(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の焦点距離を有する第１のレンズ群（６３，８１，９１）と、
スキャナ装置（３２，８５）から光を受光するための正の焦点距離を有する第２のレンズ群（６６，８４，９４）と、
前記第１のレンズ群（６３，８１，９１）と前記第２のレンズ群（６６，８４，９４）との間に配置された負の焦点距離を有する第３のレンズ群（６４，８２，９２）と、
第１のビーム経路及び第２のビーム経路を提供するためのビームスプリッタ要素（１００）と、を備え、
前記第１のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に前記ビームスプリッタ要素が設けられ、
前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に中間像が生成され、
前記第１のレンズ群（６３，８１，９１）はチューブレンズであり、
前記第２のレンズ群（６６，８４，９４）は走査対物レンズである、
レーザースキャナシステムのための光学配置。
【請求項２】
前記中間像（６５，８３，９３）は、前記第２のレンズ群（６６，８４，９４）と前記第３のレンズ群（６４，８２，９２）との間の中間に位置する、
請求項１に記載の光学配置。
【請求項３】
顕微鏡対物レンズ（６１）をさらに含み、
前記第１のレンズ群（６３，８１，９１）は、前記顕微鏡対物レンズ（６１）と前記第３のレンズ群（６４，８２，９２）との間に配置される、
請求項１又は２に記載の光学配置。
【請求項４】
前記光学配置は、前記スキャナ装置（３２，８５）が前記顕微鏡対物レンズの射出瞳（６２，８０，９０）との共役面に配置されるように構成される、
請求項３に記載の光学配置。
【請求項５】
前記顕微鏡対物レンズは、直径が３ｍｍから２０ｍｍの間の射出瞳（６２，８０，９０）を含む、
請求項３又は４に記載の光学配置。
【請求項６】
前記第１のレンズ群（６３，８１，９１）の焦点距離は２５から２００ｍｍの間であり、及び／又は、前記第２のレンズ群（６６，８４，９４）の焦点距離は５から５０ｍｍの間であり、及び／又は、前記第３のレンズ群（６４，８２，９２）の焦点距離は−１５ｍｍから−２００ｍｍの間である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項７】
前記第１のレンズ群は、７０ｍｍ未満の焦点距離を有し、
前記第２のレンズ群は、２０ｍｍ未満の焦点距離を有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項８】
前記光学配置の全長は１５０ｍｍ未満である、
請求項７に記載の光学配置。
【請求項９】
前記第１のビーム経路は、対象物の位置（６０）と前記スキャナ装置（６７）の位置との間のビーム経路を含み、
前記第２のビーム経路は、前記対象物の位置（６０）とカメラ装置（１０２）との間のビーム経路を含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項１０】
前記光学配置は、前記ビームスプリッタ要素（１００）による光学収差を少なくとも部分的に補正するための補正要素（１０１）をさらに含む、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項１１】
前記ビームスプリッタ要素（１００）を通る前記第１のビーム経路は曲げられ、
前記ビームスプリッタ要素（１００）を通る前記第２のビーム経路は直線である、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項１２】
前記ビームスプリッタ要素（１００）を通る前記第１のビーム経路は直線であり、
前記ビームスプリッタ要素（１００）を通る前記第２のビーム経路は曲げられる、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学配置。
【請求項１３】
レーザー光源（３０）と、
スキャナ装置（３２）と、
前記スキャナ装置（３２）とサンプル（３５）の位置との間に設けられた請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光学配置と、
