(57)【要約】【課題】特に顕微鏡検査および走査型レーザ顕微鏡検査における様々な検査条件に、フレキシブルに適合し得る方法および構成を提供すること。【解決手段】本発明は、光信号の検出および評価のための方法に関し、この方法では、光信号が光電子変換器１２に当たり、そこで電気信号に変換され、この電気信号が変換後に複数の評価チャネル１３．１、１３．２、１３．３、１３．４に分配され、その際、それぞれの評価チャネル１３．１で、（ｉ）他の評価チャネル１３．２、１３．３、１３．４での信号評価とは異なる信号評価が行われ、（ｉｉ）結果信号が生成される。このような方法では、可変に調整可能な所定の選択基準に基づき、その後の処理のために１つまたは複数の結果信号が選択され出力される。【選択図】      図１
2008015492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
光信号が光電子変換器に当たり、そこで光信号が電気信号に変換され、
変換された後に該電気信号が複数の評価チャネル（１３．１、１３．２、１３．３、１３．４）に分配され、それぞれの評価チャネル（１３．１）で、
（ｉ）他の評価チャネル（１３．２、１３．３、１３．４）での信号評価とは異なる信号評価が行われ、
（ｉｉ）結果信号が生成される光信号の検出および評価のための方法において、
可変に調整可能な所定の選択基準に基づき、その後の処理のために１つまたは複数の結果信号が選択され出力されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電気信号が、複数の前記評価チャネル（１３．１、１３．２、１３．３、１３．４）に分配された後で、個別に増幅および／またはフィルタリング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】
前記結果信号が、論理回路、望ましくはＦＰＧＡ（１９）を使用して選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記結果信号が、前記選択基準に基づき自動的に選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記結果信号が、その後の処理のために、ＬＶＤＳインターフェイス（２０）を介して出力されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
好ましくは顕微鏡、好ましくは走査型レーザ顕微鏡で検査された試料（１０）から出る光を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記選択基準の確定および前記結果信号の選択が、設定された１つまたは複数の検査方式に応じて行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記信号評価として、少なくともオーバー・サンプリング評価、積分評価、ＦＣＳ評価、光子カウント評価、および／またはＦＬＩＭ評価が行われることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記光電子変換器として、光電子増倍管（ＰＭＴ）を使用することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
光信号を電気信号に変換するための光電子変換器と、
前記光電子変換器に接続され、該電気信号を複数の評価チャネル（１３．１、１３．２、１３．３、１３．４）に分配するための分配回路と、
それぞれの評価チャネル（１３．１）で、
（ｉ）他の評価チャネル（１３．２、１３．３、１３．４）での信号評価とは異なる信号評価を行い、
（ｉｉ）結果信号を生成する評価モジュールとを備えた光信号の検出および評価のための検出器モジュール（４）において、
可変に調整可能な所定の選択基準に基づき、その後の処理のために１つまたは複数の結果信号を選択し出力する選択ユニットが設けられていることを特徴とする検出器モジュール（４）。
【請求項１１】
１つまたは複数の前記評価チャネル（１３．１、１３．２、１３．３、１３．４）のために個別に調整可能な信号増幅器（１４．１、１４．２、１４．３、１４．４）および／または周波数フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１２】
前記選択ユニットに、前記結果信号を選択するための制御可能な選択回路が設けられていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１３】
前記選択回路が、ＦＰＧＡ（１９）として形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１４】
前記選択ユニットに、前記結果信号の出力および前記選択ユニットへの前記選択基準の伝達のために、ＬＶＤＳインターフェイス（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１５】
