用于检验扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于检验扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性的方法，所述显微镜组件具有：提供照射光的光源；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；探测来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；和在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器。此外，本发明涉及用于实施所述方法的装置以及扫描的和反扫描的显微镜组件以及具有所述扫描的和反扫描的显微镜组件的激光扫描显微镜。相应地，扫描的和反扫描的显微镜组件特别是用于激光扫描显微镜的扫描的和反扫描的显微镜组件。探测器的探测孔径可以在此特别是通过布置在探测器之前的并且然后与焦点区域共焦地布置的孔眼光圈限制。然而探测孔径也可以通过探测器的一个或多个光敏区域限定。
2.在扫描的和反扫描的显微镜组件的情况中，所述显微镜组件具有：提供照射光的光源；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；和在一方面光源和具有孔眼光圈的探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器，从而扫描器一方面设计用于借助来自光源的聚焦的照射光扫描并且另一方面设计用于从焦点区域至具有孔眼光圈的探测器的光的反扫描，探测孔径的准确共焦的布置是重要的，以便最优地测量通过照射光引起的光。在此，探测孔径的准确共焦的布置意味着，所述探测孔径在其成像到焦点平面中时与焦点区域同心地布置，照射光被聚焦到所述焦点区域中。


背景技术：

3.由wo 2018/042056 a1公知了一种用于调整激光扫描荧光显微镜的方法以及具有自动的调整装置的相应的激光扫描荧光显微镜。在此涉及激光扫描荧光显微镜的准确调整的设定，在所述准确调整中使激励光的强度最大点以及布置在荧光探测器之前的孔眼光圈的成像在物镜的焦点中重合。在公知的方法中，样品中的以荧光涂料标记的结构借助激励光的强度最大点被扫描，以便产生具有所述结构的像的、样品的图像，所述图像相应于孔眼光圈的不同的光圈开口。然后计算在所产生的图像中的、所述结构的像的位置之间的偏移。为了激光扫描荧光显微镜的准确调整的设定，激励光的强度最大点相对于孔眼光圈的成像朝向所述偏移的方向移动，在相应于孔眼光圈的较小的光圈开口的图像中的、所述结构的像相对于在相应于孔眼光圈的较大的光圈开口的另外的图像中的、所述结构的像具有所述偏移。公知的激光扫描荧光显微镜的自动调整装置设计用于，公知的方法自动地实施。公知的方法的前提是存在完整的激光扫描荧光显微镜和样品中的以荧光涂料标记的结构，以便产生具有结构的像的、样品的图像。此外，孔眼光圈的光圈开口必须是可变的或者至少孔眼光圈是可移除的，以便产生相应于孔眼光圈的不同的光圈开口的图像。
4.由de 10 2005 020 542 1公知了用于在激光扫描显微镜中调节孔眼光圈的位置和/或大小的装置和方法。通过激光扫描显微镜的单独的光源或激光器照射孔眼光圈，并且
孔眼光圈横向于光轴移动，直到在激光扫描显微镜的布置在孔眼光圈之后的探测器上存在强度最大点。然后使孔眼光圈的开口处于下述点上，所述点通过激光扫描显微镜相对于单独的光源或激光器的光学结构确定，并且所述点可以可复现地被找出。激光扫描显微镜的共聚焦性由此不是可检验的或可调节的。公知的装置在激光扫描显微镜中完全布置在扫描器的、与激光扫描显微镜的激光器和探测器相同的一侧。
5.由wo 2011/047365 a1公知自动聚焦装置，其具有光源、分光器、光纤环形器、光学准直器、比较探测器和微处理器。分光器将光源的光分成两个部分。光纤环形器通过第一接口与分光器连接，通过第二接口与光学准直器连接并且通过第三接口与比较探测器连接。光学准直器使光的一部分从光纤环形器通过二向色镜和显微镜物镜指向样品。比较探测器使用光源的光的另一部分作为参考并且将来自可布置样品的基底的光转换成模拟电压信号。微处理器基于比较探测器的模拟电压信号控制显微镜样品台。在光纤环形器中，光除了从第一入口被传导到第二入口以外还从第二入口被继续传导到第三入口。比较探测器通过来自光源的光的部分区分从基底反射的信号，以便补偿来自光源的光的强度的改变。微处理器控制显微镜样品台以达到将比较探测器的模拟电压信号最大化或保持最大的目的。
6.由de 199 06 763 a1公知了用于校准共聚焦激光扫描显微镜的方法和装置，所述共聚焦激光扫描显微镜具有：提供照射光的光源；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；探测来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；和在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器，在所述扫描器中照射光通过扫描器指向辅助探测器，并且辅助光从辅助光源通过扫描器指向探测器，然而所述校准不涉及扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性。物体由激光扫描显微镜借助光束被扫描。为了校准在中间成像平面中布置校准装置，所述校准装置同样能够借助光束被扫描。校准装置可以是测量装置，所述测量装置实施为探测装置并且用于激光功率测量或激光校准。探测装置可以是光电二极管。校准装置也可以是发光装置，所述发光装置用于校准探测器。发光装置可以是发光二极管。校准装置能够在中间成像平面中在成像区的区域中摆动或者固定地布置在中间成像的在实际成像区域外部的边缘上。