を含むレーザースキャナシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
レーザー走査顕微鏡は実質的には光学顕微鏡であり、その内部では、集束したレーザービームによってサンプルがスキャンされる。一例として、このスキャンは、レーザービームを、光学配置によってサンプル上又はサンプル内の励起点に集束させる前に、スキャナミラーによって水平方向及び／又は垂直方向にそらすことによって行われ得る。一例として、その後、レーザービームのこのような照射によって、後に検出される蛍光がサンプル内で励起され得る。そのようなレーザー走査顕微鏡（ＬＳＭ）は、顕微鏡法では一般的であり、高分解能の光学的断面を生成するための道具として確立されている。
【０００２】
レーザー走査顕微鏡は、しばしば、スタンドを含み得る既存の顕微鏡システムに対するアタッチメント又はアドオンとして実装される。一例として、そのようなシステムは、広視野顕微鏡の補正された中間像を光インターフェースとして使用する。そのような構成では、前述のスキャナミラーは、使用される顕微鏡対物レンズの射出瞳と共役な平面内に配置される。
【０００３】
高開口の顕微鏡対物レンズの場合、この射出瞳は対物レンズの内部にある。したがって、顕微鏡対物レンズの射出瞳をスキャナミラー上又は他のスキャナ装置に結像させるための用途において、いわゆるチューブレンズ又はチューブレンズ構成、及び、追加の走査対物レンズが使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、そのような光学装置の構造を概略的に示している。
【０００５】
ここで、１０は、レーザー光が集光するサンプル上の位置を示す。１１は顕微鏡の対物レンズ、例えば高開口の顕微鏡対物レンズを示し、１２は顕微鏡対物レンズ１１の射出瞳を示す。１３はいわゆるチューブレンズ、１４は中間像、１５は走査対物レンズを示す。チューブレンズ１３は、具体的には顕微鏡の鏡筒内に配置され得る。１６は、射出瞳１２との共役面にあるスキャナミラーの位置を示す。
【０００６】
一例として、顕微鏡対物レンズ１１は１０倍の対物レンズとすることができ、射出瞳１２の直径は１０ｍｍのオーダーとすることができる。中間像１４の視野直径は、例えば、約２０であってよい。一例として、チューブレンズ１３の焦点距離は１６５ｍｍのオーダーであり得、走査対物レンズ１５の焦点距離は５０ｍｍのオーダーであり得る。
【０００７】
図１では、顕微鏡対物レンズ１１、チューブレンズ１３、及び走査対物レンズ１５がそれぞれ個々の線として示されているが、これらの要素のそれぞれは、１つ以上のレンズ、或いは、回折素子及び／又はミラーなどの他の光学素子を含み得る。
【０００８】
多くの構成では、顕微鏡対物レンズ１１を備えた既存の顕微鏡のためのアタッチメントとして使用可能となるように、以下の境界条件がそのような構造に適用される。
【０００９】
ｉ）  光ビームの上側ビーム境界が軸に対して少なくとも近似的に平行に延在し、顕微鏡の管の内径を最小化することができるよう、原則として、射出瞳１２とチューブレンズ１３との間の距離はチューブレンズの焦点距離よりわずかに小さくなる。
【００１０】
ｉｉ）  顕微鏡対物レンズ１１のような顕微鏡対物レンズは原則として無限遠で結像するように補正されることから、中間像１４は、チューブレンズ１３の焦点距離に応じ、チューブレンズ１３から離して配置される。
【００１１】
ｉｉｉ）  画像形成に使用されるレーザービームは原則として、上流の光学ユニットからコリメートされた態様で発生することから、中間像１４と走査対物レンズ１５との間の距離は走査対物レンズの焦点距離にほぼ等しくなる。ただし、この境界条件は必須ではない。
【００１２】
ｉｖ）  中間像１４における瞳孔の向きが実質的にテレセントリックであることから、走査対物レンズ１５とスキャナミラー１６の位置との間の距離は、同様に走査対物レンズの焦点距離にほぼ等しくなる。
【００１３】
ｖ）  走査対物レンズ１５の焦点距離は、使用されるスキャナミラーのサイズによって予め定まる。具体的に、チューブレンズ１３と走査対物レンズ１５との間の焦点距離比は、顕微鏡対物レンズ１１の射出瞳１２上にスキャナミラーを結像するための結像スケールを形成する。コンパクトな構造のためには、小さなスキャナミラー、又は、大きなチルト角範囲を有する他のスキャナ装置が好ましく、そうすることによって走査対物レンズ１５の焦点距離が短くなる。
