(57)【要約】  走査顕微鏡の形態の装置、顕微鏡の構造ユニットの形態の装置、並びに１つ又は複数の試料を光学的に走査する方法及び装置。走査顕微鏡の形態の装置は、照明光線（３２）を発する光源（４２）を有する。集束レンズ系（３４）は、照明光線（３２）を試料（３６）の検査すべき領域に集束させる。アクチュエータ装置は、照明光線（３２）の中心軸及び／又は集束レンズ系（３４）を含む構造ユニット（２０）の筐体を横切って規定の走査パターンに従って集束レンズ系（３４）を移動させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査顕微鏡の形態をした装置であって、照明光線（３２）を発する光源（４２）と、前記照明光線（３２）を検査すべき試料（３６）のエリアに集束させる集束レンズ（３４）と、アクチュエータ装置とを有し、前記アクチュエータ装置が、前記照明光線（３２）の基準位置における前記照明光線（３２）の中心軸を横切って、規定の走査パターンに従って前記集束レンズ系（３４）を移動させる、装置。
【請求項２】
顕微鏡の構造ユニットの形態をした装置であって、筐体（２２）と、前記筐体（２２）内に配置され、意図したように使用される場合に、照明光線（３２）を検査すべき試料（３６）のエリアに集束させる集束レンズ系（３４）と、前記集束レンズ系（３４）を前記筐体（２２）に対して移動させるアクチュエータ装置とを有する、装置。
【請求項３】
前記照明光線（３２）をコリメートするコリメートレンズ系を備え、前記アクチュエータ装置が、コリメートされた照明光線（３２）の中心軸を横切って、前記規定の走査パターンに従って前記集束レンズ系（３４）を移動させる、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ装置は、前記照明光線（３２）の中心軸を横切って第１の空間方向（ｘ）及び第２の空間方向（ｙ）に前記集束レンズ系（３４）を移動させ、及び／又は前記アクチュエータ装置は、前記照明光線（３２）の中心軸に沿って第３の空間方向（ｚ）に前記集束レンズ系（３４）を移動させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
コリメートされた照明光線（３２）の投射は全体的に、前記集束レンズ系（３４）の光学的にアクティブなエリアに重なる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
コリメートされた照明光線（３２）の投射は完全に、前記集束レンズ系（３４）が前記規定の走査パターンに従ってとる前記集束レンズ系（３４）の異なる位置で、前記集束レンズ系（３４）の光学的にアクティブな表面に重なる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記集束レンズ系（３４）は、キャリア部材（２６）を介して前記アクチュエータ装置に結合され、前記キャリア部材（２６）は、前記照明光線（３２）の部分を遮断するシャッタを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記集束レンズ系（３４）と前記試料（３６）との間に配置され、移動可能な集束レンズ系（３４）に対して固定して配置される前面ガラスを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記照明光線（３２）及び／又は前記集束レンズ系（３４）を、混乱させる周囲光から保護する不透明区画を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記集束レンズ系（３４）又は前記キャリア部材（２６）は、少なくとも１つの保持要素（３０）により前記筐体（２２）に移動可能に結合される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記試料（３６）から発せられた検出光線（４６）を検出する検出器（５２）に結合された画像生成ユニット（９４）を備え、この画像生成ユニットが、検査すべきいくつかのエリアから画像データを集計して、全体画像を形成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
