本發明涉及用于材料或生物樣品的分析的光學顯微鏡或拉曼顯微測譜術的領域。

背景技術：

在拉曼顯微鏡中，樣品由一般是激光束的激發束照射，并且觀察到以與激發束的波長不同的波長散射的光。拉曼顯微鏡因而不同于傳統的顯微鏡技術，在傳統的顯微鏡技術中觀察到由樣品以相同波長反射、透射或彈性散射的光。

存在拉曼顯微鏡設備，其包括例如光學顯微鏡、激光源、顯微鏡物鏡和光譜儀。顯微鏡物鏡將激光束聚焦在樣品上的焦點處，并形成散射束。散射束包括稱為在激發激光的波長處的彈性散射分量或瑞利散射分量的分量，以及稱為在與激發激光的波長不同并且取決于樣品的性質和結構的波長處的拉曼散射分量的分量。瑞利散射的強度比拉曼散射的強度高得多，其中強度比一般約為10⁶。選擇性波長濾波器，例如陷波濾波器，允許拉曼散射與瑞利散射分離，以便允許檢測并分析拉曼散射束的光譜。

拉曼顯微鏡在材料的微量分析和生物芯片分析中具有多種用途，在生物芯片分析中大量的生物細胞在載玻片上以矩陣形式放置。

自適應光學系統是已知的，其具有可以以電子方式修改以例如實時校正某些光學干擾或像差的影響的反射或折射的光學特性。存在包含反射鏡或微鏡的自適應光學系統，其中微致動器允許反射光學表面被引導或變形。同樣存在經由透射起作用的自適應光學系統，例如包含液晶的調制器(SLM或空間光調制器)，其允許束的分量根據強度、相位和/或偏振而在空間上修改。

特別是具有可變形反射鏡的自適應光學系統已經在天文學上使用了數年，例如以實時校正在望遠鏡中的光學像差。

最近以來，自適應光學系統已經在傳統的光學顯微鏡中實現，以校正顯微鏡本身的光學像差或由樣品中的非均勻性導致某些光學像差。

2007年365期的2829-843的英國皇家學會生物科學的出版物booth，M.J.的“在顯微鏡中的自適應光學裝置”(The publication Booth,M.J.,“Adaptive optics in microscopy”,Phil.Trans.R.Soc.A 2007 365,2829-843)公開了在共焦熒光顯微鏡中可變形反射鏡(DM)的實施，以校正由樣品導致的變形。

國際光學工程學會會議記錄2008-02-07第6860卷第68600T-1-68600T-9、XP55139955的出版物Girkin、John M等人的“應用到相干反斯托克斯拉曼散射顯微鏡的自適應光學裝置”(The publication Girkin,John M.et al.,“Adaptive optics applied to coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy”,Proc.SPIE,vol.6860,2008-02-07,pages68600T-1-68600T-9,XP55139955)公開了一種相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)顯微鏡，其包括具有位于兩個激發激光束的路徑上的可變形反射鏡的自適應光學系統。

此外，專利文獻US 2013/278744A1描述了包括自適應光學裝置的共焦光學顯微鏡設備。

然而，已知的是，自適應光學系統引起了某些困難：它們使用起來非常復雜，并且需要波前檢測器或復雜的信號處理算法。在一般情況下，自適應光學系統的使用需要非常復雜的校準程序。自適應光學系統本身導致同樣需要進行補償的光學像差。在束成形用途中，激光束的尺寸必須適配于可變形反射鏡的大小、具有可調節焦距的液體透鏡的大小，或液晶反射鏡的大小，因為在樣品上的衍射圖案的分辨率取決于該尺寸。最后，透射自適應光學系統被配置成在相當寬的波長范圍內操作，但并不覆蓋從紫外線(UVB)到近紅外(NIR)的整個光譜范圍，該整個光譜范圍是拉曼光譜測定法的光譜范圍。

在現有技術的拉曼顯微測譜術設備中獲得令人滿意的信噪比的困難對本領域的技術人員是已知的。因此，任何附加光學系統必然導致經由反射或透射的損耗。

諸如相位調制系統的某些自適應光學系統具有不相互補償的缺點：在前向路徑上導致的相移沒有由返回路徑的相移補償。因此，有必要在入射激光束的路徑上放置相位調制系統，并且在拉曼束的路徑上放置另一個相位調制系統，這將使困難和裝置的成本加倍。