【００１４】
レーザースキャナシステムが既存の顕微鏡スタンドのアタッチメント又はアドオンとして実装される用途では、チューブレンズ１３の焦点距離はスタンドによって予め定まり、典型的には１４０ｍｍから２００ｍｍの間にある。スキャナミラーの最小ミラー寸法は、典型的には２ｍｍから４ｍｍの間にある。この結果として、射出瞳１２とスキャナミラーとの間のシステムの全長は比較的大きく、典型的には３００ｍｍから５００ｍｍの間である。
【００１５】
このことは、いわゆるデラノ（Ｄｅｌａｎｏ）ダイアグラムにより、図２で再び明らかにされる。デラノダイアグラムでは、光学配置を通る光ビームの周辺光線高さｙが、各屈折面（例えば、図１において理想化された形態で表現されるレンズ１１，１３，１５）の主光線高さｙ−（オーバーライン付きｙの意。以下同様。）に対するｙｙ−図にプロットされる。図２は、図１の光学配置のデラノダイアグラムを示す。ここで、図１の要素１２〜１５は、図２では、同様に１２〜１５で示される。この図は時計回りの方向に循環している。方向の変化は、屈折要素によって引き起こされる。上述した境界条件により、始点及び終点（射出瞳１２及びスキャナミラー１６）が設定される。
【００１６】
図２のライン２０は、射出瞳（ＡＰ）１２からチューブレンズ（ＴＬ）１３へのビーム経路に対応し、ライン２１は、チューブレンズ１３から中間像（ＺＷＢ）１４へのビーム経路に対応し、ライン２２は、中間像１４から走査光学ユニット（ＳＯ）１５へのビーム経路に対応し（中間像は屈折要素ではないので、ライン２２はライン２１の延長となる）、ライン２３は、走査光学ユニット１５からスキャナミラー１６へのビーム経路に対応する。
【００１７】
システムの全長は、結果として得られる曲線の下の面積に正比例し、個々の光線に配分される領域は、各要素に対応する点を座標原点に接続することによって形成される。これは、図２の線２４及び２５によって示されている。したがって、提示された例では、射出瞳１２からチューブレンズ１３までの長さは１００ｍｍであり、チューブレンズ１３から中間像１４までの長さは１６５ｍｍであり、中間像１４から走査対物レンズ１５までの長さは５０ｍｍであり、走査光学ユニット１５からスキャナミラー１６までの長さは５５ｍｍである。しかしながら、これらの数値は例示的であると理解されるべきである。
【００１８】
しかしながら、既存のスタンド、例えば広視野顕微鏡のためのアタッチメントとして実装される上述のレーザースキャナシステムに加えて、既存のスタンドから独立したスタンドアロンの機器として実装されるレーザー走査顕微鏡もまた、可能である。このようなレーザー走査顕微鏡については、よりコンパクトな機器を実現するために、光学配置の全長を上述したものよりも短くすることが望ましい。
【００１９】
したがって、本発明の目的の一つは、全長が短縮されたレーザースキャナシステム用の光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的は、請求項１又は９に記載の光学配置によって達成される。従属請求項は、さらなる実施形態、及び、このような光学配置を含むレーザースキャナシステムを規定する。
【００２１】
第１の態様によれば、正の焦点距離を有する第１のレンズ群と、スキャナ装置から光を受光するための正の焦点距離を有する第２のレンズ群と、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との間に配置された負の焦点距離を有する第３のレンズ群と、を含むレーザースキャナシステムのための光学配置が提供される。
【００２２】
ここで、本出願の範囲内で、用語「レンズ群」は、一般に、１つ以上の関連するレンズの配列を示す。逆に、本明細書では、「レンズ」（例えば、チューブレンズ、負レンズ）という用語が簡略化のために単に使用されることがあり、そのようなレンズは、複数の個別レンズのグループによっても実現され得る。いくつかの実施形態では、これらのレンズ群はまた、従来のレンズに加えて、又は、その代替として、例えばミラー又は回折素子のような他の画像形成要素を含み得る。
【００２３】