１つ又は複数の試料（３６）を光学的に走査する装置であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置と、前記１つ又は複数の試料（３６）を受け取る試料面を有する土台部材（８２）とを有し、前記構造ユニットが、少なくとも前記試料面に平行な平面にて移動可能に配置されている、装置。
【請求項１３】
試料（３６）を光学的に走査する方法であって、光源（４２）により照明光線（２２）を生成し、集束レンズ系（３４）により検査すべき前記試料（３６）の一部に前記照明光線（３２）を集束し、前記照明光線（３２）の基準位置での前記照明光線（３２）の中心軸を横切って、規定の走査パターンに従ってアクチュエータにより前記集束レンズ系（３４）を移動する、方法。
【請求項１４】
前記照明光線（３２）は、コリメートレンズ系によりコリメートされ、コリメートされた照明光線（３２）は、前記集束レンズ系（３４）に向けられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記集束レンズ系（３４）は、２つの空間方向（ｘ、ｙ）又は３つの空間方向（ｘ、ｙ、ｚ）で前記規定の走査パターンに従って移動させられる、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記集束レンズ系（３４）の光学的にアクティブなエリア全体は、コリメートされた照明光線（３２）を用いて照明される、請求項１４又は１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査顕微鏡の形態の装置に関する。走査顕微鏡の形態の装置は、照明光線を発する光源を備える。集束レンズ系が、照明光線を検査すべき試料の領域上に集束させる。さらに、本発明は、顕微鏡の構造ユニット形態の装置と、１つ又は複数の試料を光学的に走査する方法及び装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査顕微鏡を使用して試料を光学的に走査する場合、所与の瞬間では、試料の選択された点又は線領域のみが光学的に走査される。このために、顕微鏡の集束レンズ系は、顕微鏡の照明光線を試料の選択された領域に集束させ、例えば、試料の蛍光効果の結果として、選択された領域から送り返された光の特性を検出する。次に、好ましくは、互いに隣接して、例えば、線又は面積を形成する他の点又は線形状領域が調べられる。このようにして、試料の広域エリアを光学的に点毎及び線毎に走査することができる。次に、個々の点のデータは、データ処理装置により集計されて、検査された試料の領域の全体像が与えられる。
【０００３】
照明光線を個々の選択された領域に案内するために、顕微鏡内の照明光線を、複数の反射器を有する走査装置に通して向けることが既知である。反射器のそれぞれは、１つ又は複数のアクチュエータに結合される。アクチュエータのトリガにより、反射器を調整させ、それにより、照明光線を偏光させる。集束レンズ系を通った後、それに対応して、偏光された照明光線は試料の選択された領域に衝突する。
【０００４】
この種の走査顕微鏡は広く知られており、複雑な構造により、基本的に非常に高価である。画質は決定的に、顕微鏡のレンズ系の品質によって決まる。これは、生じるすべての走査角で良好な撮像特性、例えば、色補正を有さなければならない。
【０００５】
光線を偏光させる装置及び走査顕微鏡が特許文献１から既知である。光線を偏光させる装置は、第１の軸を中心として回転可能であり、２つの反射面を備えたユニットを有し、反射面は互いに固定され、光線を受けて第３の反射面に送り、第３の反射面は、第１の回転軸に直交して延びる第２の軸を中心として回転可能である。回転可能なユニットは、第１及び第２の反射面に対して固定されたさらなる反射面を有し、第１及びさらなる反射面は、第２の反射面に対して直交するように配置される。
【０００６】
特許文献２から、光線を互いに略直交する２つの方向に偏光させる光学装置が既知である。この装置は２つの反射器を有し、各反射器は、回転駆動装置により、互いに直交する軸を中心として回転可能である。規定の角度位置にある追加の反射器は、反射器の１つに回転しないように関連付けられる。
【０００７】
特許文献３には、キャリッジ駆動装置が物体支持体と同期して対物レンズを移動させる物体を走査する装置が記載されている。物体支持体の移動中、光学走査が行われる。
【０００８】
特許文献４からは、走査顕微鏡の対物レンズを光軸に関して横に移動させることが既知である。触接照明を提供する照明光線の方向に関する横移動はない。
