(57)【要約】  本発明では、照明対物レンズが第１の対物レンズ（２０）によって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズ（２４）によって形成されている光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）と、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）と、を含む顕微鏡システム（１０）が説明されている。さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、第２の対物レンズ（２４）によって形成されている検出対物レンズを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明対物レンズが第１の対物レンズ（２０）によって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズ（２４）によって形成されている光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）と、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）と、を含む顕微鏡システム（１０）において、
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）が、前記第２の対物レンズ（２４）によって形成されている検出対物レンズを有していることを特徴とする、
顕微鏡システム（１０）。
【請求項２】
前記顕微鏡システム（１０）は、前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）および前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）がそれぞれ前記第２の対物レンズ（２４）によって形成されかつ共通に使用される前記検出対物レンズを介して受光する検出光に基づく相関画像評価のための評価ユニット（１００）を有している、
請求項１記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項３】
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、前記第２の対物レンズ（２４）によって形成されている照明対物レンズを有する、
請求項１または２記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項４】
前記顕微鏡システム（１０）は、前記第１の対物レンズ（２０）が保持されている第１のスタンド部分（１４）と、前記第２の対物レンズ（２４）が前記第１の対物レンズ（２０）に対向するように保持されている第２のスタンド部分（１６）と、から構成されている顕微鏡スタンド（１２）を有している、
請求項１から３までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項５】
前記顕微鏡システム（１０）は、前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）から前記第１の対物レンズ（２０）によって生成された照明焦点（３４）を前記第２の対物レンズ（２４）の焦点平面に偏向させる光偏向装置（３６，３８）を有している、
請求項１から４までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項６】
前記光偏向装置（３６）は、前記照明焦点（３４）を前記第２の対物レンズ（２４）の光軸（Ｏ）に対して垂直に偏向させる少なくとも１つのミラー素子を有し、前記ミラー素子は、好適には前記第１の対物レンズ（２０）または前記第２の対物レンズ（２４）に取り付けられている、
請求項５記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項７】
前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）は、前記第２の対物レンズ（２４）によって受光された検出光を検出するために前記第２のスタンド部分（１６）に配置された表面センサ（４６）を有する、
請求項４から６までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項８】
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、点状に走査する試料照明および／または広視野試料照明のための前記第２のスタンド部分（１６）に割り当てられた照明モジュール（４８）を含む、
請求項４から７までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項９】
前記照明モジュール（４８）は、点状に走査する試料照明のためのスキャナ（５２）を含む、
請求項８記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１０】
前記照明モジュール（４８）は、前記第２の対物レンズ（２４）によって受光された検出光のためのデスキャン検出器を形成するスポットセンサ（５４）を有する、
請求項９記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１１】
前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）の前記表面センサ（４６）は、同時に前記第２の対物レンズ（２４）によって受光される検出光のために、前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）に割り当てられた非デスキャン検出器を形成する、
請求項７から１０までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１２】
前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）は、前記第１のスタンド部分（１４）に割り当てられている光シート発生器（３０）を含む、
請求項６から１１までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１３】
