(57)【要約】  本発明は、走査型顕微鏡でサンプルを結像する方法に関し：‐検出器の露出段階を開始するステップ；‐該検出器において該サンプルの光学画像を生成するステップ；‐該露出段階を終了するステップ：  を含む。本発明に従って、光学画像を生成するステップは、検出器においてその光学画像をずらすステップを含む。有利にも、その光学画像をずらすステップは、検出器においてその光学画像を閉鎖した線に沿ってずらすステップを含む。  本発明は、また、走査型顕微鏡に対する結像システムに関し、当該結像システムは：‐検出器；‐サンプルの光学画像を該検出器において生成するためのレンズ系；及び‐該検出器の露出段階の間に該検出器における光学画像をずらすための画像変位手段；  を含む。有利にも、該画像変位手段は、サンプルから検出器までの光学経路に配置された回転可能なミラーを有する。  本発明は、上記で特定されたような結像システムを有する走査型顕微鏡にさらに関連する。有利にも、その走査型顕微鏡は、サンプル内において光点のアレイを生成するための手段を有する。
2011508255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型顕微鏡でサンプルを結像する方法であり：
‐検出器の露出段階を開始するステップ；
‐該検出器において光学画像を生成するステップ；
‐前記露出段階を終了するステップ；
を含み、前記光学画像を生成するステップは：
‐前記検出器において該光学画像をずらすステップ；
を含む、方法。
【請求項２】
前記光学画像をずらすステップが：
‐前記検出器において該光学画像を直線又は円の円弧又は閉じられた線に沿ってずらすステップ；
を含む、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記光学画像をずらすステップが：
‐前記サンプルから前記検出器までの光学経路に配置されたミラーを動かすステップ；
をさらに含む、請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記光学画像を生成するステップが：
‐前記サンプル内において第１光点及び第２光点を同時に生成するステップ；
を含み、前記光学画像をずらすステップが、前記第１光点が前記検出器において第１トレースを生成し、前記第２光点は該検出器において第２トレースを、該第１光点のトレースと該第２光点のトレースとが交差しないように生成する、ことをさらに特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項５】
前記光学画像を生成するステップが：
‐光パルスを使用して前記サンプルを照射するステップ；
を含む、請求項１に記載された方法。
【請求項６】
走査型顕微鏡のための結像システムであり：
‐検出器；
‐該検出器においてサンプルの光学画像を生成するためのレンズ系；及び
‐該検出器の露出段階の間に該検出器において該光学画像をずらすための画像変位手段；
を含む結像システム。
【請求項７】
前記画像変位手段が、前記サンプルから前記検出器までの光学経路において回転可能なミラーを含む、請求項６に記載された結像システム。
【請求項８】
前記ミラーの回転軸及び前記ミラーの光軸が、直角で互いに交わる、請求項７に記載された結像システム。
【請求項９】
前記ミラーの回転軸及び該ミラーの光軸が、５°未満の正の角度で互いに交わる、請求項７に記載された結像システム。
【請求項１０】
請求項８に記載された結像システムを有する走査型顕微鏡。
【請求項１１】
前記サンプルにおいて焦点が合わせられた光点のアレイを生成するための手段をさらに有する、請求項１０に記載された走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型顕微鏡でサンプルを結像するための方法に関し：
‐検出器の露出段階を開始するステップ；
‐該サンプルの光学画像を該検出器において生成するステップ；
‐該露出段階を終了するステップ；
を含む。
【０００２】
本発明は、また、走査型顕微鏡の結像システムに関し、その結像システムは：
‐検出器；
‐サンプルの光学画像を該検出器において生成するためのレンズ系；及び
‐該検出器の露出段階の間に該検出器において光学画像を置き換えるための画像置換え手段；
をさらに含む。
【０００３】