【０００９】
既知の共焦点顕微鏡では、複数のレンズと複雑な対物レンズとが使用される。照明光線は、検流的に動作する制御要素に結合された反射器により試料上を走査する。或いは、レンズのない光学近視野顕微鏡法も既知である。これでは、サブ波長距離で試料上を案内する必要がある極めて先鋭なポイントが必要であり、表面のみに関する情報を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２  ０９  ３２２  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ３３  ５４９  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２００４  ０４２  ９１３  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０１  ５２  ６０９  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、単純な手段による試料の好ましい光学走査が可能な走査顕微鏡の形態の装置、顕微鏡の構造ユニット、及び試料を光学的に走査する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、独立請求項の特徴により達成される。有利な実施形態は、従属請求項に記載される。
【００１３】
第１の態様によれば、本発明は、照明光線を発する光源と、照明光線を検査すべき試料のエリアに集束させる集束レンズ系と、照明光線の中心軸を横切って、所与の走査パターンに従って集束レンズ系を移動させるアクチュエータ装置とを有する走査顕微鏡の形態の装置に関する。
【００１４】
本発明による装置は、光学撮像装置である。特に、試料の個々の点の光学特徴が捕捉され、画像データの形態で記憶され、全体画像に蓄積される。収束レンズ系は、好ましくは、照明光線が最後に試料に当たる前に、照明光線に意図的に影響し、特に、照明光線を現在検査中の試料の部分に集束させるレンズ系に対応する。照明光線の中心軸を横切り、ひいては任意選択的な集束レンズ系を囲む筐体に対する集束レンズ系の移動により、特に安価な構造要素を使用することができる。さらに、移動部分、特に、集束レンズ系のレンズは、従来の走査反射器と比較して比較的軽量の構築のものであることができ、慣性が低いことにより、高速で容易且つ精密に移動することができる。これは、試料の好ましい光学走査をもたらす。
【００１５】
この文脈及び以下では、照明光線の中心軸は、照明光線の中心軸の基準位置における照明光線の中心軸である。例えば、集束レンズ系は、光学要素、例えば、光ファイバと一緒に移動することができ、光学要素は、照明光線を集束レンズ系に向ける。次に、照明光線の中心軸は、集束レンズ系と一緒に移動し、集束レンズ系は、照明光線の基準位置における照明光線の中心軸を横切って移動する。照明光線の中心軸は、特に、アクチュエータ装置が非アクティブである場合、基準位置にある。
【００１６】
視野光学系により生じる需要によるかなり複雑な対物レンズ、管、又は走査レンズ等の従来の構成要素は必要ない。さらに、画像視野（例えば、＞１ｍｍ２）、動作距離（例えば、＞１ｍｍ）、及び開口数（例えば、空気中で＞０．７）に関して非常に良好な値を達成することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、本発明は、顕微鏡の構造ユニットの形態の装置に関する。この装置は、筐体と、集束レンズ系と、アクチュエータ装置とを備える。集束レンズ系は、筐体内に配置され、照明光線を検査すべき試料の領域に集束させる。アクチュエータ装置は、特に所与の走査パターンに従って、筐体に対して集束レンズ系を移動させる。
【００１８】