前記顕微鏡システム（１０）は、前記第２のスタンド部分（１６）もしくは前記第２のスタンド部分（１６）の１つのサブユニット（２２，９４）を、前記第１のスタンド部分（１４）に対して相対的にもしくは前記第１のスタンド部分（１４）の１つのサブユニット（１８）に対して相対的に調整するための調整装置（７０，９６）を含む、
請求項６から１２までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１４】
前記調整装置（７０，９６）は、前記第２のスタンド部分（１６）または前記第２のスタンド部分（１６）の前記１つのサブユニット（２２，９４）を、前記第１の対物レンズ（２０）の光軸（Ｏ）に対して垂直にかつ前記第２の対物レンズ（２４）の光軸（Ｏ）に対して垂直に存在するシフト平面内で、前記第１のスタンド部分（１４）に対して相対的にもしくは前記第１のスタンド部分（１４）の前記１つのサブユニット（１８）に対して相対的にシフトさせるように構成されているスライドユニット（７０）を含む、
請求項１３記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１５】
前記調整装置は、前記第２のスタンド部分（１６）または前記第２のスタンド部分（１６）の前記１つのサブユニット（２２，９４）を、前記第１の対物レンズ（２０）の光軸（Ｏ）に対して垂直にかつ前記第２の対物レンズ（２４）の光軸（Ｏ）に対して垂直に存在する旋回軸（Ｓ）周りで、前記第１のスタンド部分（１４）に対して相対的にもしくは前記第１のスタンド部分（１４）の１つのサブユニット（１６）に対して相対的に旋回させるように構成されている旋回ユニット（９６）を含む、
請求項１３または１４記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１６】
前記スライドユニット（７０）は、前記第２のスタンド部分（１６）の前記１つのサブユニット（９４）を前記第２の対物レンズ（２４）の焦点平面に対して平行に存在するシフト平面内で前記第１のスタンド部分（１４）に対して相対的にシフトさせるように構成されており、前記旋回ユニット（９６）は、前記第２のスタンド部分（１６）をその全体において前記旋回軸（Ｓ）周りで前記第１のスタンド部分（１４）に対して相対的に旋回させるように構成されている、
請求項１４を引用する請求項１５記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１７】
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、その全体が前記第２のスタンド部分（１６）に割り当てられている、
請求項６から１６までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１８】
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、点状に結像する顕微鏡、特に走査型顕微鏡を形成する、
請求項１から１７までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項１９】
前記走査型顕微鏡は、共焦点顕微鏡、多光子顕微鏡、ＳＴＥＤ顕微鏡、ＲＥＳＯＬＦＴ顕微鏡、ＦＣＳ顕微鏡、分光顕微鏡、ＦＬＩＭ顕微鏡またはＣＡＲＳ／ＳＲＳ顕微鏡である、
請求項１８記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項２０】
前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）は、広視野顕微鏡、特に局在顕微鏡である、
請求項１から１７までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項２１】
前記顕微鏡システム（１０）の使用位置において、前記第１および第２のスタンド部分（１４，１６）の一方は、下方のスタンド部分であり、他方のスタンド部分は、上方のスタンド部分である、
請求項１から２０までのいずれか１項記載の顕微鏡システム（１０）。
【請求項２２】
顕微鏡システム（１０）を用いて試料を顕微鏡結像する方法であって、
前記顕微鏡システム（１０）は、照明対物レンズが第１の対物レンズ（２０）によって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズ（２４）によって形成されている光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）と、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）と、を含んでいる方法において、
前記第２の対物レンズ（２４）が、前記光シート顕微鏡機能ユニット（２０，２４，３０）を用いた試料の結像のためにも、前記さらなる光学顕微鏡機能ユニット（２４，４８）を用いた試料の結像のためにも、共通の検出対物レンズとして使用され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、照明対物レンズが第１の対物レンズによって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズによって形成されている光シート顕微鏡機能ユニットと、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニットと、を含む顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に蛍光顕微鏡検査では、試料の薄い層のみが照明されるいわゆる光シートまたは光シート顕微鏡が使用されている。従来の蛍光顕微鏡と比較して、光シート顕微鏡は、より高い解像度とより低い光曝露とを可能にし、これによって、生物学的試料の漂白または光誘起ストレスによる不所望な影響が回避される。それゆえ、光シート顕微鏡は、生物の蛍光検査に特に有益に使用できる。
【０００３】
従来技術からは光シート顕微鏡を実現するための様々なタイプの光学配置が公知である。本発明の文脈において、ここでは特に、照明および検出が２つの別個の対物レンズを介して行われる配置構成に言及すべきである。この場合、照明対物レンズと検出対物レンズとは、通常、相互に垂直に配置されている。しかしながらこれらの対物レンズのこの垂直な配置構成は、特に、既存の顕微鏡システム、例えば共焦点システムに容易に統合させることができないという欠点を有する。
【０００４】
