CN105723270A - 扫描显微镜以及用于扫描显微镜的声光主分束器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于扫描显微镜的声光主分束器，它被实现和确定为将具有预选的或可预选的照明光波长的照明光引导到用于照射样品的照明光束路径上，并且将来自样品的探测光引导到探测光束路径上。该声光主分束器的特征在于，一个具有指定给该照明光波长的声频的机械波在该声光主分束器中传播，或者具有相同的、指定给该照明光波长的声频的多个机械波在该声光主分束器中传播，其中来自样品的探测光束通过与这个机械波的相互作用或通过与这些机械波的相互作用，既使探测光束的具有照明光波长和第一线偏振方向的部分偏转，也使探测光的具有照明光波长和与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的部分偏转，并因此从探测光束中移除，和/或其中该声光主分束器被实现为，通过与这个机械波的相互作用或通过与这些机械波的相互作用，将照明光的具有预选照明光波长和第一线偏振方向的部分，以及照明光的具有预选照明光波长和与第一线偏振方向不同、尤其是垂直的第二线偏振方向的部分偏转到用于照射样品的照明光束路径上。

Description

扫描显微镜以及用于扫描显微镜的声光主分束器
技术领域
本发明涉及一种用于扫描显微镜的声光主分束器，它被实现和设定为将具有预选的或可预选的照明光波长的照明光引导到照明光束路径以用于照射样品，并且将来自样品的探测光引导到探测光束路径。
背景技术
在扫描显微术中，借助光束照射样品，以观察从样品发出的反射光或荧光。照明光束的焦点借助可控制的光束偏转装置(一般通过倾斜两个反射镜)在样本平面中移动；偏转轴通常相互垂直，以使得一个反射镜在X方向上偏转，另一个反射镜在Y方向上偏转。反射镜的倾斜例如借助电流计定位元件来实现。源自样本的光的功率水平根据扫描光束的位置来测量。这些定位元件通常配备有用来获知当前反射镜位置的传感器。
特别在共焦扫描显微术中，利用光束的焦点三维地扫描样本。共焦扫描显微镜通常包含光源、聚焦光学***(光源的光通过聚焦光学***聚焦在孔上，该孔被称为“激发针孔”)、分束器、用于光束控制的光束偏转装置、显微镜光学***、探测针孔以及用于探测所探测的光或荧光的探测器。该照明光例如通过分束器耦合。
源自样本的荧光通过光束偏转装置返回至分束器，通过分束器，然后被聚焦到探测针孔上，探测器位于该探测针孔的后面。不直接源于焦点区域的探测光采取不同的光路并且不通过探测针孔，因此获得点信息项，从而通过样本的顺序扫描得到三维图像。
在荧光显微术中，在样品处反射的和在样品处散射的照明光的部分必须从探测光中移除，以使得可以专门地探测荧光。在传统的显微镜中，构成所谓的“主分束器”的二色性的滤波器用于该目的。
代替这种分束器，还可以提供构成为声光组件的光学结构，以将至少一个光源的激励光耦合到显微镜中，并且使在样本处散射和反射的激励光或激励波长从经由探测光束路径从源自该样本的光中移出；这例如从德国申请DE19906757A1得知。从该文献已知的光学结构的特征在于，对于具有非常简单的设计的可变构造，具有不同波长的激励光可以通过光谱选择元件被移除。可选地，这种光学结构的特征在于，光谱选择元件可以对要移除的激励波长进行调整。
这种声光组件的操作的方式基本上基于照明光与机械波的相互作用；利用一些声光组件，例如AOTF，机械波必须具有特定的频率，以使得针对具有期望照明光波长的光恰好满足布拉格条件。利用这些声光组件，未满足布拉格条件的光不会通过机械波偏转。如果具有多个波长的光被用作照射样品的照明光，则也必须同时生成多个具有不同频率的机械波。
声光组件通常由所谓的声光晶体构成，电子转换器(在文献中通常称为“换能器”)安装在该晶体上。该转换器通常包含压电材料以及位于其上方的一个电极和位于其下方的一个电极。利用无线电频率(其典型地位于30MHz和800MHz之间)对电极的电激活，使压电材料振动，因此能够产生声音波(即声波)，该声波在产生之后穿过该晶体。声波通常在经过光学相互作用区之后在晶体的相对侧处被吸收或者在与入射方向不同的方向上被反射，以使得光不再被影响。
声光晶体由于以下事实而值得关注，即所产生的声波改变了晶体的光学特征，通过声音感应出一种光栅或者类似的光学活性结构，例如全息图。穿过该晶体的光经历光栅处的衍射。光在衍射方向上被相应地引导至不同的衍射级别。存在影响所有的入射光(几乎不考虑波长)的声光组件。仅通过示例，可以参考诸如声光调制器(AOM)、声光偏转器(AOD)和移频器的组件。
此外，还存在例如根据辐射的无线电频率选择性地作用于单独的波长的组件(声光可调谐滤波器，AOTF)。声光元件通常由双折射晶体(例如氧化碲)构成；相应的元件的光学效果特别地由晶轴相对于光的入射方向及其偏振的位置来确定。这些关联例如从DE102006053187A1得知。
扫描显微镜的操作方式在DE10137155A1中详细地描述，该扫描显微镜包括作为主分束器的声光组件。在此还描述了，第一AOTF的使切向偏振的照明光偏转的机械波可以完全从探测光中专门地移除具有照明光波长和具有切向线偏振方向的部分。然而，该探测光包括具有径向偏振方向和切向偏振方向的部分。
因此，在该声光组件的后面设置有补偿元件，它被实现为另外的声光组件。该另外的声光组件同样实现为AOTF，并且由另外的高频源使用具有另外的频率的另外的电磁高频波施加控制，该高频源具有另一频率的另一电磁高频波。该该另外的电磁高频波的HF频率被选择，以使得移除探测光的下述部分，该部分具有该照明光的波长和径向偏振方向的部分。该过程是必要的，因为对于要从探测光中移除的、具有径向偏振方向的光来说，只有当机械波的频率与具有切向偏振方向的光不同时，才能满足在机械波处衍射的布拉格条件。因此，显微镜必须为每个照明光波长提供两个不同的HF频率，以便同时产生两个频率不同的两个机械波。此外，具有另一声波发生器的另一声光组件是必要的。例如如果应该使用具有四个波长的照明光来照明，仅当同时提供了八个电磁高频波并且从中产生了分布在两个声光组件上的具有不同频率不同的八个机械波时，才能够进行荧光探测。
一个非常严重的问题是，不明原因的干扰性条带经常在扫描显微镜的图像中出现，该条带在使用传统的二色性的主分束器时未被观察到。
发明内容
因此，本发明的目的是，描述一种声光主分束器，其在使用时不会出现干扰性的条带。
此目的通过一种声光主分束器得以实现，其特征在于，具有与照明光波长相关联的声频的机械波、或者具有与照明光波长相关联的相同声频的多个机械波在声光主分束器中传播，
a.来自样品的探测光束通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用，既使探测光束的具有照明光波长和第一线偏振方向的部分偏转，也使探测光的具有照明光波长和垂直于第一线偏振方向的第二线偏振方向的部分偏转，并因此从探测光束中移除；和/或
b.该声光主分束器被实现为通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用，将照明光的具有预选的照明光波长和第一线偏振方向的部分，以及照明光的具有预选的照明光波长和第二线偏振方向(其不同于、特别地垂直于第一线偏振方向)的部分引导到照明光束路径以用于照射样品。