本発明は、さらに、上記で特定された結像システムを含む走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００４】
光学走査型顕微鏡法は、微視的サンプルの高分解能画像を提供するための定着した技術である。この技術に従って、１つ又はいくつかの区別可能な高強度の光点が、そのサンプルにおいて生成される。そのサンプルは、光点の光を変調することから、その光点から来る光を検出し解析すると、その光点におけるサンプルについての情報が得られる。そのサンプルの完全な２次元又は３次元画像は、そのサンプルの光点に関する相対位置を走査することによって得られる。該技術は、生命科学（生物標本の検査及び調査など）、デジタル病理学（顕微鏡スライドのデジタル化された画像を使用する病理学）、オートメーション化された画像に基づく治療法（例えば、子宮頸がん、マラリア、結核などに対する）、及び産業用計測学の分野において適用される。
【０００５】
サンプルにおいて生成された光点は、どの方向からも光点からその方向へ向かって出る光を集めることによって結像されてもよい。特に、光点は、伝達において結像されてもよく、それはすなわち、サンプルの遠い側で光を検出することによる。その代わりに、光点は反射において結像されてもよく、それはすなわち、サンプルの近い側において光を検出することによる。共焦点走査顕微鏡法の技術において、光点は、その光点を生成する光学系を通して反射において習慣的に結像される。
【０００６】
特許文献１は、物体を照らす多数の別々に焦点が合わせられた光点のアレイを特徴とするマルチスポット走査光学顕微鏡を提案している。そして、そのアレイ及び物体の相対位置の、それらの点の行に対してわずかな角度での走査は、その物体の全体の領域が連続的に照らされ、帯状のピクセルにおいて結像されることを可能にする。それによって、走査速度は、大幅に増加される。
【０００７】
この目的に必要な光点のアレイは、通常、そのスポット生成器（spot  generator）からある一定の距離において光点を形成するように、スポット生成器によって適切に変調されるコリメートされたビーム光から生成される。最新技術によると、そのスポット生成器は、屈折タイプ又は回折タイプのいずれか一方である。屈折式スポット生成器は、マイクロレンズのアレイなどのレンズ系を含み、特許文献２において提案されている２段階構造などの段階構造を含む。
【０００８】
サンプルがそのサンプルを通して走査される速度は、一般的に定数である。不均等な速度は、実施が難しく、そのサンプル・アセンブリの望ましくない振動に至る。無視できるほど短くない露出時間を有する光検出器において、走査時間は、あまり長くなってはいけない。そうしなければ、その光検出器上のモーションブラー（motion  blur）が走査方向の分解能の喪失を引き起こす。実際に、全ての光検出器が、いわゆる露出段階の間に光を記録する。その露出段階の最後に、その記録された配光が読み出され、新しい露出段階が開始される。露出段階及び読み出し段階で構成される完全なサイクルは、また、フレームとして呼ばれる。光検出器が、与えられた時間区間の間に区別することが可能な画像の数は、その検出器のフレーム率として呼ばれる。サンプルが、露出段階の間に、光点に関して動く場合、光検出器に記録される光点の画像は、その光点と、検出器の露出段階の間にその光点を通して走査されたサンプルの全てのセグメントとの間の相互作用の結果である。従って、そのサンプルの異なるセグメントが光検出器における同じスポット上に結像される。明確に、それらをその光検出器の異なる領域において結像することが望ましいが、走査速度を低減せずに結像することが望まれる。
【０００９】
モーションブラーは、そのサンプルにパルス照射すること又は各フレームの一部分の間に光電子だけを集めるように画像センサを調整することによって効果的に除去されることができる。しかし、これらの測定は、さらなる電子的手段を必要とし、スループットと分解能との間の矛盾を解決しない。さらに、それらは、フレームの間により少ない量の光を集めるようにし、それはより低い信号レベルを暗示する。
【００１０】
従って、本発明の目的は、走査顕微鏡でサンプルを結像するための手段及び方法を提供することであり、スループットは最新技術に比較して増加される。特に、モーションブラーの最大許容量が与えられた上で、走査速度を増やすこと、又は同等に、走査速度が与えられた上でモーションブラーを低減することが、本発明の目的である。