ここで、負の焦点距離を有するレンズ群の挿入により、全長のさらなる短縮が達成され得る。さらに、いくつかの実施形態では、最初に議論された境界条件のいくつかについてスタンドアロンシステムには適用を止めるというやり方を利用することができ、その結果として、全長の短縮が達成され得る。
【００２４】
前記光学配置は、前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に中間像を生成するように構成され得る。
【００２５】
ここで、前記中間像は、前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との間のほぼ中間に位置し得る。
【００２６】
前記光学配置は、顕微鏡対物レンズをさらに含むことができ、その場合、前記第１のレンズ群は前記顕微鏡対物レンズと前記第３のレンズ群との間に配置される。
【００２７】
前記光学配置は、前記スキャナ装置が前記顕微鏡対物レンズの射出瞳との共役面に配置されるように構成され得る。
【００２８】
前記顕微鏡対物レンズは、３ｍｍから２０ｍｍの間、好ましくは、例えば８ｍｍから１２ｍｍの間、例えば約１０ｍｍの射出瞳を含み得る。
【００２９】
前記第１のレンズ群の焦点距離は、２５から２００ｍｍの間、例えば２５から１００ｍｍの間に位置し得る。前記第２のレンズ群の焦点距離は、５から５０ｍｍの間、例えば５から２００ｍｍの間に位置し得る。前記第３のレンズ群の焦点距離は、−１５ｍｍから−２００ｍｍの間、例えば−１５から−１００ｍｍの間に位置し得る。
【００３０】
前記第１のレンズ群は、チューブレンズであってよい。前記第２のレンズ群は、走査対物レンズであってよい。
【００３１】
第２の態様によれば、顕微鏡対物レンズと、７０ｍｍ未満の焦点距離を有する第１のレンズ群と、２０ｍｍ未満の焦点距離を有する第２のレンズ群とを含むレーザースキャナシステムのための光学配置が提供される。前記第１のレンズ群は、前記顕微鏡対物レンズと前記第２のレンズ群との間に配置され、前記第２のレンズ群は、スキャナ装置からの光を受光するように構成される。前記スキャナ装置は、前記顕微鏡対物レンズの射出瞳との共役面に位置する。
【００３２】
前記光学配置の全長は、１５０ｍｍ未満であり得る。
【００３３】
第１又は第２の態様において、前記光学配置は、第１のビーム経路及び第２のビーム経路を提供するためのビームスプリッタ要素をさらに含み得る。前記第１のビーム経路は、対象物の位置とスキャナ装置の位置との間のビーム経路を含み、前記第２のビーム経路は、前記対象物の位置とカメラ装置との間のビーム経路を含む。
【００３４】
この結果、レーザースキャナの検査を、カメラ装置による広視野の記録と組み合わせることが可能になる。第１又は第２の態様による光学配置によれば小さな中間像を生成することができるので、小型で、したがって費用効果の高いイメージセンサを、カメラ装置内で使用することが可能になる。
【００３５】
ここで、前記光学配置は、第１の態様に従って具体化され得る。一般に、前記第１のレンズ群と前記第３のレンズ群との間にはビームスプリッタ素子のために十分なスペースがあるので、そこにビームスプリッタ素子を設けることができる。
【００３６】
前記光学配置は、前記ビームスプリッタ要素による光学収差を少なくとも部分的に補正するための補正要素をさらに含み得る。
【００３７】
前記ビームスプリッタ要素を通る前記第１のビーム経路は曲げられていてもよく、前記ビームスプリッタ要素（１００）を通る前記第２のビーム経路は直線であってもよい。これは、カメラ装置を用いた記録よりも、レーザー走査のために高い結像品質が必要となる場合に好ましい。
【００３８】
代替として、前記ビームスプリッタ要素を通る前記第１のビーム経路は直線であり、前記ビームスプリッタ要素を通る前記第２のビーム経路は曲げられていてもよい。これは、レーザー走査によりも、カメラ装置を用いた記録のために高い結像品質が必要となる場合に好ましい。
【００３９】
さらに、レーザー光源と、スキャナ装置と、前記スキャナ装置とサンプルの位置との間に設けられた上述の光学装置とを含むレーザースキャナシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、添付の図面を参照しつつ、実施の形態に基づき、以下でより詳細に説明される。これらの図面において、
