該申請要求于2015年10月14日提交的共同未決的歐洲專利申請No.EP 15 189 728.7的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高分辨率掃描熒光顯微檢查的掃描頭。此外，本發(fā)明涉及一種裝置，其用于將光顯微鏡升級至包括這種掃描頭的高分辨率掃描熒光顯微鏡。

在下文中，高分辨率掃描熒光顯微檢查被理解為掃描熒光顯微檢查、特別是激光掃描顯微檢查，在所述掃描熒光顯微檢查中，樣本不僅利用聚焦的光束掃描以激發(fā)所述樣本以發(fā)出熒光，所述熒光然后被對準(zhǔn)并分配至聚焦光束在樣本中的相應(yīng)位置，而且在所述掃描熒光顯微檢查中，聚焦光束的一部分用于使產(chǎn)生針對聚焦光束在樣本中的相應(yīng)位置所對準(zhǔn)的熒光的空間區(qū)域變窄低于激發(fā)波長下衍射極限。為了這樣做，所述光束除激發(fā)光外還可包括熒光抑制光，在激發(fā)光的最大強(qiáng)度位置處，所述熒光抑制光具有被強(qiáng)度最大值所包圍的強(qiáng)度最小值并且所述熒光抑制光對其強(qiáng)度最小值周圍小區(qū)域以外任何處的熒光發(fā)射進(jìn)行抑制。例如，熒光抑制光可為STED光，其借助通過受激發(fā)射的激發(fā)熒光團(tuán)而阻礙熒光的發(fā)射。熒光抑制光還可為轉(zhuǎn)換光，其將可轉(zhuǎn)換的熒光團(tuán)轉(zhuǎn)換成不能被激發(fā)以通過激發(fā)光發(fā)射熒光的暗態(tài)。

背景技術(shù)：

然而，并不適合于高分辨率掃描熒光顯微檢查的掃描頭由專利公開文獻(xiàn)WO 90/00754 A1已知。已知的掃描頭包括鏡頭，所述鏡頭將從光纖波導(dǎo)件發(fā)出的激發(fā)光整形為平行光束。該光束被兩個可通過驅(qū)動器傾斜的鏡反射并且經(jīng)由光顯微鏡的目鏡安裝部通過該光顯微鏡的物鏡地被引導(dǎo)到樣本上。為了利用由物鏡聚焦的光束對樣本進(jìn)行掃描，將所述鏡傾斜。從目鏡沿相反方向發(fā)出的熒光被所述鏡向回引導(dǎo)到鏡頭上，并且所述鏡頭將光射入到光纖波導(dǎo)件中。光纖波導(dǎo)件一方面沿著提供激發(fā)光的光源的方向分叉并且另一方面朝向?yàn)榱藢?zhǔn)熒光的檢測器。光源和檢測器因此并不是掃描頭的一部分而是通過光纖波導(dǎo)件連接至掃描頭。針對所述鏡的驅(qū)動器的控制也在掃描頭以外提供。

激光掃描顯微鏡由專利公開文獻(xiàn)DE 197 02 753 A1(對應(yīng)于US 6,167,173 A和US 6,486,458 B1)已知，所述激光掃描顯微鏡包括如下結(jié)構(gòu)，其用于將激光輻射射入到帶有至少沿兩個方向偏轉(zhuǎn)的掃描器的掃描頭中。所述輻射通過光顯微鏡被聚焦到樣本中。所述輻射的射入通過至少一個光纖波導(dǎo)件實(shí)現(xiàn)，而用于將發(fā)散發(fā)出的輻射校準(zhǔn)的校準(zhǔn)光學(xué)件設(shè)置在掃描頭處光纖端的下游。從樣本的方向看去，在掃描頭中掃描器的下游設(shè)置用于檢測來自所掃描物體輻射的檢測器。

高分辨率掃描熒光顯微鏡以及用于高分辨率掃描熒光顯微鏡的模塊由專利公開文獻(xiàn)DE 101 05 391 A1(對應(yīng)于US 6,958,470 B2)已知。所述高分辨率掃描熒光顯微鏡包括光源，其用于發(fā)射適于激發(fā)樣本能量狀態(tài)的激發(fā)光束；檢測器，其用于檢測發(fā)射光以及來自于光源的刺激光束以在由激發(fā)光束激發(fā)的樣本中引起受激發(fā)射。激發(fā)光束和刺激光束以如下方式設(shè)置，以使得它們的強(qiáng)度分布在焦點(diǎn)區(qū)域中部分地重疊。將刺激光束整形的光學(xué)元件結(jié)合到可在掃描熒光顯微鏡的光路中定位的至少一個模塊中。在實(shí)踐中，所述模塊可具有卡口式安裝部，利用該卡口式安裝部所述模塊可連接至掃描熒光顯微鏡的對應(yīng)安裝部。通過用于高分辨率掃描熒光顯微鏡的已知模塊，現(xiàn)有的掃描熒光顯微鏡旨在升級至STED顯微鏡。然而，將對刺激光束整形的光學(xué)元件相對于掃描熒光顯微鏡調(diào)節(jié)至達(dá)到作為STED顯微鏡的掃描熒光顯微鏡的全部功能被證實(shí)是困難的。如果刺激光束相對于掃描熒光顯微鏡的物鏡的光瞳準(zhǔn)確地對齊并且如果在利用掃描熒光顯微鏡的掃描器掃描樣本時刺激光束保持該對齊，那么刺激光束僅在焦點(diǎn)區(qū)域中具有其想要的強(qiáng)度分布。

在“easySTED”的標(biāo)題下，已知高分辨率掃描熒光顯微鏡，其中激發(fā)光和熒光抑制光一起穿過光束整形光學(xué)件，然而所述光束整形光學(xué)件對激發(fā)光和熒光抑制光具有不同效果。特別地，熒光抑制光以如下方式整形，以使得其在衍射限制點(diǎn)中聚焦的激發(fā)光的最大強(qiáng)度處具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值。用于來自于“easySTED”標(biāo)題下的光束整形光學(xué)件的示例在專利公開文獻(xiàn)DE 10 2007 025 688A1(對應(yīng)于US 8,755,116 B2)、WO 2010/133678 A1以及DE 10 2014 113 716 A1中描述。

