９）の前記追従制御は、測定中、一定の間隔で周期的に繰返し実行されること
を特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
測定中に実行される前記対物レンズ（１９）の運動は、ログ記録されること
を特徴とする請求項５〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
走査顕微鏡（１）の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズ（１９、２０）の調整装置であって、該２つの対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方が他方の対物レンズ（２０、１９）に対して運動可能に構成される装置において、
前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の（各）瞳（複数）に基準対象物を結像するために、（１つの）照明装置と（複数の）光学的差込入射（光導入）手段が設けられること、
前記基準対象物の結像（複数）から、前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成可能に構成されること、及び
前記（２つの）対物レンズ（１９、２０）の少なくとも一方を他方の対物レンズ（１９、２０）に対し相対的に運動することによって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致可能に構成されること
を特徴とする装置。
【請求項１２】
前記基準対象物は、２次元構造を有すること、
前記基準対象物は、十字絞り（２３）として構成されること
を特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記基準対象物は、前記４Ｐｉシステムの外部に配置されること
を特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記フーリエ画像（複数）をカメラに結像するためのレンズ（３１）を含むこと
を特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記フーリエ画像（複数）の面（３３）に、（複数の）フォトダイオード（３４、３５）が配置されること、
前記フォトダイオード（複数）（３４、３５）は、前記フーリエ画像（複数）のより高次の空間に配置されること
を特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
２つのフォトダイオード（３４、３５）が、前記基準対象物の前記２次元構造に応じて、該２つのフォトダイオード（３４、３５）の一方が前記フーリエ画像（複数）の垂直方向（ｘ）の構造（複数）を検出しかつ該２つのフォトダイオード（３４、３５）の他方が水平方向（ｙ）の構造（複数）を検出するように、配置されること
を特徴とする請求項１５に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記の課題は、本発明によれば、４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための方法に関する第１の視点において、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。即ち、有利には共焦点の走査顕微鏡の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズの調整方法であって、該２つの対物レンズの少なくとも一方が他方の対物レンズに対して運動可能に構成される形式の方法において、（１つの）基準対象物が、前記２つの対物レンズの（夫々の）瞳（複数）に結像されること、前記基準対象物の結像（複数）から、前記２つの対物レンズの各々（即ち各瞳）に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成されること、及び前記２つの対物レンズの少なくとも一方の他方の対物レンズに対する相対的な運動によって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致（合致：Deckung）されることを特徴とする（形態１・基本構成１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
更に、上記の課題は、４Ｐｉシステム（光学系）の２つの対物レンズを調整するための装置に関する第２の視点において、請求項１１の特徴を有する装置によって解決される。即ち、とりわけ形態１〜１０の何れかに記載の方法を実施するための、有利には共焦点走査顕微鏡の４Ｐｉシステムにおける２つの対物レンズの調整装置であって、該２つの対物レンズの少なくとも一方が他方の対物レンズに対して運動可能に構成される形式の装置において、前記（２つの）対物レンズの（夫々の）瞳（複数）（即ち各瞳）に基準対象物を結像するために、（１つの）照明装置と（複数の）光学的差込入射（光導入）手段が設けられること、前記基準対象物の結像（複数）から、前記（２つの）対物レンズの各々に対し夫々１つの固有のフーリエ画像が生成可能に構成されること、及び前記（２つの）対物レンズの少なくとも一方を他方の対物レンズに対し相対的に運動することによって、前記基準対象物の前記２つのフーリエ画像が一致（合致）可能に構成されることを特徴とする（形態１１・基本構成２）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の教示を有利に構成及び発展する複数の異なる可能性が存在する。これについては、一方では請求項１及び請求項１１の夫々の従属請求項を、他方では図面を用いた本発明の好ましい一実施例の以下の説明を参照されたい。図面を用いた本発明の好ましい一実施例の説明に関連して、本発明の教示の一般的に好ましい複数の実施形態及び発展形態も説明する。
なお、ここに、本発明の実施の形態をまとめて示す。
（形態１）  上掲。
（形態２）  上記形態１の方法において、前記フーリエ画像（複数）は、一つのカメラ、有利にはＣＣＤカメラによって検出されること、前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像のカメラ結像（複数）によって制御されることが好ましい。
（形態３）  上記形態２の方法において、前記フーリエ画像（複数）のカメラ結像（複数）は、画像処理ソフトウエアによって分析されることが好ましい。
（形態４）  上記形態１〜３の方法において、前記２つのフーリエ画像の前記一致は、該２つのフーリエ画像の面に配されるフォトダイオード（複数）によって監視されることが好ましい。
（形態５）  上記形態４の方法において、前記２つの対物レンズの少なくとも１つは、２つのフォトダイオードにおいてそれぞれ１つの最大強度値が生成されるように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸に直交する面において即ちｘ、ｙ方向において摺動されること、
前記２つのフォトダイオードの前記最大強度値の夫々に対応する前記対物レンズのｘ、ｙ位置が記憶されることが好ましい。
（形態６）  上記形態４又は５の方法において、前記２つの対物レンズの少なくとも１つは、前記２つのフォトダイオードの和信号が最大強度値に達するように、前記４Ｐｉシステムのビーム軸の方向に即ちｚ方向に摺動されること、前記２つのフォトダイオードの前記和信号の前記最大値に対応する前記対物レンズのｚ位置が記憶されることが好ましい。
（形態７）  上記形態４〜６の方法において、前記（複数の）フォトダイオードの前記信号強度が前記最大値からずれたとき、測定は自動的に中断されることが好ましい。
（形態８）  上記形態４〜７の方法において、前記対物レンズは、前記（２つの）フォトダイオードの前記信号強度が前記最大値からずれたとき、自動的に追従制御されることが好ましい。
（形態９）  上記形態１〜８の方法において、前記フーリエ画像（複数）の前記制御又は更に前記対物レンズの前記追従制御は、測定中、一定の間隔で周期的に繰返し実行されることが好ましい。
（形態１０）  上記形態５〜９の方法において、測定中に実行される前記対物レンズの運動は、ログ記録されることが好ましい。
（形態１１）  上掲。
（形態１２）  上記形態１１の装置において、前記基準対象物は、２次元構造を有すること、前記基準対象物は、十字絞りとして構成されることが好ましい。
（形態１３）  上記形態１１又は１２の装置において、前記基準対象物は、前記４Ｐｉシステムの外部に配置されることが好ましい。
（形態１４）  上記形態１１〜１３の装置において、前記フーリエ画像（複数）をカメラ、有利にはＣＣＤカメラに結像するためのレンズを含むことが好ましい。
（形態１５）  上記形態１１〜１４の装置において、前記フーリエ画像（複数）の面に、（複数の）フォトダイオードが配置されること、前記フォトダイオード（複数）は、前記フーリエ画像（複数）のより高次の空間に配置されることが好ましい。
（形態１６）  上記形態１５の装置において、２つのフォトダイオードが、前記基準対象物の前記２次元構造に応じて、該２つのフォトダイオードの一方が前記フーリエ画像（複数）の垂直方向の構造（複数）を検出しかつ該２つのフォトダイオードの他方が水平方向の構造（複数）を検出するように、配置されることが好ましい。
【国際調査報告】
2007519952.tif 000005
2007519952.tif 000006
2007519952.tif 000007
2007519952.tif 000008