前記光電子変換器として、光電子増倍管（ＰＭＴ）が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１６】
前記評価モジュールとして、オーバー・サンプリング・モジュール（１８）、積分モジュール、ＦＣＳモジュール（１６）、光子計数モジュール（１７）、および／またはＦＬＩＭモジュール（１５）が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の検出器モジュール（４）。
【請求項１７】
走査型レーザ顕微鏡であって、試料（１０）の検査のために１つまたは複数の検査方式を設定および選択するための制御ユニット（２１）と、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の検出器モジュール（４）とを備える走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１８】
前記選択基準が、設定された１つまたは複数の検査方式に基づき自動的に確定され、前記検出器モジュール（４）の前記選択ユニットに伝達されることを特徴とする請求項１７に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１９】
走査型レーザ顕微鏡での使用方法であって、請求項１１乃至１６に記載の検出器モジュール（４）を使用することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の検出方法に関し、この方法では、光信号が光電子変換器に当たり、そこで電気信号に変換され、電気信号が変換後に複数の評価チャネルに分配される。その際、それぞれの評価チャネルでは、（ｉ）他の評価チャネルでの信号評価とは異なる信号評価が行われ、（ｉｉ）結果信号が生成される。本発明は、光学的検査方式、特に顕微鏡検査では、異なる多数の種類の検出方法が使用可能であり、これらの方法がそれぞれ長所と短所を有しており、またこれらの方法の多くが、特定の検査方式でしか有意義に使用できず、それゆえ検出方法は、交互にまたは一緒に使用されることが多いという問題に関連している。さらに本発明は、光信号の検出および評価のための検出器モジュール、ならびにそのような検出器モジュールの走査型レーザ顕微鏡での使用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡検査、特に走査型レーザ顕微鏡検査には、異なる多数の検査方式があり、これらの検査方式には、それぞれの検査方法に適合した検出方法が必要である。これらの検出方法は、それぞれ独自の特徴を有しており、一般的には、検査方式の１つまたは複数に対して特に適しており、反対にそれ以外の検査方式に対してはあまり適していない。
【０００３】
広く普及している方法は例えば、後に続くアナログ／デジタル変換を伴う、規定された測定時間内での信号の積分である。積分のために、通常は所定の測定時間の間電荷を蓄えるコンデンサを使用する。光信号は光電子変換器によって電気信号に変換され、したがって測定時間内に蓄えられる電荷は光の強度に対応している。コンデンサは２回の積分過程の間に再び放電または消去されなければならず、このため積分がなされ得ないある程度の不感時間が発生する。積分コンデンサを放電させるために、時間全体の最大３０％が必要になり、この時間には信号を検出できず、その結果、感度の喪失が生じる。このような場合、しばしばいわゆる奇／偶修正で間に合わせる。この修正では、コンデンサを次の積分過程のために準備している間、つまりその電荷を消去している間は、別のコンデンサを積分に利用する。この積分法は、適切な積分時定数を使用する場合は非常に大きなダイナミック・レンジを有する。奇／偶修正では感度喪失は回避できるが、この方法の場合、両方の積分器およびその構成部品の公差によって、切り替えの際に画像に線が発生する。
【０００４】
更なる方法は、個々の光子をカウントすることである。この方法は非常に感度が良いが、ダイナミック・レンジが小さく、したがって限定的にしか使用できない。同じことが、例えば、特許文献１に記載されているような、いわゆる２Ｄ光子カウントにも当てはまる。検出器として光電子増倍器、例えば光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ−Ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）を使用する場合、個々の光子を検出するには、信号を受信するためにできるだけ高い電圧を印加しなければならない。光子が１つのときに既に信号の強さが最大になるので、複数の光子が同時に検出器に衝突しても信号の強さには影響しない。したがって少ない光子が衝突することと、多くの光子が衝突することの間に違いがなく、つまりダイナミクスは非常に小さい。
【０００５】