【００１１】
いくつかの重要な見解がこの「画像」という言葉の使用に適用される。「光学画像」は、物体が均等に照射される場合にその物体の光学レンズ系によって画像平面上に生成される画像であると理解されている。従って、物体が実際に照射される方法にかかわりなく、そのレンズ系によって生成される光学画像について述べることができる。よって、ここで定義されるような光学画像は、光学系の説明又は光学系の使用に役立つ理論的画像である。対照的に、「記録された画像」は、画像平面上に物理的に記録された画像、特に、光検出器において記録された画像として理解される。「デジタル画像」は、画像についての情報を含むデジタル・コードとして定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第6,248,988号明細書
【特許文献２】PCT出願国際公開第2006/035393号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明によると、サンプルを走査型顕微鏡で結像する方法が、検出器において光学画像をずらすステップを含む光学画像の生成のステップによって特徴付けられる。その検出器は、特に、光検出器であってもよい。本発明は、従って、そのサンプルの光学画像を、光検出器を交差して水平方向にシフトすることを教示し、その画像は、そのシフト・プロセスの間に大きくサイズ変更がされたり歪められたりしないことが、暗示的に解釈される。それに加えて、光学画像は、また、光検出器に関して回転されてもよい。その光検出器の露出段階の間に、その光検出器における光学画像をずらすことによって、モーションブラーが低減できる。それは、そうすることによってサンプルの空間的に離れている点からの光が、異なる検出器要素に集められるからである。さらに正確には、そのサンプルにおけるある一定の光点からの連続した瞬間に放たれる光は、光検出器の異なるピクセル又はセグメントで集められ、各ピクセル又はセグメントは、その連続した瞬間の１つに対応し、従ってその瞬間に照射されたサンプルの部分に対応する。そして、露出時間の後に実施された解析において、先立つ露出段階の間に同じ光点から照射されたサンプルの異なる部分を区別することが可能になる。マルチスポット走査型顕微鏡の実施形態において、スポットアレイの代わりに、光検出器に記録された全体画像は、各露出段階の間にサンプルが連続的に照射される場合は、直線又は曲線のアレイであり、あるいは、該サンプルが露出段階の間にN個の短いパルスのシリーズによって照射される場合は、複数のN個の相互的にずらされたスポットアレイである。後者の場合、走査方向における分解能は、v/f/Nに改善され、vは走査速度、fはフレーム率である。あるいはその代わりに、所定の分解能において、スループットは倍数Nによって増加される。
【００１４】
光学画像は、サンプルと検出器との間の結像光学系の特性を修正すること、特にレンズ又はミラーなどの要素を動かすことによってずらされてもよい。その代わりに、又はさらに、その検出器が、サンプル・アセンブリに関してずらされてもよい。
【００１５】
１つの実施形態によると、光学画像をずらすステップは、光検出器における光学画像を直線に沿ってずらすステップを含む。好ましくは、その光学画像は、その直線に沿って前後にずらされるのがよい。より正確には、その光学画像は、光検出器の第１露出段階の間にその直線に沿って前方にずらされてもよい。第１露出段階の後及び第２露出段階を開始した後に、その光学画像は、その同じ直線に沿って後方にずらされてもよい。その手順は繰り返されてもよく、それは、光検出器における光学画像の周期運動をもたらす。
【００１６】
もう１つの実施形態によると、光学画像をずらすステップは、その光検出器における光学画像を円の円弧に沿ってずらすステップを含む。その円の円弧は、特に、円全体であってもよい。
【００１７】
好ましくは、光学画像をずらすステップは、光検出器における光学画像を閉じられた線に沿ってずらすステップを含む。その閉じられた線は、例えば、円又は楕円であってもよい。
【００１８】
