(57)【要約】【課題】異なる種類及び異なる製造会社の現行の光学顕微鏡を、高分解能走査型蛍光顕微鏡に問題なく改良可能なスキャナヘッド及びスキャナヘッド付き装置を提供する。【解決手段】高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法のためのスキャナヘッドは、スキャナヘッドを光学顕微鏡に接続するための第１コネクタ、スキャナヘッドを光源及び蛍光検出器に接続するための第２コネクタ、最大強度により囲まれた最小強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光源からの光の第１部分を第１光強度分布に成形すると共に、第１光強度分布の最小強度の位置において最大強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光の第２部分を第２光強度分布に成形する光線成形装置、光線により試料をスキャンする様に構成された４つの傾動ミラー、並びに、蛍光を第２の光導波路ポートに偏向させる偏向器、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体、
該筐体上または該筐体内に配置され、かつ、前記スキャナヘッドを光学顕微鏡に接続する様に構成された第１コネクタ、
前記筐体上または前記筐体内に配置され、かつ、前記スキャナヘッドを、ファイバ光導波路を介して、外部光源及び外部蛍光検出器に接続する様に構成された第２コネクタ、
前記筐体内に入れられ、前記第２コネクタ及び前記第１コネクタ間に配置され、前記外部光源からの光を光線に成形する様に構成された光線成形装置、並びに、
前記筐体内に入れられ、前記光線成形装置及び前記第１コネクタ間に配置され、かつ、試料からの蛍光が前記第２コネクタに戻る様に誘導される間に、前記光線が前記光学顕微鏡により集中する前記試料が、前記光線により２つの異なる方向にスキャンされる様に、異なる偏向角度により前記光線を偏向させる様に構成された傾動ミラーを有し、
前記第１コネクタは、前記スキャナヘッドを、前記光学顕微鏡の取り付け具に接続する様に構成され、前記取り付け具は、中間像が、前記傾動ミラーに関して規定された第２の相対位置を有する様に、前記光学顕微鏡により撮像された前記試料の前記中間像に関して規定された第１の相対位置を有し、
前記第２コネクタは、前記光源からの光を受ける様に構成された第１の光導波路ポート、及び前記蛍光を前記検出器に出力する様に構成された分離した第２の光導波路ポートを有し、
偏向器は、前記傾動ミラー及び前記第１の光導波路ポート間に配置され、前記蛍光を、前記第２の光導波路ポートに偏向させる様に構成され、
前記光線成形装置は、最大強度により囲まれた最小強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第１部分を、第１光強度分布に成形すると共に、前記第１光強度分布の前記最小強度の位置において最大強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第２部分を、第２光強度分布に成形する様に構成され、
前記傾動ミラーは、駆動部及び傾動軸を各々が有する４つの傾動ミラーを有し、４つの前記駆動部は、４つの傾動ミラーを各々の傾動軸の周りで傾動させるために、互いに独立に制御される様に構成される、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法のためのスキャナヘッド。
【請求項２】
前記第１コネクタは、前記スキャナヘッドを、カメラ取り付け具、または、完全な修正及び規格化の内の少なくとも一方がされた前記光学顕微鏡の別の取り付け具に接続する様に構成される、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項３】
前記第１コネクタは、前記光学顕微鏡の前記取り付け具における固定位置内に、前記スキャナヘッドを支持する様に構成される、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項４】
前記傾動ミラーは、前記中間像が落ちる平面の周りに配置される、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項５】
前記第１の光導波路ポートは、前記第１コネクタとは反対の前記スキャナヘッド側に位置するのに対し、前記第２の光導波路ポートは、前記第１コネクタとは反対の前記スキャナヘッド側に同様に位置するか、または、前記第１コネクタと同一の前記スキャナヘッド側に位置する、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項６】
前記光線成形装置は、前記光学顕微鏡の焦点において、前記最大強度により囲まれた前記最小強度を有し、かつ、前記光源からの光の前記第２部分を成形すると共に、前記光学顕微鏡の焦点において、前記光の前記第１部分の前記最小強度の位置にて前記最大強度を有する様に、前記光源からの光の前記第１及び第２部分のための共通光路を用いて、前記光源からの光の前記第１部分を成形する光線成形配置を有する、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項７】
複屈折板は、前記光線成形装置及び前記偏向器間に設けられ、前記複屈折板は、前記光線に平行な高速軸により、基準方向に向けられ、前記複屈折板は、傾動される様に構成される、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項８】
前記取り付け具の光軸の方向及び前記光軸に垂直の方向において、２５ｃｍ以下の最大サイズを有し、かつ、１．５ｋｇ以下の質量を有する、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項９】
前記傾動ミラーの駆動部を外部制御装置に接続するための制御ケーブル用の制御ケーブルポートは、前記筐体上または前記筐体内に配置される、請求項１に記載のスキャナヘッド。
【請求項１０】
光を供給する光源、蛍光を検出する様に構成された検出器、及び制御装置を有する基部、
第１の光導波路、前記光源に接続されている前記第１の光導波路の第１端部、
第２の光導波路、前記検出器に接続されている前記第１の光導波路の第１端部、
制御ケーブル、前記制御装置に接続されている前記制御ケーブルの第１端部、並びに
前記基部から分離されたスキャナヘッドを用いて、
光学顕微鏡を高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良するための装置であって、
前記スキャナヘッドは、
筐体、
該筐体上または該筐体内に配置され、かつ、前記スキャナヘッドを光学顕微鏡に接続する様に構成された第１コネクタ、
前記筐体上または前記筐体内に配置され、かつ、前記第１の光導波路の第２端部が接続された第１の光導波路ポート、及び、前記筐体上または前記筐体内に配置され、かつ、前記第２の光導波路の第２端部が接続された分離した第２の光導波路ポート、
前記筐体内に入れられ、前記第１の光導波路ポート及び前記第１コネクタ間に配置され、前記光源により供給される前記光を光線に成形する様に構成された光線成形装置、並びに、