【図１】図１は、先行技術による光学配置の概略図を示し、
【図２】図２は、図１の光学配置のデラノダイアグラムを示し、
【図３】図３は、実施の形態によるレーザースキャナシステムのブロック図を示し、
【図４】図４は、実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、
【図５】図５は、図４の光学配置のデラノダイアグラムを示し、
【図６】図６は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、
【図７】図７は、図６の光学配置のデラノダイアグラムを示し、
【図８】図８は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、
【図９】図９は、さらなる実施の形態によるレーザースキャナシステムのための光学配置の概略図を示し、
【図１０】図１０は、さらなる実施の形態による光学配置の概略図を示し、
【図１１】図１１は、さらなる実施の形態による光学配置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の様々な実施の形態を詳細に説明する。これらの実施の形態は、説明のためにのみ役立つものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。このことは、特に、特定の実装及び実施の形態を説明するために提供される数値にも適用される。
【００４２】
図３は、一実施の形態によるレーザースキャナシステムを示す。図３のレーザースキャナシステムは、レーザービーム３６を生成するためのレーザー光源３０を含む。レーザービーム３６は、オプションである第１の光学配置３１を介して、矢印３３で示すように移動可能なスキャナミラー３２に導かれる。第１の光学配置３１は、コリメーションに関するその特性がレーザースキャナシステムの要求を満たすレーザービーム３６をレーザー光源３０が既に生成している場合には、省略されてもよい。そうしてスキャナミラー３２によって曲げられたレーザービームは、その後、第２の光学配置３４によってサンプル３５上に集束する。第１の光学装置３１及び第２の光学装置３４はそれぞれ、具体的には、１つ以上のレンズ、及び／又は、他の光学要素を含み得る。本発明による実施の形態では、第２の光学配置３４は特に、従来の配置と比較して短縮された全長を有する。以下では、そのような光学配置の特定の実施の形態が、図４〜９を参照して、より詳細に説明される。
【００４３】
そして、スキャナミラー３２を動かすことによって、例えば２つの空間方向にスキャナミラー３２を傾けることによって、サンプル３５の所望の領域をレーザービームによって走査することが可能になる。
【００４４】
加えて（ここには提示されていない）、図３のレーザースキャナシステムは、サンプルからの光を検出するための要素、例えば、カメラ、又は、レーザービーム３６による照射に対する応答としての蛍光性の光を検出するための他の装置をさらに含み得る。そのような検出装置は、従来のレーザースキャナシステムの場合と同様に実装され得る。
【００４５】
さて、レーザースキャナシステムのための光学配置、例えば図３の第２の光学配置３４のための様々な実装のオプションを、図４〜９を参照して説明する。図４には、第１の実施の形態が示される。
【００４６】
図４の光学配置では、４０は、レーザービームによって照明されるべき物体（例えば、図３のサンプル３５）の位置を示す。４１は顕微鏡対物レンズを示し、４２は顕微鏡対物レンズ４１の射出瞳を示し、４３はチューブレンズの形を取る第１のレンズ群を示し、４４は中間像を示し、４５は走査対物レンズの形を取る第２のレンズ群を示し、４６はスキャナミラー又は他のスキャナ装置の位置を示す。一例として、顕微鏡対物レンズ４１は、１０倍の倍率を提供し得る。射出瞳４２の直径は８ｍｍより大きくてよく、例えば１０ｍｍのオーダーでよい。原理的には、図１の場合と同様の光学部品が図４でも使用される。しかしながら、特に、チューブレンズ４３と走査対物レンズ４５の焦点距離は図１の従来の構成に対して低減されており、その結果として、全長も同様に低減される。これは特に、スタンドアロンソリューションの場合に起こり得る。
【００４７】