技术实现要素：

7.本发明的任务在于，提出一种方法和装置，所述方法和装置实现检验扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性，而不必存在完整的、包括显微镜组件的激光扫描显微镜或者不必借助所述激光扫描显微镜测量样品。
8.本发明的任务通过一种具有独立权利要求1的特征的方法、一种具有权利要求11的特征的装置、具有具有权利要求12的特征的扫描的和反扫描(entscannende)的显微镜组件以及一种具有权利要求20的特征的激光扫描显微镜来解决。其他从属权利要求涉及所述方法、所述装置、所述显微镜组件和所述激光扫描显微镜的优选的实施方式。
9.根据本发明的方法用于检验扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性，所述显微镜组件具有：提供照射光的光源，其中，照射光由光源的发射孔径射出；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；探测来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；和在一方面、即在扫描器一侧的光源和具有孔眼光圈的探测器与另一方面、即在扫描器的另一侧的焦点平面之间的扫描器。为此确定，通过探测器
被探测的光不必从所考虑的焦点平面中的焦点区域被发射，而且可以来自另外的平面。探测器的探测孔径与焦点区域共焦地“布置”，不是定义为根据本发明的方法的强制的步骤，而是仅仅定义为，探测器的在扫描的和反扫描的显微镜组件实现共聚焦性的情况下的探测孔径与焦点区域共焦地布置。
10.在根据本发明的方法中，具有探测辅助孔径的辅助探测器和/或提供辅助光的、具有出射辅助孔径的辅助光源布置在焦点平面中，辅助光从所述出射辅助孔径射出。至少辅助探测器或辅助光源布置在焦点平面中。当辅助探测器和辅助光源布置在那里时，则探测辅助孔径和出射辅助孔径同心地布置在焦点平面中。可以为了实现根据本发明的方法的所述特征而需要的是，辅助探测器和/或辅助光源激活地布置在焦点平面中。然而当关于共聚焦性待检验的扫描的和反扫描的显微镜组件具有已经在焦点平面中的辅助探测器和/或辅助光源时，则也实现所述特征。
11.在根据本发明的方法中，辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径通过调节扫描器借助照射光的焦点区域被扫描，其中，由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布跨越扫描器的不同的位态被检测。替换地，单独的辅助探测器的、与光源的发射孔径同心地布置的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出，其中，由单独的辅助探测器记录的照射光的第一强度分布跨越扫描器的不同的位态被检测。第一强度分布在这两种情况中描述光源的发射孔径和由此照射光相对于布置在焦点平面中的辅助装置的布置，所述辅助装置是辅助探测器或辅助光源。
12.此外，探测器的探测孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出，其中，由探测器记录的辅助光的第二强度分布跨越扫描器的位态被检测。替换地，在此辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，该辅助光通过单独的辅助光源的与探测孔径同心地布置的出射辅助孔径被射出，其中，由辅助探测器记录的辅助光的第二强度分布跨越扫描器的位态被检测。第二强度分布在这两种情况中描述探测器的探测孔径相对于布置在焦点平面中的辅助装置的布置，所述辅助装置是辅助光源或辅助探测器。
13.然后第一强度分布和第二强度分布之间的至少一个差别跨越扫描器的不同的位态被检测作为用于共聚焦性的误差的量度。
14.可理解的是，这两个强度分布为了检测所述差而经过扫描器的可比较的并且典型地相同的位态被检测。关于扫描器的所述位态的、这两个强度分布的最大点或重心之间的位置差则直接表示显微镜组件的共聚焦性的误差、即在照射光可通过聚焦光学器件在焦点平面中而聚焦的焦点区域与探测器的探测孔径到焦点平面中的像或下述焦点区域到探测孔径上的像之间的偏移，照射光通过聚焦光学器件被聚焦到该焦点区域中。在根据本发明的方法中优选地检测到的至少一个差别相应地是这两个强度分布的最大点或重心之间的位置差。
15.为了实现显微镜组件的共聚焦性而补偿所述至少一个差别。这可以通过探测器的探测孔径相对于光源的发射孔径的实际的相对移动或者通过虚拟的相对移位实现，所述实际的相对移动可以通过在探测器之前移动孔眼光圈或者也通过使光源相对于探测器移位实现。虚拟的相对移位例如通过镜摆动或者通过在光源的照射光或来自焦点区域的光至探
测器的光路中的另外的光学元件的另外的运动实现。