有利にも、光学画像をずらすステップは、サンプルから検出器まで光学経路にあるミラーを動かすステップを含む。そのミラーを適切な方法で動かすことによって、光学画像は、望まれる変位を生成するようにそらされる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によると、光学画像を生成するステップは、第１光点及び第２光点をサンプル内に生成するステップを含み、その光学画像をずらすステップは、第１光点が光検出器上に第１トレースを生成し、第２光点は光検出器上に第２トレースを生成し、第１光点からのトレースと第２光点からのトレースが交差しないようにそれらを生成する。それによって、光検出器のピクセルは、単一の露出段階の間に第１光点及び第２光点の両方に露出されることが防止され、第１光点及び第２光点からの印象が、別々に解析されることが保証される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によると、光学画像を生成するステップは、光パルスを用いてサンプルに照射するステップを含む。露出段階においてN個のパルスがあると前提すると、これらのNパルスは、画像センサにおいて空間的に離れたN個の画像をもたらすことから、走査型顕微鏡のスループットを倍数Nで増加させる。また、サンプルへの連続的な照射に比較して、各パルスの持続時間が露出段階の持続時間に比較して短い場合、モーションブラーは低減される。さらに、各光パルスの強度は、光検出器の露出不足を防ぐために十分に高くてもよい。事実上、露出不足は、露出段階の間に集められた光点のエネルギーが、小さい領域に集中するよりも、光検出器の線に沿って分配される場合に問題となる。
【００２１】
本発明の第２態様によると、走査型顕微鏡に対する結像システムは：
‐検出器；
‐サンプルの光学画像を検出器において生成するためのレンズ系；及び
‐該検出器の露出段階の間に該検出器における光学画像をずらすための画像変位手段；
を含む。
【００２２】
該検出器は、特に、光検出器であってよい。
【００２３】
好ましくは、その画像変位手段は、サンプルから光検出器までの光学経路上に位置する回転可能なミラーを含む。前記光学経路を参考にして、そのミラーは、サンプルと目標物との間又はその目標物と光検出器との間のいずれか一方に配置されるか、あるいは、その目標物の異なる構成要素の間に配置されてもよい。そのミラーは、平面又は曲面であってよい。好ましくは、製造を容易にするために平面であるのがよい。しかし、光学画像が光検出器においてずらされる場合は、その光学画像の歪みを最小限にするために曲面ミラーが有利に使用されてもよい。好ましくは、そのミラーは、光検出器のフレーム率に適合する周波数で定期的な形式において回転可能であるのがよい。好ましくは、その光検出器のフレーム率は、そのミラーの回転周波数の整数倍数であるのがよい。さらに一層好ましくは、光検出器のフレーム率は、そのミラーの回転周波数の１倍又は２倍であるのがよい。
【００２４】
第１実施形態によると、ミラーの回転軸及びミラーの光軸は、互いに直角で交わる。この配置は、光学画像を直線に沿って、好ましくは、本発明の第１態様に関して上記で説明されたように前後の形式で、ずらすことにおいて適切である。
【００２５】
第２実施形態によると、ミラーの回転軸及びミラーの光軸は、５°未満の正の角で互いに交わる。この配置は、光学画像を円に沿って、好ましくは、本発明の第１態様に関して上記で説明されたように、ミラーを一定の角速度で回転させることによって均一の形式でずらすことにおいて適切である。
【００２６】
本発明の第３態様によると、走査型顕微鏡は、上記で特定されたタイプの結像システムを含む。
【００２７】
走査型顕微鏡は、好ましくは、サンプル内において光点のアレイを生成するための手段を含む。光点のアレイを生成するための手段は、特に、開口のアレイ、又はマイクロレンズのアレイ、又は2段階構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術のマルチスポット走査型顕微鏡を概略的に説明する図である。
【図２】従来技術に従ってサンプル内に生成された光点のアレイを概略的に説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に従ってマルチスポット走査型顕微鏡を概略的に示す図である。
【図４】図３の実施形態に従って、光検出器に記録された画像を概略的に説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態に従って、マルチスポット走査型顕微鏡を概略的に示すプロセス・チャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に従って、マルチスポット走査型顕微鏡を概略的に示す図である。