根据本发明首先认识到的是，图像中的干扰性条带归因于“拍频”，其在多个单独的机械波的频率范围重叠时出现，最终导致抵达样品和/或探测器的光的光功率水平的周期性波动。该问题特别地基于以下事实，即机械波本来不可能具有无限窄的(即单一的)声频，而总是必须存在中心频率附近的频率范围。但在此申请中为了实现更好的可读性将使用术语“声频”，在每个情况中指中心频率。
有利地并且根据本发明，通过加载电磁高频波引入声光主分束器中的热功率水平明显地小于现有技术已知的声光主分束器。具体地，利用后者，由于针对每个照明光波长的两个机械波的耦合，将特别高的热功率水平输入至晶体或多个晶体中，这最终会降低衍射效率，并且由于不可避免的温度波动，还会导致抵达样品和探测器上的光的偏转方向和光功率水平出现波动。在根据本发明的声光主分束器的情况中，避免或至少明显地减少了所有这些缺点。
为了更清楚，首先将给出以下解释，特别地参考各种示例性实施例，当仅具有单一照明光波长的光耦合至照明光束路径和/或仅具有单一照明光波长的那些部分要从来自样品的探测光中移除时，根据本发明的声光主分束器如何工作。然而，如同下面还将详细阐述的一样，还可以在相同的结构中同时地且重复地应用本发明所基于的原理，如果具有多个照明光波长的照明光要被同时偏转到照明光束路径中，和/或如果具有多个照明光波长的部分要从来自样品的探测光中同时移除，则对于每个照明光波长来说，都需要至少一个单独的机械波，该机械波分别具有针对照明光波长来说特定的声频。
根据本发明的声光主分束器的优点还在于，通过简单地分别改变该声频或多个声频，能够偏转具有另一波长或其它波长的光，以使得配备有声光主分束器的显微镜可以非常独特地使用。
基于本发明的基本理念可以以不同的方式实现，即使用与波长相关联的单一声频，将具有预定的或可预定的波长的照明光和/或探测光与其偏振无关地引导至照明光束路径或探测光束路径中。
例如，可以使用单个晶体，其中具有相关联的声频的机械波在该晶体中传播，并且使具有预定波长的光与其偏振无关地偏转。然而，还可以在声光主分束器中使用多个(特别地，两个)晶体。下面通过示例解释了一些可能的变形实施例。
在可以特别简单地实现的实施例中，存在两个晶体，在晶体的每一个中传播一个机械波；这些机械波具有相同的声频，但这些晶体在其它参数方面(例如晶体截面和/或晶体定向和/或机械波和光的传播方向)是不同的并且相互协调，以使得具有预定波长和第一线偏振方向的光在两个晶体中的第一个中被偏转，而具有预定波长和第二线偏振方向(其特别地与第一线偏振方向垂直)的光在两个晶体中的第二个中被偏转。
在具有这种晶体结构的这种声光主分束器中，可以有利地提供多个输入端，以用于将照明光耦合至照明光束路径中。特别有利地，具有不同线偏振方向的照明光可以被耦合，并且引导到照明光束路径。然而，声光主分束器还可以被实现为接收非偏振的主光，并且将至少具有一个或多个特定波长的部分可选地经由一个晶体的不同输入端或多个晶体的不同输入端引导到照明光束路径以用于照射样品。这种声光主分束器可以包括例如偏振分束器，它接收非偏振的主光并且根据线偏振方向在空间上分割，以使得所产生的照明光射束可以经由一个晶体或多个晶体的不同输入端暴露于机械波的作用或多个机械波的作用。
在特定实施例中，该声光主分束器包括第一和第二晶体，它们被配置以使得相继地被探测光束穿过。通过与存在于第一晶体中的具有该声频的第一机械波的相互作用，具有照明光波长和第一线偏振方向的部分被偏转并因此从探测光束中移除。通过与存在于第二晶体中的第二机械波(其同样具有该声频)的相互作用，具有这些照明光波长和第二线偏振方向的部分被偏转并因此从探测光束中移除。
这种实施方式的特殊优点是，这些晶体中的至少一个可以是商业通用的晶体，例如它们用于声光可调滤波器(AOTF)。优选地，另外的晶体在其它参数方面被实现，以使得它的机械波(其具有与第一晶体相同的声频)作用在具有相同波长、但具有另一线偏振方向的光上。
无论第一晶体是商业通用的晶体还是特制的晶体，都可以有利地规定，特别地，第一晶体在形状和/或尺寸和/或晶体截面方面与第二晶体不同。可选地或附加地，还可规定，探测光束的传播方向相对于第一晶体的晶格结构的定向与探测光束的传播方向相对于第二晶体的晶格结构的定向是不同的，和/或第一机械波的传播方向相对于第一晶体的晶格结构的定向与第二机械波的传播方向相对于第二晶体的晶格结构的定向是不同的。
在声光主分束器包括两个晶体的特定实施例中，可有利地规定，该探测光束首先穿过该第一晶体，随后穿过第二晶体；并且通过与第一晶体的机械波的相互作用，具有照明光波长的照明光被引导到照明光束路径。可选地或附加地，还可规定，该探测光束首先穿过该第一晶体，随后穿过第二晶体；并且通过与第二晶体的机械波的相互作用，具有照明光波长的照明光被引导到照明光束路径。
在具有这种晶体结构的这种声光主分束器中，还可以有利地提供多个输入端，以用于将照明光耦合至照明光束路径。特别地，有利地，具有不同线偏振方向的照明光可以被耦合并且引导至照明光束路径。利用这种实施例，声光主分束器可以被实现为接收非偏振的主光，并且将至少具有一个或多个特定波长的部分可选地经由一个晶体或多个晶体的不同输入端引导到照明光束路径以用于照射样品。特别地，这种声光主分束器还可以例如包括偏振分束器，它接收非偏振的主光并且根据线偏振方向在空间上分割，以使得产生的照明光束可以经由一个晶体或多个晶体的不同输入端暴露于一个机械波的作用或多个机械波的作用。
对于上述实施例来说可选的是，该声光主分束器还可以仅包括单个晶体，机械波在该晶体中传播，该机械波具有与预选波长的光相关联的声频。
这种实施方式优选地被构造以使得，该晶体和机械波的传播方向相对于彼此且分别相对于入射到该晶体中的探测光束定向，以使得声光主分束器利用机械波偏转探测光束的具有照明波长和第一线偏振方向的部分，以及探测光束的具有照明波长和与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的部分，并因此从探测光束中移除。
特别地可以规定，在该晶体中，具有第一线偏振方向的探测光在第一方向上被偏转，而具有第二线偏振方向(其特别地与第一线偏振方向垂直)的探测光在另一、第二方向上被偏转。可选地或另外地，具有第一线偏振方向的照明光还可以耦合到声光主分束器的第一输入端中，而具有第二线偏振方向的光可以耦合到声光主分束器的第二输入端中。
与声光分束器的特定实施例无关，但特别地在机械波作用在具有一个照明光波长和两个线偏振方向的光组分上的声光分束器中，可以有利地规定，该主分束器的光束引导组件被配置和实现，以使得探测光束的剩余部分共线地离开声光主分束器；和/或具有期望波长的所有照明光束都与其偏振方向无关地在它们被引导至的照明光束路径中共线地组合。
这种声光主分束器的具体构造、尤其是晶体相对于机械波的传播方向和探测光束的传播方向的定向、以及机械波和探测光束相对于彼此的定向、以及入射表面和出射表面相对于彼此以及相对于晶体的光轴的定向(特别地对于分割的照明光作为共线的照明光束离开声光主分束器和/或晶体的实施例)例如可以根据下面描述的迭代法进行设计；优选地，该方法不是基于真实的组件来实施(尽管这也是可行的)，而是以机算机模拟来实施，直到晶体形状、表面和晶格的定向、机械波的传播方向的定向以及探测光和/或照明光的传播方向的各个参数符合期望的要求。如果在计算机模拟中以这种方式获得了所有相关的参数，则随后可以在另一步骤中制造晶体。
首先，具有已知的、常见的晶体截面和已知的定向的声光组件(例如商业通用的AOTF)被***显微镜的光束路径中，以使得该探测光束以90度的入射角入射到晶体的入射表面。随后，该晶体优选地在由入射的探测光束和机械波的传播方向跨越的平面中旋转，并且机械波的传播方向和晶轴之间的角度也因此被改变，直到照明光波长的两个线偏振部分利用该机械波从探测光束中偏转，并因此从探测光束中移除。