その他の容易に実現可能な方法は、いわゆるオーバー・サンプリングである。この方法では、信号帯域を表示するために実際に必要であるよりも高い走査周波数で信号を走査するので、変動する信号を走査するのに特に良く適している。また、この方法では測定時間の間、信号対雑音比が影響を受け得る。
【０００６】
走査型レーザ顕微鏡検査では、こうした標準的な方法だけでなく、検査方式に合わせて特別に準備された検出方法が使用される。いわゆる蛍光寿命イメージング分光（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ：ＦＬＩＭ）測定の場合は、パルス式照明システムおよびピコ秒単位での非常に速いデジタル信号処理が必要である。この場合はパルス時間、つまり分子が蛍光のために励起される時点が重要な役割を果たす。この理由から信号処理は一般的に様々な段階で行われる。つまり前処理をしばしば検出モジュール内で行い、一方、最終的な処理は例えばコンピュータで行うことが可能である。さらに蛍光励起の寿命を決定するためには、励起と信号検出の間の時間を決定しなければならない。
【０００７】
類似の特殊な検出方法は、蛍光相関分光（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＦＣＳ）測定に使用される。この場合は、走査型レーザ顕微鏡によって捕捉される共焦点体積内の分子の結合特性を算出する。そのためには蛍光発光している分子の放出信号を検出しなければならず、この場合も、信号が検出される時間経過および時間間隔が決定的な役割を演じる。
【０００８】
複数の検出方法を同時にまたは交互に使用するために、現況技術において様々な解決策が提案されている。例えば、特許文献２では、スペクトルの選択および光線のスペクトル領域の検出のための装置が開示されており、この装置では、光線が幾つかの、スペクトル的にも異なる、部分放射線に分離され、部分放射線のそれぞれが別々の検出器に入射し、その際、これらの検出器は、それぞれ異なる検出特性を有しているか、または幾つかの検出方法を実施する。この構造は、それぞれの部分放射線に、別々の光電子変換器を備えた別々の検出器を使用するので、非常に高価になる。
【０００９】
例えば、非特許文献１の論文から、同様に走査型レーザ顕微鏡を用いた対象物の検出方法が知られている。この検出機構は２つの検出チャネルを有しており、この場合、信号は検出の前にまず光学的に２つのチャネルに分配される。つまりチャネルのそれぞれが別々の光電子変換器を使用することができる。それぞれの変換器には別々の評価機構が接続されている。
【００１０】
特許文献３では、非特許文献１での検出方法に対する改善が提案されている。ここでは光が１つの検出器によって検出され、続いて検出信号が高域フィルタおよび／または低域フィルタによって２つのチャネルに分けられる。特許文献３の開示によれば、これらのフィルタは明確なチャネル分離を達成するために必要である。２つのチャネルの一方では、パルス生成器によってパルスが生成され、このパルスがその後の評価に使われる。もともと第２のチャネルの入力部に向かう検出信号は、さらに考慮される必要はなく、したがって第２のチャネルは基本的にパルスカウンタとして機能し、その際に、パルスの時間間隔も記録され得る。特許文献３で提案されたシステムは非常に特殊な検出器であり、例えばＦＣＳ測定のような、特定の問題提起に対してしか使用できない。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１１０９２５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３１９７７６号明細書
【特許文献３】独国特許第１０２５３１０８号明細書
【非特許文献１】ダブリュー・ベッカーら（Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ  ｅｔ．ａｌ．）、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ、第４４３１号、９４〜９８ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の課題は、できるだけ幅広い利用範囲を有し、特に顕微鏡検査および走査型レーザ顕微鏡検査における様々な検査条件に、フレキシブルに適合し得る方法および構成を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、冒頭に述べた種類の方法の場合、可変に調整変更可能な所定の選択基準に基づき、その後の処理のために１つまたは複数の結果信号を選択し出力することによって解決される。例えば試料を顕微鏡で検査する場合は、試料からの光を検出し、検査方式に関係なく複数のチャネルに分配した後で、それぞれのチャネルで評価を行う。その後に始めて１つまたは複数の信号を選択する。このやり方では、エンド・ユーザは様々な結果信号をフレキシブルに選んで使用できるにもかかわらず、検出器は原則的に１つで十分である。測定または所要時間の間、つまりオンラインでも、他の評価原理の１つまたは複数を選択するために切り替えることが可能である。