従来技術からは、照明対物レンズと検出対物レンズとが顕微鏡スタンドの垂直軸に沿った前述の直角の配置構成から離れて相互に対向している光シート顕微鏡が公知である。これに関する一例は、独国特許出願公開第１０２０１１０５４９１４号明細書に開示されている。そのような配置構成においても検出軸線に対して垂直に存在する光シートを生成できるようにするために、垂直なスタンド軸線に沿って照明対物レンズを通って出射する照明光束は、試料を検出対物レンズの水平に存在する焦点平面において光シートで照明するために、照明光束を直角に偏向するミラーシステムに配向される。次いで、焦点平面に存在する試料の目標領域が、検出対物レンズによってカメラセンサに結像される。
【０００５】
米国特許第９０５７８７９号明細書からは、光シート顕微鏡機能ユニットを共焦点顕微鏡機能ユニットと組み合わせている顕微鏡システムが公知である。このシステムの場合、光シート照明と共焦点照明ならびに検出が、１つの同じ顕微鏡対物レンズを介して行われている。それに比べて、光シート検出に対しては別個の対物レンズが設けられている。
【０００６】
前述の顕微鏡システムでは、光シート顕微鏡機能ユニットと共焦点顕微鏡機能ユニットとが、異なる検出対物レンズで動作するため、必ずしも、２つの異なる顕微鏡法の使用に従って得られた画像データを相互に参照すること、すなわち相関付けすることができるとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この従来技術から出発して、本発明の課題は、２つの機能ユニットで得られた画像データの簡単でかつ正確な評価が可能になるように、光シート顕微鏡機能ユニットとさらなる光学顕微鏡機能ユニットとから形成される顕微鏡システムをさらに開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課題を、照明対物レンズが第１の対物レンズによって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズによって形成されている光シート顕微鏡機能ユニットと、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニットと、を含み、ここで、このさらなる光学顕微鏡機能ユニットが、第２の対物レンズによって形成されている検出対物レンズを有している、顕微鏡システムによって解決している。
【０００９】
つまり本発明は、光シート顕微鏡機能ユニットと、さらなる光学顕微鏡機能ユニット、例えば共焦点顕微鏡機能ユニットとが次のように相互に組み合わされている、すなわち、２つの機能ユニットが、結像すべき試料から到来する検出光を１つの同じ検出対物レンズによって受光するように相互に組み合わされている顕微鏡システムを想定している。唯１つの検出対物レンズの使用は、一方の顕微鏡法から他方の顕微鏡法に変更する際の試料の移動を要することなく、異なる顕微鏡法を使用した試料の結像を可能にさせる。このことは、顕微鏡システムの取り扱いを著しく容易にさせる。つまり、本発明による顕微鏡システムによれば、光シート顕微鏡法とさらなる光学顕微鏡法とに関する相関顕微鏡法を特に簡単にかつエラーを最小化するように実施することが可能になる。
【００１０】
本発明による顕微鏡システムは、特に、試料がまず光シート顕微鏡方式で大まかにかつ迅速に検査され、引き続き、付加的な画像データを得るためにさらなる光学顕微鏡機能ユニットによって結像されるように使用できる。ここでは、そのような試料のさらなる撮像により、例えば関心のある試料領域のより高い解像度が可能になると考えられる。
【００１１】
好適な実施形態では、顕微鏡システムは、光シート顕微鏡機能ユニットおよびさらなる光学顕微鏡機能ユニットがそれぞれ第２の対物レンズによって形成されかつ共通に使用される検出対物レンズを介して受光する検出光に基づく相関画像評価のための評価ユニットを有している。この好適な相関画像評価は、２つの顕微鏡機能ユニットが、それぞれ、２つの機能ユニットに共通に割り当てられた検出対物レンズの焦点平面によって画定されている１つの同じ試料平面から検出光を受光することによって可能になる。本発明の趣旨において相関画像評価とは、光シート顕微鏡機能ユニットを用いて得られた画像データも、さらなる光学顕微鏡機能ユニットを用いて得られた画像データも使用される、画像データの評価を意味するものと理解されたい。特に、相関画像評価では、２つの機能ユニットの２つ以上の画像もしくは部分画像からの相互計算、例えば加算（重畳）または減算または他の数学的演算によって、少なくとも１つの結果画像を得ることができる。
【００１２】
好適には、さらなる光学顕微鏡機能ユニットは、第２の対物レンズによって形成されている照明対物レンズを有する。つまり、この実施形態では、２つの顕微鏡機能ユニットによって共通に使用される検出対物レンズは、同時に、さらなる光学顕微鏡機能ユニットの照明対物レンズも表す。したがって、他の（第１の）対物レンズは、単独で光シート顕微鏡機能ユニットに、詳細には照明対物レンズとして割り当てられている。
【００１３】
特に好適な実施形態では、顕微鏡システムは、第１の対物レンズが保持されている第１のスタンド部分と、第２の対物レンズが第１の対物レンズに対向するように保持されている第２のスタンド部分と、から構成されている顕微鏡スタンドを有する。前述の顕微鏡スタンドとは、ここでは、特に光の供給と光の取り出しとを目的とした機械的インターフェースを提供する一連の接続口（ポート）を有する顕微鏡本体を意味するものと理解されたい。これらのインターフェースを介して、例えばカメラ、接眼レンズ、スキャナおよびマニピュレータを顕微鏡スタンドに取り付けることができる。それに応じて、前述のスタンド部分は、顕微鏡スタンドもしくは顕微鏡本体を構成する顕微鏡部品本体として理解できる。
【００１４】
本発明の文脈において、２つのスタンド部分は、機能的観点で見て、結像すべき試料の収容のための試料チャンバを有する顕微鏡テーブルによって相互に分離されている。例えば、顕微鏡システムの使用位置において２つのスタンド部分の一方が下方のスタンド部分であり、他方が上方のスタンド部分であると仮定するならば、スタンド部分の前述した機能的分離は、下方のスタンド部分に割り当てられた照明および検出コンポーネントが顕微鏡テーブルの下方から効力を生じ、それに対して上方のスタンド部分に割り当てられた照明および検出コンポーネントは顕微鏡テーブルの上方から効力を生じることを意味する。
【００１５】
これに関連して、本発明による顕微鏡システムは、正立顕微鏡として実施されてもよいし、倒立顕微鏡としても実施されてもよいことを指摘しておく。ここで、本発明では、正立顕微鏡とは、共通の検出対物レンズが顕微鏡テーブルの上方に配置されている配置構成を意味するものと理解されたい。それに対して、倒立顕微鏡の実施形態の場合は共通の検出対物レンズが試料テーブルの下方に存在する。