照明光線が、筐体に対して固定位置にある場合、アクチュエータ装置は、照明光線の中心軸を横切って集束レンズ系も同様に移動させる。したがって、構造ユニットは走査顕微鏡の部分であることができる。或いは、構造ユニットは、最初は走査機能を有さない単純な顕微鏡の対物レンズインサート（objective insert）として使用することもできる。このようにして、走査機能のない従来の顕微鏡を走査顕微鏡に変換することができる。さらに、構造ユニットは、例えば、スタンドを用いて個々に使用することもでき、又はプロッタ様の装置に取り付けて、試料を光学的に走査することもでき、又は例えば、光ファイバにより評価装置に結合することもできる。次に、スタンドを手で動かすことができ、又は平面において構造ユニットを装置により自由に動かして、試料を光学的に走査し、それにより、構造ユニット全体を移動させることにより、いくつかの試料を逐次走査することができる。或いは、複数の構造ユニットを装置に取り付けてもよい。これにより、複数の試料の特に高速な処理が可能になる。
【００１９】
有利な実施形態では、装置のうちの少なくとも１つは、コリメートレンズ系を備える。コリメート系は、照明光線をコリメートする。次に、アクチュエータ装置は、コリメート照明光線の中心軸を横切って、規定の走査パターンに従って集束レンズ系を移動させる。特に、コリメート照明光線は集束レンズ系に衝突する。照明光線のコリメートは単純に、すべての光線が集束レンズ系に均一に衝突し、その結果、走査誤差が最小に保たれるため、試料の特に精密な光学走査に貢献する。
【００２０】
この文脈では、コリメート照明光線の投射が、特に、規定の走査パターンに従って集束レンズ系で占められる集束レンズ系の異なる位置において、集束レンズ系の光学エリアに完全に重なる場合が特に有利である。したがって、集束レンズ系は、好ましくは、コリメート照明光線により常時完全に照明される。これは、仮に集束レンズ系が部分的にしか照明されない場合に生じるエッジの影響の回避に役立つ。
【００２１】
有利な実施形態では、走査顕微鏡の形態又は構造ユニットの形態の装置は、キャリア部材を備え、キャリア部材により、集束レンズ系はアクチュエータ装置に結合される。キャリア部材は、集束レンズ系のホルダとして機能し得、又は集束レンズ系のホルダを搬送し得る。好ましくは、キャリア部材は、照明光線のある割合を遮断するシャッタを備える。さらに、前面ガラスが、好ましくは、集束レンズ系と試料との間に配置され、移動可能な集束レンズ系に対して固定されるように構成される。換言すれば、アクチュエータ装置は、集束レンズ系を前面ガラスに対して移動させる。さらに、不透明区画を提供し得、不透明区画は、照明光線及び／又は集束レンズ系を、混乱させる周囲光から保護する。
【００２２】
本発明の第３の態様によれば、本発明は、１つ、好ましくはいくつかの試料を光学的に走査する装置に関する。この装置は、構造ユニットと、土台部材とを含み、土台部材は、１つ又は複数の試料を受け取る試料面を有する。試料面は、例えば、物体作業台の部分であり得る。構造ユニットは、少なくとも試料面に平行する平面において移動可能であるように構成される。
【００２３】
例えば、レールシステムが、試料面の少なくとも片面に配置される。延在レールはレールシステム内に移動可能に搭載される。延在レールは、レールシステムにより試料の上方を移動することができる。延在レールは、好ましくは、レールシステムに垂直に位置合わせされる。さらに、構造ユニットは、延在レールの移動方向に垂直に移動可能なように延在レールに搭載される。このようにして、装置は、構造ユニットが全体的に試料面の上方の任意の所望のポイントに移動できるようにする。したがって、複数の試料を並べて検査することができ、次に、個々の各試料を構造ユニットにより走査することができる。したがって、構造ユニットが移動する様式は、ペンが表面プロッタ上で移動する様式に対応する。さらに、複数の構造ユニット及び可能な場合には複数の延在レールは、複数の試料を同時に検査可能なように提供し得る。レールシステムの代替として、構造ユニットは、曲げアームにより試料に対して移動することもできる。
【００２４】
本発明の第４の態様によれば、本発明は、試料を光学的に走査する方法に関する。照明光線が生成され、集束レンズ系を通して検査すべき試料のエリアに集束させる。集束レンズ系は、照明光線に垂直に、規定の走査パターンに従ってアクチュエータにより移動する。好ましくは、正目光線はコリメートされ、コリメート照明光線は、好ましくは、集束レンズ系の光学的にアクティブな表面を照明する。
【００２５】
本発明の例としての実施形態を概略図により、より詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】顕微鏡の構造ユニットを示す。
【図２】構造ユニットを備える走査顕微鏡を示す。
【図３】構造ユニットのマスク及びレンズを示す。