然而，旋转的结果通常是，形成的探测光的共线性丢失。由于此原因，在下一个迭代步骤中，在不旋转晶体的情况下改变晶体的形状，以使得该入射表面再次垂直于入射的探测光束。在另一步骤中，在不旋转晶体的情况下，通过改变晶体形状，用于探测光的出射表面被定向，以使得探测光作为共线的探测光束离开该晶体。
然而，晶体形状的改变的结果通常是，照明光波长的两个线偏振部分可以不再各自借助机械波偏转并由此从探测光束中移除。为此，之后再次旋转该晶体，直到再次满足该条件。随后重复已描述的其它迭代步骤。
执行足够数量的迭代循环，直到满足两个线偏振部分的同时偏转的条件以及共线光输出的条件。通常，该方法非常快速地收敛，以使得在少量迭代循环之后就达到了目标。
在特定实施例中，分别如此地关注晶体的旋转，即就探测光的线偏振方向之一而言，被衍射至第一级次并具有照明光波长的所有光都共线地从晶体中输出。这种实施例的优点不仅在于具有不同线偏振的两个部分可以分别借助单一机械波从探测光束移除，而且多色照明光可以另外地经由存在着上述共线性的第一衍射级次的光路共线地衍射至照明光束路径。
如同上面已阐述的一样，该声光主分束器可以仅包括单个晶体，机械波在该晶体中传播，该机械波具有与预选波长的光相关联的声频，并且该机械波还与其偏振无关地作用在具有预选波长的光上。
在根据本发明的声光主分束器的特定实施例中，两个这样的晶体相继地排列，以使得它们被待探测的探测光相继地穿过。就从来自样品的探测光中移除具有照明光波长或多个照明光波长的光部分这一方面而言，这种实施方式提供了非常好的效率。此外，这种实施方式还有利地提供了额外的耦合可能性，用于将其它照明光束耦合到显微镜的照明光束路径。这种具有多个晶体的结构可以特别地将多个照明光束同时耦合到显微镜的照明光束路径。
在该情况下还可能的是，特别地，相应的机械波在这种结构的第一晶体中和第二晶体中传播，该机械波使具有预定波长的光与其偏振无关地偏转，以使得在这些晶体中传播的机械波的声频也可以是不同的。还可能的是，相继排列的声光组件的构造、尤其是晶体的构造和定向是不同的，以使得在第一晶体中传播的机械波借助其声频以及在第二晶体中传播的机械波借助其不同的声频(在各情况下与偏振无关)作用在具有照明光波长的光上。
如果已描述的一样，还可有利地规定，主分束器的光束引导组件被配置和实现，以使得探测光束的剩余部分共线地离开声光主分束器。
声光主分束器可以被有利地实现以使得，第一线偏振方向就晶体的双折射特性而言是寻常光的线偏振方向。可选地或附加地可规定，第二线偏振方向就晶体的双折射特性而言是非寻常光的线偏振方向；和/或第一或第二线偏振方向设置在由机械波的传播方向和探测光束的传播方向跨越的平面中。
有利地，根据本发明，声光主分束器可以被实现，以使得它提供用于照射样品的大量可行方案，特别地用于将多个不同的照明光束引导到显微镜的照明光束路径。特别地，可以有利地规定，该声光主分束器包括用于耦合多个主光束的输入端，具有一个预设的或可预设的波长的照明光或者具有多个预设的或可预设的波长的照明光可以从该输入端分割开，并且被引导到照明光束路径。
在特定实施例中，例如规定，该声光主分束器包括第一和第二晶体，它们特别地被配置以使得相继地被探测光束穿过，其中通过与存在于第一晶体中的、具有该声频的第一机械波的相互作用，将具有照明光波长和第一线偏振方向的照明光偏转至照明光束路径以用于照射样品；并且通过与存在于第二晶体中的、具有该声频的第二机械波的相互作用，将具有照明光波长和与第一线偏振方向不同的第二线偏振方向的照明光偏转至照明光束路径以用于照射样品。
可选地，还可规定，该声光主分束器被实现为通过与在一个晶体中传播的机械波的相互作用，分别从具有第一线偏振方向的第一多色和优选共线的主光束中以及从具有第二线偏振方向(其与第一线偏振方向不同，特别地与之垂直)的第二多色和优选共线的主光束中分割具有与机械波的频率相关联的照明光波长的照明光并将它引导至照明光束路径以用于照射样品；或者该声光主分束器被实现为通过与在晶体中传播的机械波的相互作用，将具有照明光波长和第一线偏振方向的照明光以及具有照明光波长和第二不同的、特别地垂直的线偏振方向的照明光引导到照明光束路径以用于照射样品。
借助根据本发明的主分束器，不同的照明光成分(其在波长和/或偏振方面可能不同)能够被引导到用于照射样品的照明光束路径上，以带来例如提高分辨率的特别的效果。根据本发明的主分束器可以特别有利地用于受激发射损耗(STED)显微术或相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)显微术或受激拉曼散射(SRS)显微术或相干斯托克斯拉曼散射(CSRS)显微术或拉曼诱导克尔效应散射(RIKES)显微术中。
如同已提到的一样，该声光主分束器并不局限于偏转具有唯一波长的光。还可规定，声光主分束器借助多个机械波(它们的特征在于不同的声频)从探测光束中移除在样品处被散射和/或反射的、具有与声频相关联的多个照明光波长的照明光的部分。
在特定实施例中规定，声光主分束器包括第一和第二晶体，以使得在第一晶体中利用多个机械波(它们的特征分别在于与不同的照明光波长相关联的不同声频)将在样品处散射和/或反射的、具有第一线偏振方向的、以及具有与声频相关联的多个照明光波长的照明光的部分从探测光束中同时偏转出来；以及使得在第二晶体中利用多个机械波(它们具有与第一晶体的机械波相同的声频)将在样品处散射和/或反射的、具有与声频相关联的多个照明光波长的、以及具有与第一线偏振方向不同的第二线偏振方向的照明光的部分从探测光束中同时偏转出来。
关于多色应用，可以有利地规定，如同已经提到的那样，多个机械波同时在主分束器中、尤其在主分束器的晶体中传播，它们的特征分别在于与不同照明光波长相关联的不同声频，其中每个机械波分别偏转具有与其频率相关联的照明光波长并具有第一线偏振方向的部分，以及具有与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的部分，并因此将它们从探测光束中移除。
在此可规定，特别地，这些机械波具有相同的传播方向和/或由相同的声波发生器生成。该声波发生器优选地安装在晶体的外表面上，其中机械波相对于该晶体及其晶格结构的传播方向通过其外表面相对于晶体主体的定向来确定，该定向可通过晶体切割来确定。
还可有利地规定，该声光主分束器利用多个机械波从至少一个光源的多色主光中分割出具有多个照明光波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品。尤其可规定，该声光主分束器借助多个机械波从多色的、优选共线的主光束中分割出具有多个照明光波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品。
如同上面已参照机械波描述的一样，可有利地规定，该声光主分束器借助具有不同的声频的多个机械波分别从至少一个光源的具有第一线偏振方向的第一多色且优选共线的主光束中，以及至少一个光源的具有第二线偏振方向(其与第一线偏振方向垂直)的第二多色且优选共线的主光束中，分割具有多个波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品，各个机械波的频率分别与照明光波长之一相关联。