由專利公開文獻(xiàn)EP 2 359 178 A1(對應(yīng)于US 8,520,280 B2)已知如下裝置，所述裝置用于使光束相對于對光束進(jìn)行聚焦并包括光瞳的光學(xué)件動態(tài)移位。完成所述動態(tài)移位以便利用聚焦光束對二維掃描區(qū)域中的物體進(jìn)行掃描。所述裝置具有光束偏轉(zhuǎn)器，其將光束在兩個不同方向上相對于光學(xué)件的光學(xué)軸線偏轉(zhuǎn)過動態(tài)可調(diào)節(jié)的偏轉(zhuǎn)角度。對于每個方向而言，至少兩個光束偏轉(zhuǎn)器串聯(lián)并且可彼此獨(dú)立地受控，以使得聚焦光學(xué)件的光瞳內(nèi)相應(yīng)方向上光束的光束位置還有光束相對于聚焦光學(xué)件的光學(xué)軸線的角度以及因此所聚焦光束在樣本區(qū)域中的位置可被設(shè)定。以該方式可以對二維掃描區(qū)域進(jìn)行掃描而不改變掃描區(qū)域上方的光學(xué)狀況。以該方式例如防止在STED顯微檢查期間刺激光束的空間相位結(jié)構(gòu)在光瞳內(nèi)移位。這種移位導(dǎo)致了所聚焦的刺激光束的期望光強(qiáng)度分布在激發(fā)光束的最大強(qiáng)度方位處并不具有由高強(qiáng)度最大值包圍的低強(qiáng)度最小值。此外，利用已知的裝置，偏轉(zhuǎn)器至聚焦光學(xué)件的光瞳或光瞳影像的距離還有聚焦物體的透鏡像差以及光束偏轉(zhuǎn)器的像差可被補(bǔ)償。所偏轉(zhuǎn)的光束的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)可沿軸向方向設(shè)定以便例如提供不同物鏡的不同軸向位置。

科技公開文獻(xiàn)“Stimulated Emission Depletion microscopy to study a myloid fibril formation”(P.Mahou et al.,Single Molecule Spectroscopy and Superresolution Imaging VIII,J.Enderlein et al.(ed.),Proc.of SPIE Vol.9331,2015)公開了一種“自制”STED顯微鏡，其使用光顯微鏡以及在該光顯微鏡外部的光學(xué)設(shè)定件。所述光學(xué)設(shè)定件包括發(fā)射光束的激光源。所述光束被分成激發(fā)束和損耗束。激發(fā)束被供送穿過包括30m(98ft)光纖的光路。損耗束被供送穿過包括100m(328ft)光纖的分開的光路，在該過程中損耗束被整形成“環(huán)圈”形狀，以便提供受激的發(fā)射損耗以防止熒光發(fā)射。通過第一分色鏡，兩種光束都被采用以使用光顯微鏡的物鏡以及包括四個傾斜鏡的Quad掃描器對樣本掃描。來自樣本的熒光在通過第二分色鏡偏轉(zhuǎn)到檢測器上之前被供送返回穿過光顯微鏡物鏡、Quad掃描器以及第一分色鏡。

仍存在對如下掃描頭的需求，借助所述掃描頭，現(xiàn)有不同類型和不同制造商的光顯微鏡能夠沒有問題地升級至高分辨率掃描熒光顯微鏡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于高分辨率掃描熒光顯微檢查的掃描頭。掃描器包括：殼體；第一連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并配置成將所述掃描頭連接至光顯微鏡；以及第二連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并配置成經(jīng)由光纖波導(dǎo)件將所述掃描頭連接至外部光源和外部熒光檢測器。光束整形器被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述第二連接器與所述第一連接器之間，并且配置成將來自外部光源的光整形為光束。進(jìn)一步地，傾斜鏡被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述光束整形器與所述第一連接器之間，并且配置成將所述光束偏轉(zhuǎn)不同的偏轉(zhuǎn)角度，以使得所述光束被光顯微鏡所聚焦到其中的樣本被所述光束沿兩個不同的方向掃描，而來自所述樣本的熒光被導(dǎo)向返回至所述第二連接器。

所述第一連接器配置成將所述掃描頭連接至所述光顯微鏡的安裝部。所述安裝部具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置，從而所述中間影像具有關(guān)于所述傾斜鏡的第二限定相對位置。所述第二連接器包括第一光學(xué)波導(dǎo)端口以及分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口，所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口配置成接收來自光源的光，所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口配置成將所述熒光輸出至所述檢測器。

偏轉(zhuǎn)器設(shè)置于所述傾斜鏡與所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口之間，并且配置成將所述熒光偏轉(zhuǎn)至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口。所述光束整形器配置成將來自光源的所述光的第一部分整形為所述光顯微鏡聚焦下的第一光強(qiáng)分布以及將來自光源的所述光的第二部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第二光強(qiáng)分布，所述第一光強(qiáng)分布具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，所述第二光強(qiáng)分布在所述第一光強(qiáng)分布的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度。所述傾斜鏡包括四個傾斜鏡，每個傾斜鏡具有驅(qū)動器和傾斜軸線。四個驅(qū)動器配置成彼此獨(dú)立地受控以便使所述四個傾斜鏡繞著它們各自的傾斜軸線傾斜。

本發(fā)明還涉及一種用于將光顯微鏡升級至高分辨率掃描熒光顯微鏡的裝置。所述裝置包括根據(jù)本發(fā)明的掃描頭；以及基部單元，所述基部單元包括提供光的光源；配置成檢測熒光的檢測器以及配置成對傾斜鏡的驅(qū)動器進(jìn)行控制的控制器。所述裝置還包括第一光學(xué)波導(dǎo)件，其從所述光源通向所述掃描頭的第一光學(xué)波導(dǎo)端口；第二光學(xué)波導(dǎo)件，其從所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口通向所述檢測器；以及控制線纜，其從所述控制器通向所述傾斜鏡的驅(qū)動器。

本發(fā)明還提供一種高分辨率掃描熒光顯微鏡，包括：光顯微鏡，其包括安裝部，所述安裝部具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置；提供光的光源；配置成檢測熒光的熒光檢測器；第一光學(xué)波導(dǎo)件，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述光源；第二光學(xué)波導(dǎo)件，所述第二光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述檢測器；控制器；控制線纜，所述控制線纜的第一端部連接至所述控制器；以及根據(jù)本發(fā)明的掃描頭，所述掃描頭連接至所述第一光學(xué)波導(dǎo)件和第二光學(xué)波導(dǎo)件的以及控制線纜的第二端部。

特別地，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于高分辨率掃描熒光顯微檢查的掃描頭，包括：

殼體；

第一連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并配置成將所述掃描頭連接至光顯微鏡；

第二連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并配置成經(jīng)由光纖波導(dǎo)件將所述掃描頭連接至外部光源和外部熒光檢測器；

光束整形器，其被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述第二連接器與所述第一連接器之間，并且配置成將來自外部光源的光整形為光束；以及

傾斜鏡，其被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述光束整形器與所述第一連接器之間，并且配置成將所述光束偏轉(zhuǎn)不同的偏轉(zhuǎn)角度，以使得所述光束被光顯微鏡所聚焦到其中的樣本被所述光束沿兩個不同的方向掃描，而來自所述樣本的熒光被導(dǎo)向返回至所述第二連接器，

其中所述第一連接器配置成將所述掃描頭連接至所述光顯微鏡的安裝部，所述安裝部具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置，從而所述中間影像具有關(guān)于所述傾斜鏡的第二限定相對位置，

其中所述第二連接器包括第一光學(xué)波導(dǎo)端口以及分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口，所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口配置成接收來自光源的光，所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口配置成將所述熒光輸出至所述檢測器，