【００１６】
好適には、この顕微鏡システムは、光シート顕微鏡機能ユニットから第１の対物レンズによって生成された照明焦点を第２の対物レンズの焦点平面に偏向させる光偏向装置を有する。そのような光偏向装置は、顕微鏡システムの２つの対物レンズが相互に対向する配置構成においても、光シートを検出対物レンズの焦点平面と同一平面上に生成できることを可能にする。
【００１７】
好適には、光偏向装置は、照明焦点を第２の対物レンズの光軸に対して垂直に偏向させる少なくとも１つのミラー素子を有する。このミラー素子は、好適には、第１の対物レンズまたは第２の対物レンズに取り付けられているが、顕微鏡システムの他の要素、例えばカバーガラスまたは２つのスタンド部分の１つに取り付けることも考えられる。好適な実施形態では、光軸の両側に２つのミラー素子が設けられている。
【００１８】
特別な実施形態では、光シート顕微鏡機能ユニットは、第２の対物レンズによって受光された検出光を検出するために第２のスタンド部分に配置された表面センサを有する。この表面センサは、例えばＣＣＤカメラもしくはＣＭＯＳカメラとして実施されている。
【００１９】
さらなる実施形態では、さらなる光学顕微鏡機能ユニットは、点状に走査する試料照明および／または広視野試料照明のための第２のスタンド部分に割り当てられた照明モジュールを含む。この場合は、「割り当てられた」との言い回しにより、前述の照明モジュールが第２のスタンド部分の内部に配置できることも、適切なインターフェースを介して第２のスタンド部分に結合できることもことばに表されている。
【００２０】
実施例では、照明モジュールは、点状に走査する試料照明のためのスキャナを含む。そのようなスキャナは、例えば、従来の共焦点顕微鏡で使用されるようなそれ自体公知のミラースキャナの形態で実施されてもよい。
【００２１】
前述したケースでは、特別な実施形態の照明モジュールは、第２の対物レンズによって受光された検出光のためのいわゆるデスキャン検出器を形成するスポットセンサを有する。デスキャン検出器としてスポットセンサは、検出光をスキャナへのそのフィードバックの後に位置固定された光束として受光する。
【００２２】
照明モジュールのために光を提供する光源は、照明モジュール内に統合されるか、あるいはまた例えば光導波路を介して結合されてもよい。ここでは、光源自体は、複数の個々の光源、例えば複数のレーザーおよび／またはレーザーダイオード（特に異なる波長のもの）を含むことができる。
【００２３】
付加的または代替的に、光シート顕微鏡機能ユニットの表面センサは、同時に第２の対物レンズによって受光される検出光のために、さらなる光学顕微鏡機能ユニットに割り当てられた非デスキャン検出器を形成することができる。このケースでは、さらなる光学顕微鏡機能ユニットから受光された検出光は、点状に走査するスキャナにフィードバックされる（もしくは専らフィードバックされる）のではなく、直接、表面センサに案内される。このことは、２つの顕微鏡機能ユニットから検出された画像データの直接の比較を可能にする。
【００２４】
一実施形態では、第１のスタンド部分は、第１のスタンド部分を介した付加的または代替的な検出を可能にする検出器、好適には非デスキャン検出器も同様に含む。
【００２５】
好適な実施形態では、光シート顕微鏡機能ユニットは、第１のスタンド部分に割り当てられた光シート発生器を含む。そのような光シート発生器は、例えば、光源と該光源の下流側に配置されたスキャナとを含み、このスキャナによって、準静的な光シートが構築されるように照明焦点が移動する。代替的実施形態では、スキャナの代わりに、光シートを生成する光学系、例えば、シリンドリカルレンズを設けてもよい。ただし、光源（例えば１つ以上のレーザー）は、光シート発生器の一部である必要はなく、むしろこれと例えば光導波路を介して接続されているだけでもよい。ここでは、（光シート顕微鏡機能ユニットの）光シート発生器の光源と、（さらなる光学顕微鏡機能ユニットの）照明モジュールとが同じハウジング内に収容されているか、少なくとも部分的に同一であることも考えられる。つまり、例えば両光源に対して１つのレーザーが使用される。
【００２６】
特に好適な実施形態では、顕微鏡システムは、第２のスタンド部分もしくは第２のスタンド部分の少なくとも一部（サブユニット）を、第１のスタンド部分に対して相対的にもしくは第１のスタンド部分の少なくとも一部（サブユニット）に対して相対的に調整するための調整装置を有する。したがって、そのような調整装置は、１つ以上のサブユニット、例えば第２のスタンド部分の対物レンズホルダ（対物レンズ接続口）などを、第１のスタンド部分（もしくは少なくともそのサブユニット）に対して相対的に調整するだけでなく、調整装置が第２のスタンド部分を全体として、第１のスタンド部分（もしくはその少なくとも１つのサブユニット）に対して相対的に調整することも考えられる。調整とは、特に、シフトおよび／または旋回および／または回転を含み得る運動を意味するものと理解されたい。１つの駆動ユニットまたは機構は、第２のスタンド部分を第１のスタンド部分に対して相対的に調整するために（「相対調整」）、例えば第１のスタンド部分を、顕微鏡が存在する空間の基準システムに対して相対的に移動させることができるが、代替的または付加的に第２のスタンド部分も移動させることができるであろう。同様のことは、スタンド部分のサブユニットについても当てはまる。
【００２７】
したがって、そのような調整装置は、特に、第２のスタンド部分および／または第２のスタンド部分の少なくとも１つのサブユニット（例えばレンズホルダなど）を、第２の対物レンズの光軸に対して垂直に存在するシフト平面内で、少なくとも第１のスタンド部分（もしくは少なくともそのサブユニット）に対して相対的に１つの方向にシフトさせるように構成されているスライドユニットを含むことができる。この横方向のシフト性によって一連の利点、例えば検出可能な試料空間の拡大が生じる。特に、光シートの生成のために光軸の両側に２つのミラー素子が相互に比較的広い間隔で配置されており、かつ照明視野は、これらのミラー素子が照明対物レンズによってもはや十分に照明できない（つまりこれらが照明焦点をもはや十分に偏向できない）くらいに小さい場合、２つのスタンド部分のうちの一方の横方向のシフトにより、必要に応じてこれらのミラー素子のうちの１つを移動させることが、すなわち照明することができる。その他に、撮像中に照明対物レンズを照明視野の縁部ではなく中央領域で使用すること（つまりミラー素子を照明対物レンズの中央領域に位置決めすること）が可能であり、このことは、光学的能力（結像能力）の向上につながり、特に横方向の色誤差の減少につながる。また、より高い倍率の、したがって（入射瞳の同じ直径のもとで）より大きな開口数の照明対物レンズも使用できる。さらに、照明対物レンズを照明視野の中央領域で使用する可能性により、特殊な光シートの使用で想定される、光軸に沿った照明焦点のスライドも容易になる。