【図４】照明光線の投射がある状態の図３によるマスク及びレンズを示す。
【図５】規定の走査パターンに従ってレンズが移動した後の図４によるマスク及びレンズを示す。
【図６】構造ユニットの別の実施形態を示す。
【図７】走査顕微鏡の別の実施形態を示す。
【図８】構造ユニットを有するスタンドを示す。
【図９】従来の顕微鏡を示す。
【図１０】対物レンズとして構造ユニットを有する顕微鏡を示す。
【図１１】試料を光学的に走査する装置を示す。
【図１２】試料を光学的に走査する装置のブロック回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
同じ構造又は機能を有する要素は、図毎に同じ参照番号が与えられている。
【００２８】
図１は、構造ユニット２０、特に、顕微鏡の構造ユニット２０の形態の装置を示す。顕微鏡は、例えば、走査顕微鏡（図２）又は走査機能なしの顕微鏡８０（図９）であり得る。構造ユニット２０は筐体２２を備える。筐体２２には、集束レンズ系２４が配置され、集束レンズ系２４は、好ましくは、レンズ６２（図３）を備え、キャリア部材２６を介してアクチュエータ装置に結合される。キャリア部材２６は、好ましくは、レンズ６２のマウントとして具現され、又はレンズ６２のマウントを担持する。レンズ６２は、色収差補正レンズ又は複レンズとして構築し得る。アクチュエータ装置は、好ましくは、キャリア部材２６に固定して結合され、第１の磁場を生成する電磁調整要素、例えば、駆動コイル２８を備える。或いは、アクチュエータ装置は、例えば、圧電調整要素（例えば、超音波を用いる）又は機械的若しくは静電的位置決め要素、例えば、スピンドル、検流的に動作する調整要素と合わせたフィラメント等を備え得る。
【００２９】
駆動コイル２８は、外部磁場内に部分的に配置され、又は少なくとも外部磁場の近傍に配置され、外部磁場は、好ましくは、アクチュエータ装置の永久磁石２９により生成される。駆動コイル２８内の磁束に応じて、駆動コイル２８は外部磁場に引っ張られるか、又は外部磁場に反発し、集束レンズ系２４を移動させる。外部磁場は、代替として、追加のコイルにより生成してもよい。
【００３０】
集束レンズ系２４を有するキャリア部材２６は、少なくとも１つ、好ましくはいくつかの保持要素３０により筐体２２内に吊される。保持要素３０は、例えば、ばね鋼の個々のワイヤ又は継手により形成される。ばね鋼ワイヤは、曲げ応力を受けた場合、第１の方向において、例えば、第１の方向に直交する第２の方向とは異なるばね定数を有するように構築し得る。これにより、集束レンズ系は、第２の方向にいかなる共振の影響も生じさせずに、共振範囲内で第１の方向で振動することができる。さらに、ばねワイヤは、アクチュエータ装置の電流供給線として使用し得る。これは、筐体及びコストでの材料、スペースの節約である。
【００３１】
構造ユニット２０が、意図されるように使用される場合、照明光線３２は、筐体２２の開口部（図示せず）を通して集束レンズ系２４に向けられる。好ましくは、照明光線３２はコリメートされる。さらに、照明光線３２は、好ましくは、集束レンズ系２４のレンズ６２の全体有効光学面を覆い、それにより、レンズ６２の全体アパーチャが各走査位置に利用される。
【００３２】
キャリア部材２６は、集束レンズ系２４の保持機能に加えて、マスク及び／又はシャッタとして機能し、それにより、照明光線３２の部分は、集束レンズ系２４に衝突する前にキャリア部材２６により除外される。集束レンズ系２４は、照明光線３２を試料３６上の集束照明光線３４に集束させる。試料３６はスライド３８に配置される。さらに、有利に、キャリア部材２６を位置センサの部分として使用し得る。例えば、キャリア部材２６の溝を照明する光源をキャリア部材２６の片側に提供し得る。溝の背後に、照明方向において、例えば、感光センサが提供され、感光センサは、キャリア部材２６の位置に応じて異なって照明されるため、キャリア部材２６、ひいては集束レンズ系２４の位置の検出に適する。或いは、別の位置センサを提供し得、この位置センサは、例えば、エンコーダに従って光学的、電気的、容量的、又は磁気的に動作する。
【００３３】