前記筐体内に入れられ、前記光線成形装置及び前記第１コネクタ間に配置され、かつ、試料からの蛍光が前記第２の光導波路ポートに戻る様に誘導される間に、前記光線が前記光学顕微鏡により集中する前記試料が、前記光線により２つの異なる方向にスキャンされる様に、異なる偏向角度により前記光線を偏向させる傾動ミラーを有し、
前記第１コネクタは、前記スキャナヘッドを、前記光学顕微鏡の取り付け具に接続する様に構成され、前記取り付け具は、中間像が、前記傾動ミラーに関して規定された第２の相対位置を有する様に、前記光学顕微鏡により撮像された前記試料の前記中間像に関して規定された第１の相対位置を有し、
偏向器は、前記傾動ミラー及び前記第１の光導波路ポート間に配置され、前記蛍光を、前記第２の光導波路ポートに偏向させる様に構成され、
前記光線成形装置は、最大強度により囲まれた最小強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第１部分を、第１光強度分布に成形すると共に、前記第１光強度分布の前記最小強度の位置において最大強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第２部分を、第２光強度分布に成形する様に構成され、
前記傾動ミラーは、駆動部及び傾動軸を各々が有する４つの傾動ミラーを有し、４つの前記駆動部は、前記制御ケーブルの第２端部に接続され、かつ、前記４つの傾動ミラーを各々の傾動軸の周りで傾動させるために、前記制御装置により互いに独立に制御される、装置。
【請求項１１】
前記第１の光導波路は、単一モードファイバ光導波路を有し、前記第２の光導波路は、少なくとも１つの多モードファイバ光導波路を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記基部は、供給低電圧を供給するための供給ポート、及び、制御コンピュータに接続するための通信ポートの内、少なくとも一方を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記光源は、異なる波長で放射する、少なくとも２つのレーザを有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
アクチュエータを制御することにより高さ調整の可能な試料保持器を更に有し、前記アクチュエータは、更なる制御ケーブルにより、前記基部内の更なる制御装置に接続される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
光学顕微鏡により撮像された試料の中間像に関して規定された第１の相対位置を有する取り付け具を有する光学顕微鏡、
光を供給する光源、
蛍光を検出する様に構成された蛍光検出器、
第１の光導波路、前記光源に接続されている前記第１の光導波路の第１端部、
第２の光導波路、前記検出器に接続されている前記第２の光導波路の第１端部、
制御装置、
制御ケーブル、前記制御装置に接続されている前記制御ケーブルの第１端部、並びに
前記光源及び前記蛍光検出器から分離されたスキャナヘッド
を有する高分解能走査型蛍光顕微鏡であって、
前記スキャナヘッドは、
筐体、
該筐体上または該筐体内に配置され、かつ、前記スキャナヘッドを前記光学顕微鏡の前記取り付け具に接続する第１コネクタ、
前記第１の光導波路の第２端部が接続された第１の光導波路ポート、及び、前記第２の光導波路の前記第２端部が接続された分離した第２の光導波路ポート、
前記筐体内に入れられ、前記第２コネクタ及び前記第１コネクタ間に配置され、最大強度により囲まれた最小強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第１部分を、第１光強度分布に成形すると共に、前記第１光強度分布の前記最小強度の位置において最大強度を有する前記光学顕微鏡の焦点において、前記光源からの光の第２部分を、第２光強度分布に成形する光線成形装置、並びに
前記筐体内に入れられ、前記光線成形装置及び前記第１コネクタ間に配置され、前記試料からの蛍光が前記第２コネクタに戻る様に誘導される間に、前記光線が前記光学顕微鏡により集中する前記試料が、前記光線により２つの異なる方向にスキャンされる様に、前記光線成形装置により成形された前記光を、異なる偏向角度により偏向させると共に、駆動部及び傾動軸を各々が有する４つの傾動ミラーを有する傾動ミラーであり、前記駆動部は、前記制御ケーブルの第２端部に接続され、前記制御装置は、前記４つの傾動ミラーを各々の傾動軸の周りで傾動させるために、前記傾動ミラーの４つの前記駆動部を、互いに独立に制御し、前記中間像は、前記傾動ミラーに関して規定された第２の相対位置を有する、傾動ミラーを有し、
偏向器は、前記傾動ミラー及び前記第１の光導波路ポート間に配置され、前記試料から到来する前記蛍光を、前記第２の光導波路ポートに偏向させる、高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【請求項１６】
前記傾動ミラーは、前記中間像が落ちる平面の周りに配置される、請求項１５に記載の高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【請求項１７】
前記第１の光導波路は、単一モードファイバ光導波路を有し、前記第２の光導波路は、少なくとも１つの多モードファイバ光導波路を有する、請求項１５に記載の高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【請求項１８】
前記光学顕微鏡の前記取り付け具は、カメラ取り付け具、または、完全な修正及び規格化の内の少なくとも一方がされた別の取り付け具である、請求項１５に記載の高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【請求項１９】
前記光源は、異なる波長で放射する、少なくとも２つのレーザを有する、請求項１５に記載の高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【請求項２０】
アクチュエータを制御することにより高さ調整の可能な試料保持器を更に有し、前記アクチュエータは、更なる制御ケーブルにより、更なる制御装置に接続される、請求項１５に記載の高分解能走査型蛍光顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１０月１４日付けで出願された、同時係属中の欧州特許出願ＥＰ１５１８９７２８．７に対し、優先権を主張する。
【０００２】
本願開示は、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法のためのスキャナヘッドに関する。更に、本願開示は、光学顕微鏡を、その様なスキャナヘッドを有する高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良するための装置に関する。
【０００３】