【図７】図６の実施形態に従って光検出器に記録された画像を概略的に説明する図である。
【図８】図６の実施形態による方法のプロセス・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図において、異なる図において示される同様又は類似の特性は、同一の参照番号を使用して指定されており、必ずしも1度以上は説明されない。
【００３０】
図１は、従来技術のマルチスポット走査型顕微鏡を概略的に説明する。その顕微鏡は、レーザー12、コリメータ・レンズ14、ビーム・スプリッタ16、前方感知光検出器18、スポット生成器20、サンプル・アセンブリ22、走査ステージ30、結像光学系32、ピクセルで構成された光検出器34、ビデオ処理集積回路（IC）36、及びパーソナル・コンピュータ（PC）38を含む。サンプル・アセンブリ22は、カバー・スリップ24、サンプル層26及び顕微鏡スライド28で構成されている。そのサンプル・アセンブリ22は、電気モータp（非表示）に結合された走査ステージ30上に配置される。結像光学系32は、第１対物レンズ32a、光学画像を作成するための第２レンズ32bを含む。対物レンズ32a及び32bは、複合対物レンズであってもよい。レーザー12は、コリメータ・レンズ14によってコリメートされ、ビーム・スプリッタ16に入射するビーム光を発する。そのビーム光の伝達部分は、レーザー12の出力光を測定するための前方感知光検出器18によって捕獲される。この測定の結果は、レーザー・ドライバ（非表示）によって使用され、そのレーザーの出力光を制御する。
【００３１】
ビーム光の反射部分は、スポット生成器20上に入射する。そのスポット発生器20は、サンプル層26に配置されたサンプルにおいて光点のアレイを生成するために、入射光ビームを変調する。ここ及び以下の文において留意すべきは、本発明によると、「サンプルにおいて」という表現は、「サンプルの表面において」の意味の範囲に及ぶ。
【００３２】
結像光学系32は、ピクセル化された光検出器34において走査スポットのアレイによって照射されるサンプル層26の光学画像を生成する。その捕獲された画像は、ビデオ・プロセッサIC36によって表示され、場合によってはPC38によってさらに処理されるデジタル画像に処理される。
【００３３】
図２を参照すると、サンプル層26（図３を参照）において生成される光点のアレイ6が概略的に示されている。アレイ6は、ピッチpの基本セルを有する短形格子に沿って配置される。そのグリッドの２つの主軸は、x及びy方向としてそれぞれ取られる。アレイは、そのサンプルを交差して、x方向又はy方向のいずれか一方とスキュー角がγである方向において走査される。そのアレイは、（i,j）とラベル付けされたLxxLy個のスポットを含み、i及びjは、１からLx及びLyにそれぞれ変化する。各スポットは、線81、82、83、84、85、86をx方向において走査し、隣り合う線の間のy-間隔はR/2であり、Rは、分解能であり、R/2はサンプリング距離である。その分解能は、psinγ＝R/2及びpcosγ＝LxR/2によって角度γに関連している。その走査された「ストライプ」の幅は、w=LR/2である。サンプルは、速度vで走査され、スループット（一定時間に走査される領域において）wv＝LRv/２である。明確に、高い走査速度は、スループットに対して有利である。しかし、走査方向に沿った分解能は、v/fとして与えられ、fは画像センサのフレーム率である。
【実施例１】
【００３４】
図３を参照すると、マルチスポット走査型顕微鏡の概略的なビューが、本発明の第１実施形態に従って提供される。顕微鏡は、図１の従来の顕微鏡とは、回転可能なミラー40が、結像光学系32の２つのレンズ32aと32bとの間に配置される点で根本的に異なっている。その２つのレンズ32a及び32bの光軸は、この時点で互いに直交している。ミラー40は、第１複合レンズ32aからのビーム光が約90°で第２複合レンズ32b上に偏向されるように、方向付けられる。そのビームは実質的に、２つのレンズ32aと32bとの間でコリメートされる。ミラー40は、回転軸42の周りを旋回すると、第１複合レンズ32aからのビーム光が偏向される角度が、通常88°と92°との間で振動する。