其中偏轉(zhuǎn)器設(shè)置于所述傾斜鏡與所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口之間，并且配置成將所述熒光偏轉(zhuǎn)至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口，

其中所述光束整形器配置成將來自光源的所述光的第一部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第一光強(qiáng)分布以及將來自光源的所述光的第二部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第二光強(qiáng)分布，所述第一光強(qiáng)分布具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，所述第二光強(qiáng)分布在所述第一光強(qiáng)分布的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度，并且

其中所述傾斜鏡包括四個傾斜鏡，每個傾斜鏡具有驅(qū)動器和傾斜軸線，其中四個驅(qū)動器配置成彼此獨(dú)立地受控以便使所述四個傾斜鏡繞著它們各自的傾斜軸線傾斜。

可選地，其中所述第一連接器配置成將所述掃描頭連接至所述光顯微鏡的相機(jī)安裝部或另一安裝部，所述相機(jī)安裝部或另一安裝部為完全校正和標(biāo)準(zhǔn)化后的至少其中之一。

可選地，其中所述第一連接器配置成將所述掃描頭支承在所述光顯微鏡的安裝部處的固定位置。

可選地，其中所述傾斜鏡繞著一平面設(shè)置，所述中間影像落在該平面上。

可選地，其中所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口在所述掃描頭的與所述第一連接器相反的一側(cè)上定位，而所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口在所述掃描頭的與所述第一連接器相反的那側(cè)上定位或是在所述掃描頭的與所述第一連接器的相同一側(cè)上定位。

可選地，其中所述光束整形器包括光束整形結(jié)構(gòu)，所述光束整形結(jié)構(gòu)帶有用于來自光源的所述光的第一和第二部分的共用光路，所述光束整形結(jié)構(gòu)將來自光源的所述光的第一部分整形為使得該部分光在所述光顯微鏡的聚焦下具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，并且所述光束整形結(jié)構(gòu)將來自光源的所述光的第二部分整形為使得該部分光在所述光顯微鏡的聚焦下在所述光的第一部分的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度。

可選地，其中雙折射板放置于所述光束整形器與所述偏轉(zhuǎn)器之間，其中所述雙折射板在標(biāo)準(zhǔn)取向中以其快速軸線與所述光束平行地定向，并且所述雙折射板配置成被傾斜。

可選地，掃描頭在所述安裝部的光學(xué)軸線的方向以及與所述光學(xué)軸線垂直的方向上具有不超過25cm的最大尺寸，并且具有不超過1.5kg的質(zhì)量。

可選地，其中用于控制線纜的控制線纜端口設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中，所述控制線纜用于將所述傾斜鏡的驅(qū)動器連接至外部控制器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于將光顯微鏡升級至高分辨率掃描熒光顯微鏡的裝置，所述裝置包括：

基部單元，其包括提供光的光源、配置成檢測熒光的檢測器、以及控制器；

第一光學(xué)波導(dǎo)件，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述光源；

第二光學(xué)波導(dǎo)件，所述第二光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述檢測器；

控制線纜，所述控制線纜的第一端部連接至所述控制器；以及

掃描頭，其與所述基部單元分開并且包括：

殼體；

第一連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并配置成將所述掃描頭連接至光顯微鏡；

第一光學(xué)波導(dǎo)端口，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件的第二端部連接至所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口；以及分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中，所述第二光學(xué)波導(dǎo)件的第二端部連接至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口；

光束整形器，其被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口與所述第一連接器之間，并且配置成將由光源提供的光整形為光束；以及

傾斜鏡，其被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述光束整形器與所述第一連接器之間，并且將所述光束偏轉(zhuǎn)不同的偏轉(zhuǎn)角度，以使得所述光束被光顯微鏡所聚焦到其中的樣本被所述光束沿兩個不同的方向掃描，而來自所述樣本的熒光被導(dǎo)向返回至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口，

其中所述第一連接器配置成將所述掃描頭連接至所述光顯微鏡的安裝部，所述安裝部具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置，從而所述中間影像具有關(guān)于所述傾斜鏡的第二限定相對位置，

其中偏轉(zhuǎn)器設(shè)置于所述傾斜鏡與所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口之間，并且配置成將所述熒光偏轉(zhuǎn)至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口，

其中所述光束整形器配置成將來自光源的所述光的第一部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第一光強(qiáng)分布以及將來自光源的所述光的第二部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第二光強(qiáng)分布，所述第一光強(qiáng)分布具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，所述第二光強(qiáng)分布在所述第一光強(qiáng)分布的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度，并且

其中所述傾斜鏡包括四個傾斜鏡，每個傾斜鏡具有驅(qū)動器和傾斜軸線，其中四個驅(qū)動器連接至所述控制線纜的第二端部并且彼此獨(dú)立地由所述控制器控制以便使所述四個傾斜鏡繞著它們各自的傾斜軸線傾斜。

可選地，其中所述第一光學(xué)波導(dǎo)件包括單模光纖波導(dǎo)件并且所述第二光學(xué)波導(dǎo)件包括至少一個多模光纖波導(dǎo)件。

可選地，其中所述基部單元包括供應(yīng)端口與通信端口的至少其中之一，所述供應(yīng)端口用于對供應(yīng)低電壓進(jìn)行供送，所述通信端口用于連接至控制計(jì)算機(jī)。

可選地，其中所述光源包括至少兩個激光器，所述至少兩個激光器以不同的波長發(fā)射。

可選地，所述裝置還包括樣本保持器，通過對致動器控制，所述樣本保持器是高度可調(diào)節(jié)的，其中所述致動器通過另外的控制線纜連接至基部單元中另外的控制器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種高分辨率掃描熒光顯微鏡，包括：

光顯微鏡，其包括安裝部，所述安裝部具有關(guān)于樣本的由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置；

提供光的光源；

熒光檢測器，其配置成檢測熒光；

第一光學(xué)波導(dǎo)件，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述光源；

第二光學(xué)波導(dǎo)件，所述第二光學(xué)波導(dǎo)件的第一端部連接至所述檢測器；

控制器；

控制線纜，所述控制線纜的第一端部連接至所述控制器；以及

掃描頭，所述掃描頭與所述光源和所述熒光檢測器分開，并且包括：

殼體；

第一連接器，其設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并將所述掃描頭連接至所述光顯微鏡的安裝部；

第一光學(xué)波導(dǎo)端口，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件的第二端部連接至所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口；以及分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口，所述第二光學(xué)波導(dǎo)件的第二端部連接至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口；

光束整形器，其被包封在所述殼體中且被置于第二與第一連接器之間，所述光束整形器將來自光源的所述光的第一部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第一光強(qiáng)分布以及將來自光源的所述光的第二部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第二光強(qiáng)分布，所述第一光強(qiáng)分布具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，所述第二光強(qiáng)分布在所述第一光強(qiáng)分布的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度；