【００２８】
スライドユニットは、上記の機能性に対して代替的または付加的に、第２のスタンド部分および／または第２のスタンド部分の少なくとも１つのサブユニットを第１および／または第２の対物レンズの光軸に対して平行にシフトさせることが可能になるように構成されてもよい。例えば、第２のスタンド部分のレンズ接続口を第２の対物レンズの光軸に対して平行にシフトすることが考えられる。代替的または付加的に、調整装置は、場合によっては、第１のスタンド部分および／または第１のスタンド部分の少なくとも１つのサブユニットを第１および／または第２の対物レンズの光軸に対して平行にシフトさせることができるさらなるスライドユニットを含むこともできる。
【００２９】
さらなる好適な実施形態では、調整装置は、第２のスタンド部分および／または第２のスタンド部分の少なくとも１つのサブユニットを、第１の対物レンズの光軸に対して垂直にかつ／または第２の対物レンズの光軸に対して垂直に存在する旋回軸周りで、第１のスタンド部分（もしくは少なくともそのサブユニット）に対して相対的に旋回させるように構成されている旋回ユニットを含む。
【００３０】
さらなる好適な実施形態では、調整装置は、第２のスタンド部分および／または第２のスタンド部分の少なくとも１つのサブユニットを、第１の対物レンズの光軸に対して平行にかつ／または第２の対物レンズの光軸に対して平行に存在する回転軸周りで、第１のスタンド部分（もしくは少なくともそのサブユニット）に対して相対的に回転させるように構成されている回転ユニットを含む。
【００３１】
さらなる実施形態では、スライドユニットは、第２のスタンド部分のサブユニットを第２の対物レンズの焦点平面に対して平行に存在するシフト平面内で第１のスタンド部分に対して相対的にシフトさせるように構成されている。さらに旋回ユニットは、第２のスタンド部分をその全体において旋回軸周りで第１のスタンド部分に対して相対的に旋回させるように構成されている。この結合されたスライド／旋回運動の可能性は、用途に応じて任意に選択できる複数の設定手段を提供する。
【００３２】
好適には、さらなる光学顕微鏡機能ユニットは、その全体が第２のスタンド部分に割り当てられている。このことは、顕微鏡システムの特にコンパクトな構造を可能にさせる。
【００３３】
好適な実施形態では、さらなる光学顕微鏡機能ユニットは、点状に結像する顕微鏡、特に走査型顕微鏡を形成する。
【００３４】
前述の走査型顕微鏡は、例えば共焦点顕微鏡である。インターフェースとして共通の検出対物レンズを有している、光シート顕微鏡と共焦点顕微鏡との組み合わせにより、異なる顕微鏡法を使用して画像データを１つの同じ試料領域から得ることができ、相互に相関付けすることができる。例えば、まず光シート顕微鏡を用いて試料領域の概要画像が撮像される。この概要画像内で、例えばより高い解像度で結像すべき箇所が見つかった場合には、光シート顕微鏡から共焦点顕微鏡へ切り替えられる。
【００３５】
走査型顕微鏡は、さらなる実施形態では多光子顕微鏡であってもよい。この目的のために、顕微鏡システムは照明モジュールを有し、この照明モジュールは、多光子レーザーとスキャナとを含む。照射された試料領域内で励起された光子の検出は、デスキャンモードにおいて、検出光をスキャナにフィードバックし、次いで、スポットセンサに案内することによって行うことができる。非デスキャンモードを介した検出も考えられる。この場合、検出光は、例えばスキャナの手前で分離されて検出器に供給される。
【００３６】
さらなる実施形態では、走査型顕微鏡は、ＳＴＥＤ顕微鏡（ＳＴＥＤ：stimulated emission depletion）またはＲＥＳＯＬＦＴ顕微鏡（ＲＥＳＯＬＦＴ：revesible saturable optical fluorescence depletion）であってもよい。
【００３７】
他の実施形態では、走査型顕微鏡は、ＣＡＲＳ／ＳＲＳ顕微鏡（ＣＡＲＳ：coherent anti-Stokes Raman scattering；ＳＲＳ：stimulated Raman scattering）として実施されてもよい。
【００３８】
さらに他の実施形態では、走査型顕微鏡は、蛍光寿命測定を実施する顕微鏡（ＦＬＩＭ：fluorescence lifetime imaging microscopy；ＦＬＩＭ顕微鏡）または蛍光相関分光法（ＦＣＳ：fluorescence correlation spectroscopy；ＦＣＳ顕微鏡）を実施する顕微鏡または分光顕微鏡であってもよい。分光顕微鏡とは、使用される蛍光マーカーの発光スペクトルから複数のスペクトル領域を同時にもしくは順次連続して検出する可能性を提供する顕微鏡を意味するものと理解されたい。基本的には、分光顕微鏡は、検出された光のスペクトルを測定するのに適している。
【００３９】
光学顕微鏡機能ユニットとして走査型顕微鏡（例えば共焦点顕微鏡、多光子顕微鏡、ＳＴＥＤ顕微鏡、ＣＡＲＳ／ＳＲＳ顕微鏡、ＦＬＩＭ顕微鏡、ＦＣＳ顕微鏡、分光顕微鏡）の場合、代替的に、検出光は非デスキャンモードで表面センサに直接案内することもできる。このセンサは同時に光シート顕微鏡の検出器を形成する。このケースでは、検出光は表面センサ上で走査運動を実施し、これは、スキャナによって引き起こされる試料上の照明光の走査運動に相応している。
【００４０】
光シート顕微鏡機能ユニットの他に設けられるさらなる光学顕微鏡機能ユニットは、広視野顕微鏡、特に局在顕微鏡を形成することもできる。
【００４１】
本発明のさらなる態様によれば、照明対物レンズが第１の対物レンズによって形成され、検出対物レンズが別個の第２の対物レンズによって形成されている光シート顕微鏡機能ユニットと、少なくとも１つのさらなる光学顕微鏡機能ユニットと、を含んでいる、顕微鏡システムを用いて試料を顕微鏡結像する方法が想定されており、ここでは、第２の対物レンズが、光シート顕微鏡機能ユニットを用いた試料の結像のためにも、さらなる光学顕微鏡機能ユニットを用いた試料の結像のためにも、共通の検出対物レンズとして使用される。
【００４２】