以下の説明においては、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法は、走査型蛍光顕微鏡検査法、特にレーザ走査顕微鏡法とする。レーザ走査顕微鏡法では、試料が、蛍光を発する様に試料を励起するための集中光線を用いてスキャン（走査）され、その後、蛍光が感知され、かつ、試料内の集中光線の各部分に割り当てられるだけでなく、集中光線の一部が、試料内の集中光線の各々の位置毎に感知された蛍光を、励起波長での回折限界下において、生じさせる空間領域を狭くする働きをする。そのために、光線は、励起光に加えて、蛍光阻害光を有するものとしてもよい。蛍光阻害光は、励起光が最大強度をとる位置において、最大強度により囲まれた最小強度を有すると共に、最小強度周辺の小さな領域の外側の至る所における蛍光の放出を阻害する。例えば、蛍光阻害光は、誘導放出を介して励起されたフルオロフォア（蛍光色素分子）により、蛍光の放出を妨げるＳＴＥＤ光であってもよい。また、蛍光阻害光は、切替可能なフルオロフォアを、励起光による蛍光放出を起こさせない暗状態へ切り替える切替光であってもよい。
【背景技術】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において周知のスキャナヘッドは、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法には適さない。周知のスキャナヘッドは、ファイバ光導波路から平行光線内へ出現する励起光を形成するレンズを有する。光線は、駆動部により傾動可能な２つのミラーにより偏向し、光学顕微鏡の対物レンズにより、光学顕微鏡の接眼レンズ取り付け具を経由して、試料上に向けられる。対物レンズにより集中した光線を用いて試料をスキャンするために、ミラーは、傾斜している。接眼レンズから反対方向に出現する蛍光は、ミラーによりレンズ上に戻され、レンズは、蛍光を、ファイバ光導波路内に注入する。ファイバ光導波路は分岐し、その一方は、励起光を供給する光源の方向に向かい、他方は、蛍光を感知する検出器の方向に向かう。従って、光源及び検出器は、スキャナヘッドの一部ではないが、ファイバ光導波路を介して、スキャナヘッドに接続される。また、ミラーの駆動部は、スキャナヘッドの外側において制御される。
【０００５】
特許文献２及び特許文献３に対応する、特許文献４において周知のレーザ走査顕微鏡は、少なくとも二次元に偏向させるスキャナを用いて、レーザ光線をスキャナヘッド内に注入するための配置を有する。光線は、光学顕微鏡を介して、試料内に集中する。発散して出現する光線の視準のための視準視覚が、スキャナヘッドにおけるファイバ端部の下流において提供される一方、光線の注入は、少なくとも１つのファイバ光導波路を介して達成される。試料の方向から見ると、スキャン対象物からの光線を検出するための検出器は、スキャナヘッド内のスキャナの下流において、提供される。
【０００６】
高分解能走査型蛍光顕微鏡、及び高分解能走査型蛍光顕微鏡用のモジュールは、特許文献５に対応する特許文献６から周知である。高分解能走査型蛍光顕微鏡は、試料のエネルギー状態を励起させるのに適した励起光線を放射するための光源、並びに、放出光、及び光源からの励起光を検出すると共に、試料内の誘導放出を励起光線により励起させるための検出器を有する。励起光線及び励起光は、これらの強度分布が、焦点域において部分的に重なり合う様に、配置される。励起光を成形する光学素子は、走査型蛍光顕微鏡の光線経路内に位置することのできる少なくとも１つのモジュール内に結合される。実際の態様では、モジュールは、走査型蛍光顕微鏡の対応する取り付け具に該モジュールを接続可能なバヨネット（銃剣）取り付け具を有するものとしてもよい。現存の走査型蛍光顕微鏡は、周知の高分解能走査型蛍光顕微鏡用のモジュールを用いて、ＳＴＥＤ顕微鏡に改良されることが意図されている。光学素子の調整は、走査型蛍光顕微鏡に対して、励起光を成形し、ＳＴＥＤ顕微鏡として、走査型蛍光顕微鏡の完全な機能を果たすが、困難であることが判明している。その後、励起光が、走査型蛍光顕微鏡の対物レンズの瞳孔に対して正確に位置合わせされ、かつ、走査型蛍光顕微鏡のスキャナにより試料をスキャンする際に上記位置合わせを維持する場合に限り、励起光は、焦点域において、意図された強度分布を有する。
【０００７】
“簡易ＳＴＥＤ”という表題により、励起光及び蛍光阻害光が光線成形視覚を共に通過するが、励起光及び蛍光阻害光上に異なる効果を有する、高分解能走査型蛍光顕微鏡が知られている。特に、蛍光阻害光は、回折限界点に集中した強度が最大の励起光において最大強度に囲まれた最小強度を有する様に、成形される。“簡易ＳＴＥＤ”の表題を付された光線成形視覚の実施例は、特許文献７、特許文献８、及び特許文献９に対応する、特許文献１０に記載されている。
【０００８】
特許文献１１に対応する特許文献１２においては、光線を集中させると共に瞳孔を有する視覚に対して光線の動的変動を行う装置が知られている。動的変動は、集中光線を有する２次元のスキャン範囲内において対象物をスキャンするために、遂行される。装置は、動的調整の可能な偏向角度により、視覚の光軸に対して２つの異なる方向に光線を偏向させる光線偏向器を有する。各方向につき少なくとも２つの光線偏向器が、直列接続される。該光線偏向器は、集束視覚の光軸に対する光線の角度に加えて、集束視覚の瞳孔内の各方向の光線の光線位置も、従って、試料領域内の集中光線の位置も、設定可能な様に、互いに独立に制御されるものとしてもよい。この様な方法により、スキャン範囲上の光状態を変化させることなく、２次元のスキャン範囲をスキャンすることが可能となる。この様な方法により、例えば、励起光の空間位相構造が、ＳＴＥＤ顕微鏡の使用中に瞳孔内において変化することが妨げられる。この様な変化は、励起光線の強度が最大の位置において最大高強度により囲まれた最小低強度を有さない集中励起光の所望の光強度分布を導く。更に、周知の装置を用いることにより、焦点対象物のレンズ光行差、及び光線偏向器の光行差に加えて、偏向器から瞳孔への距離、または集束視覚から瞳孔画像への距離も、補償可能である。更に、偏向された光線の転心は、例えば、異なる対物レンズの異なる軸位置を提供するために、軸方向に設定可能である。
【０００９】
科学出版物である非特許文献１は、光学顕微鏡、及び光学顕微鏡の外部の光学装置を用いた“自作”ＳＴＥＤ顕微鏡を開示する。光学装置は、光線を放射するレーザ光源を有する。光線は、励起光線及び抑制光線に分かれる。励起光線は、３０ｍ（９８フィート）の光ファイバを含む光路から提供される。抑制光線は、１００ｍ（３２８フィート）の光ファイバを含む分離した光路から、該光ファイバが“ドーナツ”形状に成形される過程において提供され、その結果、誘導放出抑制を提供すると共に、蛍光放出を妨げる。第１のダイクロイックミラーにより、光学顕微鏡の対物レンズ、及び４つの傾動ミラーを有するクワッドスキャナを用いて、試料をスキャンするために、双方の光線が利用される。試料からの蛍光は、第２のダイクロイックミラーにより検出器上に偏向される前に、光学顕微鏡対物レンズ、クワッドスキャナ、及び第１のダイクロイックミラーを経由して、フィードバックされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第１９９０／００７５４号
【特許文献２】米国特許第６１６７１７３号明細書
【特許文献３】米国特許第６４８６４５８号明細書
【特許文献４】独国特許第１９７０２７５３号明細書
【特許文献５】米国特許第６９５８４７０号明細書
【特許文献６】独国特許第１０１０５３９１号明細書
【特許文献７】米国特許第８７５５１１６号明細書
【特許文献８】国際公開第２０１０／１３３６７８号
【特許文献９】独国特許第１０２０１４１１３７１６号明細書
【特許文献１０】独国特許第１０２００７０２５６８８号明細書
【特許文献１１】米国特許第８５２０２８０号明細書