集束レンズ系２４は、照明光線３２に直交する平面でのアクチュエータ構成のアクチュエータの対応する動作により、すなわち、照明光線３２の中心軸を横切って、筐体２２に対して移動し得る。アクチュエータは、好ましくは、集束レンズ系２４が照明光線３２が延びる方向ｚに直交して移動するように具現される。集束レンズ系２４が移動する場合、集束照明光線３４も移動するため、照明光線３２が集束する点も移動する。或いは、例えば、ラインスキャナが使用される場合、照明光線３２は線に集束することもできる。集束レンズ系２４を移動させることにより、検査すべき試料３６の全体エリアが、このようにして徐々に光学的に走査される。同時に、例えば、異なる光学効果を検出するために、望ましい長さにわたって個々のエリアに留まることが可能である。ある程度、試料は照明光を検出光として反射する。さらに、試料は蛍光放射を発し、この蛍光放射は、反射光の代替又は追加として検出される。次に、光学走査中に収集されたデータは、データ処理装置により集計されて、完全な画像が形成される。走査移動は、有利に、アクチュエータの適した動作により一方向において共振するように行うことができる。これにより、例えば、１秒で５００本を超える線の走査が可能である。最大移動は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍである。
【００３４】
本発明による装置を使用可能な顕微鏡方法又はそのようなプロセス中に生じる構造ユニット２０を用いて観察される効果は、例えば、ＳＲＳ（誘導ラマン散乱）、ＦＬＩＭ（蛍光寿命撮像）、ＳＨＧ（二次高調波発生）、ＦＲＡＰ（光退色後蛍光回復）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、及びＦＣＳ（蛍光相関顕微鏡法）を含む。
【００３５】
集束レンズ系２４は、好ましくは、規定の走査パターンに従って移動する。規定の走査パターンは、例えば、蛇行構成のパターンであり得る。したがって、例えば、まず、第１の走査移動がｘ方向で実行される。次に、集束レンズ系２４をｙ方向にわずかにシフトした後、試料は再びｘ方向において、第１の走査移動とは逆方向に走査される。これは、検査すべき試料３６の全体エリアが走査されるまで繰り返される。
【００３６】
さらに、集束レンズ系２４は、照明光線３２に沿って、すなわち、方向ｚに平行に移動することもできる。これにより、特に共焦点顕微鏡で、試料３６内部の三次元エリアを光学的に走査することが可能になる。
【００３７】
任意選択的に、集束レンズ系２４と試料３６との間に、前面ガラス５４が提供され（図６）、前面ガラス５４は、集束レンズ系２４を埃、泥、及び他の影響から保護する。これは特に、浸漬媒質が試料３６と集束レンズ系２４との間に使用される場合に有利である。好ましくは、前面ガラス５４は、構造が微視的にでこぼこしており、それにより、浸漬媒質が前面ガラス５４によく接着するが、光学特性への悪影響の程度は可能な限り低い。浸漬媒質が使用され、前面ガラス５４が提供されない場合、集束レンズ系２４はそれに対応して、堅牢な構造のものである必要がある。移動する集束レンズ系２４と浸漬媒質との剪断力は、試料３６と集束レンズ系２４との動作ギャップを増大することにより最小に抑えることができる。レンズ６２の直径はそれに従って構成して、同じ開口数を達成することができる。浸漬媒質は、好ましくは、特に低粘度を有し、変形可能な固体ゲルのような浸漬媒質を使用することさえも可能である。浸漬媒質の屈折率は、好ましくは、前面レンズ５４のレンズ６２の屈折率に対応する。
【００３８】
図２は、走査顕微鏡の形態の装置、特に、走査顕微鏡を示す。走査顕微鏡は、光源４２、例えば、１つ又は複数のレーザと、走査顕微鏡の構成要素の筐体４０とを備える。光源４２からの光は、ビームスプリッタ４４を通して偏光して構造ユニット２０に向かう。ビームスプリッタ４４は、例えば、ダイクロイックミラーである。光源４２は、例えば、レーザ、特に、レーザダイオードである。光は、走査顕微鏡の筐体４０の開口部（図示せず）を通り、構造ユニット２０の筐体２２の開口部を通って、集束レンズ系２４に衝突する。試料３６から発せられる光は基本的に、様々な既知の物理的影響により、波長が照明光に向かってシフトし、逆方向に照明光線３２に平行して移動し、ビームスプリッタ４４、特に、ダイクロイックミラーを通る。したがって、試料から発せられた検出光線４６は、ビームスプリッタの背後で照明光線３２から分離することができる。検出光線４６は、検出レンズ４８に向け、検出シャッタ５０により検出器５２に向けることができる。検出シャッタは、検出ピンホールと呼ぶこともできる。検出シャッタ５０は、任意選択的に、サイズが調整可能であり、及び／又は移動可能でもあり得る。次に、検出器５２は、好ましくは、データ処理機器に結合される。例えば、Ｓｉダイオード、ＡＰＤアレイ、又はＰＭＴが検出器５２として適する。