在可以以非常特别通用的方式使用的实施例中规定，该声光主分束器和/或该主分束器的晶体包括：用于第一主光束的第一输入端，该主光束具有第一线偏振方向，具有预选的或可预选的波长的照明光能够从第一主光束中分割出来以用于照射样品；用于第二主光束的第二输入端，该主光束具有第二不同的、特别地垂直的线偏振方向，具有预选的或可预选的波长的照明光能够从第二主光束中分割出来以用于照射样品。可以特别有利地规定，通过使用偏振分束器在空间上分割例如白光源的未偏振的主光束来产生该第一主光束和第二主光束。
还可规定，该声光主分束器包括偏振分束器，用于将例如包含光子光导纤维的白光源的主光束在空间上分割成具有第一线偏振方向的第一部分以及具有第二尤其垂直的线偏振方向的部分。
如同样已描述的那样，还可有利地规定，引导到照明光束路径中的照明光作为共线的照明光束离开该声光主分束器和/或声光主分束器的晶体。就此而言，该声光主分束器能够用作合束器，其用于具有相同波长、但不同线偏振的照明光。该实施方式的优点在于，该照明光能够借助单个物镜并优选地在照射整个物镜光瞳的情况下聚焦在样品上或样品中。
在特定实施例中，声光主分束器的晶体包括用于探测光的入射表面，该机械波通过该晶体传播；尤其可以规定，探测光以零度的入射角射入。
备选地或附加地，尤其还可规定，声光主分束器的晶体包括用于探测光的出射表面，该机械波通过该晶体传播；和/或声光主分束器的晶体包括用于探测光的出射表面，该机械波通过该晶体传播，探测光通过该出射表面以零度的返回角离开该晶体。
在特定实施例中，声光主分束器的晶体包括用于探测光的入射表面和与入射表面平行定向的出射表面，其中机械波通过该晶体传播。
在特别有利的实施例中，声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的至少一个入射表面。如已经说明的那样，该光源可以有利地是例如借助微结构光纤和/或PBG光纤发射具有宽光谱的主光的光源，以使得具有期望波长的各个光部分可以借助声光主分束器引导到显微镜的照明光束路径上。优选地，期望照明光的偏转通过在机械波(或多个机械波，如果多个波长的光是期望的照明光)处衍射至第一衍射级次来完成，而剩余的光在与这个机械波(或这些机械波)无相互作用的情况下抵达光束阱。
在特定实施例中规定，声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的至少一个入射表面，该入射表面同时也是探测光的出射表面。
尤其还可规定，声光主分束器的晶体包括用于照明光的出射表面，该出射表面同时也是探测光的入射表面；和/或声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的入射表面，并且具有用于分割的照明光的出射表面，它们相对于彼此定向，以使得借助机械波偏转的照明光以零度的入射角入射到出射表面上。
尤其有利的实施例是，声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的入射表面，以及用于分割的照明光的出射表面，它们相对于彼此定向，以使得该主光作为共线的主光束能够耦合到晶体中，并且借助机械波偏转的照明光作为共线的照明光束离开该晶体。
为了实现相关光束的共线性，在有利的实施例中规定，该声光主分束器包括至少一个色散光学组件，它补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由晶体引起的空间颜色分割。
备选地或附加地，还可规定，该声光主分束器包括至少一个色散光学组件，它补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由晶体引起的空间颜色分割，并且它还具有多个入射表面：尤其是用于具有第一线偏振方向的光的第一入射表面，以及用于具有与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的光的第二入射表面。
这些实施例的特殊优点在于，该声光主分束器可以配备晶体，该晶体可以具有相对简单的基本形状。例如可规定，用于探测光的入射表面被实现为与用于探测光的出射表面平行。根据本发明，例如通过探测光的出射表面耦合的光源的主光的通过晶体的空间颜色分割可以例如通过以下方式平衡，即主光在入射到晶体之前首先以相反的方向在空间上分割，并且该空间分割通过晶体再次还原。
尤其在两个晶体被串联设置以使得它们依次被来自样品的探测光穿过的声光主分束器的实施例中，可有利地规定，为了实现离开声光主分束器的探测光的共线性，第一晶体的入射窗口被设置得与第二晶体的出射窗口平行，并且另外地，第一晶体的出射窗口被设置得与第二晶体的入射窗口平行。
为了实现共线性，可选地或附加地，还可以规定，该声光主分束器包括至少一个色散光学组件，它补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由声光主分束器的晶体(机械波通过晶体传播)引起的空间颜色分割。可选地或附加地，该声光主分束器包括至少一个色散光学组件，它补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由声光主分束器(机械波通过它传播)的晶体引起的空间颜色分割，并且它还包括多个入射表面；和/或该声光主分束器包括至少一个色散光学组件，它补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由声光主分束器的晶体(机械波通过它传播)引起的空间颜色分割，并且它还包括用于具有第一线偏振方向的光的第一入射表面，以及用于具有与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的光的第二入射表面。
可特别多样式地应用扫描显微镜，尤其是共焦扫描显微镜，它配备有根据本发明的声光主分束器。
附图说明
本发明的内容在附图中示意性地示出并且通过参考附图在下面进行描述，其中相同功能的元件设置有相同的附图标记。在附图中：
图1示出了具有根据本发明的声光主分束器的显微镜的示例性实施例；
图2示出了根据本发明的声光主分束器的示例性实施例；
图3示出了根据本发明的声光主分束器的第二示例性实施例；
图4示出了根据本发明的声光主分束器的第三示例性实施例；
图5示出了关于探测光的处理的根据本发明的声光主分束器的第四示例性实施例；
图6示出了关于照明光的方向的第四示例性实施例；以及
图7示出了关于在STED显微术中的特殊应用能力的第四示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了实现为共焦扫描显微镜的显微镜，其配备有根据本发明的声光主分束器。
该显微镜包含多个光源1，它们的光被组合成一个共线主光束2。具体说来，该显微镜包含二极管激光器3、(优选地二极管泵浦的)固态激光器4(DPSS激光器)、氦氖激光器5和氩离子激光器6，它们的发射光束借助二色性的分束器7组合起来。该组合的发射光束随后行进至声光可调谐滤波器(AOTF)8，它允许从组合的发射光束中选择特定波长的光并使其通过。为此，AOTF8加载了高频源9的电磁高频波；用户能够通过经PC10的输入限定通过的光应该具有哪个波长或哪些波长，并且高频源9的频率自动地由显微镜相应地调节。在AOTF8的内部借助电磁高频波产生用于衍射期望光的机械波。
此外，该显微镜还具有声光合束器11，其一方面接收从AOTF8传递的光，另一方面接收白光源12的光。
这种白光源12可以特别地包括专门的光学元件，例如显微结构的光学元件和/或锥形光纤和/或光子晶体光纤和/或光子晶体和/或光子带隙材料和/或引起非线性的类似的光学元件，它光谱地展宽入射的主光、尤其是脉冲激光器的光。这种光源可以得到具有几十nm、特别地几百nm的光谱宽度的主光。