したがって、例えば、チューブレンズ４３の焦点距離は７０ｍｍ、例えば約５５ｍｍ未満であり、例えば４５〜６５ｍｍである。また、走査対物レンズ４５の焦点距離は２０ｍｍ、例えば約１６．５ｍｍ未満であり、例えば１５〜２０ｍｍである。したがって、全体の長さは、図１の場合における例えば約３７０ｍｍに比べ、１１１ｍｍ程度となり得る。
【００４８】
図５は、図４の光学配置に対応するデラノダイアグラムを示す。ライン５０は、射出瞳４２からチューブレンズ４３への光ビームを表し、ライン５１は、チューブレンズ４３から中間像４４への光ビームに対応し、（ライン５１を延長する）ライン５２は、中間像４４から走査対物レンズ４５への光ビームに対応し、ライン５３は、走査対物レンズ４５からスキャナミラー４６の位置への光ビームに対応する．５４及び５５は、全体領域を細分するための補助線である。したがって、例示的な実施形態では、射出瞳４２とチューブレンズ４３との間の距離は約２０ｍｍであり、チューブレンズ４３と中間像４４との間の距離は約６５ｍｍであり、中間像４４と走査対物レンズ４５は約１６．５ｍｍであり、走査対物レンズ４５とスキャナミラー４６との間の距離は約１９．５ｍｍである。比較の目的のため、したがって全長の低減と一致する循環領域の低減を説明するために、図５にはさらに、図２のライン２０，２１及び２２，及び２３、並びに、点１３，１４及び１５を再び示す。
【００４９】
一部の応用及び実装では、全長のさらなる短縮が望まれる。しかし、図４の光学配置においては、さらなる光学要素を追加することなく全長をさらに低減すると、不利益が生ずることがある。例えば、典型的な対物レンズ、特に、大きな射出瞳を有する対物レンズにおいては、射出瞳が対物レンズの内部に位置しているため、チューブレンズ４３と射出瞳４２との間の距離を提示したもの（例えば約２０ｍｍ）以上に縮めることは不可能である場合が多い。したがって、対物レンズ４１の広がりを理由として、チューブレンズ４３を対物レンズ４１により近づけることは、しばしば不可能である。
【００５０】
走査対物レンズ４５とスキャナミラー４６との間の距離をさらに縮めることもまた、困難である。さもなければ、スキャナミラーに入射する光ビームの入射角が大きくなり過ぎて、イメージフィールドに歪みが生じる可能性があるからである。これは特に、２０°より大きい入射角について当てはまる。
【００５１】
したがって、本発明のさらなる実施形態では、負のレンズ、すなわち負の焦点距離を有するレンズ又はレンズ群が、全長をさらに短縮する目的で、チューブレンズと走査対物レンズとの間に配置される。
【００５２】
図６には、さらなる実施の形態が模式的に図解されている。図６において、６０は被検体の位置を示し、６１は顕微鏡対物レンズ、例えば１０倍対物レンズを示し、６２は対物レンズ６１の（例えば、８ｍｍより大きく、例えば１０ｍｍのオーダーである直径を有する）射出瞳を示し、６３はチューブレンズ（第１のレンズ群）を示す。一例として、この場合、チューブレンズ６３は、２５〜６５ｍｍの間、例えば約３２ｍｍの焦点距離を有し得る。６４は負レンズ（第３のレンズ群）であり、−１５〜−７５ｍｍの間、例えば約−１９ｍｍの焦点距離を有し得る。６５は中間像を示し、６６は、図６の場合には５〜１５ｍｍの間、例えば約１２ｍｍである焦点距離を有し得る走査対物レンズ（第２のレンズ群）を示す。６７は、スキャナミラーの位置を示す。
【００５３】
図７は、前述した例示的な焦点距離を有する図６の実施の形態に対応するデラノダイアグラムを示す。図２及び図５に示した各ラインも、比較目的のために示されている。ライン７０は、射出瞳６２からチューブレンズ６３への光ビームに対応し、ライン７１は、チューブレンズ６３から負レンズ６４への光ビームに対応し、ライン７２は、負レンズ６４から中間像６５への光ビームに対応し、ライン７３（ライン７２の続き）は、中間像６５から走査対物レンズ６６への光ビームに対応し、ライン７４は、走査対物レンズ６６からスキャナミラー又は他のスキャナ装置６７への光ビームに対応する。７５〜７７は、個々の全長成分または表面成分を説明するための補助線を、今一度特定する。図示の例では、射出瞳６２からチューブレンズ６３までの距離は約２０ｍｍであり、チューブレンズ６３から負レンズ６４までの距離は約２８ｍｍであり、負レンズ６４から中間像６５までの距離は約５ｍｍであり、中間像６５から走査対物レンズ６６までの距離は約１１．５ｍｍであり、走査対物レンズ６６からスキャナまでの距離は約１９．５ｍｍである。したがって、図５の例と比較して、全長は１１１ｍｍから８４ｍｍまで短縮される。実際の実装においては、使用されたレンズ又はレンズ群の厚さが部分的に長さを増やし得ることに留意すべきである。
