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公開番号2025097927
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2024211102
出願日2024-12-04
発明の名称顕微鏡
出願人カールツァイスマイクロスコピーゲーエムベーハー,CARL ZEISS MICROSCOPY GMBH
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類G02B 21/18 20060101AFI20250624BHJP(光学)
要約【課題】試料の三次元画像を特に迅速に記録する。
【解決手段】顕微鏡は、検出ユニットにおいて、少なくとも1つの第1の検出器を有する第1の検出チャネルおよび少なくとも1つのさらなる検出チャネルが形成され、各さらなる検出チャネルが、少なくとも1つの検出器を備えることと、検出ユニットにおいて、試料から放出された光の一部をそれぞれのさらなる検出チャネルに誘導するための少なくとも1つのビームスプリッタが各場合に存在することと、検出チャネルの少なくとも1つにおいて、少なくとも2つの検出チャネルにおいて軸方向に離間した試料平面を撮像するために、焦点領域の軸方向変位のための操作デバイスが存在することとを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
励起光（１１）を透過するための光源（１０）を有し、
前記励起光（１１）を試料（２０）上および／または内に誘導するための照明ビーム（１２、１３、１４、１５、１６、１７）を有し、
前記励起光（１１）に曝露された前記試料（２０）上および／または前記試料（２０）内の位置を変化させるための走査デバイス（１４）を有し、
前記試料（２０）から放出された光（２５）を検出するための検出ユニット（８０）を有し、
前記試料（２０）から放出された前記光（２５）の少なくとも一部を前記検出ユニット（８０）に誘導するための顕微鏡対物レンズ（１７）を有する検出ビーム経路（１７、１６、１５、１４、１３、３０、３５、４０）を有し、
前記走査デバイス（１４）および前記検出ユニット（８０）を制御し、前記検出ユニット（８０）からの測定データを評価するための制御ユニット（９０）を有する
顕微鏡において、
前記検出ユニット（８０）に、少なくとも１つの第１の検出器（７０ａ）を有する第１の検出チャネル（ａ）、および少なくとも１つのさらなる検出チャネル（ｂ）が形成され、各さらなる検出チャネル（ｂ）が、少なくとも１つの検出器（７０ｂ）を備え、
前記検出ユニット（８０）に、前記試料（２０）から放出された前記光（２５）の一部をそれぞれのさらなる検出チャネル（ｂ）に誘導するための少なくとも１つのビームスプリッタ（４０）が各場合に存在し、
前記検出チャネル（ａ、ｂ）の少なくとも１つに、少なくとも２つの検出チャネル（ａ、ｂ）内の軸方向に離間した（ｄｚ）試料平面（２１、２２）を撮像するために、焦点領域の軸方向変位（Ｄｚ）のための操作デバイス（６０）が存在する
ことを特徴とする、顕微鏡。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記検出ユニット（８０）に、前記検出器（７０ａ、７０ｂ）上に前記試料（２０）を可変倍率で撮像するための可変焦点距離の光学ユニット（３５）が存在すること
を特徴とする、
請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記検出チャネル（ａ、ｂ）の少なくとも１つにおいて、前記操作デバイスが、前記検出ビーム経路の収束部分に配置されたガラス板（６０ｂ）を備えること
を特徴とする、
請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記検出チャネルの少なくとも１つにおいて、前記操作デバイスが、前記検出ビーム経路の収束部分に配置された異なるガラス板を有する交換器を備え、各ガラス板が異なる厚さを有し、および／または各ガラス板のガラス材料が異なる屈折率を有すること
を特徴とする、
請求項１～３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記検出チャネルの少なくとも１つにおいて、前記操作デバイスが、前記検出ビーム経路の収束部分に配置された段付きガラス板（６１）を備え、前記段付きガラス板が、光軸（７１ｂ）を横行する、異なる光学的有効厚さ（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を設定するために、前記検出ビーム経路内で可変に配置可能であること
を特徴とする、
請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記検出チャネルの少なくとも１つにおいて、前記操作デバイスが、前記検出ビーム経路の収束部分に配置される２つのガラスウェッジ（６２、６３）を備え、前記ガラスウェッジが、異なる光学的有効厚さ（ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７）を連続的に設定するために、互いにおよび光軸（７１ｂ）に対して変位可能であること
を特徴とする、
請求項１～５のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記検出チャネルの少なくとも１つにおいて、前記操作デバイスが、小型望遠鏡、特に調整可能な小型望遠鏡を備えること
を特徴とする、
請求項１～６のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項８】