傾斜鏡，其被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述光束整形器與所述第一連接器之間，所述傾斜鏡將由光束整形器所整形的光偏轉(zhuǎn)不同的偏轉(zhuǎn)角度，以使得所述光束被光顯微鏡所聚焦到其中的樣本被所述光束沿兩個不同的方向掃描，而來自所述樣本的熒光被導(dǎo)向返回至所述第二連接器，所述傾斜鏡包括四個傾斜鏡，每個傾斜鏡具有驅(qū)動器和傾斜軸線，所述驅(qū)動器連接至所述控制線纜的第二端部，所述控制器彼此獨(dú)立地控制所述傾斜鏡的四個驅(qū)動器以便使所述四個傾斜鏡繞著它們各自的傾斜軸線傾斜，并且所述中間影像具有關(guān)于所述傾斜鏡的第二限定相對位置，

其中偏轉(zhuǎn)器設(shè)置于所述傾斜鏡與所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口之間，所述偏轉(zhuǎn)器將來自所述樣本的熒光偏轉(zhuǎn)至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口。

可選地，其中所述傾斜鏡繞著一平面設(shè)置，所述中間影像落在該平面上。

可選地，其中所述第一光學(xué)波導(dǎo)件包括單模光纖波導(dǎo)件并且所述第二光學(xué)波導(dǎo)件包括至少一個多模光纖波導(dǎo)件。

可選地，其中所述光顯微鏡的安裝部為相機(jī)安裝部或另一安裝部，所述相機(jī)安裝部或另一安裝部為完全校正和標(biāo)準(zhǔn)化后的至少其中之一。

可選地，其中所述光源包括至少兩個激光器，所述至少兩個激光器以不同的波長發(fā)射。

可選地，所述高分辨率掃描熒光顯微鏡還包括樣本保持器，通過對致動器控制，所述樣本保持器是高度可調(diào)節(jié)的，其中所述致動器通過另外的控制線纜連接至另外的控制器。

在檢查接下來的附圖和詳細(xì)說明時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得明顯。意圖是所有這樣的特征和優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明如權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)地包括在本文中。

附圖說明

參照以下附圖能夠更好地理解本發(fā)明。附圖中的組件不必按比例、強(qiáng)調(diào)地繪制而是著重于清楚地圖示本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記貫穿多個視圖表示對應(yīng)的部件。

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的連接至光顯微鏡的掃描頭。

圖2是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置，其帶有根據(jù)本發(fā)明的連接至光顯微鏡的掃描頭。

圖3示出了根據(jù)圖1或圖2的根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的掃描器的實(shí)施例。

圖4示出了在光顯微鏡的聚焦下光一些部分的強(qiáng)度分布，所述光顯微鏡被升級至帶有根據(jù)本發(fā)明的激光掃描器的掃描熒光顯微鏡。

圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的連接至光顯微鏡的掃描頭的又一實(shí)施例；以及

圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的連接至光顯微鏡的掃描頭的再一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的用于高分辨率掃描熒光顯微檢查的掃描頭包括殼體。第一連接器設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中并且配置成將所述掃描頭連接至光顯微鏡的安裝部，所述安裝部具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置。這特別意味著所述第一連接器配置成將所述掃描頭連接至相機(jī)安裝部或連接至另一完全校正的和/或標(biāo)準(zhǔn)化的或規(guī)范的安裝部(其帶有所述光顯微鏡的中間影像的限定相對位置)，以便例如能夠利用相機(jī)記錄各個樣本通過光顯微鏡觀察的影像。這種相機(jī)安裝部存在于不同類型以及不同制造商的光顯微鏡中。所述安裝部使安裝好的相機(jī)以限定方式關(guān)于光顯微鏡的成像平面對準(zhǔn)。在實(shí)踐中，帶有光顯微鏡的中間影像的第一限定相對位置的安裝部可為所謂的C型安裝部，其具有安裝螺紋，所述安裝螺紋帶有距光顯微鏡的成像平面限定距離的止動部。許多現(xiàn)有的光顯微鏡具有C型安裝部。

除了用于連接至所述安裝部的第一連接器，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭具有設(shè)置在所述殼體上或所述殼體中的第二連接器，所述第二連接器配置成經(jīng)由光纖波導(dǎo)件將所述掃描頭連接至外部光源以及連接至用于熒光的外部檢測器，并且所述第二連接器包括分開的用于來自光源的光以及至檢測器的熒光的光學(xué)波導(dǎo)端口。就是說，所述第二連接器包括第一光學(xué)波導(dǎo)端口和分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口，所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口配置成接收來自光源的光，所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口配置成將熒光輸出至所述檢測器。這些分開的波導(dǎo)端口對于各自經(jīng)由理想適配的光纖波導(dǎo)件而導(dǎo)向的來自外部光源的光以及至外部檢測器的熒光而言是先決條件。由于如下的事實(shí)這是必需的，即對于來自光源的光而言在高分辨率掃描熒光顯微檢查中，通常來說保偏單模光纖波導(dǎo)件是需要的，而對于熒光而言將使用多模光纖波導(dǎo)件以避免強(qiáng)度損失。

根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的光束整形器被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述第二連接器與所述第一連接器之間，并且配置成將來自所述外部光源的光整形成光束。所述光束整形器配置成將來自光源的所述光的第一部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第一光強(qiáng)分布以及將來自光源的所述光的第二部分整形為所述光顯微鏡的聚焦下的第二光強(qiáng)分布，所述第一光強(qiáng)分布具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，所述第二光強(qiáng)分布在所述第一光強(qiáng)分布的強(qiáng)度最小值的方位處具有最大強(qiáng)度。來自光源的所述光的第一部分特別設(shè)計(jì)為刺激光而來自光源的所述光的另一部分特別設(shè)計(jì)為激發(fā)光。光束整形器的將來自光源的所述光的兩部分以不同方式進(jìn)行整形的元件可彼此分開地設(shè)置，從而來自光源的所述光的要么剛好第一部分或剛好第二部分通過所述元件傳遞。在該情況下，來自光源的所述光的兩部分隨后結(jié)合，并且當(dāng)兩部分光一起進(jìn)入光束整形器時，它們在進(jìn)入光束整形器時分開。適合的光束整形器對于STED顯微學(xué)領(lǐng)域的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。

此外，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭包括傾斜鏡，所述傾斜鏡被包封在所述殼體中并且設(shè)置于所述光束整形器與所述第一連接器之間，并且所述傾斜鏡配置成將所述光束偏轉(zhuǎn)不同的偏轉(zhuǎn)角度，以使得所述光束被光顯微鏡所聚焦到其中的樣本被所述光束沿兩個不同的方向掃描，而來自所述樣本的熒光被導(dǎo)向返回至所述第二連接器。這意味著所述安裝部不僅具有關(guān)于所述樣本由所述光顯微鏡成像的中間影像的第一限定相對位置，而且所述中間影像還具有關(guān)于所述傾斜鏡的第二限定相對位置。