【００５４】
図８は、図６の一実施例と考えることができる光学配置のさらなる実施の形態を示す。図８において、８０は顕微鏡対物レンズの射出瞳を示す。８１は、図８の例では３つの個別のレンズで構成され、提示例で６１ｍｍの焦点距離を有するチューブレンズを示す。８２は、図８の場合においては２つの個別レンズを有するレンズ群として実装される負レンズを示す。一例として、負レンズ８２の焦点距離は、−７５ｍｍとすることができる。８３は中間像を示し、８４は、図８の例では同様に複数のレンズを有するレンズ群として実装される走査対物レンズを示す。８５は、例えば２ｍｍ程度の直径を有し得るスキャナミラーを示す。入射光ビームは、スキャナミラー８５により、議論された光学要素によってサンプルをスキャンするべく、サンプルに向かって進路を変えられる。
【００５５】
図８の実施の形態では、射出瞳８０とスキャナミラー８５との間の移動距離は、上で特定した数値である１１２ｍｍとなる。スキャナミラー上におけるビームの直径は、２ｍｍとなる。図８の実施の形態においては、チューブレンズ８１及び負レンズ８２は、光学収差を低減するため、規模に関して可能な限り小さな焦点距離ではなく、中程度の焦点距離で選択されている。
【００５６】
走査対物レンズ８４を通過してスキャンミラー８５までレーザビーム８６を導くことができるようにするために、ここでは、走査対物レンズ８４と走査ミラー８５との間の距離が十分に大きいことが有用である。
【００５７】
いくつかの実施形態では、中間像（例えば、図８の８３）は、走査対物レンズ８４と負レンズ８２との間のほぼ中間、例えば、中点から±１０％の領域内又は±５％の領域内に位置する（この場合における±１０％とは、中間像による負レンズと走査対物レンズとの間の距離の一部分が６０：４０と４０：６０の間の領域にあることを意味する）。したがって、いくつかの実施の形態では、レンズ表面への汚染物質等の有害な影響が低減され得る。また、このことは、デフォーカス状態での操作を容易にすることができる。このような実施の形態の場合、入射ビーム（例えば、８６）のコリメーション状態を変更することによって、サンプル内で集束を行うことができる。このことは、中間像の位置を変える。その目的のため、小さくなりすぎないように中間像と隣接するレンズ８２及び８４との間の距離を選択することが有用である。
【００５８】
本発明による光学装置のさらなる実施形態を図９に示す。図９において、９０は顕微鏡対物レンズの射出瞳を示し、９１は、再び複数のレンズのグループとして実装されるチューブレンズを示し、９２は、複数の個別レンズのグループとして同様に実装される負レンズを示し、９３は中間像を示し、９４は、これもまた複数の個別レンズのグループとして実装される走査対物レンズを示す。９５は、スキャナミラー又は他のスキャナ装置の位置を示す。図８の実施の形態と比較して、例えば、チューブレンズ９１及び走査対物レンズ９４は、ここではより多くのレンズを有する。このことは、この場合に多様な実装オプションが存在することを明らかにする。図９の実施の形態では、チューブレンズの焦点距離は約３９ｍｍであり、負レンズ９２の焦点距離は約−３６ｍｍであり、走査対物レンズの焦点距離は約９ｍｍである。この実施の形態では、射出瞳９０とスキャナミラー９５の位置との間の全移動距離は、わずか８９ｍｍとなる。
【００５９】
上記の例から明らかなように、例えば個々のレンズ群の焦点距離に関して、多数の変形例が可能である。従って、提示された実施例は、限定的なものではなく、説明するものとしてのみ理解されるべきである。
【００６０】
上述した実施の形態では、レーザスキャナシステムのための光学配置と、対応するレーザスキャナシステムとについて説明した。このようなレーザスキャナシステムは、広視野記録、すなわち、実質的に従来の光学顕微鏡記録と、カメラを用いて組み合わせることができる。以下、図１０及び１１を参照して、対応する実施の形態をより詳細に説明する。ここで、図１０及び１１は図６の実施の形態の発展形を表しており、図６の実施の形態において既に現れた要素は同じ参照符号によって示され、再び詳細には説明されない。広視野記録のためのカメラの提供は図６の実施の形態の発展形に基づいて提示されるが、上述した他の実施形態に対しても、対応する展開が可能である。