【特許文献１２】欧州特許第２３５９１７８号明細書
【特許文献１３】国際公開第２０１０／０６９９８７号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】“アミロイド線維形成を研究するための誘導放出抑制顕微鏡”（Ｐ．マホウ等、単一分子分光法及び超解像画像化ＶＩＩＩ、Ｊ．エンダーレイン等（ｅｄ）、ＳＰＩＥの手順、Ｖｏｌ．９３３１、２０１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
異なる種類及び異なる製造会社の現行の光学顕微鏡を、高分解能走査型蛍光顕微鏡に問題なく改良可能なスキャナヘッドの必要性は、依然として、存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法のためのスキャナヘッドを提供する。スキャナは、筐体、該筐体上または該筐体内に配置され、かつ、スキャナヘッドを光学顕微鏡に接続する様に構成された第１コネクタ、並びに、筐体上または筐体内に配置され、かつ、スキャナヘッドを、ファイバ光導波路を介して、外部光源及び外部蛍光検出器に接続する様に構成された第２コネクタを有する。光線成形装置は、筐体内に入れられ、第２コネクタ及び第１コネクタ間に配置され、外部光源からの光を光線に成形する様に構成される。更に、傾動ミラーは、筐体内に入れられ、光線成形装置及び第１コネクタ間に配置され、かつ、試料からの蛍光が第２コネクタに戻る様に誘導される間に、光線が光学顕微鏡により集中する試料が、光線により２つの異なる方向にスキャンされる様に、異なる偏向角度により光線を偏向させる様に構成される。
【００１４】
第１コネクタは、スキャナヘッドを、光学顕微鏡の取り付け具に接続する様に構成される。取り付け具は、中間像が、傾動ミラーに関して規定された第２の相対位置を有する様に、光学顕微鏡により撮像された試料の中間像に関して規定された第１の相対位置を有する。第２コネクタは、光源からの光を受ける様に構成された第１の光導波路ポート、及び蛍光を検出器に出力する様に構成された分離した第２の光導波路ポートを有する。
【００１５】
偏向器は、傾動ミラー及び第１の光導波路ポート間に配置され、蛍光を、第２の光導波路ポートに偏向させる様に構成される。光線成形装置は、最大強度により囲まれた最小強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光源からの光の第１部分を、第１光強度分布に成形すると共に、第１光強度分布の最小強度の位置において最大強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光源からの光の第２部分を、第２光強度分布に成形する様に構成される。傾動ミラーは、駆動部及び傾動軸を各々が有する４つの傾動ミラーを有する。４つの駆動部は、４つの傾動ミラーを各々の傾動軸の周りで傾動させるために、互いに独立に制御される様に構成される。
【００１６】
また、本願発明は、光学顕微鏡を高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良するための装置も提供する。装置は、本願発明に係るスキャナヘッド、並びに、光を供給する光源、蛍光を検出する様に構成された検出器、及び傾動ミラーの駆動部を制御する様に構成された制御装置を有する基部を有する。装置は、光源からスキャナヘッドの第１の光導波路ポートへ導く第１の光導波路、第２の光導波路ポートから検出器へ導く第２の光導波路、及び制御装置から傾動ミラーの駆動部へ導く制御ケーブルを更に有する。
【００１７】
また、本願発明は、光学顕微鏡により撮像された試料の中間像に関して規定された第１の相対位置を有する取り付け具を有する光学顕微鏡、光源供給光、蛍光を検出する様に構成された蛍光検出器、第１の光導波路、光源に接続されている第１の光導波路の第１端部、第２の光導波路、検出器に接続されている第２の光導波路の第１端部、制御装置、制御ケーブル、制御装置に接続されている制御ケーブルの第１端部、及び本願発明に係るスキャナヘッドを有し、スキャナヘッドは、第１及び第２の光導波路並びに制御ケーブルの第２端部に接続されている、高分解能走査型蛍光顕微鏡も提供する。
【００１８】
本願発明の他の特徴及び効果は、添付の図面及び詳細な説明を見ることで、当業者に明らかになるであろう。本明細書に記載されたその様な全ての付加的特徴及び効果は、請求項により規定される様な本願発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【００１９】
本願発明は、以下の図面を参照することで、よりよく理解することができる。図面内の構成要素は、必ずしも実際の縮尺とは限らず、本願発明の動作原理を明確に説明するために強調されている。図面において、同様の参照番号は、幾つかの視点を通して、対応する部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、光学顕微鏡に接続された、本願開示に係るスキャナヘッドを概略的に示す図である。
【図２】図２は、光学顕微鏡に接続された、本願開示に係るスキャナヘッドを有する、本願開示に係る装置を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１または図２に示された、本願開示に係るスキャナヘッドを有するスキャナの実施形態を示す図である。
【図４】図４は、本願開示に係るレーザスキャナを有する走査型蛍光顕微鏡に改良される光学顕微鏡の焦点における光の部分の強度分布を示す図である。
【図５】図５は、光学顕微鏡に接続された、本願開示に係るスキャナヘッドの更なる実施形態を概略的に示す図である。
【図６】図６は、光学顕微鏡に接続された、本願開示に係るスキャナヘッドの更に別の実施形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本願開示に係る高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法のためのスキャナヘッドは、筐体を有する。第１コネクタは、筐体上または筐体内に配置され、かつ、スキャナヘッドを、光学顕微鏡により撮像された試料の中間像に関して規定された第１の相対位置を有する、光学顕微鏡の取り付け具に接続する様に構成される。このことは特に、例えば、カメラを有する光学顕微鏡により見られる個別の試料の画像を記録することができる様にするために、第１コネクタが、スキャナヘッドをカメラ取り付け具に接続する、あるいは、光学顕微鏡の中間像の規定された相対位置を有する、別の十分に修正された、及び／または、規格化若しくは標準化された取り付け具に接続するために構成されることを意味する。その様なカメラ取り付け具は、異なる種類及び異なる製造会社の多くの光学顕微鏡において、存在する。カメラ取り付け具は、光学顕微鏡の像平面に対して規定された方法により、取り付けられたカメラの位置合わせを行う。実際の態様では、光学顕微鏡の中間像に関して規定された第１の相対位置を有する取り付け具は、Ｃ取り付け具と呼ばれることがあり、いわゆるＣ取り付け具は、光学顕微鏡の像平面に対して規定された距離内に止める取り付けねじを有する。現行の光学顕微鏡の多くは、Ｃ取り付け具を有する。
【００２２】