16.当根据本发明的方法在包括扫描的和反扫描的显微镜组件以及物镜的激光扫描显微镜上实施时，则辅助探测器的探测辅助孔径和/或辅助光源的出射辅助孔径可以布置在激光扫描显微镜的中间成像平面中。所述辅助探测器的探测辅助孔径和/或辅助光源的出射辅助孔径可以在此布置在相应的中间成像平面的下述区域中，该区域处于在借助照射光扫描物体时通过激光扫描显微镜的物镜充分利用的区域之外。替换地，辅助探测器的探测辅助孔径和/或辅助光源的出射辅助孔径可以布置在包括扫描的和反扫描的显微镜组件和物镜的激光扫描显微镜的主光路的支路中，其中，所述支路原则上也不延伸到通过激光扫描显微镜检查的物体。所述支路可以具体地在激光扫描显微镜的主光路中在分光器上、在固定地或不固定地布置在主光路中的转向镜上或者在扫描器的旋转镜上被分支。不同的激光扫描显微镜的扫描器具有三个或四个可摆动的旋转镜，其中，给一个或两个侧向的扫描方向配置两个旋转镜。每个扫描方向的所述旋转镜之一可以用于将扫描器原则上指向探测辅助孔径和/或出射辅助孔径。通过相应地另外的镜可以执行对相应的辅助探测器的探测辅助孔径或探测器的探测孔径的扫描。然而具有每个扫描方向的仅仅一个旋转镜的多个扫描器也可以用于扫描在出自激光扫描显微镜的主光路的支路中来自支路的辅助探测器的探测辅助孔径并且用于借助辅助光源的辅助光扫描在主光路中的探测器的探测孔径。也就是说，当存在适合的扫描器时，则在最简单的情况中不仅能用作辅助光源而且用作辅助探测器的光电元件足够用于实施根据本发明的方法。
17.附加地，使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件的至少一部分可以布置在激光扫描显微镜的主光路的支路中。在这方面被保持，当辅助探测器的探测辅助孔径和辅助光源的出射辅助孔径在根据本发明的方法中同心地布置在焦点平面中时，这不强制地意味着，辅助光源和辅助探测器也必须实际布置在同一个焦点平面中。确切地说，探测辅助孔径和/或出射辅助孔径也可以由此布置在焦点平面中，辅助光源和/或辅助探测器成像到那里。此外，布置探测辅助孔径和/或出射辅助孔径的焦点平面必须与激光扫描显微镜的下述中间成像平面不相同，经过所述中间成像平面使照射光从光源通过物镜到达待检查的物体并且使由照射光引起的光从物体通过物镜到达探测器。确切地说，布置探测辅助孔径和/或出射辅助孔径的焦点平面可以相对于激光扫描显微镜的每个中间成像平面错开和/或翻转。在根据本发明的方法的第一实施方式中，辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径通过调节扫描器借助照射光的焦点区域被扫描，以便跨越扫描器的不同的位态检测由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布。此外，探测器的探测孔径通过调节扫描器借助辅助光源的辅助光被扫描，该辅助光通过辅助光源的与探测辅助孔径同心地布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出，以便经过扫描器的数个位态被检测由探测器记录的辅助光的第二强度分布。
18.在根据本发明的方法的第一实施方式中，探测辅助孔径和出射辅助孔径可以在焦点平面中不仅是同心的，而且是重合的。重合可以例如通过如下方式实现，即使用同一个光电元件作为辅助光源和辅助探测器。所述光电元件具体地可以是发光二极管、超发光二极管、激光二极管或光电二极管。对于本领域技术人员原则上公知的是，所述光电元件能够这样被控制或者被切换，以使得所述光电元件一方面用作光源并且另一方面用作用于光的探测器。
19.在根据本发明的方法的第一实施方式中，探测辅助孔径和出射辅助孔径也可以设计具有光导体的布置在焦点平面中的端部横截面。所述光导体原则上也可以延伸到光电元件，所述光电元件不仅用作辅助光源而且用作辅助探测器。然而光导体也可以经过自由光束分光器、光纤分光器或环形器分支到辅助光源和辅助探测器。则可以无问题地使用单独的光电元件用于辅助光源和辅助探测器。在使用环形器的情况中在此无附加耗费地避免，经过端部横截面射入到光导体中的照射光的仅仅一部分到达辅助探测器或者辅助光的仅仅一部分从辅助光源经过端部横截面从光导体射出。
20.在根据本发明的方法的第二实施方式中，辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径如同在第一实施方式中那样通过调节扫描器借助照射光的焦点区域被扫描，以便跨越扫描器的不同的位态检测由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布。然而与第一实施方式不同地辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，以便跨越扫描器的位态检测由辅助探测器记录的辅助光的第二强度分布，该辅助光通过单独的辅助光源的与探测孔径同心地布置的出射辅助孔径被射出。也就是说，在根据本发明的方法的第二实施方式中由辅助光沿着与通常由探测器探测的来自焦点平面的光的方向相反的方向辐射通过探测光路。然而第二强度分布在此也描述探测器的探测孔径(呈辅助光源的与所述探测孔径同心的出射辅助孔径的形式)相对于在焦点平面中的辅助装置(呈辅助探测器的形式)布置。
21.在根据本发明的方法的第三实施方式中，与第一实施方式不同地单独的辅助探测器的与光源的发射孔径同心地布置的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，以便跨越扫描器的不同的位态检测由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出。然而探测器的探测孔径如同在第一实施方式中那样通过调节扫描器借助辅助光被扫描，以便跨越扫描器的数个位态检测由探测器记录的辅助光的第二强度分布，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出。在此，第一强度分布描述光源的发射孔径(呈辅助光探测器的与所述发射孔径同心的探测辅助孔径的形式)相对于在焦点平面中的辅助装置(呈辅助光源的形式)的布置。