與樣本被掃描所在每個方向的兩個傾斜鏡相對應(yīng)，存在各自帶有驅(qū)動器的四個傾斜鏡。傾斜鏡的驅(qū)動器可彼此獨(dú)立地受控以便使所述四個傾斜鏡繞著它們各自的傾斜軸線傾斜。所述傾斜鏡構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的掃描器。然而，它們的功能并不限于掃描器的功能。借助四個傾斜鏡，光束可以如下方式偏轉(zhuǎn)以使得其不僅以期望角度而且在期望位置處穿過相應(yīng)光顯微鏡的物鏡的光瞳。對于由光顯微鏡聚焦的光的第一部分而言這特別是先決條件以真正地實(shí)現(xiàn)由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值。借助于傾斜鏡，安裝部的軸線與光顯微鏡的物鏡的光瞳中心之間的軸向偏移可被補(bǔ)償，還有見上述已在專利公開文獻(xiàn)EP 2 359 178 A中提及的所有其它的光學(xué)和對準(zhǔn)錯誤可借助于這樣的傾斜鏡設(shè)置而補(bǔ)償。

此外，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭具有偏轉(zhuǎn)器，所述偏轉(zhuǎn)器設(shè)置于所述傾斜鏡與所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口之間，并且配置成將所述熒光偏轉(zhuǎn)至所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口。以該方式，由傾斜鏡退掃描的熒光與來自光源的光的光路分離并且被朝著為熒光而設(shè)置的分開的第二光學(xué)波導(dǎo)端口引導(dǎo)。所述分離可在從傾斜鏡的方向看去關(guān)于光束整形器的上游或下游，在所述上游或下游，光束整形器之后的分離僅僅在該光束整形器完全經(jīng)過熒光時是有利的，即當(dāng)熒光穿過光束整形器時沒有發(fā)生顯著的強(qiáng)度損失。

到此為止所描述的根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的所有特征是重要的，以為了掃描頭兼容于不同光顯微鏡、即兼容于不同類型和/或不同制造商的光顯微鏡，從而掃描頭和光顯微鏡組合成高分辨率掃描熒光顯微鏡。以該方式，考慮到將不同光顯微鏡升級至掃描熒光顯微鏡的掃描頭由于帶來的調(diào)節(jié)努力而不會廣泛地分布，沒有問題地將現(xiàn)有的不同類型以及不同制造商的光顯微鏡能升級至高分辨率掃描熒光顯微鏡是令人吃驚的。通常地，高分辨率掃描熒光顯微鏡中的調(diào)節(jié)努力甚至更高。在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭中，該問題借助于四個傾斜鏡管理。

所述掃描頭的殼體為單個殼體，第一連接器和第二連接器設(shè)置在所述殼體上或殼體中并且所述殼體包圍掃描頭的所有其它部件。所述殼體可大體設(shè)置為掃描頭的光學(xué)設(shè)定件的包封部，所述包封部可具有其自身的支承結(jié)構(gòu)。可替代地，所述殼體或所述殼體的部件也可形成對掃描頭的光學(xué)設(shè)定件支承的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用了與專利公開文獻(xiàn)DE 101 05 391 A1根本上不同的思路，該專利公開文獻(xiàn)教導(dǎo)了用于對刺激光束整形的模塊以使用現(xiàn)有掃描熒光顯微鏡的掃描器將現(xiàn)有掃描熒光顯微鏡升級至STED顯微鏡。相反地，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭具有其自身且非常專用的掃描器。以該方式，不僅可以將普通的光顯微鏡升級成高分辨率掃描熒光顯微鏡，而且由于掃描器的特殊構(gòu)造，掃描頭對各個光顯微鏡的適配可通過其掃描器、即借助于其傾斜鏡而完成。

如果根據(jù)本發(fā)明的掃描頭與現(xiàn)有的掃描熒光顯微鏡結(jié)合，這必須在實(shí)際的掃描熒光顯微鏡以外完成，也就是說使得掃描頭并不放置在掃描顯微鏡的光路中而是放置在被包括在掃描顯微鏡中的光顯微鏡的光路中。這特別意味著在所使用的光顯微鏡的物鏡與根據(jù)本發(fā)明的掃描頭之間，不可放置構(gòu)成掃描熒光顯微鏡的掃描器，并且僅僅掃描頭的掃描器位于去往和來自樣本的光路中。

通過沒有可能已存在的掃描器以及將其自身相對復(fù)雜的掃描器設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭中，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的掃描頭對不同的現(xiàn)有光顯微鏡的期望適配。根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的其它特征確定了利用其幫助，可執(zhí)行高分辨率掃描熒光顯微檢查并且所有與光學(xué)設(shè)定件的調(diào)準(zhǔn)直接相關(guān)的部件是機(jī)械上連續(xù)的掃描頭的一部分而所有其它部件放置在掃描頭以外。以該方式，不僅光源而且檢測器被移出掃描頭并且經(jīng)由光纖波導(dǎo)件連接。

光顯微鏡的可被掃描頭所連接至的安裝部可為光顯微鏡的相機(jī)安裝部或另一完全校正的和/或標(biāo)準(zhǔn)化的安裝部。

以該方式，對于第一連接器而言可以配置成用于掃描頭在安裝部上的固定方位支承。這意味著根據(jù)本發(fā)明的掃描頭，特別是如果安裝至豎直取向的安裝部的話，除了安裝部上的支承外可缺少附加支承。相比于安裝部經(jīng)常希望的更大相機(jī)，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭并不對安裝部上施加更多的機(jī)械應(yīng)變。

根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的掃描器的傾斜鏡可繞著如下平面設(shè)置，光顯微鏡的中間影像由于安裝部的標(biāo)準(zhǔn)化而落在該平面上。中間影像關(guān)于光顯微鏡安裝部的限定位置在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭中被開發(fā)以將掃描器的傾斜鏡繞著該成像平面設(shè)置。然而，傾斜鏡關(guān)于該成像平面的非常特別的放置是不必的，是因?yàn)橥ㄟ^四個獨(dú)立的傾斜鏡，各個傾斜鏡的方位的任何偏差可被補(bǔ)償。

通常地，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的掃描器的傾斜鏡是掃描頭的僅有可移動的部件。由于它們的受控運(yùn)動而發(fā)生的廢熱連同由于光無意地轉(zhuǎn)化成熱而發(fā)生的熱量通常僅借助對流在沒有特殊冷卻裝置(若有必要借助冷卻元件強(qiáng)化)的情況下排到掃描頭的周圍環(huán)境中。特別地，沒有可移動的冷卻裝置是必需的，所述冷卻裝置會引起掃描頭的任何振動。傾斜鏡的驅(qū)動器可以如下方式實(shí)現(xiàn)，以使得它們的使用不會導(dǎo)致掃描頭不期望的振動。