【００１３】
その際、電気信号は、複数のチャネルに分配された後で個別に増幅および／またはフィルタリングするのが有利である。特に、並行する多数のチャネルに信号を分配する場合は信号の振幅が低下するが、これは増幅によって再び補うことができる。その上、それぞれの信号を以降の評価に関して個別に、より強く、より弱く、または全く増幅しないことができ、ならびに高域フィルタまたは低域フィルタでフィルタリングすることができる。
【００１４】
この方法の特に好ましい実施形態では、論理回路、望ましくはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）を用いて結果信号を選択する。その際、論理回路は設定された選択基準に応じて切り替えられ、これにより１つまたは複数の結果信号が選択される。ＦＰＧＡのようなプログラマブル回路により、フレキシビリティが最大限となり、かつ変更された選択基準への素早い適合が可能となる。
【００１５】
その際に、結果信号が選択基準に基づき自動的に選択されるのが有利である。ユーザは、これが同様に自動的に行われない場合、例えば、選択基準を予め定め、この基準が論理回路に伝達され、次いで論理回路が、所定の結果信号が選択され転送されるように信号チャネルを切り替える。当然、ユーザが手動で信号を選択することも考えられる。
【００１６】
その際、結果信号は、その後の処理のために低電圧差動伝送（ｌｏｗ−ｖｏｌｔａｇｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ−ｓｉｇｎａｌｉｎｇ：ＬＶＤＳ）インターフェイスを介して出力されることが好ましい。選択基準もこのインターフェイスを介して論理回路に伝達され、回路が相応に切り替えられる。ＬＶＤＳインターフェイスの場合、デジタル・システムの通常の基準電圧である約５ボルトの代わりに、約１．２ボルトの低めの電圧を使用する。信号伝送のためにさらに２つの回線を使用し、その際に、約０．３ボルトの電圧差が論理状態にとって決定的に重要である。電圧および電流が変化する際に高周波の交流電磁場が発生することのような、従来のインターフェイスの欠点は、このようにして回避できる。
【００１７】
この方法の応用分野は、好ましくは顕微鏡または走査型レーザ顕微鏡による試料の検査であり、その際、試料からの光を検出する。冒頭で既に述べたように、まさにこの分野には多数の異なる検査方法があり、それぞれ、特別な幾つかの信号評価方法を必要とする。ここで目的に即し、設定された１つまたは複数の検査方式に応じた選択基準の確定および結果信号の選択が行われる。言い換えれば、設定された検査方式が、選択基準または選択基準の少なくとも一部をも予め定める。この方法では、例えば対応する信号評価方法を有する７つの評価チャネルが設けられており、ユーザが、好ましくはチャネル３、５および６の信号処理を必要とする特別の検査方式を選択する場合、選択基準は、一連の７つの２進数からなる、または７桁の２進数とすることが可能で、その際、３番目と５番目と６番目の数字が１で、その他の数字が０である。このシーケンス／数字は、インターフェイスを介して論理回路に伝達可能であり、次いで論理回路がチャネル３、５および６の信号を転送するために選択するように設定される。他の信号も評価されるが、その後の処理はなされない。
【００１８】
その際、ユーザは、例えば接続されたＰＣまたは顕微鏡の制御ユニットで、選択メニューの対応するチェック・ボックスにチェックをつけることによって、どの検査方式を使用したいかを予め自分で定めることが可能であるが、評価方法の選択、即ち選択基準の確定は、例えばＰＣまたは制御ユニットで、試料に対する適切な検査方式が選択されると、自動的に行われ得る。ただし、この場合も、メニュー制御により対応する手動選択が可能である。
【００１９】
顕微鏡、特に走査型レーザ顕微鏡検査の用途には、信号評価として少なくともオーバー・サンプリング評価、積分評価、ＦＣＳ評価、光子数評価、および／またはＦＬＩＭ評価を行うことが好ましい。その際、設けられる様々な信号評価の数には、原則的に限界が設定されておらず、本発明に基づく方法の応用目的に応じて、より多いまたはより少ない信号評価を設けることができる。
【００２０】
光電子変換器としては、ＰＭＴを使用するのが、利用範囲が広いので好ましい。印加される電圧に応じてその感度を可変に調整することができ、したがって例えば最高の感度で個々の光子を記録でき、より低い感度では、バックグラウンド・ノイズから明らかに際立っている高い強度のみが記録される。光子変換器としては、ＰＭＴの他に、半導体ベースのフォトダイオードまたはアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）も使用可能である。後者は、単光子アバランシェ・フォトダイオード（ＳＰＡＰＤ）として形成してもよく、これは専ら光子のカウントに適しており、したがってＦＣＳ測定および寿命測定の際に使用することが予定されている。