22.原则上也还能够根据本发明的方法的第四实施方式，其中，与第一实施方式不同地单独的辅助探测器的与光源的发射孔径同心地布置的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，以便跨越扫描器的不同的位态检测由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出，并且其中，同样与第一实施方式不同地辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径通过调节扫描器借助辅助光被扫描，以便跨越扫描器的位态检测由辅助探测器记录的辅助光的第二强度分布，该辅助光通过单独的辅助光源的与探测孔径同心地布置的出射辅助孔径被射出。
23.可以使用一种具有辅助探测器和辅助光源的装置用于实施根据本发明的方法的第一实施方式，所述装置具有与扫描的和反扫描的显微镜组件的标准化的接口或者包括扫描的和反扫描的显微镜组件和物镜的激光扫描显微镜的所述标准化的接口如此匹配的配合接口，以使得辅助探测器的探测辅助孔径和辅助光源的出射辅助孔径在配合接口与接口连接的情况下布置在扫描的和反扫描的显微镜组件的焦点平面中，所述探测辅助孔径和所述出射辅助孔径的位置相对于配合接口是固定的。所述装置然后可以通过其标准化的接口
与相应的显微镜组件或相应的激光扫描显微镜连接，以便对显微镜组件并且由此必要时也整个激光扫描显微镜关于其共聚焦性进行检验。
24.根据本发明的装置在极端情况中仅仅由配合接口和以相对于所述配合接口的固定的相对位置布置的、能不仅用作辅助探测器而且用作辅助光源的光电元件以及用于控制一方面作为辅助探测器和另一方面作为辅助光源的所述元件的所属电路构成。
25.在实施根据本发明的方法的所有实施方式的情况中，辅助探测器和辅助光源可以集成到扫描的和反扫描的显微镜组件中。用于实施根据本发明的方法的、相应的根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件具有：提供照射光的光源，其中，照射光从光源的发射孔径被射出；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；用于来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器；和在焦点平面中的具有探测辅助孔径的辅助探测器和/或具有出射辅助孔径的提供辅助光的辅助光源，辅助光从所述出射辅助孔径被射出。在此，当辅助探测器和辅助光源布置在焦点平面中时，则探测辅助孔径和出射辅助孔径同心地布置。通过调节扫描器能够借助照射光的焦点区域来扫描辅助探测器的在焦点平面中的探测辅助孔径，或者能够借助辅助光来扫描单独的辅助探测器的与光源的发射孔径同心地布置的探测辅助孔径，该辅助光通过辅助光源的布置在焦点平面中的出射辅助孔径被射出。此外，通过调节扫描器能够借助辅助光来扫描探测器的探测孔径，该辅助光在焦点平面中从辅助光源的出射辅助孔径被射出，或者能够借助辅助光来扫描辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径，该辅助光通过单独的辅助光源的与探测孔径同心地布置的出射辅助孔径被射出。
26.优选地，根据本发明的显微镜组件具有检验装置，所述检验装置设计用于：通过调节扫描器借助照射光的焦点区域来扫描辅助探测器的在焦点平面中的探测辅助孔径或者借助在焦点平面中的辅助光源的辅助光来扫描单独的辅助探测器的与光源的发射孔径同心地布置的探测辅助孔径，并且由辅助探测器记录的照射光的第一强度分布或者由单独的辅助探测器记录的辅助光的第一强度分布跨越扫描器的不同的位态被检测，所述检验装置此外设计用于：通过调节扫描器扫描借助在焦点平面中的辅助光源的辅助光来扫描探测器的探测孔径，或者借助从单独的辅助光源的与探测器的探测孔径同心地布置的出射辅助孔径射出的辅助光来扫描辅助探测器的布置在焦点平面中的探测辅助孔径，并且由探测器记录的辅助光的第二强度分布或者由辅助探测器记录的辅助光的第二强度分布跨越扫描器的位态被检测，并且所述检验装置此外设计用于：第一强度分布和第二强度分布之间的至少一个差别跨越扫描器的不同的位态被检测作为显微镜组件的共聚焦性的误差的量度。
27.在用于实施根据本发明的方法的第一实施方式的、根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件中，所述显微镜组件具有：提供照射光的光源；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；用于来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；和在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器，照射光能够通过扫描器指向辅助探测器的探测辅助孔径，并且辅助光由辅助光源通过辅助光源的出射辅助孔径被射出，辅助光能够通过扫描器指向探测器的探测孔径，辅助探测器的探测辅助孔径和辅助光源的出射辅助孔径确切地说这样同心地在焦点平面中布置，以使得探测辅助孔径能够通过调节扫描器借助照射光的焦点区域被扫描，并且探测器的探测孔径能
够通过调节扫描器借助辅助光源的辅助光被扫描。为此，扫描器布置在一方面光源和探测器(从而所述光源和探测器处于扫描器的一侧)与另一方面辅助探测器和辅助光源之间(从而所述辅助探测器和辅助光源处于扫描器的另一侧)。在此也再次指出，所述布置此外可以是实际的或虚拟的，如同前面结合根据本发明的方法已述的那样。