该声光合束器11同样被加载由高频源9提供的电磁高频波。该声光合束器11包含声光元件，其中利用电磁高频波能够产生用来偏转或衍射光线的机械波，以使得由AOTF8传递的光和白光源12的光作为组合的主光束彼此共线地离开声光合束器11。
该显微镜还包含声光主分束器13，其任务是将具有期望波长的照明光14或具有多个期望波长的照明光14引导至照明光束路径15，另一方面的任务是，从来自被照射的样品16(其设置在样本台17上)的多色且共线的探测光束18(虚线标出)中移除照明光15的在样品16处散射和/或反射的部分。
从声光主分束器13引导到照明光束路径15中的照明光14行进至光束偏转装置24，其包含第一电流计反射镜25和第二电流计反射镜26。主光2的其余部分不受该机械波或这些机械波的影响，并且抵达光束阱(未示出)。
在离开光束偏转装置24之后，照明光14行进至扫描透镜27，然后抵达镜筒透镜28，最后抵达物镜29，物镜29将照明光14聚焦到样品16上或样品16中。
光束偏转装置24优选地蜿蜒地在该样品16上或穿过该样品16引导照明光14的焦点。电流计反射镜25负责X方向上的偏转，而第二电流计反射镜26负责Y方向上的偏转。
声光主分束器13还加载至少一个电磁高频波，以便产生至少一个具有一个频率的机械波。通过改变电磁高频波的频率，可以改变机械波的频率。例如可以借助压电声波发生器来产生机械波。
该声光主分束器13的晶体(在此附图中未示出，机械波在该晶体中传播)和机械波的传播方向关于来自样品16的探测光束18定向，以使得声光主分束器13利用机械波偏转探测光束18的具有照明波长和第一线偏振方向的部分，以及探测光束18的具有照明波长和第二线偏振方向(其与第一偏振方向垂直)的部分，并因此将它们从探测光束18中移除。探测光束18的其余部分19共线地离开晶体，并且在经过声光陷波滤波器(AONF)20、成像光学***21和探测针孔22之后抵达探测器23，其优选地实现为多波段探测器。该探测器23的电信号被传输到PC10，以便进一步处理和评价。
该显微镜这样构成，不仅具有一个波长的光能够作为照明光14引导到照明光束路径15，而且不仅具有一个波长的光能够从来自样品16的探测光束18移除，而是多个机械波可以被同时使用以从探测光中移除具有多个不同波长(和两个线偏振方向)的照明光，和/或将具有多个不同波长(和两个线偏振方向)的照明光引导到照明光束路径中，但有利地，在声光主分束器13的晶体中针对每个照明光波长只产生单个机械波。
针对用户期望的每个照明光波长，声光主分束器13被加载由高频源9产生的单独的电磁高频波。为了实现完整性，应该提到的是，高频源9为AONF20、声光合束器11、AOTF8和声光主分束器13提供的不同的高频波通常具有不同的频率。然而，还可以将声光组件实现为使得可以针对至少两个声光组件使用具有相同频率的两个高频波。
图2示意性地示出了声光主分束器13的示例性实施例。
声光主分束器13包含偏振分束器33，其接收具有多个波长的非偏振主光，尤其是(例如白光源的)非偏振的宽带主光2。偏振分束器33在空间上将主光2分割成第一主光束34和第二主光束35，其中这些主光束34、35的光具有相互垂直的线偏振方向。
声光主分束器13包含晶体30，该晶体30具有用于来自样品(在此未示出)的探测光束18(用虚线标出)的入射表面31，并且具有用于探测光束18的剩余部分19的出射表面32，该部分最终被引导至探测器(在此未标出)。用于剩余部分19的出射表面32同时是入射表面，用于将第一主光束34和第二主光束35耦合到晶体30中。
在该晶体30上设置有压电声波发生器36，其被具有一个频率的电磁高频波或具有多个频率的多个电磁高频波加载，以分别产生一个机械波或多个不同的机械波。借助该一个机械波或多个机械波，既能从第一主光束34，也能从第二主光束35中使具有一个期望的照明光波长的光部分或具有多个期望的照明光波长的光部分通过衍射偏转，并因此共线地引导到照明光束路径15中，其中照明光波长中的一个(同时针对两个线偏振方向)分别与相应机械波的一个频率相关联(特别地为了满足相应的布拉格条件)。
该照明光14通过用于探测光束18的入射表面31离开晶体30，该入射表面31同时也是用于照明光14的出射表面。
同时借助该机械波或这些机械波，从探测光束18(虚线示出)中移除具有照明光14的一个波长或多个波长的光部分，晶体30和该机械波的传播方向关于来自样品16的探测光束18定向，以使得每个机械波既使探测光束18的具有照明波长和第一线偏振方向的部分偏转，也使探测光束18的具有照明波长和第二线偏振方向(其与第一偏振方向垂直)的部分偏转，并因此将它们从探测光束18中移除。探测光束18的剩余部分19通过出射表面32共线地离开该晶体。在该附图中，通过晶轴的标识[001]和[110]示意性地示出了晶体结构的方向。
第一主光束34逆着寻常光的第一衍射级次的方向(相对于探测光的衍射部分)耦合到晶体30中，而第二主光束35逆着非寻常光的第一衍射级次的方向(相对于探测光的衍射部分)耦合到晶体30中。由此可得到全部的主光2，以便借助声光主分束器将具有一个特定波长或多个特定波长的照明光14从该主光2引导到显微镜的照明光束路径并因此引导到样品上，其中对于每个波长来说只需要具有单一频率的单个机械波。
为了实现由晶体30输出的照明光束14的共线性，该晶体30的前面设置有色散光学组件37，它在空间上光谱地分割第一主光束34和第二主光束35，空间分割的程度(特别地通过角度和/或光路长度的选择)被限定以使得其由晶体30再次还原。
色散光学组件37包括用于第一主光束34的耦合和脱耦窗口38。第一主光束34首先通过该耦合和脱耦窗口38进入色散光学组件37中，并且在第一主光束34在空间上光谱分割地通过耦合和脱耦窗口38再次离开色散光学组件37之前，该照明光束在经过该色散光学组件37之后由第一反射镜39反射，该第一反射镜39安装在与耦合和脱耦窗口38相对而置的表面上。
类似地，该色散光学组件37包括用于由偏转镜42偏转的第二主光束35的另外的耦合和脱耦窗口40。第二主光束35首先通过该另外的耦合和脱耦窗口40进入色散光学组件37中，并且在第二主光束35在空间上光谱分割地通过该另外的耦合和脱耦窗口40再次离开色散光学组件37之前，该照明光束在经过该色散光学组件37之后由第二反射镜41反射，该第二反射镜41安装在与该另外的耦合和脱耦窗口40相对而置的表面上。
色散光学组件37还包括用于探测光束18的剩余部分19的相互平行的耦合表面43和脱耦表面44。探测光束18的剩余部分19正交地通过耦合表面43和平行的脱耦表面44，并因此不会经历光谱分割。
图3示出了根据本发明的声光主分束器13的第二示例性实施例，其包括第一晶体45和第二晶体46。
该所示的声光主分束器13接收光源(未示出)的第一主光束47，其包含具有多个波长的光。该主光束借助反射镜48朝向第一晶体45偏转，并且通过出射窗口49进入该晶体中。为了使表述清楚，应当提到的是，术语“出射窗口”被随意地选择，因为来自样品的探测光通过该窗口从第一晶体45出射；下面还将详细描述这一点。
第一压电声波发生器57设置在第一晶体45上，该第一压电声波发生器57加载了高频源9的具有频率f1的电磁高频波，并且产生通过第一晶体45传播的、具有与频率f1相对应的声频的机械波(未示出)。