【００２１】
検出信号が光学的に複数のチャネルに分配される場合、それぞれ特有の信号評価機構が接続された複数の光電子変換器を使用することも可能である。個々に評価回路を備えた変換器は、１つの検出器モジュールに組み込まれていてもよく、この検出器モジュールでは、光が入射すると最初に光学的な放射線分配が行われる。ただし転送するための結果信号の最終的な選択は、やはり１つのＦＰＧＡによって行ってよい。
【００２２】
本発明はさらに、光信号を電気信号に変換するための１つの光電子変換器と、１つの光電子変換器に接続され、電気信号を複数の評価チャネルに分配するための分配回路と、それぞれの評価チャネルで、（ｉ）他の評価チャネルでの信号評価とは異なる信号評価を行い、（ｉｉ）結果信号を生成する評価モジュールとを備える、光信号の検出および評価のための検出器モジュールをも含む。このような検出器モジュールでは、所定の選択基準に基づき、その後の処理のために１つまたは複数の結果信号を選択し出力する選択ユニットを設けることによって課題が解決される。
【００２３】
つまり、まず光信号が光電子変換器によって検出され、電気信号に変換される。この電気信号は続いて様々な評価チャネルに分配され、このために分配回路が設けられている。その際、１つの入力部と複数の出力部を備えたノードが最も簡単である。それぞれの出力部が別々の評価チャネルに対応している。次いで様々な評価チャネルの信号がそれぞれの評価モジュールに導かれる。評価モジュールで信号が評価され、相応の結果信号が生成される。最後のステップで、選択ユニットが、可変に調整可能な所定の選択基準に応じて、１つまたは複数の結果信号を選択しそれを出力する。
【００２４】
その際に、このような検出器モジュールは、望遠鏡、顕微鏡、材料試験装置、およびその他の分析装置のような様々な光学的検査機器で使用できるように設計し得る。選択基準は、例えば特定の試料のための検査方式を確定する際にユーザによって確定され得る。選択は、インターフェイスを介して行っても、あるいは検出器モジュール自体で１つまたは複数のスイッチを介して直接に行ってもよい。検出器モジュールを例えば走査型レーザ顕微鏡において使用する場合、検査方式は、接続された制御ユニットを介して選択可能である。その場合、選択された検査方式に応じて、選択基準が自動的に確定され、または手動で、例えばメニュー制御を介して確定され、検出器モジュールに伝達することができる。
【００２５】
したがって、現況技術とは異なり、１つの検出器モジュールで複数の評価原理が同時に実現され、そのうちの１つまたは複数がフレキシブルに選択し得る。選択および切り替えを測定中に行うことも可能である。信号の処理を直接検出器モジュールで行うので、信号の有効期間および伝送帯域はそれほど重要ではなくなる。その上、複数の測定を同時に行うことが可能なので、試料ヘの負荷が軽減される。
【００２６】
検出器モジュールには、１つまたは複数の評価チャネルのために個別に設定可能な信号増幅器および／または周波数フィルタを設けることが好ましい。特に評価チャネルの数が多い場合は、分配によって信号が弱くなるので、このような信号増幅は、信号が分配された後に行うのが有意義である。さらにフィルタリングによって、信号の特殊な部分を除去し得る。勿論、このフィルタを評価モジュールに組み込むことも可能である。
【００２７】
検出器モジュールの選択ユニットには、制御可能な選択回路を設けることが好ましい。選択回路の制御により、選択基準に応じてフレキシブルに結果信号を選択することが可能である。その際、選択回路は、ＦＰＧＡとして形成されることが特に好ましい。これは自由にプログラミング可能な論理回路であり、選択基準を予め定めることによって相応にプログラミングされる。選択基準が変わると、ＦＰＧＡ中の回路の適合または再プログラミングが行われる。ＦＰＧＡの代わりに、コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）または他のプログラマブル論理回路も使用可能である。
【００２８】
その際に、選択ユニットには、結果信号の出力および選択ユニットへの選択基準の伝達のために、ＬＶＤＳインターフェイスを設けることが好ましい。勿論、その他の双方向に動作するインターフェイスを使用することも可能である。検出器モジュールが、例えば走査型レーザ顕微鏡（ＬＳＭ）と共に使用される場合、例えばＬＳＭに設けられている制御ユニットを介して、１つまたは複数の評価方法または結果信号を、選択基準の確定のために選択することができる。これは、勿論、１つまたは複数の検査方式を選択する際に、ユーザ自身が介入することなく行われることも可能である。次いでＬＶＤＳインターフェイスを介して、対応する信号が選択基準と共に選択ユニットに伝送され、選択回路が相応にプログラミングされ、それにより、その評価モジュールで選択された評価方法が実施される評価チャネルの信号だけが選択され、例えばＰＣでのグラフィック表示のために転送される。