28.用于实施根据本发明的方法的第二实施方式的根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件具有：提供照射光的光源；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；用于来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器；和辅助探测器，照射光能够通过扫描器指向所述辅助探测器。在此，辅助探测器的探测辅助孔径这样布置在焦点平面中，并且提供辅助光的单独的辅助光源的出射辅助孔径与探测器的探测孔径这样同心地布置，以使得辅助探测器的探测辅助孔径能够通过调节扫描器一方面借助照射光的焦点区域并且另一方面借助从辅助光源的出射辅助孔径射出的辅助光被扫描。
29.用于实施根据本发明的方法的第三实施方式的、根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件具有：提供照射光的光源，其中，照射光从光源的发射孔径被射出；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；用于来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器；和提供辅助光的辅助光源，所述辅助光源的辅助光能够通过扫描器指向探测器。在此，辅助光源的射出辅助光的出射辅助孔径这样布置在焦点平面中并且单独的辅助探测器的探测辅助孔径这样与光源的发射孔径同心地布置，以使得一方面单独的辅助探测器的探测辅助孔径和另一方面探测器的探测孔径能够通过调节扫描器借助辅助光源的辅助光被扫描。
30.用于实施根据本发明的方法的第四实施方式的、根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件具有：提供照射光的光源，其中，照射光从光源的发射孔径被射出；使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件；用于来自焦点区域的光的探测器，所述探测器具有与焦点区域共焦地布置的探测孔径；在一方面光源和探测器与另一方面焦点平面之间的扫描器；辅助探测器，照射光能够通过扫描器指向所述辅助探测器；和提供辅助光的辅助光源，所述辅助光源的辅助光能够通过扫描器指向探测器。在此，辅助探测器的探测辅助孔径和辅助光源的出射辅助孔径这样同心地布置在焦点平面中，以使得提供辅助光的单独的辅助光源的出射辅助孔径这样与探测器的探测孔径同心地布置并且单独的辅助探测器的探测辅助孔径这样与光源的发射孔径同心地布置，从而辅助探测器的探测辅助孔径能够通过调节扫描器借助从辅助光源的出射辅助孔径射出的辅助光被扫描，并且单独的辅助探测器的探测辅助孔径能够通过调节扫描器借助辅助光源的辅助光被扫描。根据本发明的显微镜组件的优选的实施方式已经结合根据本发明的方法被阐述。
31.在具有物镜和根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件的、根据本发明的激光扫描显微镜中，辅助探测器的探测辅助孔径和/或辅助光源的出射辅助孔径可以布置在激光扫描显微镜的中间成像平面中或者布置在激光扫描显微镜的主光路的支路中。所述支路能够可选地在激光扫描显微镜的主光路中在分光器上、在扫描器的转向镜或旋转镜上被分支。替换地或附加地，使照射光在焦点平面中聚焦到焦点区域中的光学器件的至少一部分可以布置在支路中。
32.在根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件和根据本发明的激光扫描显微镜的每个实施方式中，探测器的探测孔径可以通过布置在探测器、即其光敏区域之前的孔眼光圈限制。
33.在根据本发明的扫描的和反扫描的显微镜组件和根据本发明的激光扫描显微镜的的每个实施方式中，探测器可以是点式探测器或阵列探测器。在此，阵列探测器可以具有2x2至10x10个光敏元件的小的区域，或者所述阵列探测器可以具有例如布置在六边形栅格上的13个光敏元件，以便位置分辨地记录来自焦点平面的焦点区域的成像到探测器上的光的艾里斑(airy-scheibe)。由探测器记录的辅助光的第二强度分布在阵列探测器的情况中可以是由其各个元件中的所有元件或一些元件跨越扫描器的位态记录的单个强度分布的总和或者也仅仅是这些单个强度分布中的选择出的单独的单个强度分布。也可能的是，由单个强度分布之间的差确定阵列探测器的各个元件相对于在焦点平面中的辅助光源的出射辅助孔径的相对位置。
34.原则上，每个辅助探测器也不仅可以是点式探测器，而且可以是阵列探测器。
35.本发明的有利的进一步方案由权利要求、说明书和附图得出。特征和多个特征的组合的在说明书中所述的优点仅仅是示例性的并且可以替换地或附加地起作用，而所述优点不必强制地由根据本发明的实施方式实现。在由此不改变附加的权利要求的主题的情况下，关于原始申请文件和专利的公开内容使用如下：另外的特征(特别是多个元件的示出的几何结构和相对彼此的相对尺寸以及多个元件的相对布置和作用连接)由附图获知。本发明的不同的实施方式的特征或不同的权利要求的特征的组合同样可以不同于权利要求的选择的回引关系并且由此被启示。这涉及也下述特征，所述特征在单个的附图中示出或者在该附图的说明中被提及。所述特征也可以与不同的权利要求的特征组合。权利要求中列举的特征同样可以对于本发明的另外的实施方式被取消。