通过与机械波的相互作用，具有与该声频相关联的照明光波长的照明光被偏转到照明光束路径中以照射样品16。该偏转的照明光通过入射窗口50离开第一晶体45，并且通过显微镜的扫描和光学结构51抵达待照射的样品16，该扫描和光学结构51特别地包含至少一个扫描装置和显微镜物镜。
来自样品16的探测光束18在相反的光路上回到第一晶体45，并且通过入射窗口50进入该晶体。通过与机械波的相互作用，探测光中的具有照明光波长和第一线偏振方向的第一部分55被偏转并因此从探测光束18中移除。探测光束18的剩余部分通过出射窗口49从第一晶体中输出，并且随后抵达第二晶体46的入射窗口52。
第二压电声波发生器53设置在第二晶体46上，该第二压电声波发生器53同样加载了高频源9的具有频率f1的电磁高频波，并且产生通过第二晶体45传播的、具有与频率f1相对应的声频的第二机械波(未示出)。
通过与第二机械波(其在第二晶体46中传播)的相互作用，探测光中的第二部分56被偏转并因此从探测光束18中移除，该部分具有照明光波长和垂直于第一线偏振方向的第二线偏振方向。探测光束18的剩余部分通过出射窗口54从第二晶体46中输出，并且随后抵达未示出的探测器。
利用在两个晶体45、46中具有相同声频的声波，探测光的第一部分55(其具有照明光波长和第一线偏振方向)以及探测光的第二部分56(其具有照明光波长和垂直于第一线偏振方向的第二线偏振方向)都可以顺序地被偏转，该情况通过以下方式实现，即晶体45、46在至少一个参数(例如晶体截面和/或晶体定向和/或机械波和光的传播方向)方面是不同的且相互协调，以使得针对待偏转的光分别满足布拉格条件。
这些晶体这样构成和设置，即传输至探测器的探测光作为共线的光束离开该主分束器13。
图4示出了根据本发明的声光主分束器13的第三示例性实施例。
该声光主分束器13在构造上与图3所示的主分束器13基本上类似，但第一主光束33通过第一输入端58耦合，并且第二主光束35通过第二输入端59经由偏转镜61耦合。第一主光束34具有第一线偏振方向，而第二主光束35具有与第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向。通过与在晶体45、46中传播的机械波的相互作用，具有与声频相关联的波长的部分从每个主光束34、35中引导至照明光束路径以用于照射样品16。
被传输至(未示出的)探测器的探测光作为共线的光束通过输出端60离开主分束器13。
通过改变声频，可以将具有另一波长的部分引导到用于照射样品16的照明光束路径上。
图5示出了根据本发明的声光主分束器13的第四示例性实施例，但为了更清楚，仅示出了来自样品16的探测光的走向，并且示出了从来自样品16的探测光中移除具有照明光波长λ1和λ2的部分。
该声光主分束器13包括第一晶体62，第一压电声波发生器75设置在它上面，其加载了具有频率为f1和f2的两个电磁高频波，并且产生通过第一晶体62传播的、分别具有对应于频率f1和f2的声频的两个机械波(未示出)。
第一晶体62(就其晶体结构而言)以及机械波的传播方向相对于彼此并且分别相对于入射到晶体中的探测光束18定向，以使得借助该机械波，探测光束18的具有照明波长λ1、λ2和第一线偏振方向的部分，以及探测光束的具有照明波长λ1、λ2和第二线偏振方向(其与第一线偏振方向垂直)的部分被偏转，并因此从探测光束18中移除。
该移除的部分在此附图中用oe和eo表示。在该示例性实施例中，第一线偏振方向就晶体62的双折射特性而言是寻常光的线偏振方向，而在该示例性实施例中，第二线偏振方向就晶体62的双折射特性而言是非寻常光的线偏振方向。通过标识“oe”和“eo”表达出，入射的探测光的线偏振方向通过与机械波的相互作用分别旋转90°(从寻常光至非寻常光，反之亦然)。
该声光主分束器13还包括第二晶体63，其接收从第一晶体62输出的剩余探测光。该探测光在空间上既在其偏振方面也在其波长方面被分割。然而，第二晶体63被配置，以使得从其输出的探测光束18共线地组合起来，该探测光束18被传送至(未示出的)探测器中。这通过以下方式实现，即第一晶体62的入射窗口64被配置为与第二晶体63的出射窗口65平行，并且另外地，第一晶体62的出射窗口66还被配置为与第二晶体63的入射窗口67平行。
第二晶体63一方面用来移除尽管与第一晶体62的机械波相互作用仍可能剩余在探测光中的具有照明光波长为λ1和λ2的部分。此外，第二晶体63可以用于为待引导到样品上的照明光提供另外的输入端(这在此未详细示出)。
第二压电声波发生器68设置在第二晶体63上，该第二压电声波发生器68加载了具有频率f1'和f2'的两个电磁高频波，并且产生通过第二晶体63传播的、各自具有对应于频率f1'和f2'的声频的两个机械波(未示出)。
第二晶体63(就其晶体结构而言)以及机械波的传播方向相对于彼此并且分别相对于入射到晶体中的探测光束定向，以使得借助该机械波，探测光束18的具有照明波长λ1、λ2和第一线偏振方向的部分，以及探测光束的具有照明波长λ1、λ2和第二线偏振方向(其与第一线偏振方向垂直)的部分被偏转，并因此从探测光束18中移除。
图6示出了，具有照明光波长λ1和λ2的照明光(它既具有第一线偏振方向，也具有与第一线偏振方向不同的第二线偏振方向)如何借助参照图3详细描述的声光主分束器13被引导到用来照射样品16的照明光束路径。
在以下的说明书中，照明光只通过第一晶体62以及通过与在该晶体62中传播的机械波(未示出)的相互作用来描述。然而，可替换地或另外地，照明光也能够通过第二晶体63耦合，并且引导到用来照射样品16的照明光束路径。
照明光的耦合在光路上进行，在该光路上探测光的具有照明光波长的部分从探测光束18中移除，如图6所示。
由于第一晶体62的特殊的晶体截面，第一照明光束69作为共线的照明光束耦合，该第一照明光束69具有第一线偏振方向(在附图中用“o偏振”标出)以及具有两个照明光波长λ1和λ2的部分。通过与机械波的相互作用，将该光引导至用来照射样品16的照明光束路径。它通过显微镜的扫描和光学结构51抵达待照射的样品16，该结构特别地包含至少扫描装置和显微镜物镜。
此外，第二照明光束70以及第三照明光束71作为空间上分开的照明光束70、71耦合，第二照明光束70具有照明光波长为λ1的光和第二线偏振方向，第三照明光束71具有照明光波长为λ2的光和同样的第二线偏振方向。这些照明光束70、71的光也通过与在第一晶体62中传播的机械波的相互作用抵达照明光束路径并且通过显微镜的扫描和光学结构51抵达样品16。
不具有照明光波长λ1或照明光波长λ2的光不会引导到照明光束路径，而是引导到光束阱(未示出)。
图7示出了关于在STED显微术中的特殊应用能力的第四示例性实施例；其中只示出了加载在样品上的照明光的走向，但为了更清晰，未示出探测光的走向。
共焦扫描显微镜的分辨能力还通过激励光束的焦点在样品中的强度分布和物理范围来确定。用于提高荧光应用的分辨能力的结构从WO95/21393A1得知。在此，激励光束的焦点体积的侧边缘区域借助具有另一波长的另一光束(所谓的“去激”光束)的(可选地，特殊成形的)焦点进行照射，以便在该处以受激的方式将由激励光束激发的样品区域带回基态。之后，仅探测到来自未被去激光束照射的区域的自发发射的光，以使得实现分辨率的整体改善。针对该方法建立了术语“受激发射损耗”(STED)。
在图7所示的示例性实施例中，声光分束器13用于将两个来自不同方向的各自具有波长λdep和不同线偏振的激励光束72、74，以及具有波长λexc的去激光引导到用来照射样品16的照明光束路径中。