此外，拉曼信號對其穿過的光學材料特別敏感，并且玻璃有時在光譜中引入熒光或寄生峰，污染樣品的分析。

本領域的技術人員因此通常受阻于將附加光學系統(特別是復雜的自適應光學系統)插入到激發激光束或拉曼散射束的光路中，因為該光學系統可進一步減少拉曼顯微測譜術信號的信噪比。

然而，在一般情況下，期望提高拉曼散射顯微測譜術設備的亮度、空間分辨率和光譜分辨率，以便允許樣品的更精確分析，或允許(就像落射螢光)獲得具有更好的空間分辨率和較小的采集時間的拉曼地圖(拉曼映射)，這是因為它們帶來更好的功率密度同時限制光學像差。

此外，拉曼顯微測譜術設備對可隨溫度上或振動上的變化出現的光學對準缺陷非常敏感。存在基于平面反射鏡用于校正光學未對準的系統，該平面反射鏡的取向根據參考光譜的拉曼信號的強度可自動調節。然而，這種系統不允許實時校正所有的光學對準缺陷。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提出了一種拉曼顯微鏡設備或拉曼顯微測譜設備，包括：激光源，其適于以激發波長λ發射激光束；顯微鏡物鏡，其適于接收激光束，并且將激光束聚焦到顯微鏡物鏡的像平面中，所聚焦的激光束旨在照射樣品；光學系統，其適于收集在樣品上的拉曼散射光束；檢測部件，其適于檢測收集的拉曼散射束；以及濾波部件，其適于接收散射光束并且將散射光束分離成瑞利散射束和拉曼散射束。

更特別地，本發明提出了拉曼顯微鏡或拉曼顯微測譜設備，其進一步包括自適應光學系統，該自適應光學系統位于激發激光束的光路上，位于拉曼散射束的光路上，或位于對激發激光束和拉曼散射光束公用的光路上。

有利地，本發明允許提高拉曼顯微鏡或拉曼顯微測譜設備的空間分辨率(PSF或點擴散函數)，和/或獲得拉曼散射信號的更好信噪比。本發明還允許執行樣品的形態分析。

根據各種實施例的特定和有利的方面：

-拉曼顯微鏡或拉曼顯微測譜設備是共焦的并包括位于顯微鏡物鏡和檢測部件之間的共焦孔，以及所述自適應光學系統位于共焦孔的上游和/或下游的拉曼散射束的光路上。

-激光束具有高斯橫截面，共焦孔具有非圓形或角形狀，并且所述自適應光學系統被配置成在共焦孔的平面中將在樣品上聚焦的激光束的橫截面適配于共焦孔的形狀。

-拉曼顯微鏡或拉曼顯微測譜設備進一步包括位于由樣品反射的激光束的光路上的波前檢測器，該波前檢測器位于與顯微鏡物鏡的像平面光學共軛的平面中，以及該波前檢測器適于檢測在顯微鏡物鏡的像平面中的樣品的位置。

-所述自適應光學系統包括串聯地位于在激光源和顯微鏡物鏡之間的激光束的光路上的至少兩個自適應反射鏡，所述自適應反射鏡每一個具有可變焦距，并且以形成具有可變橫向放大率的聚焦自適應光學系統或具有可變放大率的遠焦自適應光學系統的這種方式被定位，并且自適應光學系統被配置成根據顯微鏡物鏡的入口光瞳的直徑和/或根據激發波長來修改在顯微鏡物鏡的入口光瞳上的激光束的直徑。

-所述自適應光學系統位于激光源和顯微鏡物鏡的像平面之間，并且自適應光學系統被配置成在空間上調制在顯微鏡物鏡的像平面中的激光束的強度。

-所述自適應光學系統被配置成根據分析的樣品來動態調制在顯微鏡物鏡的像平面中或在顯微鏡物鏡的光瞳平面中的激光束的強度和/或相位和/或偏振。

-拉曼散射顯微鏡設備包括適于接收并測量拉曼散射束的拉曼光譜儀，所述自適應光學系統位于顯微鏡物鏡和拉曼光譜儀之間的拉曼散射束的光路上，以及所述自適應光學系統被配置成動態調制在拉曼光譜儀的入口處的拉曼散射束的強度和/或相位和/或偏振，以便在檢測到的拉曼信號中減少光學像差，諸如由拉曼光譜儀導致的像散。