光学ビーム整形ユニットが、伝播方向とは反対の方向で照明ビーム経路内の主ビームスプリッタ（１３）の前に、および／または伝播方向の方向で前記検出ビーム経路内の主ビームスプリッタ（１３）の前に存在し、前記光学ビーム整形ユニットが、点拡がり関数の特別な形態、特に軸方向に符号化された点拡がり関数、例えば螺旋点拡がり関数、非点収差点拡がり関数、または「撚れ」点拡がり関数を生成するように機能すること
を特徴とする、
請求項１～７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記照明経路に、照明の軸方向深さを設定するためのユニット（１２）が存在することを
特徴とする、
請求項１～８のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
照明の軸方向深さを設定するための前記ユニット（１２）が、前記励起光（１１）のビーム直径を設定するための調整可能な絞りを備えること
を特徴とする、
請求項９に記載の顕微鏡。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文の特徴を有する顕微鏡に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的な顕微鏡は、独国特許出願公開第１０２０２０１２０１９０号明細書から知られており、以下の構成部分、すなわち、励起光を透過するための光源、励起光を試料上および／または試料内に誘導するための照明ビーム経路、励起光に曝露された試料上および／または試料内の位置を変化させるための走査デバイス、試料から放出された光を検出するための検出ユニット、試料から放出された光の少なくとも一部を検出ユニットに誘導するための顕微鏡対物レンズを有する検出ビーム経路、ならびに走査デバイスおよび検出ユニットを制御し、検出ユニットからの測定データを評価するための制御ユニットを備える。
【０００３】
共焦点顕微鏡法は、撮像によって小さな生体構造を検査するために一般的に使用される方法である。生体組織中の単一細胞から生きている動物に至るまで撮像することが可能である。背景抑制の態様、したがって三次元画像構造を達成し得ることは、特にここで重要である。
【０００４】
共焦点顕微鏡法の中心的な問題は、その画像構築の遅さにあり、これは、試料のすべての点がレーザスポットおよび関連する検出によって走査されなければならないという事実に起因する。これは順次に、したがってゆっくりと行われる。特に、異なる測定平面の撮像間にはかなりの時間差があり、これは、二次元画像が通常各平面に記録され、それぞれの画像に続いて軸方向に段差があるためである。次いで、画像スタックは、例えば、擬似三次元的に、または断面および投影ごとに表すことができる。
【０００５】
１つの平面内だけでなく、同時に複数の平面内で測定する能力は、様々な測定タスクにとって興味深い。
【０００６】
基本的な記録方法に関連する別の問題は、試料の小さなエリアに集束させる必要がある高い強度が、試料の著しい退色および試料への光損傷を部分的にもたらすことである。
【０００７】
より高い速度は、共振スキャナを使用することによって達成することができ、共振スキャナは、比較的大きな画像野を迅速に走査することができる。この方法の欠点は、非常に短い画素時間内に十分に良好な信号が生成されなければならないことに起因する。例えば、信号対雑音比３を達成することを意図する場合、測定点あたり約１０個の検出光子が必要である。全検出効率約３３％と、平均画素滞留時間５０ナノ秒との両方を仮定して、５０ナノ秒で３０個の放出光子が必要であり、これは、６００ＭＨｚの光子放出速度に相当する。これは、非常に明るく安定した試料でのみ可能である。
【０００８】
さらに、１つより多い共焦点体積を走査することによって、画像の記録を並列化するための様々な手法を使用して、より高い速度を達成することが可能である。この際、様々な並列化技術が可能である。横方向マルチスポット法（例えば独国特許出願公開第１０２０１６１０２２８６．１号明細書）、軸方向マルチスポット法［１］、［２］、および点拡がり関数内のマルチスポット法［３］が知られている。点拡がり関数（ＰＳＦ）の横方向乗算に基づく横方向分解方法、いわゆるマルチスポット法は、比較的高いレベルの装置の複雑さを必要とする。
【０００９】
軸方向に平行な方法は、同等に複雑であり、および／または柔軟性がない。平面間の距離は、これらの手法では固定されることが多い［２］。［１］では、ここでは反射構造によって与えられる共焦点スリットのサイズも固定されている。これは、ピンホール／スリットサイズが波長および選択された対物レンズに大きく依存し、このパラメータが、軸方向分解能、背景抑制および信号強度を最適化するためにも使用されるため、不利である。［２］では、ピンホールはより柔軟性があるように見える。しかしながら、それらは固定位置にあり、物理的なピンホールによって与えられ、高価であり得る。この場合、ピンホール位置を変位させることは複雑であるように見える。さらに、それらは回折素子による照明と一致しなければならず、これは、多色実験におけるその使用を疑わしいものにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
独国特許出願公開第１０２０２０１２０１９０号明細書
独国特許出願公開第１０２０１６１０２２８６．１号明細書
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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