取り付け具に接続するための第１コネクタに加えて、本願開示に係るスキャナヘッドは、筐体上または筐体内に配置され、かつ、スキャナヘッドをファイバ光導波路経由で外部光源に接続すると共に蛍光用の外部検出器に接続する様に構成され、かつ、光源からの光及び検出器への蛍光のための分離した光導波路ポートを有する第２コネクタを有する。すなわち、第２コネクタは、光源からの光を受ける様に構成された第１の光導波路ポート、及び、蛍光を検出器へ出力する様に構成された分離した第２の光導波路ポートを有する。これらの分離した導波管ポートは、理想的に適合されたファイバ光導波路により各々が誘導される、外部光源からの光及び外部検出器への蛍光にとって、必要である。このことは、蛍光のためには、強度損失を低減するために、多モードファイバ光導波路が使用されるべきであるのに対し、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法における光源からの光のためには、通常、偏波面保存単一モードファイバ光導波路が要求される、という事実に起因して必要である。
【００２３】
本願開示に係るスキャナヘッドの光線成形装置は、筐体内に入れられ、第２コネクタ及び第１コネクタ間に配置され、外部光源からの光を光線に成形する様に構成される。光線成形装置は、最大強度により囲まれた最小強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光源からの光の第１部分を、第１光強度分布に成形すると共に、第１光強度分布の最小強度の位置において最大強度を有する光学顕微鏡の焦点において、光源からの光の第２部分を、第２光強度分布に成形する様に構成される。光源からの光の第１部分は、特に、刺激光に設計されるのに対し、光源からの光からの他の部分は、特に、励起光に設計される。光源からの光の２つの部分を異なる方法により成形する光線成形装置の構成要素は、光源からの光の内の第１部分のみまたは第２部分のみの何れかが、上記構成要素を介して送信される様に、互いに分離されて配置されるものとしてもよい。この様な場合には、その後に、光源からの光の２つの部分は、結合され、共に光線成形装置に入る時に、分離される。適切な光線成形装置は、ＳＴＥＤ顕微鏡の分野における当業者に知られている。
【００２４】
更に、本願開示に係るスキャナヘッドは、筐体内に入れられて光線成形装置及び第１コネクタ間に配置され、かつ、試料からの蛍光が第２コネクタに戻る様に誘導される一方で、光学顕微鏡により光線が集中した試料が、光線により２つの異なる方向にスキャンされる様に、異なる偏向角度により光線を偏向させる様に構成される、傾動ミラーを有する。このことは、取り付け具が、光学顕微鏡により撮像された試料の中間像に関して規定された第１の相対位置を有するだけでなく、中間像もまた、傾動ミラーに関して規定された第２の相対位置を有することを意味する。
【００２５】
駆動部を有する４つの傾動ミラーの各々は、試料がスキャンされる方向毎に、２つの傾動ミラーに対応して存在する。傾動ミラーの駆動部は、４つの傾動ミラーを各々の傾動軸の周りで傾動させるために、互いに独立に制御されるものとしてもよい。傾動ミラーは、本願開示に係るスキャナヘッドを有するスキャナを構成する。しかしながら、傾動ミラーの機能は、スキャナの機能に限定されるものではない。光線は、４つの傾動ミラーにより、所望の角度のみならず所望の位置において、各光学顕微鏡の対物レンズの瞳孔を通過する様に、偏向されるものとしてもよい。このことは、特に、光学顕微鏡により集中した光の第１部分が、最大強度により囲まれた最小強度を確実に実現するために、必要である。特許文献１２において、傾動ミラーの配置を手段として補償可能なものとして既に言及した、全ての他の視覚及び位置合わせ誤差に加えて、取り付け具の軸、及び光学顕微鏡の対物レンズの瞳孔の中心間における軸方向出力偏差（アキシャルオフセット）も、傾動ミラーの補助により、補償されるものとしてもよい。
【００２６】
更に、本願開示に係るスキャナヘッドは、傾動ミラー及び第１の光導波路ポート間に配置され、かつ、蛍光を第２の光導波路ポートに偏向させる様に構成された偏向器を有する。これにより、傾動ミラーによりデジタルスキャンされた蛍光は、光源からの光の光線経路から分離され、蛍光のために提供された分離した第２の光導波路ポートの方向へ導かれる。分離は、傾動ミラーの方向から見て、光線成形装置に対して上流または下流であってもよい。光線成形装置の後段のみにおける分離は、光線成形装置が蛍光上を完全に通過する時に好都合である。すなわち、蛍光が光線成形装置を通過する時に、大きな強度損失が発生しない。
【００２７】
本明細書に記載された、本願開示に係るスキャナヘッドの全ての特徴は、異なる光学顕微鏡、すなわち、異なる種類及び／または異なる製造会社の光学顕微鏡に対して互換性を有し、その結果、スキャナヘッド及び光学顕微鏡が、高分解能走査型蛍光顕微鏡に結合されるスキャナヘッドにとって不可欠である。これにより、異なる光学顕微鏡を走査型蛍光顕微鏡に改良するためのスキャナヘッドが、課される調整努力に起因して広く流通しないという事実を考慮に入れて、大きな問題なく、異なる種類及び異なる製造会社の現行の光学顕微鏡を、高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良することができる。一般的に、高分解能走査型蛍光顕微鏡における調整努力は、より高い。かかる問題は、本願開示に係るスキャナヘッドでは、４つの傾動ミラーを用いて管理される。
【００２８】
スキャナヘッドの筐体は、その上またはその中に第１コネクタ及び第２コネクタが設けられ、かつ、スキャナヘッドの全ての他の部分を取り囲む、単一の筐体である。筐体は、実質的に、それ自体の支持構造を有することのできる、スキャナヘッドの光学装置の入れ物として、設けられるものとしてもよい。あるいは、筐体または筐体の部分が、スキャナヘッドの光学装置も支持する構造を形成するものとしてもよい。
【００２９】
本願開示は、現行の走査型蛍光顕微鏡のスキャナを用いて現行の走査型蛍光光学顕微鏡をＳＴＥＤ顕微鏡に改良するための励起光成形用モジュールを教示する特許文献６とは、本質的に異なる方法を採る。反対に、本願開示に係るスキャナヘッドは、独自かつ極めて特別なスキャナを有する。これにより、通常の光学顕微鏡を高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良することが可能となるだけでなく、スキャナの特別な構成により、光学顕微鏡のスキャナ、すなわち傾動ミラーを用いて、スキャナヘッドを個々の光学顕微鏡に適応させることが可能となる。
【００３０】
本願開示に係るスキャナヘッドは、現行の走査型蛍光顕微鏡と結合される場合、すなわち、スキャナヘッドが、走査型顕微鏡の光線経路内に設けられず、走査型顕微鏡に含まれる光学顕微鏡の光線経路内に設けられる様に、有効な走査型蛍光顕微鏡の外側において結合されなければならない。このことは、特に、使用される光学顕微鏡の対物レンズ、及び本願開示に係るスキャナヘッド間には、走査型蛍光顕微鏡を構成するスキャナが設けられなくてもよく、スキャナヘッドを有するスキャナのみが、試料から試料までの光線経路内に存在すれば足りることを意味する。
【００３１】