-所述自適應光學系統位于共焦孔與光譜儀的入口狹縫之間的拉曼散射束的光路上，以及所述自適應光學系統被配置成在光譜儀的入口狹縫上形成共焦孔的圖像。

本發明同樣涉及一種拉曼顯微或拉曼顯微測譜方法，包括以下步驟：

-以激發波長λ發射激光束；

-將激光束聚焦到顯微鏡物鏡的像平面中，聚焦的激光束旨在照射樣品；

-收集散射光束；

-以將所述束分離成彈性散射束或瑞利散射束和拉曼散射束或熒光束的這種方式，將散射光束濾波；以及

-檢測收集的拉曼散射束。

根據本發明，該方法進一步包括如下步驟：以校正由在顯微鏡和光譜儀之間的耦合導致的所有形式的像差的方式，修改自適應光學系統的光學特性，該自適應光學系統位于激發激光束的光路上，位于拉曼散射束的光路上，或位于對激發激光束和拉曼散射光束公用的光路上。

本發明可特別有利地用在用于拉曼顯微測譜術和/或熒光的設備和方法中。

本發明同樣涉及在以下描述中提到的特征，其應單獨或以其所有技術上可能的組合來考慮。

附圖說明

參考附圖，給定為非限制性示例的該描述將使得更容易理解本發明如何實現，在附圖中：

-圖1示意性表示根據本發明的實施例的拉曼光學顯微測譜設備；

-圖2示意性表示根據本發明的實施例的配置成形成在共焦孔上的高斯激光束的圖像的自適應光學系統；

圖3示出根據本發明的特定實施例的光學顯微鏡設備中的自動聚焦系統；

圖4示意性表示根據本發明的另一實施例的配置成校正激發激光束的波前的自適應光學系統。

具體實施方式

裝置

圖1示意性表示該類型拉曼顯微測譜設備的光學顯微鏡設備100。光學顯微鏡設備100包括激光源10，其適于以激發波長λ發射激光束11。激光源可以選自激光二極管、氣體激光器、固態激光器和二極管泵浦激光器。根據激光器的材料和類型，所發射的波長可以在遠紫外(244nm，266nm)中，在近紫外范圍(325nm)中，在可見光范圍(405，473，532，633，785和830nm)中，或在近紅外(1064nm)中。根據激光源的類型和期望的用途，激光束11可以是連續的或脈沖的。

有利地，光學系統12位于激光源10和顯微鏡物鏡14之間的激光束11的光路上。光學系統12可用于經由自適應光學可變擴束器系統將激光束的大小適配于物鏡的光瞳的大小，以便提高在焦點處的空間分辨率并更接近艾里圖案(Airy pattern)。光學系統12同樣可以用于將一般具有圓形對稱的激光束11的形狀適配于特定的光瞳形狀，例如對于透鏡物鏡的圓形，或對于卡塞格林物鏡(Cassegrain objective)的環形，以便特別在低功率束的情況下(例如在UV中)防止在物鏡的入口處的能量損耗。

顯微鏡物鏡14接收激光束11，并形成在顯微鏡物鏡14的像平面中聚焦的激光束21。樣品20被放置為接近顯微鏡物鏡14的像平面。聚焦的激光束21因而在具有理想地接近艾里圖案的橫向尺寸或1.22λ/NA的點處照射樣品20，其中NA表示顯微鏡物鏡14的數值孔徑。

在如在圖1中所示的后向散射配置中，顯微鏡物鏡14收集在關于照射激光束的相反方向上傳播的后向散射束22。

一種注入抑制(injection-rejection)濾波器13，例如高通二向色濾波器(邊緣濾波器)或帶阻濾波器(陷波濾波器)，允許后向散射束22在空間上分離成在激發激光束的波長λ處的瑞利散射束，以及在與波長λ不同的波長處的拉曼散射束220。