第一晶体62的压电声波发生器75加载了频率为f1的高频波，并且产生通过第一晶体62传播的、声频对应于频率f1的机械波(未示出)。
该激励光通过第一晶体62耦合，且去激光通过第二晶体63耦合。该激励光以第一激励光束72和第二激励光束73的形式耦合，第一激励光束72具有第一线偏振方向(就第一晶体62的双折射特性而言是非寻常的线偏振)，第二激励光束73具有与第一线偏振方向垂直的线偏振方向(就第一晶体62的双折射特性而言是寻常的线偏振)。这两个激励光束72、73通过与机械波的相互作用被偏转并且相互同轴传播地引导到用于照射样品16的照明光束路径。
第二晶体63的压电声波发生器68加载了频率为f2的高频波，并且产生通过第二晶体63传播的、声频对应于频率f2的机械波(未示出)。通过与该机械波的相互作用，波长为λdep的去激光束74被引导到照明光束路径并且最后抵达样品16，该去激光束74就第二晶体63的双折射特性而言具有寻常的线偏振方向。
此外还可以耦合另一去激光束，其具有与去激光束74的线偏振方向垂直的线偏振方向，例如以使得利用该另一去激光束产生在与利用去激光束74的不同的样品区域中的受激发射。
在该示例性实施例中，还与其偏振无关地从来自样品的探测光束中移除探测光的具有照明光的波长的那些部分。
然而，如前面详细描述的一样，在该示例性实施例中，从来自样品的探测光束中移除具有激励光的波长λexc的那些部分。
已参照特定实施例描述了本发明。然而，清楚无疑的是，还可以在不背离下述权利要求的保护范围的情况下进行修改和变形。

Claims (21)

1.一种用于扫描显微镜的声光主分束器，所述声光主分束器被实现和设定为将具有预选的或可预选的照明光波长的照明光引导到照明光束路径以用于照射样品，并且将来自样品的探测光引导到探测光束路径上，
其中，具有与所述照明光波长相关联的声频的机械波、或者具有与所述照明光波长相关联的相同声频的多个机械波在所述声光主分束器中传播，
a.来自样品的探测光束通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用，既使所述探测光束的具有所述照明光波长和第一线偏振方向的部分偏转，也使所述探测光的具有所述照明光波长和垂直于所述第一线偏振方向的第二线偏振方向的部分偏转，并因此从所述探测光束中移除；和/或
b.所述声光主分束器被实现为通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用，将照明光的具有预选的照明光波长和所述第一线偏振方向的部分，以及照明光的具有预选的照明光波长和不同于、特别地垂直于所述第一线偏振方向的第二线偏振方向的部分引导到照明光束路径以用于照射样品。
2.根据权利要求1所述的声光主分束器，其中，所述声光主分束器包括第一晶体和第二晶体，它们被配置为相继地被所述探测光束穿过，通过与存在于所述第一晶体中的、具有所述声频的第一机械波的相互作用，具有所述照明光波长和所述第一线偏振方向的部分被偏转并因此从所述探测光束中移除；并且通过与存在于所述第二晶体中的、同样具有所述声频的第二机械波的相互作用，具有所述照明光波长和所述第二线偏振方向的部分被偏转并因此从所述探测光束中移除。
3.根据权利要求2所述的声光主分束器，其中，
a.所述第一晶体在形状和/或尺寸和/或晶体截面方面与所述第二晶体不同；和/或
b.所述探测光束的传播方向相对于所述第一晶体的晶格结构的定向与所述探测光束的传播方向相对于所述第二晶体的晶格结构的定向是不同的；和/或
c.所述第一机械波的传播方向相对于所述第一晶体的晶格结构的定向与所述第二机械波的传播方向相对于所述第二晶体的晶格结构的定向是不同的。
4.根据权利要求2或3所述的声光主分束器，其中，
a.所述探测光束首先穿过所述第一晶体，随后穿过所述第二晶体；并且通过与所述第一晶体的机械波的相互作用，具有所述照明光波长的照明光被引导到照明光束路径；和/或
b.所述探测光束首先穿过所述第一晶体，随后穿过所述第二晶体；并且通过与所述第二晶体的机械波的相互作用，具有所述照明光波长的照明光被引导到照明光束路径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的声光主分束器，其中，所述声光主分束器包括晶体，所述机械波在该晶体中传播，其中所述晶体和所述机械波的传播方向相对于彼此且分别相对于入射到所述晶体中的探测光束定向，以使得所述声光主分束器利用所述机械波偏转所述探测光束的具有所述照明波长和第一线偏振方向的部分、以及所述探测光束的具有所述照明波长和与所述第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的部分，并因此将这两个部分从所述探测光束中移除。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述第一线偏振方向就晶体的双折射特性而言是寻常光的线偏振方向；和/或
b.所述第二线偏振方向就晶体的双折射特性而言是非寻常光的线偏振方向；和/或
c.所述第一线偏振方向或第二线偏振方向被配置在由所述机械波的传播方向和所述探测光束的传播方向跨越的平面中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的声光主分束器，其中，所述主分束器的光束引导组件被配置和实现，以使得所述探测光束的剩余部分共线地离开所述声光主分束器；和/或具有期望波长的照明光束与其偏振方向无关地在其被引导至的照明光束路径上共线地组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的声光主分束器，其中，所述声光主分束器包括第一和第二晶体，它们特别地被配置为使得相继地被所述探测光束穿过，通过与存在于所述第一晶体中的、具有所述声频的第一机械波的相互作用，将具有所述照明光波长和所述第一线偏振方向的照明光偏转至照明光束路径以用于照射样品；通过与存在于所述第二晶体中的、具有所述声频的第二机械波的相互作用，将具有所述照明光波长和与所述第一线偏振方向不同的第二线偏振方向的照明光偏转至照明光束路径以用于照射样品。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器被实现为通过与在一个晶体中传播的机械波的相互作用，分别从具有第一线偏振方向的第一多色和优选共线的主光束中以及从具有与所述第一线偏振方向不同、特别地垂直的第二线偏振方向的第二多色和优选共线的主光束中分割具有与所述机械波的频率相关联的照明光波长的照明光并将它引导至照明光束路径以用于照射样品；或者
b.所述声光主分束器被实现为通过与在晶体中传播的机械波的相互作用，将具有所述照明光波长和第一线偏振方向的照明光以及具有所述照明光波长和第二不同的、特别地垂直的线偏振方向的照明光引导到照明光束路径以用于照射样品。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的声光主分束器，其中，所述声光主分束器借助声频不同的多个机械波从所述探测光束中移除在样品处被散射和/或反射的、具有与所述声频相关联的多个照明光波长的照明光的部分。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的声光主分束器，其中，所述声光主分束器包括第一晶体和第二晶体，以使得
a.在所述第一晶体中利用各自具有与不同的照明光波长相关联的不同声频的多个机械波，将在样品处散射和/或反射的、具有第一线偏振方向的、以及具有与所述声频相关联的多个照明光波长的照明光的部分从所述探测光束中同时偏转出来；以及使得