優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭中，所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口與第二光學(xué)波導(dǎo)端口彼此平行并且放置在掃描頭的與所述第一連接器相反的一側(cè)上。所述掃描頭因此具有大體沿著由光顯微鏡的安裝部限定的光學(xué)軸線的軸向設(shè)定，并且因此所述掃描頭由于其緊湊的尺寸而在安裝部豎直取向時關(guān)于所述安裝部與所述光學(xué)軸線正交地取得良好平衡。

在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭的優(yōu)選實(shí)施例中，所述光束整形器包括光束整形光學(xué)件，通過所述光束整形光學(xué)件，來自光源的所述光的第一和第二部分在共用的光路上經(jīng)過，并且所述光束整形光學(xué)件將所述光的第一部分整形成使得其在光顯微鏡的聚焦下具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值，而所述光束整形光學(xué)件將所述光的第二部分整形成使得其在光顯微鏡的聚焦下在所述光的第一部分的強(qiáng)度最小值所在處具有最大強(qiáng)度。這意味著所述光束整形器實(shí)施了所謂的easySTED構(gòu)思，是因?yàn)樗龉馐纹魅鐚＠_文獻(xiàn)DE 10 2007 025 688 A1(對應(yīng)于US 8,755,116 B2)、WO 2010/133678 A1以及DE 10 2014 113 716 A1中所描述，并且在此公開的實(shí)際的easySTED實(shí)施例也可在根據(jù)本發(fā)明的掃描頭中實(shí)現(xiàn)。由于easySTED光束整形光學(xué)件，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭特別緊湊，是因?yàn)椴淮嬖谟糜趤碜怨庠吹乃龉獾牡谝缓偷诙糠值姆蛛x光路并且因此沒有光路必須被分離并再次結(jié)合。

特別地，所述光束整形器可順應(yīng)于專利公開文獻(xiàn)DE 10 2014 113 716 A1中所描述的用于將光束的兩個分量的波陣面分離調(diào)制的裝置的其中一個實(shí)施例，該裝置包括空間光調(diào)制器并且在所述裝置中兩個分量對應(yīng)于本發(fā)明的來自于光源的所述光的第一部分，而不同波長的還經(jīng)過早先描述裝置但未被調(diào)制的另一分量對應(yīng)于本發(fā)明的來自于光源所述光的第二部分。特別地，所述光束整形器可具有專利公開文獻(xiàn)DE 10 2014 113 716 A1的圖1中所示的光學(xué)設(shè)定。在根據(jù)專利公開文獻(xiàn)DE 10 2014 113 716 A1的裝置的所有實(shí)施例中，來自于光源的所述光的用作為熒光抑制光的第一部分的強(qiáng)度分布可特別通過空間光調(diào)制器的控制而調(diào)節(jié)，以使得在光顯微鏡的聚焦下的其強(qiáng)度最小值在所有三個空間方向上(即還沿光顯微鏡的物鏡的光學(xué)軸線的z方向)受到其強(qiáng)度最大值的限制。

在實(shí)踐中，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭在光學(xué)軸線的方向上以及在與光學(xué)軸線垂直的方向上的最大尺寸可為25cm(9.8in)或更少。在實(shí)踐中，包括矩形殼體的掃描頭在光學(xué)軸線的方向上可為2dm(8in)高以及1至1¹/₂dm(4至6in)寬或深。掃描頭的質(zhì)量可為最大2kg(4.4lb)，優(yōu)選最大1.5kg(3.3lb)或甚至更優(yōu)選最大1.2kg(2.6lb)。通常所述質(zhì)量為大約1kg(2.2lb)。

因?yàn)閷τ趤碜怨庠吹墓舛詢?yōu)選使用保偏單模光纖波導(dǎo)件而對于至檢測器的熒光而言優(yōu)選使用多模光纖波導(dǎo)件，所述第一光學(xué)波導(dǎo)端口可特別配置成連接單模光纖波導(dǎo)件并且所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口可特別配置成連接至少一個多模光纖波導(dǎo)件。所述光纖波導(dǎo)件可彼此獨(dú)立地分開或者固定地連接至光學(xué)波導(dǎo)端口。固定連接的光纖波導(dǎo)件可被認(rèn)為是所述掃描頭的一部分。

此外，根據(jù)本發(fā)明的掃描頭可包括用于控制線纜的控制線纜端口，所述控制線纜用于將所述傾斜鏡的驅(qū)動器連接至外部控制器。所述控制線纜端口可直接地設(shè)置在所述驅(qū)動器處或設(shè)置在所述掃描頭的殼體上。所述控制線纜可為可拆卸的或固定地連接所述控制線纜端口。固定的控制線纜可被認(rèn)為是所述掃描頭的一部分。優(yōu)選地，僅僅驅(qū)動器位于所述掃描頭的殼體中。通常地，驅(qū)動器的驅(qū)動單元(其放置成盡可能靠近驅(qū)動器)也可為所述掃描頭的一部分。然而，優(yōu)選地，這樣的驅(qū)動單元也在外部地設(shè)置并經(jīng)由所述控制線纜連接至掃描頭。

根據(jù)本發(fā)明的用于將光顯微鏡升級至高分辨率掃描熒光顯微鏡的裝置，除了根據(jù)本發(fā)明的掃描頭外，包括：基部單元，所述基部單元包括提供光的光源；用于熒光的檢測器；以及控制器，其用于控制所述傾斜鏡的驅(qū)動器。第一光學(xué)波導(dǎo)件從所述光源通向所述掃描頭的第一光學(xué)波導(dǎo)端口。第二光學(xué)波導(dǎo)件從所述第二光學(xué)波導(dǎo)端口通向所述檢測器。附加地，控制線纜從所述控制器通向所述掃描頭的傾斜鏡的驅(qū)動器。

如之前重復(fù)提及的，所述第一光學(xué)波導(dǎo)件優(yōu)選包括保偏單模光纖波導(dǎo)件，而所述第二光學(xué)波導(dǎo)件優(yōu)選包括多模光學(xué)波導(dǎo)件。

所述基部單元可包括供應(yīng)端口，其用于對供應(yīng)低電壓進(jìn)行供應(yīng)。所述供應(yīng)低電壓可由慣常的干線適配器提供。以該方式，特別是所述基本單元對不同公用電網(wǎng)的適配可通過選擇各個匹配的干線適配器而實(shí)現(xiàn)。

此外，所述基部單元可具有通信端口，其用于連接至控制計(jì)算機(jī)。通過該通信端口，其可對應(yīng)于諸如例如USB的通常標(biāo)準(zhǔn)，所述基部單元以及通過所述基本單元所述掃描頭可由控制計(jì)算機(jī)控制。為了這樣做，特殊的軟件可被提供安裝在所述控制計(jì)算機(jī)上。

在所述基部單元中放置的光源可大體上由以不同波長發(fā)射的至少兩個激光器構(gòu)成。在STED顯微學(xué)中，對于這些不同波長而言有意義的是特別一方面適合于激發(fā)光且另一方面適合于刺激光的波長。特別地，脈沖激光器還有CW激光器可用作為激光器。特別地，可采用不昂貴的激光二極管。