【００２９】
検出器モジュールには、光電子変換器としてＰＭＴ（光電子増倍管）が設けられることが好ましい。このような管では、二次電子を増倍させるための電圧を広い範囲で調整可能であり、したがってＰＭＴは、高い強度にも、単光子測定にも適している。あるいは、フォトダイオード、ＡＰＤ、またはＳＰＡＰＤのような他の光子変換器も使用可能である。
【００３０】
検出器モジュールにおいて、複数の異なる光子変換器を同時に使用することも可能であるが、ただし、この場合は、検出放射線が光学的に相応に分配されなければならない。それぞれの変換器ごとに、評価モジュールを備えた分配回路を個別に設けてもよいが、例えば、最初に１つの変換器の信号が、次いでもう１つの変換器の信号が、同じ評価モジュールで処理されるように接続を行ってもよい。
【００３１】
また例えば検出放射線が検出前にスペクトル的に分解される場合、上記の光子変換器のライン検出器またはアレイ状の検出器を使用することも可能である。その場合、個々のスペクトルのチャネルが、同じ評価モジュールで順に評価されるが、それぞれのスペクトルのチャネルごとに、異なる評価モジュールを備えた個別の評価回路を設けてもよい。
【００３２】
しかし、すべての評価チャネルに対し、共通の評価ユニットが設けられており、したがって、データを検出器モジュールから転送するインターフェイスは１つだけである。
顕微鏡、特に走査型レーザ顕微鏡検査における利用目的には、検出器モジュール中の評価モジュールとして、オーバー・サンプリング・モジュール、積分モジュール、ＦＣＳモジュール、光子カウントモジュール、および／またはＦＬＩＭモジュールが設けられる。勿論その他の評価モジュールも、組み込まれていても、あるいは組み込まれてもよく、評価モジュールがもっと少なくてもよい。しかしながら上に挙げたものは最も一般的な評価方法を含んでいる。検出器モジュールは、個々の評価モジュールが補充または交換できるように形成することも可能である。これは、利用できるスペースが限られている場合に特に有利である。評価モジュールが、例えば差し込みモジュールとして構成されている場合、検出器モジュール全体を交換するのではないので、費用がかかる改造および再設定なしで交換を行うことが可能である。
【００３３】
本発明に基づく検出器モジュールは、それぞれ異なる信号評価方法を必要とする様々な検査方式が実施される、走査型レーザ顕微鏡での使用に特に良く適している。検出器モジュールが使用されるこのような走査型レーザ顕微鏡は、通常、調整ユニットまたは制御ユニットを備えており、それによって試料を検査するために１つまたは複数の検査方式を選択することができる。次いで選択基準が、設定された検査方式に基づき好ましくは自動的に確定され、検出器の選択ユニットに伝達される。あるいは、評価方法の選択を、例えば顕微鏡の制御ユニットを介する適切なメニュー制御によって手動で行うことも可能である。
【００３４】
本発明を、例示的実施形態に基づき以下により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
まず図１に、走査型レーザ顕微鏡（ＬＳＭ）の構造を概略的に示す。ＬＳＭは、基本的に５つのコンポーネント、すなわち光源モジュール１と、走査モジュール２と、顕微鏡モジュール３と、検出器モジュール４とから成る。光源モジュール１では照明用放射線が生成される。このために、用途に応じて１つまたは複数の適切な光源を設けることができる。例として図１に示された光源モジュール１では、光源として２つのレーザ５、６が備設けられている。レーザ５および６の光は、図に示されていない結合部を介して光ファイバ７に結合されている。レーザ５および６の前には、レーザのスイッチを切らなくても、両方のレーザ光線の一方が遮断できるように、それぞれ光バルブを設けることができる。
【００３６】
放射線成形ユニット８では、様々な波長の放射線をまずコリメートし、続いて放射線プロフィルを変化させる。このため放射線は、出射する際にあるプロフィル平面において、例えば基本的に矩形の視野を照明し、その際に、矩形の視野の長軸に沿った強度分布は、ガウス曲線の分布ではなく、プラトー曲線の分布に対応している。このライン状の放射線は、断面が矩形の視野を照明するのに適している。放射線成形ユニット８から出た放射線は、試料１０を照明するための照明用放射線９として働く。このために照明用放射線９は、主カラー・スプリッタ１１を介して、走査モジュール２上およびその中へ偏向される。走査モジュールで照明用放射線９が指示通りに偏向されてから、照明用放射線は、顕微鏡モジュール３を介して顕微鏡モジュール３の対物レンズの焦点において試料１０に導かれ、それにより試料１０を走査することができる。焦点における試料１０から放射された放射線、例えば反射された放射または励起された蛍光放射も、顕微鏡モジュール３を介して走査モジュール２に戻る。走査モジュール２では、時間的に変化する放射線が再び静止している放射線に変換され、試料から来る放射線が「デスキャン」される。走査モジュール２を出た後、試料から来た光は主ビーム・スプリッタ１１を通り抜け、検出器モジュール４に当たり、この検出器モジュール４は、試料から来た光が検出され分析される。その際、検出器モジュール４で、様々な波長の光がスペクトル的に選択的に検査されるようにすることができる。