共焦孔僅位于拉曼散射束220的路徑上。光學系統15位于顯微鏡物鏡14和共焦孔之間的拉曼散射束220的光路上，以便形成在共焦孔上的聚焦的點的圖像。另一個光學系統一般形成在光譜儀16的入口狹縫上的共焦孔的圖像。光譜儀16可以是衍射光譜儀或色散光譜儀。光譜儀16在空間上將拉曼散射束220分離成各種光譜分量221、223、223。檢測器17根據波長或拉曼頻率檢測一個或多個光譜分量221、222、223的強度。然后，分析系統允許處理并分析光譜分量221、222、223，以便從其中推斷樣品分析。

在透射配置(未示出)中，光學系統收集通過樣品散射并且在與照射激光束的相同方向中傳播的束。

最后，在另一個配置中，在與激發激光束的方向橫向的方向上收集散射束。

有利地，相同的單顯微鏡或顯微測譜設備可被配置成允許后向散射和正向散射和/或橫向散射的測量。

此外，以已知的方式，在掃描顯微鏡的某些實施例中，顯微鏡設備進一步包括用于激光束的角位移的部件，其例如由具有一個或兩個軸的掃描儀組成，其中聚焦激光束掃描在樣品表面上的區域。激光掃描允許創建具有顯微分辨率的拉曼圖像。在其它用途中，在激光束的掃描期間集成信號，以便平均化在樣品區域內的拉曼信號。

在圖1中所示的拉曼顯微鏡設備100包括至少一個自適應光學系統31、32和/或33。

自適應光學系統31位于激光源10和注入抑制濾波器13之間，僅在激發激光束11的光路上。在圖1中所示的示例中，自適應光學系統31是經由反射操作的光學系統，例如自適應反射鏡光學系統。

自適應光學系統32位于注入抑制濾波器13和顯微鏡物鏡14之間，在對激發激光束11和散射束22(包括瑞利散射和拉曼散射)公用的光路上。在圖1中所示的示例中，自適應光學系統32是經由透射操作的光學系統，例如空間光調制器，或SLM。

自適應光學系統33位于注入抑制濾波器13和光譜儀16之間，僅在拉曼散射束220的光路上。在圖1中所示的示例中，自適應光學系統33是經由反射操作的光學系統，例如自適應反射鏡光學系統。

自適應光學系統31、32和33可以彼此獨立地、成對組合或全部一起使用。

在各種光路上的自適應光學系統的位置、數量和類型有利地允許選擇與自適應光學系統中的一個相關聯的功能，或組合多個自適應光學系統的功能。

自適應光學系統31、32、33可用于根據用途來校正在顯微測譜設備中和/或樣品中的光學像差。

我們將特別相對于圖2-4詳細描述幾個實施例。

圖2示意性地示出了第一實施例，其中自適應光學系統33位于共焦拉曼顯微鏡中。在一般情況下，在拉曼顯微測譜術中，使用具有整體的非圓形形狀(例如具有用于拉曼顯微測譜術的菱形的形狀，或具有在熒光顯微鏡中的六邊形的形狀)的共焦孔19。共焦孔19在不透明的基板中制成。然而，來自激光源的激光束11通常是具有圓形橫截面的高斯光束。在一般情況下，拉曼散射光束220同樣具有關于光軸旋轉對稱的橫截面。

在現有技術中，具有透鏡或反射鏡的傳統光學系統以以下方式在共焦孔19的平面中形成拉曼束的束腰的圖像，即以激光束11的直徑覆蓋共焦孔19的表面全體的方式。當僅期望亮度而不期望共焦時，該圖像形成經由在共焦孔19的邊緣處漸暈而導致在激光束強度上的損耗，其中孔打開到最大。

在有利的特定第一實施例中，使用自適應光學系統33A，并且該系統被配置成形成用于分析在共焦孔19的平面中的共焦孔的平面中的樣品的圖像，并且將束的形狀適配于共焦孔19的形狀。在一個實施例中，自適應光學系統33A由僅位于拉曼散射路徑上的自適應光學反射鏡組成。該自適應光學反射鏡修改入射場的相位或強度，以模型化在孔上的光束的形狀使得不同于離開激光源的束的形狀。例如，在某些情況下，當孔具有與在焦點21處的圖像相同的大小時(具有不引起任何信號損耗的優點，但導致低的共焦性)，因此生成以菱形形狀的能量分布。在另一個示例中，在共焦孔內部生成具有橢圓形狀的能量分布，該共焦孔敞開并且以如下方式成像在光譜儀的入口狹縫上，即在狹縫高度方向上獲得能量分布，而沒有在光譜儀的入口狹縫上的漸暈。