以下では本発明を、実施例に基づき図面に関連してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一実施例としての顕微鏡システムの概略構造を示した図
【図２】図１による顕微鏡システムに設けられた２つの対物レンズを示した図
【図３】顕微鏡システムの変化形態を示した図
【図４】顕微鏡システムのさらなる変化形態を示した図
【図５】顕微鏡システムのさらなる変化形態を示した図
【図６】図５による顕微鏡システムに設けられた２つの対物レンズを示した図
【図７】顕微鏡システムのさらなる変化形態を示した図
【図８】顕微鏡システムのさらなる変化形態を示した図
【図９】顕微鏡システムのさらなる変化形態を示した図
【図１０】顕微鏡システムのブロック回路図を示した図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本発明の一実施例を示す顕微鏡システム１０の概略図を示す。
【００４５】
顕微鏡システム１０は、全体的に符号１２が付された顕微鏡スタンドを有する。この顕微鏡スタンド１２は、下方のスタンド部分１４とその上に載置された上方のスタンド部分１６とから形成されている。下方のスタンド部分１４には、対物レンズ接続口１８を介して第１の対物レンズ２０が取り付けられている。相応に、上方のスタンド部分１６には、対物レンズ接続口２２を介して第２の対物レンズ２４が取り付けられている。２つの対物レンズ２０および２４は（これらは図２において再度単独で示されている）、光軸Ｏに沿って相互に対向しており、この光軸Ｏは、図１によるｘｙｚ座標系に関連してｚ軸に対して平行に延びる。したがって、これらの対物レンズ２０および２４は、顕微鏡テーブル２６の両側に配置されている。この顕微鏡テーブル２６は、図１および図２には明示的に示されていない例えばガラス底を備えたペトリ皿の形態で形成された試料チャンバを有している。
【００４６】
下方のスタンド部分１４には、接続口２８を介して光シート発生器３０が結合されている。この光シート発生器３０は、例えばミラーもしくはダイクロイックビームスプリッタ３２を介して第１の対物レンズ２０に入力結合される光シート状の照明光分布を生成することに用いられる。この目的のために、光シート発生器３０は、図１には示されていないそれ自体公知の光シート発生コンポーネント、例えば光源や光源から放射された照明光を走査運動に置き換えるスキャナなどを有している。この走査運動の結果として、第１の対物レンズ２０により生成され、図２において符号３４が付された照明焦点は、試料照明に用いられる光シートを生成する。
【００４７】
さらに図２で示されているように、第１の対物レンズ２０に面する第２の対物レンズ２４には、光軸Ｏの両側に配置された２つのミラー素子３６，３８が取り付けられており、これらの２つのミラー素子３６，３８は、光軸Ｏに対して平行に第１の対物レンズ２０から出射する照明焦点３４を、光軸Ｏに対して垂直に第２の対物レンズ２４の焦点平面に偏向する。それにより、偏向された照明焦点３４によって生成される光シートは、第２の対物レンズ２４の焦点平面と同一平面上に配置されている。
【００４８】
上記の説明から明らかなように、下方のスタンド部分１４に配置された第１の対物レンズ２０は、図１による実施例では、結像すべき試料を第２の対物レンズ２４の焦点平面において光シートで照明する照明対物レンズとして用いられる。それゆえ、第１の対物レンズ２０は、以下では光シート照明対物レンズとも称される。
【００４９】
下方のスタンド部分１４には、さらに、顕微鏡コンポーネントを結合するインターフェースを形成し、特に下方のスタンド部分１４に光を供給するかまたは下方のスタンド部分１４から光を取り出すのに用いられるさらなる接続口が存在している。一例として図１には接続口４０が示されており、この接続口４０は、ダイクロイックビームスプリッタ３２の方向に照明光を放射するさらなる光源の結合に用いられる。さらに、下方のスタンド部分１４には、接眼レンズ４２が取り付けられている。
【００５０】
光シート照明対物レンズ２０に対向する対物レンズ２４は、図１による実施例では、一方では、光シートで照明された試料から到来する検出光の検出に用いられる。この目的のために、第２の対物レンズ２４は、チューブ光学系４４を介して、例えばＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラとして実施されている表面センサ４６に検出光を案内する。他方では、対物レンズ２４は、機能的に共焦点照明モジュール４８に割り当てられており、この共焦点照明モジュール４８は、接続口５０を介して上方のスタンド部分１６に結合されている。この機能において、対物レンズ２４は、共焦点照明モジュール４８内に含まれる図示されていない光源から生成され同様に共焦点照明モジュール４８内に含まれる共焦点スキャナ５２を介して案内される検出光を結像すべき試料上に案内する照明対物レンズとしても用いられ、共焦点試料照明によって生成された検出光を上方のスタンド部分１６に戻して共焦点照明モジュール４８に案内し、そこでは検出光がスポットセンサ５４によって検出される検出対物レンズとしても用いられる。検出光は共焦点スキャナ５２にフィードバックされるので、スポットセンサ５４は、いわゆるデスキャンセンサとしてそれ自体公知の方法で動作する。上記で説明した第２の対物レンズ２４の二重機能のために、当該第２の対物レンズ２４は、以下では共通の照明／検出対物レンズとも称される。
【００５１】
下方のスタンド部分１４のように、上方のスタンド部分１６にも一連の接続口が設けられており、これらは、外部のコンポーネントを当該スタンド部分１６に結合するためのインターフェースを定めている。共焦点照明モジュール４８が取り付けられる既に述べた接続口５０の他に、スタンド部分１６は、表面センサ４６を結合するための接続口５６と、ＬＥＤランプ６２を結合するための接続口５８と、を有する。この場合、これらの２つの接続口５０および５８は、２つの平行なインターフェース平面Ｅ１，Ｅ２を定めており、これらの平面はＥ１，Ｅ２は、画像側の焦点平面および／または共通の照明／検出対物レンズ２４の対物レンズ側の焦点平面に対して相対的に明確な（特に共役な）位置を有する。好適には、接続口５０および５８自体も、例えば、共通の照明／検出対物レンズ２４に関して、かつ／または画像側および／または対物レンズ側の焦点平面に対して相対的にほどよく定められた（特に既知の）位置を有する。インターフェース平面Ｅ２は、図１による実施例では、いわゆる入射光軸を定めており、この光軸に沿ってＬＥＤランプ６２から放射される光が共通の照明／検出対物レンズ２４に案内される。さらに、上方のスタンド部分１６には、接眼レンズ６０が配置されている。