【００６１】
図１０の実施の形態では、チューブレンズ６３と負レンズ６４との間に、位置６０にある被検体からの光をカメラ装置１０２に導く、例えば部分透過ミラーであるビームスプリッタ要素１００が設けられている。そして、このカメラ装置１０２により、位置６０にある物体の広視野記録（例えば、オーバービュー記録）が可能となる。ここで、広視野記録の種類は特に限定されず、提供される照明（図示せず）によって変化し得る。したがって、例えば、明視野記録、暗視野記録、位相コントラスト記録、及び／又は蛍光記録を、照明に応じて生成することが可能である。従来の出力結合のケースでは、顕微鏡対物レンズ６１とチューブレンズ６３との間にビームスプリッタ要素が配置されることに注目すべきである。本発明に従う構成では、チューブレンズ６３が顕微鏡対物レンズ６１の非常に近くまで動かされ得るので、実施の形態では、そのような配置はしばしば不可能である。したがって、ビームスプリッタ素子１００は、図１０に示すように、チューブレンズ６３と負レンズ６４との間に配置される。
【００６２】
図１０の断面図から理解されるように、ビームスプリッタ素子１００はシステムの光軸に対して傾斜している。ここで、傾斜の角度は、図１０に示すように約４５°であり得る。しかしながら、他の角度もまた可能である。ここで、横断光、すなわち、スキャナーミラー６７から対象物の位置６０までの光線もまた、ビームスプリッター要素１００の有限の厚さを受けて影響される。そのような影響を少なくとも部分的に補償するために、実質的にビームスプリッタ素子１００に対応し、同様に傾斜しているが異なる平面内にある補正素子１０１が用意される。図１０の断面図では、補正要素１０１は、ある角度で、図面の平面から突出するか、又は、図面の平面内に突出している。このような補正要素を用意すること自体は知られており、したがって、これ以上詳細には説明しない。別の実施形態では、提示された実質的に板状のビームスプリッタ要素１００の代わりに、ビームスプリッタ要素としてビームスプリッタキューブが使用され得る。この場合、補正要素１０１を省略することができる。
【００６３】
既に説明したように、図６の光学配置によって比較的小さな中間像が生成され、これは他の実施の形態でも同様である。このことは、カメラ装置１０２内において、対応して小さい画像センサを使用することを容易にし、大きな画像センサと比較してコストを低減する。一例として、スマートフォンにおいて標準として使用されるものと同様の画像センサが、カメラ装置１０２の実装のために提供され得る。
【００６４】
図１１は、図１０の実施形態の発展形を提供するもので、同じ要素は同じ参照符号で示されている。図１０の実施の形態では、物体位置６０とスキャナミラー６７との間のビーム経路が構成要素１００，１０１を通って直線的に進む一方、カメラ装置１０２へのビーム経路は曲げられるが、図１１は、その正反対のケースである。この場合、カメラ装置１０２へのビーム経路は直線的に通過し、スキャナミラー６７からのビーム経路は曲げられる。
【００６５】
一般に、結像品質は、ビームスプリッタ素子１００及び補正素子１０１を通過する結果として低下する。したがって、より良好な結像品質が望まれるビーム経路について、角度付きビーム経路を使用することが有利である。したがって、より良好な結像品質がカメラ装置１０２による広視野記録について望まれるのであれば図１０の実施の形態が好ましく、より良好な結像品質がレーザ走査について望まれるのであれば図１１の実施の形態が好ましい。
【００６６】
図１０及び図１１の実施の形態は、図１〜図９のレーザスキャナシステム又は光学配置の拡張の一例を提供するものに過ぎず、図１〜図９のレーザスキャナシステムまたは光学配置は、他の光学装置とも結合され得る。
【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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