結果として、光検出器におけるサンプル層26の光学画像は、ミラー40の回転軸12に直交する方向において前後に横方向にシフトされる。レーザー12は、画像センサ34の全てのフレームの間にN個のパルスを発する。ミラー40は、走査スポットアレイ6によって照射されるサンプル26の画像が画像センサ34において第２レンズ32bの焦点距離を旋回軸の変化で乗じた距離に等しい距離においてずらされるように、２つの連続するパルスの間における位置付け（すなわち旋回軸）を変更する。好ましくは、その旋回するミラー40は、時間による鋸歯状の回転を、画像センサ34のフレーム率に固定された周波数で実行する；それはすなわち、ミラーは前方向に例えば88°から92°まで光検出器のフレームの間の全体の倍数である時間長の間の連続回転速度で回転し；そして、そのミラーは、当該例において92°から88°まで無視できるくらいの時間において回転して戻る。その代わりに、前後の回転は、後方回転の間の回転速度が前方回転の間の回転速度の逆数であるという意味で、対称的であってもよい。
【００３５】
図４は、図３の画像センサ34に記録された典型的な画像8を示す。その記録された画像8は、４つの連続的な照射a、b、c、dの結果であり、線71及び72の方向において直線に沿って相互的にずらされている２つのスポットアレイを生じさせる。その画像センサに記録されている４つの長方形のスポットアレイは、図３のスポット生成器20を通してサンプルの内部に生成された単一の長方形のスポットアレイから連続的に生成されることが指摘されている。特に、図３のレーザー12からのパルスによる第１照射「a」は、行51、52、53、54及び列61、62、63、64、65において整列された光点の第１長方形アレイを生成する。そのアレイは、第１の記録された光点1及び第２の記録された光点2を含む。図３の回転可能なミラー40の配置を変更することの結果として、そのサンプルにおいて生成されたアレイの第１光点及び第２光点は、画像センサにおいて第１トレース71及び第２トレース72をそれぞれ定義する。平行であるため、第１トレース71及び第２トレース72は、交差しない。第１トレースにおいて、第１光点1を含む合計４つの光点が配置されている。その４つの光点は、図３のレーザー12から発せられた４つの連続的な光パルスの結果である。ミラー40が不動であった場合、４つの光点は全て第１光点1の位置で記録される。しかし、ミラー40は連続するレーザーパルス間での配置を変更すると、これらのスポットは相互的にずらされ、記録された画像8が光検出器34から読み出された後に別々に解析されてもよい。光検出器32における長方形スポットアレイの変位方向は、実質的にスポットアレイの軸とは異なることに注目されたい。この方法では、特に大きい数の光パルスが、重複する光点を生成せずに光検出器32に記録される。
【００３６】
第１実施形態による走査型顕微鏡でサンプルを結像するための方法は、図５のフローチャートによってさらに説明される。第１ステップS11において、図３の光検出器32は、以前記録されたどのデータも消去するようにリセットされる。それによってその光検出器の露出段階は、開始される。続くステップS12において、図３のミラー40は、それの回転軸42の周りを前方感知における小さい角度によって均等に回転される。ステップS12の間に、図３のレーザー12は、多数の光パルスを一定間隔において放ち、各パルスは、スポット生成器20によって、現在のステップS12の間に光検出器において、その光検出器に以前記録されたアレイに関してずらされた光点のアレイを生成する。続くステップS13において、以前のステップS12の間に光検出器に記録されている画像は、その光検出器から読み出され、図３のビデオ処理集積回路36によって処理される。ステップS11に似ている続くステップS14において、記録された画像は、光検出器から消去され、その光検出器の新しい露出段階が開始される。続くステップS15において、ミラー40は、後方感知においてそれの回転軸42の周りを均一に回転され、そのプロセスの最初、すなわちステップ11における位置へ戻る。S13に似ている続くステップS16において、記録された画像は、光検出器から読み出され、さらにプロセスされる。次に、ステップ17において、そのサンプルの走査が完了であるか否かが決定される。その走査が完了であると見られた場合、デジタル画像が先立つステップの間に光検出器から取り出された累積データから計算される。そうでない場合、ステップS11からS17までを含む走査サイクルが繰り返される。異なるが関連はしている実施形態に従って、ステップS14及びS16がミラーをステップS11からS13までを実行するために必要な時間よりも短い時間において初期の配置に回転して戻される代替ステップ（非表示）によって置き換えられてもよく、その代替ステップは、プロセスの開始点に戻るだけの役割を果たす。