【００５２】
上方のスタンド部分１６は、先に既に前述した、表面センサ４６の手前に配置されたチューブ光学系４４の他に、第１のインターフェース平面Ｅ１内に配置されたビームスプリッタミラー６４（この場合は用途に応じて例えば（場合によってはフレキシブルにビームパス内に挿入可能で）さらなるフィルタによる補足も可能なビームスプリッタもしくはミラーであり得る）ならびにフィルタキューブ６６およびダイクロイックビームスプリッタ６８を含み、これらは、第２のインターフェース平面Ｅ２に、ひいては入射光軸上に配置されている。前述の光学的コンポーネント６４，６６および６８は、上方のスタンド部分１６の内部において照明光および検出光に所望の方法で影響を与えるために、それ自体既知の方法で、用途に応じて、共通の照明／検出対物レンズ２４の光軸Ｏ上に位置決めされる。特に、（適合する色素の使用のもとで）ビームスプリッタミラー６４として相応に選択されたビームスプリッタにより、照明のタイプ（共焦点照明または光シートによる照明）に応じた分割が達成され、それによって２つのタイプの照明の検出光の平行検出が達成され得る。また相応のビームスプリッタ（もしくは偏光フィルタとの組み合わせ）が使用される場合、偏光方向に従って分割することも考えられる。
【００５３】
図１による顕微鏡システム１０は、異なる機能ユニットのモジュール方式の配置構成を表しており、これらは個別に使用できるが、結像のために一緒に使用することもできる。特に、顕微鏡システム１０は、光シート顕微鏡機能ユニットを含み、その主要な機能コンポーネントは、照明に関しては光シート発生器３０および光シート照明対物レンズ２０によって与えられ、検出に関しては共通の照明／検出対物レンズ２４および表面センサ４６によって与えられている。さらに、この顕微鏡システム１０は、さらなる共焦点顕微鏡機能ユニットを含み、その主要なコンポーネントは、照明に関しても、検出に関しても、共焦点照明モジュール４８および共通の照明／検出対物レンズ２４によって与えられている。
【００５４】
上記で説明した図１による実施例では、共焦点顕微鏡機能ユニットは、試料から到来する検出光が共焦点スキャナ５２へのそのフィードバックの後でスポットセンサ５４を用いていわゆるデスキャンモードで検出される。しかしながら、この検出光をいわゆる非デスキャンモードで直接、表面センサ４６に案内することも同様に可能である。このケースでは、表面センサ４６上の検出光は、共焦点スキャナ５２によって引き起こされた試料上の照明光の走査運動に相応する走査運動を実施する。
【００５５】
図１による顕微鏡システム１０は、さらにスライドユニット７０を有し、このスライドユニット７０は、上方のスタンド部分１６をｘｙ平面内で、すなわち光軸Ｏに対して垂直に、下方のスタンド部分１４に対して相対的に移動させることを可能にする。この横方向のシフトの可能性は、特に、光シート照明対物レンズ２０を、視野の縁部ではなく視野の中央領域で使用することを可能にさせ、このことは、とりわけより高い光学的結像能力（特により少ない横方向の色誤差）を可能にさせる。
【００５６】
図３〜図９は、図１による本発明による顕微鏡システム１０の一連の変化形態を示す。ここでは説明を簡素化するために、これらの変化形態ではいずれにせよその基本的機能が、図１に示されたコンポーネントに対応するコンポーネントには、図１で使用された参照符号が付されている。
【００５７】
図３による変化実施形態は、図１による実施例と実質的に次の点で異なっている。すなわち、第１のインターフェース平面Ｅ１が省略され、共焦点照明モジュール４８が第２のインターフェース平面Ｅ２内に、すなわち入射光軸内に結合されている点である。
【００５８】
図４による変化実施形態は、図３による実施形態と接眼レンズ６０が省略されている点で異なっている。
【００５９】
図５は、図１による実施例と次の点で異なっている実施形態を示す。すなわち、光シートの生成が上方のスタンド部分１６を介して行われ、それに対して光シートの検出ならびに共焦点照明および検出は、下方のスタンド部分１４で実現されている点である。それに応じて、光シート発生器３０は、図５による実施形態では第１のインターフェース平面Ｅ１内で上方のスタンド部分１６に結合されている。さらに、共焦点照明モジュール４８は、下方のスタンド部分１４に取り付けられている。さらに、図５に示されている実施形態は、例えばＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラの形態のさらなる表面検出器７２を下方のスタンド部分１４に有している。このさらなる表面検出器７２は、光シートで照明された試料から到来する検出光を検出する。
【００６０】
図１による実施形態に比べて、図５に示されている実施形態では、光シート照明対物レンズ２０および共通の照明／検出対物レンズ２４の配置構成が入れ替わっており、すなわち、光シート／照明対物レンズ２０は上方のスタンド部分１６に存在し、それに対して共通の照明／検出対物レンズ２４は、下方のスタンド部分１４に配置されている。それに応じて、図６に示されているように、光シート照明対物レンズ２０に取り付けられた２つのミラー素子３６，３８は、顕微鏡テーブル２６の下方に存在している。
【００６１】
図７に示されている実施形態は、光シート発生器３０が光導波路１０２を介して多色光源７４に結合されている点を除いて、本発明に関連する限り、実質的に図３による実施例に対応している。多色光源７４は、複数の単色光源７６，７８，８０，８２を含み、これらの単色光源７６，７８，８０，８２は、複数のダイクロイックミラー８４，８６，８８，９０を介して光シート発生器３０に、異なる色の照明光を供給している。多色光源７４は、代替的に、連続した広幅のスペクトル波長を供給する白色光レーザーからなるか、またはそのような白色光レーザーを含んでもよい。特に、白色光レーザーと単色光源との組み合わせも考えられる。同時に、多色光源７４は、さらなる光導波路１０２を介して共焦点照明モジュール４８にも接続され、上方のスタンド部分１６にも光源として用いられる。先の実施形態とは対照的に、下方のスタンド部分１４は、さらに対物レンズ接続口１８までと光シート発生器３０までに短縮され、特に、下方のスタンド部分１４用の接眼レンズ４２は省略された。この場合、対物レンズ接続口１８（この対物レンズ接続口１８は下方のスタンド部分１４のサブユニットである）は、スライドユニット７０を用いて光シート／照明対物レンズ２０の光軸に対して平行にも、光シート／照明対物レンズ２０の光軸に対して垂直な平面内にもシフト可能である。さらに、さらなるスライドユニット９８によって対物レンズ接続口２２（この対物レンズ接続口２２は上方のスタンド部分１６のサブユニットを形成する）も、照明／検出対物レンズ２４の光軸に対して平行に移動することができる。つまり、この調整装置は、このケースでは２つのスライドユニット７０，９８を含む。