場合によっては既に存在するスキャナであり、かつ、本願開示に係るスキャナヘッドにおいて独自の比較的複雑なスキャナを提供することなく、本願開示に係るスキャナヘッドの、異なる現行の光学顕微鏡に対する所望の適応が可能となる。本願開示に係るスキャナヘッドの更なる特徴により、確実に、高分解能走査型蛍光顕微鏡検査法の実行が可能となり、かつ、全ての他の部分がスキャナヘッドの外側に設けられる一方で、光学装置の位置合わせに直接関連する全ての部分が、機械的に連続したスキャナヘッドの部分となる。これにより、光源だけでなく検出器も、スキャナヘッドから外に出され、ファイバ光導波路を介して接続される。
【００３２】
スキャナヘッドを接続可能な光学顕微鏡の取り付け具は、カメラ取り付け具であってもよいし、あるいは、完全に修正された及び／または規格化された、別の光学顕微鏡の取り付け具であってもよい。
【００３３】
これにより、第１コネクタが、取り付け具上のスキャナヘッドを固定位置に支持する様な構成が可能となる。このことは、本願開示に係るスキャナヘッドが、特に、垂直方向の取り付け具に接続された場合に、取り付け具上の支持を除き、追加の支持を欠く可能性があることを意味する。本願開示に係るスキャナヘッドは、取り付け具が通常対象とするより大きなカメラよりも、大きな機械的ひずみを、取り付け具に対して与えることはない。
【００３４】
本願開示に係るスキャナヘッドを有するスキャナの傾動ミラーは、取り付け具の規格により、光学顕微鏡の中間像が落ちる平面の周りに配置されるものとしてもよい。光学顕微鏡の取り付け具に対して規定された中間像の位置は、本願開示に係るスキャナヘッドにおいて、この像平面の周囲に、スキャナの傾動ミラーを配置するために、使用される。しかしながら、４つの独立した傾動ミラーにより、各傾動ミラー間における方向の如何なる相違も、補償可能となるため、上記像平面に対して傾動ミラーを特別に位置決めする必要性は、あまり無くなる。
【００３５】
通常、本願開示に係るスキャナヘッドを有するスキャナの傾動ミラーは、スキャナヘッドの唯一の可動部分である。通常、動作の抑制に起因して生じる廃熱は、意図せずに熱に変換される光に起因してスキャナヘッド内に生じる熱と共に、特別な冷却装置が無くとも、対流のみ（必要に応じて冷却構成要素による強化）により、スキャナヘッドの周囲へ放出可能である。特に、スキャナヘッドを幾らか振動させる可能性のある可動冷却装置が不要である。傾動ミラーの駆動部は、その使用により、スキャナヘッドの所望しない振動を引き起こさない様に、実現可能である。
【００３６】
好適には、本願開示に係るスキャナヘッドにおいては、第１及び第２の光導波路ポートは、互いに平行であり、第１コネクタとは反対のスキャナヘッド側に設けられる。これにより、スキャナヘッドは、光学顕微鏡の取り付け具により規定される光軸に実質的に沿って、軸の設定が行われる。従って、スキャナヘッドは、取り付け具が垂直に方向付けられた際に、その小さなサイズに起因して、取り付け具に対して光軸に直角に、均衡が取られる。
【００３７】
本願開示に係るスキャナヘッドの好適な実施形態においては、光線成形装置は、光源からの光の第１及び第２部分が共通の光路上を通過する光線成形視覚を有する。該光線成形視覚は、上記光が、光学顕微鏡の焦点において、最大強度により囲まれた最小強度を有する様に、光の第１部分を成形すると共に、その一方で、上記光が、光学顕微鏡の焦点において、光の第１部分の最小強度の位置で最大強度を有する様に、光の第２部分を成形する。このことは、光線成形装置が、特許文献７、特許文献８、及び特許文献９に対応する、特許文献１０に記載されている様に、いわゆる簡易ＳＴＥＤの概念を実現すること、並びに、本明細書に開示された有効な簡易ＳＴＥＤの実施形態もまた、本願開示に係るスキャナヘッドにおいて実現可能であることを意味する。簡易ＳＴＥＤの光線成形視覚により、本願開示に係るスキャナヘッドは、特に小型である。なぜなら、上記光源からの光の第１及び第２部分のために分離された光路が存在せず、これにより、光路は、分離されて再び結合される必要が無いからである。
【００３８】
特に、光線成形装置は、特許文献９に記載された光線の２つの構成要素の波面に対して分離した変調を行うための装置の実施形態の１つに従うものとしてもよい。該実施形態は、空間光変調器を有すると共に、該実施形態においては、２つの構成要素が、本願開示に係る光源からの光の第１部分に対応する一方で、前述した装置を通過するものの変調されない異なる波長の更なる構成要素が、本願開示に係る光源からの光の第２部分に対応する。特に、光線成形装置は、特許文献９の図１に示される光学装置を有するものとしてもよい。特許文献９に記載された装置の全ての実施形態においては、蛍光阻害光として機能する光源からの光の第１部分の強度分布は、光学顕微鏡の焦点におけるその最小強度が、３つの全ての空間次元において、すなわち、光学顕微鏡の対物レンズの光軸のｚ軸方向においても、その最大強度により制限される様に、特に、空間光変調器の制御により、調整可能である。
【００３９】
実際の態様においては、本願開示に係るスキャナヘッドの最大サイズは、光軸の方向及び光軸に垂直の方向の双方において、２５ｃｍ（９．８インチ）以下であってもよい。実際の態様においては、光軸方向に矩形筐体を有するスキャナヘッドは、２デシメートル（８インチ）の高さ、及び１〜１と１／２デシメートル（４〜６インチ）の幅または奥行きを有するものとしてもよい。スキャナヘッドの質量は、最大２ｋｇ（４．４ポンド）、好適には、最大１.５ｋｇ（３．３ポンド）、またはより好適には、最大１.２ｋｇ（２.６ポンド）であってもよい。通常は、１ｋｇ（２．２ポンド）程度である。
【００４０】
上記光源からの光には、好適には、偏波面保存単一モードファイバ光導波路が使用されるのに対し、検出器への蛍光には、好適には、多モードファイバ光導波路が使用されるので、第１の光導波路ポートは、特に、単一モードファイバ光導波路を接続するために構成可能であり、第２の光導波路ポートは、特に、少なくとも１つの多モードファイバ光導波路を接続するために構成可能である。ファイバ光導波路は、互いに独立に分離可能であってもよいし、または、光導波路ポートに固定的に接続されるものとしてもよい。固定的に接続されたファイバ光導波路は、スキャナヘッドの一部とみなすことができる。
【００４１】
更に、本願開示に係るスキャナヘッドは、傾動ミラーの駆動部を外部制御装置に接続するための制御ケーブル用の制御ケーブルポートを有するものとしてもよい。制御ケーブルポートは、駆動部に直接設けられてもよいし、スキャナヘッドの筐体上に設けられてもよい。制御ケーブルは、取り外し可能であってもよいし、制御ケーブルポートに固定的に接続されるものとしてもよい。固定された制御ケーブルは、スキャナヘッドの一部とみなすことができる。好適には、スキャナヘッドの筐体内には、駆動部のみが配置される。通常、駆動部の駆動ユニットは、できる限り駆動部の近傍に設けられるべきであり、スキャナヘッドの一部であってもよい。しかしながら、好適には、その様な駆動ユニットもまた、外部に設けられ、かつ、制御ケーブルを介してスキャナヘッドに接続される。
【００４２】
光学顕微鏡を、本願開示に係る高分解能走査型蛍光顕微鏡に改良するための装置は、本願開示に係るスキャナヘッドとは別に、光を供給する光源、蛍光の検出器、及び傾動ミラーの駆動部を制御するための制御装置を有する基部を有する。第１の光導波路は、光源から、スキャナヘッドの第１の光導波路ポートへ通じる。第２の光導波路は、第２の光導波路ポートから、検出器へ通じる。加えて、制御ケーブルは、制御装置から、スキャナヘッドの傾動ミラーの駆動部へ通じる。
【００４３】