36.权利要求和说明书中所述的特征关于其数量理解为，存在恰好所述数量或比所述数量大的数量，而不需要明确地使用副词“至少”。也就是说，当例如提及一个转向镜时，则这理解为，存在恰好一个转向镜、两个转向镜或更多个转向镜。权利要求中提及的特征可以通过另外的特征补充或者是具有相应的方法或相应的产品的唯一的特征。
37.权利要求中包含的附图标记不限制通过权利要求保护的主题的范围。所述附图标记仅仅用于使权利要求更易理解的目的。
附图说明
38.下面借助附图中所示的优选的实施例进一步阐述和说明本发明。
39.图1示出了在实施根据本发明的方法的多个实施方式的步骤的情况下的、具有根据本发明的显微镜组件的第一实施方式的根据本发明的激光扫描显微镜。
40.图2示出了在实施根据本发明的方法的多个实施方式的另外的步骤的情况下的根据图1的根据本发明的激光扫描显微镜。
41.图3示出具有根据本发明的显微镜组件的第二实施方式的根据本发明的激光扫描显微镜的一个另外的实施方式。
42.图4示出具有连接的根据本发明的装置的扫描的和反扫描的显微镜组件。
43.图5示出具有根据本发明的显微镜组件的第三实施方式的根据本发明的激光扫描
显微镜的一个另外的实施方式。
44.图6示出根据本发明的显微镜组件的第四实施方式的细节图。
45.图7是用于控制发光二极管的电路图，所述发光二极管能够在根据本发明的显微镜组件和根据本发明的装置的不同的实施方式中不仅用作辅助探测器而且用作辅助光源，和
46.图8至10示出根据本发明的方法的第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式以及与所述实施方式相匹配的、然而仅仅示意性地示出的根据本发明的显微镜组件。
具体实施方式
47.图1中示意性地示出的激光扫描显微镜1包括物镜2和显微镜组件3，所述显微镜组件的组成部分以虚线包围。光源4，特别是呈激光器5形式的、用于提供照射光属于显微镜组件3。在根据本发明的方法的在图1中示出的步骤中，然而未激活用于提供照射光的光源4。此外，使照射光在焦点平面6中聚焦到焦点区域7中的光学器件属于显微镜组件3。在图1中以虚线示出焦点平面6并且以点示出在焦点平面6中的焦点区域7。聚焦光学器件的组成部分未示出。此外，用于来自焦点区域7的光9的探测器8属于显微镜组件3。孔眼光圈10处于实际的探测器8、即所述探测器的光敏区域之前。孔眼光圈10的开口限定探测器8的探测孔径11，所述探测孔径在准确地调整显微镜组件3时与焦点区域7共焦地布置。显微镜组件3的在图1中仅仅示意性地示出的扫描器12布置在一方面光源4和具有孔眼光圈10的探测器8与另一方面焦点平面6之间。扫描器包括每个侧向方向的至少一个翻转镜13，14，扫描器沿着所述侧向方向设置用于借助光源4的照射光来扫描布置在物镜2之前的样品15。然而扫描器12不仅用于扫描样品15，而且用于反扫描光9，所述光由照射光在样品15中被引起，由此所述光选择地由探测器8被检测。在此，这取决于显微镜组件3的准确的共聚焦性、即聚焦到样品15中的照射光的焦点区域7与探测器8的探测孔径11的开口11到样品15中的像的准确的重合。所述共聚焦性在根据本发明的方法中在图1中示出的焦点平面6中被检验。所述焦点平面6在此位于来自激光扫描显微镜的主光路17的支路16中。支路16从主光路17在分光器18上分支。光电元件19布置在支路16中，在根据本发明的方法的在图1中示出的步骤中使用所述光电元件作为辅助光源20。辅助光源20在焦点平面6中具有出射辅助孔径21。在根据图1的步骤中，通过调节扫描器12借助辅助光源20的辅助光22来扫描探测器8的探测孔径11，该辅助光通过在焦点平面6中的出射辅助孔径21被射出。在此，由探测器8记录的辅助光22的强度分布跨越扫描器12的不同的位态被检测，即被配置扫描器12的所述不同的位态。换句话说，探测器8的探测孔径11的扫描图像借助于辅助光源20被拍摄。
48.在根据本发明的方法的在图2中示出的步骤中，激活用于提供照射光23的光源4，并且使用光电元件19作为辅助探测器24。然后辅助探测器24的位于焦点平面6中的探测辅助孔径25借助照射光23被扫描，所述探测辅助孔径与根据图1的出射辅助孔径21同心地布置，其中，由辅助探测器24记录的照射光23的一个另外的强度分布跨越扫描器12的不同的位态被检测。也就是说，在所述步骤中辅助探测器24的在焦点平面6中的探测辅助孔径25的扫描图像被拍摄。在此，当孔眼光圈10的开口与在焦点平面6中的、照射光23所聚焦的焦点区域7准确地共焦地布置时，探测器8的探测孔径11的根据图1拍摄的扫描图像和探测辅助孔径25的根据图2拍摄的扫描图像关于扫描器12的所属的位态是同心的。两个扫描图像的
同心性特别是意味着，两个强度分布的最大点和/或其重心重合。所述最大点或重心之间的每个可确定的位置差表示显微镜组件3的共聚焦性的误差，所述误差通过光源4相对于探测器8或者其探测孔径11的实际的或虚拟的相对移位被补偿，以便准确地调整显微镜组件3。在此，虚拟的相对移位可以例如通过使在扫描器12的背离物镜2的一侧的分光器26翻转实现，所述分光器使光源4的照射光23的光路与至探测器8的光9的光路汇合或分开。