【００３９】
共焦点顕微鏡に既知の任意の光源を光源４２として使用し得る。特に小型の構造の点で、様々な波長のレーザダイオードが適する。しかし、好ましくは、ファイバ結合を使用して、他の任意の（レーザ）光源を使用し得る。
【００４０】
図３は、集束レンズ系２４のレンズ６２の平面図を示す。レンズ６２は、例えば、キャリア部材２６により形成し得るマスク６０により少なくとも部分的に覆われる。図４は、意図される様式で構造ユニットの使用中のマスク６０及び６２を示し、レンズ６２は全体的に、照明光線３２の投射６４により覆われる。次に、集束レンズ系２４、特にレンズ６２は、マスク６０と一緒に、照明光線３２の中心軸を横切って、規定の走査パターンに従って移動し、マスク６０及びレンズ６２は、照明光線３２（図５）の投射６４に対して移動する。
【００４１】
図７は、レンズ系の部分が光ファイバ７２で置換される走査顕微鏡の実施形態を示す。光ファイバ７２は、照明光線３２を搬送し、検出光線４６を受け取るように機能する。この実施形態では、構造ユニット２０を備えた走査顕微鏡の部分を、ハンドヘルドユニットとして、特に軽量で可撓性を有する状態を保つことができ、走査顕微鏡の残りの部分は別の、可能な場合には静止した筐体内に収容することができる。代替又は追加として、検出光線４６は、各自の光ファイバを通して検出器５２に搬送することができる。さらに、光ファイバは、シャッタ、特に、ピンホールとして機能することもできる。
【００４２】
或いは、図８によれば、構造ユニット２０は、走査顕微鏡とは独立して、例えば、構造ユニット２０を安定して試料３６の上方に位置合わせすることができるスタンド７４と併せて使用し得る。この実施形態では、スタンド７４は、脚に点を有する３つの脚部を有する。しかし、スタンド７４は、異なる構造であってもよく、例えば、より多数若しくはより少数の脚部又は異なる脚を有してもよく、及び／又は高さが調整可能であってもよい。次に、構造ユニット２０は、例えば、制御線７０により制御ユニット７６に結合することができ、制御ユニット７６は、好ましくは、データ処理機器、光源４２、及び／又は検出器５２を備える。次に、制御線７０は、データを伝送するか、或いは照明光及び／又は検出光を搬送するデータ線又は少なくとも１つの光ファイバを備える。さらに、制御ユニット７６は、試料３６の画像が示されるディスプレイ７７と、入力装置８と、好ましくは、他の機器への接続７９とを備える。さらに、制御ユニット７６は、レーザ４２、特に、レーザダイオード及び／又は検出器５２を含み得る。或いは、データ評価は、例えば、小型計算ユニット、特に、ＡＳＩＣを通して物体に対して行うことができる。次に、制御線７０及び／又はＵＳＢコネクタを通して、データを読み出すことができる。
【００４３】
走査機能のない顕微鏡８０（図９）では、構造ユニット２０は単純に、対物レンズインサートとして使用し得る。このようにして、走査機能のない任意の顕微鏡は、走査顕微鏡に容易に変換することができる。必要とされるケーブルは、顕微鏡８０内部に置くことができ、又は構造ユニット２０を制御ユニット７６及び顕微鏡８０に結合し得る（図１０）。
【００４４】
或いは、図１１によれば、構造ユニット２０は、１つ又は複数の試料を光学的に走査する装置に搭載し得、それにより、構造ユニット２０の全体を試料面に平行する平面において移動させることができる。そのような装置は、好ましくは、構造ユニット２０と、土台部材８２とを含み、土台部材８２は、１つ又は複数の試料３６を受け取る試料面を有する。このために、試料面は、窪み、凹み、及び／又はストップを有し得る。レールシステム８４は、試料面の少なくとも片面に配置される。延在レール８６は、レールシステムに垂直に位置合わせされ、レールシステム８４内に移動可能に搭載される。延在レール８６は、レールシステム８４により試料３６の上方に移動させることができる。さらに、構造ユニット２０は、延在レール８６の移動方向に垂直に、延在レール８６内に移動可能に搭載される。したがって、装置は、構造ユニット２０の全体を試料面の上方の任意の所望のポイントに移動できるようにする。このように、いくつかの試料３６を並べて検査することができ、次に、個々の各試料３６を構造ユニット２０により走査することができる。したがって、構造ユニット２０が移動する様式は、ペンがエリアプロッタ内を移動する様式に対応する。さらに、いくつかの構造ユニット２０及び任意選択的にいくつかの延在レール８６は、いくつかの試料３６を同時に検査できるように提供し得る。レールシステム８４の代替として、構造ユニット２０は、傾斜アームにより試料３６の上方で移動させることもできる。さらに、例えば、スティッチングにより、大きな試料を検査することもできる。