繰り返し前述した様に、第１の光導波路は、好適には、偏波面保存単一モードファイバ光導波路を有するのに対し、第２の光導波路は、好適には、多モード光導波路を有する。
【００４４】
基部は、供給低電圧を供給するための供給ポートを有するものとしてもよい。供給低電圧は、慣用のメインアダプタにより提供されるものとしてもよい。かかる方法によれば、特に、個々の適合するメインアダプタを選択することにより、基部を、異なる公共電力網に適応させることが可能となる。
【００４５】
更に、基部は、制御コンピュータに接続するための通信ポートを有するものとしてもよい。例えば、ＵＳＢ、基部等の、通常の基準に対応可能な通信ポートを介して、かつ、基部を介して、スキャナヘッドは、制御コンピュータにより制御されるものとしてもよい。この制御を実現するために、特別なソフトウェアが、制御コンピュータ上の設定のために、提供されるものとしてもよい。
【００４６】
基部に設けられる光源は、本質的に、異なる波長で放射する、少なくとも２つのレーザから成るものとしてもよい。ＳＴＥＤ顕微鏡において、これらの異なる波長が、特に、一方で励起光に適し、他方で刺激光に適した波長であることは合理的である。特に、パルスレーザだけでなくＣＷレーザもまた、レーザとして使用することができる。特に、安価な半導体レーザが利用可能である。
【００４７】
本願開示に係る装置内の光学顕微鏡により集中した光源からの光を用いた、試料の３次元スキャンを可能とするために、アクチュエータ（作動装置）を制御することにより高さ調整の可能な試料保持器が、設けられるものとしてもよい。アクチュエータは、更なる制御ケーブルにより、基部内の更なる制御装置に接続されるものとしてもよい。この試料保持器は、光学顕微鏡の試料保持器を、代替または補完すると共に、試料をｚ軸方向に、すなわち、蛍光阻害光として機能する光の第１部分の最大強度により囲まれた最小強度に対して、光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向に、変更する働きを有する。光学顕微鏡の焦点における光の最小強度もまた、ｚ軸方向の光の最大強度により囲まれる様に、蛍光阻害光として機能する光の第１部分を成形する、スキャナヘッドの光線成形装置と組み合わせて、その様な高さ調整の可能な試料保持器を使用することのみが、合理的である。この様な光線成形装置は、例えば、特許文献９に記載されている。
【００４８】
ここで、より詳細に図面を参照すると、図１に概略的に示すスキャナヘッド１は、光学顕微鏡４の中間像の第１の相対位置が規定される、光学顕微鏡４の完全に修正された取り付け具３に、第１コネクタ２を介して接続される。例えば、取り付け具３は、カメラ取り付け具、特に、いわゆるＣ取り付け具であってもよい。スキャナヘッド１の２つの第２コネクタ５は、偏波面保存単一モードの第１ファイバ光導波路７を接続するための第１の光導波路ポート６、及び多モードの第２ファイバ光導波路９を接続するための第２の光導波路ポート８を有する。スキャナヘッド１は、第１のファイバ光導波路７を介して、本明細書に図示しない外部光源からの光１０を受ける。スキャナヘッドからの蛍光１１は、第２のファイバ光導波路９を介して、本明細書に図示しない蛍光１１を感知するための外部検出器に誘導される。第１のファイバ光導波路７から出現する光１０は、第２コネクタ５及び第１コネクタ２間に設けられる光線成形装置１２〜１４により、蛍光阻害光として機能すると共に、励起フルオロフォアに誘導放出を起こさせる光ともなり得る、光１０の第１部分が、光学顕微鏡４の焦点において、最大強度により囲まれた最小強度を有する様に、成形される。反対に、フルオロフォアを蛍光放出に励起させるための励起光として機能する光１０の第２部分は、光学顕微鏡４の焦点において、蛍光阻害光の最小強度の位置で最大強度を有する。光１０の双方の部分は、光線成形装置１２〜１４を共に通過するが、光線成形装置１２〜１４は、異なる波長を有する２つの光の部分に対して、少なくとも部分的に、波長依存的に作用する。第１工程として、光１０は、組みレンズ１２と視準が合わせられる。その後、直線偏光１０は、４分の１波長板（λ／４板）１３により円偏光される。続いて、円偏光１０は、位相板１４を通過する。位相板１４は、光線成形装置１２〜１４の有効な無彩色の構成要素であり、光学顕微鏡４の焦点において、光の強度分布に対し、光１０の２つの部分を、異なる様に成形させる。この様にして光１０が成形された光線１５は、スキャナ１６により動的に偏向され、光１０の２つの部分の重畳された光強度分布を用いて、試料をスキャンする。スキャナ１６は、特に、特許文献１３に従って実現され、各々独立に制御可能な駆動部を有する、少なくとも４つの傾動ミラーを有する。従って、スキャナ１６は、要望通りに、光学顕微鏡４内の試料をスキャンすることに適しているのみならず、スキャナヘッド１及び光学顕微鏡４間における全てのずれを補償することにも適している。これにより、スキャナヘッド１は、スキャナヘッド１に対して建設的な変化を施さなくとも、異なる光学顕微鏡４により、使用することができる。スキャナ１６、すなわち、その傾動ミラーの駆動部は、本明細書に図示しない外部制御装置により、制御される。かかる制御をするために、スキャナ１６は、制御ケーブルポート１８がスキャナヘッド１上に設けられた制御ケーブル１７により、外部制御装置に接続される。個々の試料により放射され、かつ、光学顕微鏡４から放射される蛍光１１は、偏向器２０としてのダイクロイックミラー１９を用いて、光１０すなわち光線１５の光線経路から分離され、フルミラ���２１により、光線１５と平行になる様に、位置合わせされる。その後、蛍光１１は、更なる組みレンズ２２により、多モードの第２ファイバ光導波路９内に注入される。偏向器２０は、光学顕微鏡４から見てスキャナ１６の後方に設けられるので、スキャナ１６が、蛍光１１をデジタルスキャンする際、蛍光１１は、スキャナ１６の後方において、常に均一の方向で、多モードファイバ光導波路９に入る。蛍光１１が光線１５に対して平行方向であることに起因して、光導波路ポート６、８は、第１コネクタ２から見て外方に向くスキャナヘッド１の側に、互いに隣り合って設けられる。制御ケーブルポート１８に加えて、第１コネクタ２及び第２コネクタ５もまた設けられ、スキャナヘッド１の全ての更なる構成要素は、スキャナヘッド１の筐体２３内に設けられる。このスキャナヘッド１には、これらの更なる構成要素の実行可能な補助的支持構造物が固定される、または、これとは反対に、筐体が、かかる支持構造物に固定される。スキャナヘッド１全体は、取り付け具３の光軸方向に、凡そ２デシメートル（８インチ）の長さを有し、光軸に対して直角に、１と１／２デシメートル（６インチ）の最大直径を有する。スキャナヘッド１全体の重さは、凡そ２ｋｇ（４．４ポンド）である。光軸が垂直に方向付けられると、スキャナヘッド１は、概して、取り付け具３上にのみ支持され、追加的には支持されない。
【００４９】