49.在根据本发明的激光扫描显微镜1的描述中在图3中示出光学器件27，所述光学器件使照射光在焦点平面6中聚焦到焦点区域7中。所述光学器件27包括所谓的扫描透镜28。一个另外的光学器件29使由探测器8待探测的反扫描的光9聚焦到孔眼光圈10的开口上、即聚焦到探测器8的探测孔径11中。通过再一个另外的光学器件30将光电元件19成像到焦点平面6中，以便使探测辅助孔径25和出射辅助孔径21虚拟地布置在焦点平面6中。替换地，光学器件30可以视为光学器件27的部分，以及相应地在图3中示出的焦点平面6可以视为中间焦点平面，并且在那里示出的布置有光电元件19的另外的焦点平面31可以视为下述焦点平面，辅助光源20的出射辅助孔径21在该焦点平面中则与辅助探测器24的探测辅助孔径25实际地同心地布置。完全一般地，光学器件27可以在一方面光源4和具有孔眼光圈10的探测器8与另一方面布置有光电元件19的焦点平面6之间具有一个或多个中间焦点平面。图3中示出的在支路16中的焦点平面6相应于扫描显微镜1的主光路17中的中间成像平面32。在所述主光路17中在中间成像平面32和物镜2之间布置管透镜33。最后，图3示出替代根据图1和2的分光器18的转向镜34，所述转向镜暂时为了实施根据本发明的方法被置入到主光路17中，以便激活至焦点平面6的支路16。
50.在图3中简略地示出检验装置61，所述检验装置在根据图3的根据本发明的激光扫描显微镜1的实施方式中以原则上相同的方式自动地实施根据本发明的方法的根据图1和2所述的步骤，并且为此控制光电元件19、光源4和用于分光器26的未单独示出的调节驱动装置以及读取由探测器8和作为辅助探测器24运行的光电元件19记录的、辅助光22或照射光23的强度。检验装置61可以设置在所有根据本发明的显微镜组件中，并且当根据现有技术的显微镜组件临时与根据本发明的装置组合以如同根据下图4所述的那样实施根据本发明的方法时，也可以设置所述检验装置。
51.图4未示出完整的激光扫描显微镜，而是仅仅示出用于所述激光扫描显微镜的扫描的和反扫描的组件60。根据图4的所述显微镜组件60相应于根据现有技术的显微镜组件。与图1至3不同地，扫描器12具有总共四个旋转镜13和14，其中，给扫描器12的两个偏转方向中的每个偏转方向相应地配置两个旋转镜13或两个旋转镜14。光学器件27的扫描透镜28在此位于扫描器12的朝向光源4和探测器8的一侧。在扫描器12的背离光源4和探测器8的一侧在壳体35或显微镜组件60的另外的承载结构上构造有接口36，以便使显微镜组件60相对于相应的接口、特别是具有根据图1至3的物镜2的光显微镜的摄像机接口定向并且安装在所述相应的接口上。根据图4，然而根据本发明的装置37通过与接口36如此匹配的配合接口38安装在接口36上，以使得光导体40的端部横截面39布置在焦点平面6中，光学器件27使照射光23聚焦到焦点平面中。光导体40经过光纤环形器41延伸到用作辅助探测器24的光电二极管42。作为辅助光源20的激光二极管43经过同一个环形器41与光导体40连接。环形器41将输入到光导体40的端部横截面39中的照射光23仅仅继续传导到辅助探测器24，而所述环形器将辅助光源20的辅助光22仅仅传导到光导体40的端部横截面39。光导体40的端部横截面
39构成在焦点平面6中的探测辅助孔径25和出射辅助孔径21。所述焦点平面6根据图4位于主光路17中。通过使用装置37能够实施根据本发明的方法，以便显微镜组件60关于孔眼光圈10的开口11与照射光23在焦点平面6中所聚焦的焦点区域7的共焦布置被检验以及确定共聚焦性的可能的误差并且然后通过孔眼光圈10相对于光源4相对移位来校正所述误差。
52.当辅助探测器24如同根据图4的那样是与辅助光源20分开的元件时，则根据本发明的方法的根据图1和2所述的两个步骤也可以同时被实施，其中，通过探测器8和辅助探测器24同时记录下述两个强度分布，所述两个强度的差表示显微镜组件60的共聚焦性的误差。两个强度分布则自动地被配置扫描器12同一个位态。
53.在根据本发明的激光扫描显微镜1的根据图5的实施方式中，显微镜组件3原则上相应于根据图4的显微镜组件。然而涉及根据本发明的具有集成的光电元件19的显微镜组件，所述光电元件用作辅助光源20和辅助探测器24。然而在此与在图1至3中不同地无附加的分光器18或转向镜34布置在主光路17中，以使照射光23转向到布置在支路16中的辅助探测器24或者使辅助光源20的辅助光22转向到探测器8，而是为此使用四个旋转镜13，14中的一个旋转镜14，所述旋转镜在此连同其旋转驱动装置44示出。另外的旋转镜13，14则可以用于扫描辅助探测器24的探测辅助孔径25或探测器8的探测孔径11。光电元件19相对于显微镜组件3的另外的组成部分位于位置固定的位置上，在该位置中探测辅助孔径25和出射辅助孔径21位于焦点平面6中和在该位置中通过扫描器12使照射光23到达光电元件19。
54.在另外的根据本发明的显微镜组件的在图6中示出的细节图中，支路16在聚焦光学器件27的扫描透镜28的边缘区域45中分支。通过所述边缘区域45的照射光23由呈边缘镜47形式的转向镜46转向到光电元件19，其中，照射光通过聚焦光学器件27的一个另外的透镜48并且由此聚焦到焦点平面6中。以所述方式实现不仅构成辅助光源20而且构成辅助探测器24的光电元件19在显微镜组件3中非常紧凑的布置。图6此外描述，出射辅助孔径21和探测辅助孔径25不仅可以通过辅助光源20和辅助探测器24、在此即光电元件19自身预给定，而且通过特别是布置在焦点平面16中的附加的孔眼光圈62。当孔眼光圈62的开口小于辅助光源20的光出射面或辅助探测器24的光敏面时，所述开口限定出射辅助孔径21和探测辅助孔径25。
55.图7示出用于发光二极管50的可能的驱动电路49，所述发光二极管被使用作为光电元件19、即被使用不仅作为辅助光源20而且作为辅助探测器24。在两个转换开关51和52的示出的电路图中，发光二极管50为了被使用作为辅助探测器24而与运算放大器53连接。在切换所述两个转换开关51和52时使发光二极管50作为辅助光源运行，其中，辅助光的强度能够通过两个晶体管54和55被调节。发光二极管50的运行方式通过信号输入端56被选择。led 50的辅助光的强度通过控制输入端57和58被选择，并且由辅助探测器24的发光二极管50记录的照射光强度在信号输出端59被输出。