【００６２】
多色光源７４は、ここでは、光スイッチ１０４を介して、光シート発生器３０および共焦点照明モジュール４８への結合に用いられる光導波路１０２に接続されてもよい。この光スイッチ１０４は、ここでは、光をそれぞれ完全に光シート発生器３０かまたは共焦点照明モジュール４８に供給する、スイッチの機能を備えた光学部品であってもよい。それにより、２つの機能ユニット（光シート顕微鏡機能ユニットおよび光学顕微鏡機能ユニット）は、試料を順次連続して照明する。代替的に、光スイッチ１０４は、光の第１の成分は光シート顕微鏡機能ユニットに供給し、光の第２の成分は共焦点顕微鏡機能ユニットに供給する、スプリッタの機能を備えた光学部品であってもよい。それにより、これらの機能ユニットは同時に試料を照明する。この光スイッチ１０４は、この場合、例えば切り替え可能なミラー、例えば音響光学変調器（ＡＯＭ）もしくは音響光学偏向器（ＡＯＤ）などのような音響光学部品、あるいは電気光学変調器（ＥＯＭ）を含むことができる。
【００６３】
図８による実施形態は、共焦点照明モジュール４８が、図７のようにインターフェース平面Ｅ１内ではなく、インターフェース平面Ｅ２内に、すなわち入射光軸内に配置されている点を除いて、実質的に図７に示されている配置構成に相応している。
【００６４】
図９は、図３による実施例に基づく顕微鏡システム１０の一実施形態を示す。図３に示されている実施形態とは異なり、図９による配置構成では、スライドユニット７０は、上方のスタンド部分１６を全体としてではなく、図９において符号９４が付され共通の照明／検出対物レンズ２４が保持されている、上方のスタンド部分１６のサブユニットのみを、ｘｙ平面内で横方向にシフトする機能を有する。付加的に、図９による顕微鏡システム１０は、旋回ユニット９６を有し、この旋回ユニット９６を用いて、上方のスタンド部分１６は全体としてｘ軸に対して平行な旋回軸Ｓ周りで旋回させることができる。このようにして、対物レンズ２４は、結合されたスライド／旋回運動で対物レンズ２０に対して相対的に調整することができる。
【００６５】
図１０による最後のブロック回路図では、再度、２つの対物レンズ２０および２４、光シート発生器３０ならびに共焦点照明モジュール４８が、一方では、光シート顕微鏡と共焦点顕微鏡とを形成する２つの機能ユニットにどのように機能的に割り当てられ、他方では、２つのスタンド部分１４，１６にどのように空間的に割り当てられているかが純粋に概略的に表されている。前述の機能ユニットは、図１０では破線で示されている。さらに図１０は、顕微鏡システム１０の全体的な動作を制御する制御／評価ユニット１００を示している。この場合、この制御／評価ユニット１００は、特に、共焦点顕微鏡によって得られるデータを光シート顕微鏡によって生成された画像データと相関付けするようにして画像データを評価するように構成されている。
【００６６】
上記で説明した実施形態は、単なる例示として理解されるべきである。そのため、特に、異なる実施形態の個々の態様は相互に容易に組み合わせることができることを指摘しておく。
【００６７】
説明した実施形態では、本発明によるさらなる光学顕微鏡機能ユニットは、共焦点顕微鏡を形成する。もちろんここでは、この機能ユニットが、スポット方式で結像する他のタイプの顕微鏡、例えば多光子顕微鏡、ＳＴＥＤ顕微鏡、ＲＥＳＯＬＦＴ顕微鏡、またはＣＡＲＳ／ＳＲＳ顕微鏡で表せることも理解されたい。さらに、この機能ユニットは、広視野顕微鏡、特に局在顕微鏡として実施されてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０        顕微鏡システム
１２        顕微鏡スタンド
１４        下方のスタンド部分
１６        上方のスタンド部分
１８        対物レンズ接続口
２０        対物レンズ
２２        対物レンズ接続口
２４        対物レンズ
２６        顕微鏡テーブル
２８        接続口
３０        光シート発生器
３２        ダイクロイックビームスプリッタ
３４        照明焦点
３６，３８  ミラー素子
４０        接続口
４２        接眼レンズ
４４        チューブ光学系
４６        表面センサ
４８        共焦点照明モジュール
５０        接続口
５２        共焦点スキャナ
５４        スポットセンサ
５６        接続口
５８        接続口
６０        接眼レンズ
６２        ＬＥＤランプ
６４        ビームスプリッタミラー
６６        蛍光キューブ
６８        ダイクロイックビームスプリッタ
７０        スライドユニット
７２        さらなる表面検出器
７４        多色光源
７６〜８２  光源
８４〜９０  ダイクロイックミラー
９４        サブユニット
９６        旋回ユニット
９８        さらなるスライドユニット
１００      制御／評価ユニット
１０２      光導波路
１０４      光スイッチ
【図１】
2020524822.tif 000003
【図２】
2020524822.tif 000004
【図３】
2020524822.tif 000005
【図４】
2020524822.tif 000006
【図５】
2020524822.tif 000007
【図６】
2020524822.tif 000008
【図７】
2020524822.tif 000009
【図８】
2020524822.tif 000010
【図９】
2020524822.tif 000011
【図１０】
2020524822.tif 000012
【国際調査報告】
2020524822.tif 000013
2020524822.tif 000014
2020524822.tif 000015
2020524822.tif 000016
2020524822.tif 000017
2020524822.tif 000018
2020524822.tif 000019