図２は、光学顕微鏡を高分解能走査型蛍光顕微鏡２５に改良する際に用いる装置２４の部分としての、図１に対して修正されたスキャナヘッド１の実施形態を示す。検査対象となる試料２６、及び、光線１５を試料２６に集中させる、光学顕微鏡４の対物レンズ２７は、光学顕微鏡４において、概略的に示される。スキャナヘッド１は、集中光線１５により、試料２６をスキャンすると共に、対物レンズ２７の焦点において、所望の光強度分布を有する光線１５へ光を成形するために、設けられる。スキャナヘッド１は、光学顕微鏡４の対物レンズ２７、及び試料２６用の容器を、独占的に使用する。装置２４は、光学顕微鏡４の実行可能な自装置のスキャナを使用しない；スキャナヘッド１は、光学顕微鏡４のこの様な自装置のスキャナのスキャンされた光線経路内に、存在しない。ここで、スキャナヘッド１の第２コネクタ５もまた、制御ケーブル１７を接続するために設けられる。単一モードの第１ファイバ光導波路７、及び多モードの第２ファイバ光導波路９の様な制御ケーブル１７は、基部２８へ繋がる。この基部２８には、図１に示した単一モードの第１ファイバ光導波路７内へ光１０を供給する光源、図１に示した多モードの第２ファイバ光導波路９内へ注入される蛍光１１を検出する検出器、及び、図１に示したスキャナ１６の傾動ミラーの駆動部を制御する外部制御装置が、設けられる。基部２８には、メインアダプタ３０により、供給ポート２９経由で供給低電圧が供給される。メインアダプタ３０は、メインアダプタ３０のみが適用される業界標準規格のＡＣグリッド３１により、供給される。更に、メインアダプタ３０は、具体化されていない標準的な構成要素とは別に；基部２８の電源条件に適合する。基部２８は、通信ケーブル３４を介して制御コンピュータ３３を接続するための、例えば、ＵＳＢ規格に準拠した通信ポート３２を更に有する。基部２８の一部である光源は、異なる波長で光を放射し、かつ、その光が、図１に示した単一モードの第１ファイバ光導波路７を経由してスキャナヘッド１に供給される光１０を形成するために共に結合される、少なくとも２つのレーザを有する。検出器は、通常、図１に示した異なる波長の蛍光１１に対して選択的に高感度な検出器ユニットを幾つか有するものとしてもよく、または、例えば、可変的な色フィルタ若しくはフィルタホイールを用いて、蛍光１１のある波長に対して同調可能であってもよい。
【００５０】
図２において、スキャナヘッド１の第２コネクタ５が、第１コネクタ２から見て外方に向くスキャナヘッド１の側に設けられていないとすれば、それは、図２が概略的に描写されていることに起因する可能性がある。通常、第２コネクタは、例えば、スキャナヘッド１内に形成された光導波路を用いて、スキャナヘッド１の両側に設けられるものとしてもよい。しかしながら、コネクタ２から見て外方に向くスキャナヘッド１の両側への配置は、スキャナヘッド１の内部への設置を、できる限り容易に維持するために好適である可能性がある。
【００５１】
図３は、図１に示したスキャナ１６の好適な実施形態を示す。スキャナ１６は、駆動部３７により、傾動軸３８、３９の周りを互いに独立して傾動可能な、２組の傾動ミラー３５、３６を有する。２組の傾動ミラー３５、３６は、図１及び図２に示した取り付け具３の規定に従い、光学顕微鏡４の対物レンズ２７の像平面がその上に落ちる平面４５周辺に、配置される。傾動ミラー３５、３６の各ペアは、対物レンズ２７の光軸に対して直角の１つのスキャン方向に、図２に示した試料２６をスキャンするために、設けられる。２つの傾動ミラー３５または３６を各スキャン方向毎に使用することにより、光線１５の偏向角度が、スキャナ１６により、各々の方向に設定可能となるだけでなく、光学顕微鏡４の対物レンズ２７の瞳孔を通過する点が、規定可能または固定状態を維持可能となる。このことは、特に、対物レンズ２７の瞳孔の可能な限り中心を通過しなければならない蛍光阻害光に関し、対物レンズ２７の焦点において、所望の光強度分布に達するために必要である。
【００５２】
図４は、焦点を通過する断面、すなわち、図２に示した対物レンズ２７の焦点面における光強度分布を示す。励起光４３がその最大強度４４を有する場所において、蛍光阻害光４０は、最大強度４１により囲まれた最小強度４２を有する。理想的な場合には、最小強度４２は、蛍光阻害光４０の強度分布が０の点である。従って、図２に示した試料２２内のフルオロフォアにより放射された蛍光は、蛍光阻害光４０の強度が、あまり高くないために、フルオロフォアの蛍光を完全に阻害することのできる、最小強度４２の周辺領域から、生じるのみである。該領域の外側の至る所において、蛍光阻害光４０の強度は、蛍光阻害の飽和限界を超える。
【００５３】
図５に示したスキャナヘッド１の実施形態において、蛍光１１のための光導波路ポート８は、光源からの光１０のための光導波路ポート６に対して平行ではなく、逆平行に、すなわち、スキャナヘッド１の取り付け具３と同じ側に存在する。この形態を実現するために、蛍光１１の光線経路内に、追加的なフルミラー５１が設けられる。更に、光導波路ポート６、８、及び制御ケーブルポート１８は、筐体２３内部に設けられ、 筐体２３には、ファイバ光導波路７、９、及び制御ケーブル１７が通るための開口部が形成される。
【００５４】
図６に示したスキャナヘッド１の実施形態においては、複屈折板５２は、位相板１４及び偏向器２０間に、設けられる。最初に、複屈折板５２は、光線１５に平行な高速軸により、基準方向に向けられる。これにより、円偏光線１５は、影響を受けない複屈折板５２を通過する。但し、複屈折板５２は、光線１５の偏向歪みを導入する様に要求された場合には、傾動されるものとしてもよい。複屈折板５２の傾動は、図６には示さない調整ねじを回転させることにより、例えば、調整または設定可能である。複屈折板５２の傾動ひいては光線１５の偏向歪みは、下流光学素子、特に光学顕微鏡４により引き起こされる、光線１５の如何なる偏向歪みも、補正または事前補償するために、明確に選定されるものとしてもよい。これにより、（例えば、欠陥に起因して楕円偏光されるのではなく、）不完全な光学素子を通過した後の光線１５が再び円偏光される様に、単に、下流光学素子の欠陥が未然に防止される様な方法により、複屈折板５２は、光線１５の偏向を意図的に歪めるために、使用することができる。
【００５５】
図１及び図５に示した実施形態の更なる変形態様においては、蛍光の部分１１’は、多モードファイバ光導波路４９内へ蛍光の部分１１’を注入する追加の組みレンズ４７に向けられた更なるダイクロイックミラー４６の補助により、ダイクロイックミラー１９、及び光導波路ポート８間において、光線経路から偏向される。追加の多モードファイバ光導波路４９のために、更なる光導波路ポート４８が設けられる。蛍光１１の残り部分は、追加のフルミラー５０及びフルミラー５１を介して、更なる組みレンズ２２に導かれる。フルミラー５０、５１の反射、及び伝送帯域に関し、各々の試料内の異なるフルオロフォアからの異なる波長の蛍光１１が、２つの多モードファイバ光導波路９、４９内に別々に注入されることにより、蛍光検出器の分離した検出器ユニットへ誘導可能となる様に、ダイクロイックミラー１９、４６は、相互に連携し合う。
【００５６】
多くの変形態様及び修正態様は、本願開示の主旨及び動作原理から実質的に逸脱することのない範囲内で、本願発明の好適な実施形態とすることができる。その様な全ての修正態様及び変形態様は、以下の請求項により規定される様に、本明細書において、本願開示の範囲内に包含されることを意図するものである。
【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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【外国語明細書】
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