【００４５】
図１２は、構造ユニット２０と、走査顕微鏡の構成要素の筐体４０と、画像生成ユニット９４と、ディスプレイ７７とのブロック回路図を示す。この実施形態での構造ユニット２０は、少なくとも、集束レンズ系２４と、キャリア部材２６と、キャリア部材２６を移動させるアクチュエータ装置とを備える。走査顕微鏡の構成要素は、例えば、光源４２及び検出器５２である。検出器５２によりピックアップされた個々の画像ポイントの画像データが、画像生成ユニット９４に送られ、集計されて全体画像が形成され、次に、ディスプレイ７７に示される。
【００４６】
本発明は、説明された実施形態に限定されない。例えば、異なる実施形態を互いに組み合わせることができる。さらに、構造ユニット２０は、任意の所望の顕微鏡の移動可能な集束レンズ系２４と併用し得る。照明光線３２は、例えば、光ファイバを通して構造ユニット２０に結合し得る。次に、細馬の端部を励起及び検出ピンホールとして使用することができる。さらに、光ファイバの端部は、集束レンズ系３４と一緒に移動し得る。その場合、この移動、特に集束レンズ３４の移動は、集束レンズ３４が光ファイバ及び集束レンズ系３４と一緒に移動するため、照明光線３２の中心軸に対しては行われず、構造ユニット２０の筐体２２に対して行われる。換言すれば、照明光線３２の基準位置、例えば、照明光線３２の位置は、アクチュエータが動作していない場合に定義することができ、集束レンズ系３４が次に、基準位置にある照明光線３２の中心軸を横切って移動する。構造ユニット２０は、他は従来の対物レンズを有する対物レボルバの対物レンズとして使用することもできる。特に、２つの構造ユニット２０を対物レボルバの対物レンズとして使用することもでき、その場合、いかなる浸漬媒質もないものを「高速」対物レンズとして使用することができ、浸漬媒質、特に、構造ユニット２０の内部又は構造ユニット２０の外部に配置し得る内側浸漬媒質及び／又は外側浸漬媒質を有するものを「高分解能」対物レンズとして使用することができる。構造ユニット２０は、カメラポート（Ｃマウント）の共焦点モジュールとして、又はハンドヘルドユニットとして使用することもできる。顕微鏡は、オートフォーカス機能を有し得る。別の代替の実施形態では、検出器５２及び／又は光源４２もレンズと共に移動し得る。その場合でも、集束レンズ系３４の移動は、照明光線３４の中心軸に対してではなく、構造ユニット２０の筐体２２に対してである。さらに、構造ユニット２０は、非共焦点的に動作する顕微鏡での使用にも適し、非共焦点的に動作する顕微鏡は、この動作に適した対応する検出器を有し得る。代替又は追加として、集束レンズ系３４のレンズは凹形構造であり得、それにより、集束レンズ系３４の開口数のサイズを増大させ、顕微鏡のより高い分解能に貢献する。
【符号の説明】
【００４７】
参照番号リスト
２０  構造ユニット
２２  構造ユニットの筐体
２４  集束レンズ系
２６  キャリア部材
２８  駆動コイル
２９  永久磁石
３０  保持要素
３２  照明光線
３４  集束照明光線
３６  試料
３８  試料キャリア
４０  走査顕微鏡の構成要素の筐体
４２  光源
４４  ビームスプリッタ
４６  検出光線
４８  検出レンズ
５０  検出シャッタ
５２  検出器
５４  前面ガラス
６０  マスク
６２  レンズ
６４  照明光線の投射
７０  制御線
７２  光ファイバ
７４  スタンド
７６  制御ユニット
７７  ディスプレイ
７８  入力ユニット
７９  接続
８０  顕微鏡
８２  土台部材
８４  レールシステム
８６  延在レール
９４  画像生成ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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