【実施例２】
【００３７】
図６は、本発明の第２実施形態によるマルチスポット走査型顕微鏡の概略的なビューである。その顕微鏡の一般的なステップは、図３を参照して説明された第１実施形態の１つと同一である。結像光学系32は第１レンズ32a及び第２レンズ32bを含み、ビームはそれらのレンズ32aと32bとの間においてコリメートされる。レンズ32a及び32bは、単レンズ又は複合レンズであってもよい。第２レンズ32bの光軸は、第１レンズ32aの光軸に直交する。平面ミラー40が第１レンズ32aと第２レンズ32bとが交わる点において配置される。ミラー40は、第１レンズ32aから来る光を約90°の角度で偏向するように配置され、そうすることによってその光は、第２レンズ32bに入射する。ミラー40は、回転軸42の周りにおいて回転可能になる車軸によって支持される。回転軸42は、第１レンズ32aの光軸及び第２レンズ32bの光軸によって定義される角度の２等分線である。そのミラーの光軸44は、そのミラーの回転軸42で角度αを成す。その角度αは、第１レンズ32aから来る根本的に全ての光が第２レンズ32bによって集められるように、回転軸44の周りの回転のミラーの角度とは独立して十分に小さい。表示された配置に対し、αは45°よりも小さくなければいけないことが明らかである。αの最も大きい可能な値は、レンズ32a及び32bの開口数に依存する。実際は、αは、45°よりもはるかに小さい。好ましくは、αは5°よりも小さい。ミラーが前後に回転されることになっていた上記の第１実施形態とは対照的に、現在の第２実施形態は、ミラー40の回転軸44の周りの連続的な回転を可能にし、そのミラーの光軸44は開く半角αで円錐を描く。
【００３８】
次に図７を見ると、画像センサ32に図６を参照して上記で説明された設定によって記録されたように画像8が示されている。画像8は、サンプルへの連続的な４つの照射、a、b、c、及びdの結果であり、それは、円の円弧によって相互的にずらされる４つの長方形スポットアレイの記録に至る。第１照射の結果として生じる第１アレイは、４個の行51、52、53、54及び５個の列61、62、63、64、65で構成される。そのアレイは、第１スポット1及び第２スポット2を含む。ミラーがその回転軸42の周りを、図６を参照して説明されたように回転されると、画像センサ32に生成される光学画像が、円形経路に沿って平行移動され、すなわち、その光学画像の各々の点が、類似の円形経路に沿って平行移動される。従って、第１スポット1及び第２スポット2は、それぞれ第１円形経路71及び第２円形経路72の開始点である。これらの経路は交差しなく、それらの半径は十分に小さく、特に、アレイのピッチの半分よりも小さいということに留意されたい。それに応じて、画像センサ32の如何なる部分も、センサの単一の露出段階の間に一度以上は光点に露出されない。
【００３９】
図８を参照すると、図６及び図７を参照して上記で論じられた実施形態による方法のフローチャートが示されている。第１ステップS21において、画像センサ32がリセットされ、従って新しい画像を記録する準備が整う。それによって画像センサの露出段階が開始される。続くステップS22において、図６に示されるミラー44は、回転軸44の周りを一定の角速度で回転され、360°回転する。同時に、レーザー12が、一定間隔で合計６個のパルスを放ち、それによって画像センサ32に６個の相互的にずらされた光点のアレイを生成する。続くステップS23において、画像センサ32に記録された画像8が読み出され、従って、露出段階が決定される。最後に、続く決定ステップS24において、サンプルの走査が完全であるか否かが決定される。走査が完全でないと見られた場合、プロセスは光検出器をリセットするステップS21に戻る。しかし、走査が完全であると見られた場合、サンプルのデジタル画像が、先立つサイクルの間に画像センサ32から集められた画像データを使用して計算される。