為了能夠在根據(jù)本發(fā)明的裝置中利用來自由光顯微鏡聚焦的光源的光對樣本進(jìn)行三維掃描，可設(shè)置通過控制致動器而高度可調(diào)節(jié)的樣本保持器。所述致動器可通過另外的控制線纜連接至基本單元中另外的控制器。該樣本保持器替代光顯微鏡的樣本保持器或?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)充并且用于使樣本沿z方向(即沿著光顯微鏡的物鏡的光學(xué)軸線的方向)關(guān)于由所述光的用作為熒光抑制光的第一部分的強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值地移位。僅有意義的是與掃描頭的光束整形器結(jié)合地使用這樣的高度可調(diào)節(jié)的樣本保持器，所述光束整形器將所述光的用作為熒光抑制光的第一部分整形為使得其在光顯微鏡的聚焦下的強(qiáng)度最小值也被其沿z方向的強(qiáng)度最大值包圍。這樣的光束整形器例如在專利公開文獻(xiàn)DE 10 2014 113 716 A1中描述。

現(xiàn)在更詳細(xì)地參照附圖，圖1中示意性示出的掃描頭1經(jīng)由第一連接器2連接至光顯微鏡4的完全校正的安裝部3，關(guān)于所述安裝部限定光顯微鏡4的中間影像的第一相對位置。例如，安裝部3可為相機(jī)安裝部并且特別為所謂的C型安裝部。掃描頭1的兩個第二連接器5包括用于連接保偏單模第一光纖波導(dǎo)件7的第一光學(xué)波導(dǎo)端口6以及用于連接多模第二光纖波導(dǎo)件9的第二光學(xué)波導(dǎo)端口8。通過第一光纖波導(dǎo)件7，掃描頭1被提供有來自此處未示出的外部光源的光10。通過第二光纖波導(dǎo)件9，來自掃描頭的熒光11被導(dǎo)向至此處也未示出的用于將熒光11校準(zhǔn)的外部檢測器。從第一光纖波導(dǎo)件7出發(fā)的光10由放置于第二連接器5與第一連接器2之間的光束整形器12至14以如下方式整形，以使得光10的第一部分(該部分光用作為熒光抑制光并且可為引起激發(fā)熒光團(tuán)以具有受激發(fā)射的光)在光顯微鏡4的聚焦下具有由強(qiáng)度最大值包圍的強(qiáng)度最小值。相反地，光10的第二部分(該部分光用作為用于將熒光團(tuán)激發(fā)成發(fā)射熒光的激發(fā)光)在光顯微鏡4的聚焦下于熒光抑制光的強(qiáng)度最小值所在方位處具有最大強(qiáng)度。光10的兩部分一起穿過光束整形器12至14，然而，所述光束整形器取決于波長地對所述光的具有不同波長的兩部分至少部分地作用。作為第一步驟，光10利用耦合透鏡12校準(zhǔn)。然后線性偏振光10利用四分之一波板(λ/4板)13被圓形地偏振。隨后，圓偏振光10穿過相位板14。相位板14為光束整形器12至14的實(shí)際消色差元件并且引起光10的兩個部分關(guān)于在光顯微鏡4的聚焦下它們光強(qiáng)分布的不同整形。光束15(光10以該方式被整形為該光束)通過掃描器16被動態(tài)地偏轉(zhuǎn)以利用光10的兩個部分的疊加光強(qiáng)分布對樣本掃描。掃描器16特別是根據(jù)專利公開文獻(xiàn)WO 2010/069987 A實(shí)現(xiàn)并且包括帶有獨(dú)立受控驅(qū)動器的至少四個傾斜鏡。掃描器16因此不僅適于根據(jù)需要掃描光顯微鏡4中的樣本，而且對掃描頭1與光顯微鏡4之間的所有不對準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。以該方式，掃描頭1可與不同的光顯微鏡4一起使用而不必對掃描頭1作出構(gòu)造性的改變。掃描器16(即其傾斜鏡的驅(qū)動器)由此處未示出的外部控制器控制。為了這樣做，掃描器16通過控制線纜17連接至外部控制器，為了所述控制線纜在掃描頭1上設(shè)置控制線纜端口18。由單獨(dú)的樣本發(fā)射的以及從光顯微鏡4發(fā)射的熒光11借助于作為偏轉(zhuǎn)器20的分色鏡19從光10、即光束15的光路分離，并且利用全鏡21平行于光束15排布。之后，熒光11通過另外的耦合透鏡22射入到多模第二光纖波導(dǎo)件9中。由于從光顯微鏡4看去偏轉(zhuǎn)器20放置在掃描器16后方，因此掃描器16將熒光11退掃描，因此在掃描器16后方，該熒光總是具有一致的方向，所述熒光沿該方向進(jìn)入多模光纖波導(dǎo)件9。由于熒光11相對于光束15的平行取向，光學(xué)波導(dǎo)端口6和8在掃描頭1的背離第一連接器2的那側(cè)上彼此挨著放置。第一連接器2和第二連接器5還有控制線纜端口18放置在掃描頭1的殼體23上并且掃描頭1的所有另外組件放置在掃描頭的殼體中，這些另外組件的可能補(bǔ)充的支承結(jié)構(gòu)固定至所述殼體，或者相反地所述殼體固定至該支承結(jié)構(gòu)。整個掃描頭1在安裝部3的光學(xué)軸線的方向上具有2dm(8in)的典型長度并且具有正交于所述光學(xué)軸線1¹/₂dm(6in)的最大直徑。掃描頭的通常重量為2kg(4.4lb)。當(dāng)光學(xué)軸線豎直地取向時，掃描頭1通常僅支承在安裝部3上并且不被附加地支承。