56.图8示出根据本发明的用于检验在此仅仅示意性地示出的扫描的和反扫描的显微镜组件1的方法的第一实施方式。在此，显微镜组件1在这里附加地具有用于使探测光路转向到探测器8的转向镜64和在光源4和分光器26之间的照射光路中的一个另外的光学器件63。此外示出光源4的发射孔径65，照射光23从所述发射孔径被射出，并且光电元件19附加地设有用于实施根据本发明的方法而布置在焦点平面6中的辅助装置66的另外的附图标记。
57.根据本发明的方法的第一实施方式包括如同根据图1和2所述的步骤。也就是说，通过调节扫描器12借助于来自光源4的照射光23来扫描辅助探测器24的在焦点平面6中的出射辅助孔径25，并且同样通过调节扫描器12借助从辅助光源20的出射辅助孔径21射出的辅助光22来扫描探测器8的探测孔径11。当实现显微镜组件1的共聚焦性时，在此跨越扫描器12的位态记录的、由辅助探测器24记录的用于照射光路的照射光23的强度分布和由探测器8记录的用于探测光路的辅助光22的强度分布则二者恰好是相同的、亦即具有相同的最大点和/或重心。
58.在根据本发明的方法的根据图9的第二实施方式中，虽然实施根据图2的步骤，也就是说，辅助光源4的在焦点平面6中的探测辅助孔径25通过调节扫描器12借助光源4的照射光23被扫描，以检测照射光路的定向。但是探测光路的定向不是通过借助辅助光22来扫描探测器8的探测孔径11被检测，该辅助光从与探测辅助孔径25同心地布置的在焦点平面6中的出射辅助孔径21被射出。确切地说，探测光路的辐射的方向是相反的并且探测器8由独立于辅助装置66的辅助光源20'替代，该辅助光源的出射辅助孔径21'同样此外如同探测器8的探测孔径11那样通过孔眼光圈10的开口限定。辅助探测器24的在焦点平面6中的探测辅助孔径25通过调节扫描器12借助通过所述探测辅助孔径21'射出的辅助光22'被扫描。在此跨越扫描器的位态所包括的、由辅助探测器24记录的辅助光22'的强度分布则是描述探测光路的定向的第二强度分布，所述第二强度在检验显微镜组件1的共聚焦性时与描述照射光路的定向的第一强度分布比较。
59.在根据本发明的方法的根据图9的第二实施方式中，在焦点平面6中的辅助装置66仅仅是辅助探测器24并且在探测器8的位置上使用单独的辅助光源20'，而在根据本发明的方法根据图10的第三实施方式中在焦点平面6中的辅助装置66仅仅是辅助光源20。在根据图1的步骤中通过调节扫描器12借助由辅助光源20通过其出射辅助孔径21射出的辅助光22来扫描探测器8的探测孔径11。此外，与根据图2的过程不同地借助相同的辅助光22跨越扫描器12的相同的位态进行对独立于辅助装置66的在光源4的位置上的辅助探测器24'的探测辅助孔径25'的扫描。在此，光源4和单独的辅助探测器24'的相同的位置可以例如由此实现，光源4的发射孔径25和辅助探测器24'的探测辅助孔径25'由光导纤维的相同的面构成，所述光导纤维通过环形器一方面分支到光源4并且另一方面分支到辅助探测器24'。也就是说，在根据图10的第三实施方式中为了检验显微镜组件1的共聚焦性使从光源4至焦点平面6的照射光路的辐射的方向反向。然而通过单独的辅助探测器24'记录的辅助光22的在此检测到的第一强度分布相应于另外根据图2对于照射光路记录的第一强度分布并且可以同样与对于探测光路检测到的第二强度分布比较，以便检验显微镜组件1的共聚焦性。
60.附图标记列表
61.1 激光扫描显微镜
62.2 物镜
63.3 显微镜组件
64.4 光源
65.5 激光器
66.6 焦点平面
67.7 焦点区域
68.8 探测器
69.9 光
70.10 孔眼光圈
71.11 探测器8的探测孔径
72.12 扫描器
73.13 旋转镜
74.14 旋转镜
75.15 样品
76.16 支路
77.17 主光路
78.18 分光器
79.19 光电元件
80.20 辅助光源
81.20'单独的辅助光源
82.21 辅助光源20的出射辅助孔径
83.21'单独的辅助光源20'的出射辅助孔径
84.22 辅助光
85.23 照射光
86.24 辅助探测器
87.24'单独的辅助探测器
88.25 辅助探测器24的探测辅助孔径
89.25'单独的辅助探测器24的探测辅助孔径
90.26 分光器
91.27 聚焦光学器件
92.28 扫描透镜
93.29 另外的光学器件
94.30 另外的光学器件
95.31 焦点平面
96.32 中间成像平面
97.33 管透镜
98.34 转向镜
99.35 壳体
100.36 接口
101.37 装置
102.38 配合接口
103.39 端部横截面
104.40 光导体
105.41 环形器
106.42 光电二极管
107.43 激光二极管
108.44 旋转驱动装置
109.45 边缘区域
110.46 转向镜
111.47 边缘镜
112.48 透镜
113.49 驱动电路
114.50 led
115.51 转换开关
116.52 转换开关
117.53 运算放大器
118.54 晶体管
119.55 晶体管
120.56 信号输入端
121.57 控制输入端
122.58 控制输入端
123.59 信号输出端
124.60 显微镜组件
125.61 检验装置
126.62 孔眼光圈
127.63 另外的光学器件
128.64 镜
129.65 光源4的发射孔径
130.66 辅助装置。