【００４０】
本発明は、特定の実施形態を参照して上記で説明されているが、ここで説明される特定の形状に限定されることを目的としていない。むしろ、本発明は、添付の請求項によってものに限定され、上記の特定の実施形態とは異なる他の実施形態は、これらの添付の請求項の範囲内において同等に可能である。
【００４１】
請求項において、「含む／有している」という用語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。さらに、個別に列挙されているが、複数の手段、要素又は方法ステップが、例えば単一のユニット又はプロセッサにおいて実施されてもよい。それに加えて、個別の特徴が異なる請求項に含まれているものの、これらは場合によっては有利に組み合わされてもよく、異なる請求項における含有は、特徴の組み合わせが実行可能でない及び／又は有利でないということは暗示しない。さらに、単数の参照記号は、複数のものを除外しない。請求項における参照符号は、明確にする例としてのみ提供され、請求項の範囲を限定するものとして決して解釈されるべきでない。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月22日(2010.6.22)
【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】
走査型顕微鏡でサンプルを結像する方法であり：
‐検出器の露出段階を開始するステップ；
‐該検出器の第１感知領域におけるサンプルの光学画像を生成するステップ；
‐前記顕微鏡が、該光学画像が前記第１感知領域とは異なる第２感知領域を照射するように、該光学画像をずらすようにするステップ；
‐前記露出段階を終了するステップ；
を含む、方法。
【請求項２】
前記光学画像をずらすステップが：
‐前記検出器において該光学画像を直線又は円の円弧又は閉じられた線に沿ってずらすステップ；
を含む、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記光学画像をずらすステップが：
‐前記サンプルから前記検出器までの光学経路に配置されたミラーを動かすステップ；
をさらに含む、請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記光学画像を生成するステップが：
‐前記サンプル内において第１光点及び第２光点を同時に生成するステップ；
を含み、前記光学画像をずらすステップが、前記第１光点が前記検出器において第１トレースを生成し、前記第２光点は該検出器において第２トレースを、該第１光点のトレースと該第２光点のトレースとが交差しないように生成する、ことをさらに特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項５】
前記光学画像を生成するステップが：
‐光パルスを使用して前記サンプルを照射するステップ；
を含む、請求項１に記載された方法。
【請求項６】
前記露出段階の間に生成された光学画像を記録し解析するステップをさらに含む、請求項１に記載された方法。
【請求項７】
走査型顕微鏡のための結像システムであり：
‐少なくとも２つの異なる感知領域を含む検出器；
‐該検出器においてサンプルの光学画像を生成するためのレンズ系；及び
‐該検出器の露出段階の間に、該光学画像が、該検出器の前記２つの感知領域を連続的に照射するように、該光学画像をずらすように構成された画像変位手段；
を含む結像システム。
【請求項８】
前記画像変位手段が、前記サンプルから前記検出器までの光学経路において回転可能なミラーを含む、請求項７に記載された結像システム。
【請求項９】
前記ミラーの回転軸及び前記ミラーの光軸が、直角で互いに交わる、請求項８に記載された結像システム。
【請求項１０】
前記ミラーの回転軸及び該ミラーの光軸が、５°未満の正の角度で互いに交わる、請求項８に記載された結像システム。
【請求項１１】
請求項７に記載された結像システムを有する走査型顕微鏡。
【請求項１２】
前記サンプルにおいて焦点が合わせられた光点のアレイを生成するための手段をさらに有する、請求項１１に記載された走査型顕微鏡。
【国際調査報告】
2011508255.tif 000011
2011508255.tif 000012
2011508255.tif 000013