【００３７】
検出器モジュール４の構造が例として図２に示されている。矢印で示されるように、光が、左から、ここでは５極管１２として実施されている光電子変換器に入射する。その代わりに、またはそれと同時に、他の変換器を使用することも当然可能であり、５極管１２から出る電気信号は、４つの評価チャネル１３．１、１３．２、１３．３、１３．４に分配される。次いで、これらのチャネルのそれぞれにおける信号は、対応する増幅器１４．１、１４．２、１４．３、１４．４を通り、その際、増幅器１４．１、１４．２、１４．３、１４．４は個別に制御され得る。続いて電気信号は、個々の評価モジュール１５、１６、１７、１８によって評価される。基本的なものと見なされる図２の例では、４つのモジュールが示されているが、これより多くの、またはより少ないモジュールを設けても、あるいは他の機能を備えるモジュールを設けてもよい。最初にＦＬＩＭモジュール１５が設けられており、これによって試料における蛍光励起の寿命が測定できる。ＦＣＳモジュール１６は、蛍光相関分光法の際に使用される。この場合、基本的に、記録された光パルスの間の時間間隔が決定される。光子カウントモジュール１７によって個々の光子がカウントできる。最後にオーバー・サンプリング・モジュール１８が設けられており、これによって信号のオーバー・サンプリング分析を行うことができ、あるいは単純積分を行うこともできる。ただし、これらは、奇／偶積分のための更なるモジュールによって実施することもできる。評価モジュール１５、１６、１７、１８によって生成された結果信号は、ＦＰＧＡ１９に伝達される。そこでは必要に応じて信号を任意に使用することができる。どの信号が呼び出され、その後の処理および評価のために転送されるかは、選択基準に基づいて決定され、この選択基準は、制御ユニット２１によって、ＬＶＤＳインターフェイス２０を介してＦＰＧＡ１９に伝達される。制御ユニット２１はＬＳＭに組み込まれていてもよく、ここに示された例では外付けのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。選択基準は、検査方式に基づき、または手動で予め与えられ、選択基準を有する信号に基づいて、ＦＰＧＡ１９がプログラミングされ、あるいはその回路が変更される。この例では、ユーザは蛍光寿命測定の実行を所望し、それに応じて自動的に選択基準が予め定められており、ＦＬＩＭモジュール１５によって生成された結果信号だけがＬＶＤＳインターフェイス２０を介して出力される。
【００３８】
図３には、ＦＣＳ測定用に調整されているような検出器モジュール４が示されている。この場合、ＦＣＳモジュール１６を備えた評価チャネル１３．２からの信号だけが、転送される。
【００３９】
図２および図３に示された検出器モジュールは例を示しているだけであり、選択基準が相応に予め設定されている場合には、評価モジュール１５、１６、１７、１８のうちの幾つかからの結果信号を転送し出力することも可能である。さらに、測定の最中に幾つかの測定方法を時間的に切り替えることも可能である。このために、所定の時間間隔でＦＰＧＡ１９に新たな選択基準が伝達され、あるいは最初に伝達された選択基準が、時間的に切り替えるための命令を含み、その命令が自動的に実行される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に基づく検出器モジュールを備えたＬＳＭを示す図。
【図２】選択回路が第１の位置にある検出器モジュールの詳細図。
【図３】選択回路が第２の位置にある検出器モジュールの詳細図。
【符号の説明】
【００４１】
１…光源モジュール、２…走査モジュール、３…顕微鏡モジュール、４…検出器モジュール、５、６…レーザ、７…光ファイバ、８…放射線成形ユニット、９…照明ユニット、１０…試料、１１…主カラー・スプリッタ、１２…５極管、１３．１、１３．２、１３．３、１３．４…評価チャネル、１４．１、１４．２、１４．３、１４．４…増幅器、１５…ＦＬＩＭモジュール、１６…ＦＣＳモジュール、１７…光子カウントモジュール、１８…オーバー・サンプリング・モジュール、１９…ＦＰＧＡ、２０…ＬＶＤＳインターフェイス、２１…制御ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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