b.在所述第二晶体中利用具有与所述第一晶体的机械波相同的声频的多个机械波，将在样品处散射和/或反射的、具有与声频相关联的多个照明光波长的、以及具有与所述第一线偏振方向不同的第二线偏振方向的照明光的部分从所述探测光束中同时偏转出来。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的声光主分束器，其中，多个机械波同时在所述主分束器中、尤其在所述主分束器的晶体中传播，所述多个机械波的特征分别在于与不同照明光波长相关联的不同声频，其中每个机械波分别偏转具有与其频率相关联的照明光波长并具有第一线偏振方向的部分、以及具有与所述第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的部分，并且因此将这两个部分从所述探测光束中移除。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的声光主分束器，其中，所述声光分束器的晶体的机械波具有相同的传播方向和/或由同一个声波发生器产生。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器利用具有不同声频的多个机械波，从多色主光中分割出具有多个照明光波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品；和/或
b.所述声光主分束器利用具有不同声频的多个机械波，从多色且共线的主光束中分割出多个照明光波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品；和/或
c.所述声光主分束器利用具有不同声频的多个机械波，分别从至少一个光源的具有第一线偏振方向的第一多色且优选共线的主光束中，以及至少一个光源的具有与所述第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的第二多色且优选共线的主光束中，分割具有多个波长的照明光，并且将其引导至照明光束路径以用于照射样品，各个机械波的频率分别与所述照明光波长之一相关联。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器和/或所述主分束器的晶体包括：用于具有第一线偏振方向的第一主光束的第一输入端，具有预选的或可预选的波长的照明光能够从所述第一主光束中分割出来以用于照射样品；以及用于第二主光束的第二输入端，所述第二主光束具有第二不同的、尤其垂直的线偏振方向，具有预选的或可预选的波长的照明光能够从所述第二主光束中分割出来以用于照射样品；或者
b.所述声光主分束器包括偏振分束器，用于将主光束在空间上分割成具有第一线偏振方向的第一部分以及具有第二不同的、尤其垂直的线偏振方向的第二部分。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的声光主分束器，其中，引导到照明光束路径上的照明光作为共线的照明光束离开所述声光主分束器和/或所述声光主分束器的晶体。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器的晶体包括用于所述探测光的入射表面，所述机械波通过所述晶体传播；和/或
b.所述声光主分束器的晶体包括用于所述探测光的入射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述探测光通过所述入射表面以零度的入射角入射；和/或
c.所述声光主分束器的晶体包括用于所述探测光的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播；和/或
d.所述声光主分束器的晶体包括用于所述探测光的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述探测光通过所述出射表面以零度的返回角离开所述晶体；和/或
e.所述声光主分束器的晶体包括用于所述探测光的入射表面和与之平行定向的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播，
18.根据权利要求1至17中任一项所述的声光主分束器，其中，两个晶体被串联设置，以使得它们依次被来自样品的探测光穿过；所述第一晶体的入射窗口被设置得与所述第二晶体的出射窗口平行；并且所述第一晶体的出射窗口还另外地设置得与所述第二晶体的入射窗口平行。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的至少一个入射表面，所述机械波通过所述晶体传播；和/或
b.所述声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的至少一个入射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述入射表面同时也是用于所述探测光的出射表面；
c.所述声光主分束器的晶体包括用于照明光的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述出射表面同时也是用于所述探测光的入射表面；和/或
d.所述声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的入射表面和用于分割的照明光的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述入射表面和所述出射表面相对于彼此定向，以使得借助所述机械波偏转的照明光以零度的入射角入射到所述出射表面上；和/或
e.所述声光主分束器的晶体包括用于至少一个光源的主光的入射表面和用于分割的照明光的出射表面，所述机械波通过所述晶体传播，所述入射表面和所述出射表面相对于彼此定向，以使得所述主光能够作为共线的主光束耦合到所述晶体中，并且借助机械波偏转的照明光作为共线的照明光束离开所述晶体。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的声光主分束器，其中，
a.所述声光主分束器包括至少一个色散光学组件，其补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由所述声光主分束器的晶体引起的空间颜色分割，所述机械波通过所述晶体传播；和/或
b.所述声光主分束器包括至少一个色散光学组件，其补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由所述声光主分束器的晶体引起的空间颜色分割，并且所述色散光学组件具有多个入射表面，所述机械波通过所述晶体传播；和/或
c.所述声光主分束器包括至少一个色散光学组件，其补偿主光和/或照明光和/或探测光的(至少部分)由所述声光主分束器的晶体引起的空间颜色分割，所述机械波通过所述晶体传播，并且所述色散光学组件具有用于具有第一线偏振方向的光的第一入射表面，并且具有用于具有与所述第一线偏振方向垂直的第二线偏振方向的光的第二入射表面。
21.一种具有根据权利要求1至20中任一项所述的声光主分束器的显微镜、尤其是扫描显微镜或共焦扫描显微镜。
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