圖2示出了作為裝置24一部分的關(guān)于圖1修改的掃描頭1的實(shí)施例，光顯微鏡借助于所述裝置升級成高分辨率掃描熒光顯微鏡25。待檢查的樣本26以及光顯微鏡4的物鏡27(光束15利用所述物鏡被聚焦到樣本26中)在光顯微鏡4中示意性地示出。掃描頭1被設(shè)置用于利用聚焦的光束15掃描樣本26以及用于將光整形為光束15，所述光束在物鏡27的聚焦下具有期望的光強(qiáng)分布。掃描頭1專門地使用光顯微鏡4的物鏡27以及用于樣本26的保持器。裝置24并不使用光顯微鏡4的可能自身的掃描器；掃描頭1并不位于光顯微鏡4的這種自身掃描器的被掃描光路中。在此，掃描頭1的第二連接器5也被設(shè)置用于連接控制線纜17。如單模第一光纖波導(dǎo)件7和多模第二光纖波導(dǎo)件9一樣，控制線纜17通向基部單元28，在所述基部單元中放置：光源，其將光10供送至根據(jù)圖1的單模第一光纖波導(dǎo)件7中；檢測器，其對射入到根據(jù)圖1的多模第二光纖波導(dǎo)件9中的熒光11進(jìn)行檢測；以及外部控制器，其對根據(jù)圖1的掃描器16的傾斜鏡的驅(qū)動器進(jìn)行控制。借助干線適配器30經(jīng)由供應(yīng)端口29，基部單元28被供應(yīng)有供應(yīng)低電壓。干線適配器30由具有本地標(biāo)準(zhǔn)的AC電網(wǎng)31供應(yīng)，僅僅干線適配器30適應(yīng)于所述AC電網(wǎng)。此外，除了干線適配器為非特定的標(biāo)準(zhǔn)組件外，干線適配器30適應(yīng)于基部單元28的功率要求。基部單元28還包括通信端口32，其用于經(jīng)由通信線纜34、例如根據(jù)USB標(biāo)準(zhǔn)連接控制計(jì)算機(jī)33。作為基部單元28一部分的光源包括至少兩個激光器，所述至少兩個激光器以不同的波長發(fā)射光，并且所述至少兩個激光器的光結(jié)合到一起以形成光10，根據(jù)圖1該光經(jīng)由單模第一光纖波導(dǎo)件7供應(yīng)至掃描頭1。檢測器大體可包括多個檢測器單元，所述檢測器單元對根據(jù)圖1的熒光的不同波長選擇性地敏感，或者所述檢測器可例如借助于可改變的濾色器或?yàn)V色輪而被調(diào)諧至熒光11的特定波長。

如果在圖2中掃描頭1的第二連接器5沒有設(shè)置在掃描頭1的背離于第一連接器2的那側(cè)上，那么這會是由于圖2的示意性描繪。大體上，第二連接器可例如借助于在掃描頭1中延伸的光學(xué)波導(dǎo)件而放置在掃描頭1的任意側(cè)上。然而，在掃描頭1的背離于第一連接器2的那側(cè)上的設(shè)置會是優(yōu)選的以盡可能簡單地保持掃描頭1的內(nèi)部設(shè)定。

圖3示出了根據(jù)圖1的掃描器16的優(yōu)選實(shí)施例。掃描器16包括兩對傾斜鏡35和36，所述傾斜鏡可利用驅(qū)動器37彼此獨(dú)立地繞著傾斜軸線38和39傾斜。所述兩對傾斜鏡35和36繞著平面45設(shè)置，根據(jù)對根據(jù)圖1和圖2的安裝部3的定義，光顯微鏡4的物鏡27的成像平面落在該平面上。每對傾斜鏡35或36被設(shè)置以用于沿與物鏡27的光學(xué)軸線正交的一個掃描方向?qū)Ω鶕?jù)圖2的樣本26進(jìn)行掃描。通過在每個掃描方向使用兩個傾斜鏡35或36，不僅可通過掃描器16在相應(yīng)方向上設(shè)置光束15的偏轉(zhuǎn)角度，而且穿過光顯微鏡4的物鏡27的光瞳的點(diǎn)可被限定或保持固定。這對于特別是關(guān)于熒光抑制光在物鏡27的聚焦下達(dá)到期望的光強(qiáng)分布而言是先決條件，所述熒光抑制光必須盡可能居中地穿過物鏡27的光瞳。

圖4以通過焦點(diǎn)、即通過根據(jù)圖2的物鏡27的焦平面的剖視圖示出了這些光強(qiáng)分布。在激發(fā)光43具有其最大強(qiáng)度44的位置處，熒光抑制光40具有由強(qiáng)度最大值41包圍的強(qiáng)度最小值42。在理想情況下，強(qiáng)度最小值42為熒光抑制光40的強(qiáng)度分布的零點(diǎn)。由根據(jù)圖2的樣本22中的熒光團(tuán)發(fā)射的熒光因此僅從強(qiáng)度最小值42周圍的區(qū)域引發(fā)，在該區(qū)域中熒光抑制光40的強(qiáng)度并非高到使得其完全地抑制熒光團(tuán)的熒光性。在該區(qū)域以外的任何處，熒光抑制光40的強(qiáng)度高于熒光抑制的飽和極限。

在根據(jù)圖5的掃描頭1的實(shí)施例中，用于熒光11的光學(xué)波導(dǎo)端口8并不與用于來自光源的所述光10的光學(xué)波導(dǎo)端口6平行，而是與其非平行，即在掃描頭1的與安裝部3的同一側(cè)上。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)置，附加的全鏡51放置在熒光11的光路中。此外，光學(xué)波導(dǎo)端口6和8以及控制線纜端口18放置在殼體23內(nèi)，在所述殼體中設(shè)置用于光纖波導(dǎo)件7和9以及控制線纜17的貫穿開口。

在根據(jù)圖6的掃描頭1的實(shí)施例中，雙折射板52放置于相位板14與偏轉(zhuǎn)器20之間。在第一標(biāo)準(zhǔn)取向中，雙折射板52以其快速軸線平行于光束15地定向。因而，圓偏振光束15未受影響地穿過雙折射板52。然而，如果需要的話雙折射板52可被傾斜以產(chǎn)生光束15偏振中的扭曲。雙折射板52的傾斜可例如通過旋擰此處未圖示的調(diào)節(jié)螺絲而被調(diào)節(jié)或設(shè)定。雙折射板52的傾斜以及因此光束15偏振上的扭曲可被具體地選擇以對由下游光學(xué)元件、特別是光顯微鏡4所導(dǎo)致的光束15偏振中的任何扭曲進(jìn)行彌補(bǔ)或預(yù)補(bǔ)償。以該方式，雙折射板52能被用于以剛好如下方式將光束15的偏振有意地扭曲，使得下游光學(xué)元件的瑕疵被預(yù)見到從而經(jīng)過有瑕疵的光學(xué)元件之后的光束15被再次圓偏振化(而不是由于瑕疵性而變得例如被橢圓偏振化)。

在圖1和圖5示出的實(shí)施例的又一改型中，熒光的一部分11'借助于另一分色鏡46被從分色鏡19與光學(xué)波導(dǎo)端口8之間的光路朝著附加的耦合透鏡47偏轉(zhuǎn)，該耦合透鏡將熒光的所述部分11'射入到多模光纖波導(dǎo)件49中。為附加的多模光纖波導(dǎo)件49設(shè)置另一光學(xué)波導(dǎo)端口48。其余的熒光11經(jīng)由附加的全鏡50和全鏡51引導(dǎo)至另一耦合透鏡22。有關(guān)于它們的反射和傳遞頻帶，分色鏡19和46彼此協(xié)調(diào)一致，以使得來自相應(yīng)樣本中不同熒光團(tuán)的具有不同波長的熒光11分別射入到兩個多模光纖波導(dǎo)件9和49中并且因此可被朝著用于熒光的檢測器的分開的檢測器單元導(dǎo)向。

在不顯著偏離本公開的精神和原理的情況下可對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作出許多變型和改型。在本公開的由以下權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)，所有這樣的改型和變型旨在包括在本文中。