在該第一實施例的變型中，另一個自適應光學系統33B位于共焦孔19和光譜儀的入口狹縫之間，在拉曼散射束220的光路上。有利地，另一個自適應光學系統33B在光譜儀的入口狹縫27上形成拉曼散射束220的圖像。例如，自適應光學系統33B被配置成將共焦孔的菱形形狀適配于光譜儀的入口狹縫27的細長矩形形狀，以便最大化檢測到的拉曼散射信號的強度。在另一個示例中，自適應光學系統33B被配置成將拉曼散射束220的圓形或橢圓形形狀適配于光譜儀的入口狹縫27的細長矩形形狀。

該第一實施例提供了在拉曼散射束的亮度上的增益，并且同樣允許在孔上和/或在光譜儀的入射狹縫上的再對準，即使共焦特性相對低。

圖3示意性示出進一步包括自動聚焦(auto-focusing)或自動聚焦(autofocus)裝置的拉曼顯微鏡或拉曼顯微測譜設備的變型。

在現有技術的顯微鏡設備中，自動聚焦裝置通常包括針孔和諸如光電二極管的傳感器。分束器或分束器立方體向顯微鏡物鏡14傳送激光束的一部分，并向針孔發送由樣品表面反射的激光束的一部分，通常為10％。具有例如100微米的直徑的針孔位于與顯微鏡物鏡的像平面光學共軛的平面中。傳感器位于針孔的后面。透鏡將樣品表面的圖像聚焦到光電二極管。透鏡的焦距以這種方式來限定，即，以便具有用于在Z(束的軸)上的良好分辨率以及因此自動聚焦的良好精度的足夠放大率。在一般情況下，測微機動系統允許在樣品和顯微鏡物鏡之間的相對軸向運動。傳感器根據該軸向運動檢測反射信號的強度。由光電二極管檢測到的最大強度指示在物鏡的像平面中樣品的反射表面的位置。自動聚焦系統因而允許以這樣的方式控制樣品承載臺的相對軸向運動以及反射到傳感器上的信號的采集，即以將樣品放置在顯微鏡物鏡的焦平面中的方式。然而這種自動聚焦裝置和方法對散焦的方向并不敏感，因為反射束的強度一般在像平面的任一側上對稱減小。在像平面周圍來回的至少一個運動是必需的。自動聚焦裝置和方法因此一般相當緩慢并且有時收斂困難，因為需要完美的對準，特別是當從遠離顯微鏡物鏡的像平面的樣品的初始位置起始時。

圖3示出了拉曼散射顯微鏡設備的細節，并且更具體地是在這種顯微鏡設備中的自動聚焦裝置。圖3示出了顯微鏡物鏡14、顯微鏡物鏡14的像平面(或焦平面)P1、位于顯微鏡物鏡與像平面P1之間的平面P2，以及位于超出像平面P1的平面P3。

分束器23，例如具有10％的反射系數和90％的透射系數的分束器，向顯微鏡物鏡14傳送激光束11，并且向波前檢測器18(例如夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)傳感器或相機)發送由樣品表面反射的激光束的一部分31。反射光束的分析允許例如將信號分解成澤尼克多項式(Zernike polynomials)。

第二多項式Z²₀是特別關注的。當樣品的反射表面在像平面P1中時，檢測到具有確定的形狀(例如平坦)的波前信號181。當樣品的反射表面在像平面P2中時，檢測到具有相對于信號181的曲線的波前信號182。當樣品的反射表面在像平面P3中時，檢測到在與波前信號182的曲線的方向相反的方向上具有相對于波前信號181的另一個曲線的波前信號183。因此，波前檢測器允許以更精確和更快的方式來檢測在顯微鏡物鏡的像平面P1中的樣品的位置。

此外，澤尼克模式(第二多項式Z²₀)的分析允許檢測到在波前的曲線方向上的變化，從而允許檢測到相對于像平面P1的樣品的散焦方向。自動聚焦算法可因此比采用強度傳感器收斂更快。

作為替代或補充，可以使用其它的澤尼克模式。因此，第一澤尼克模式可以允許樣品是否傾斜的分析。

更一般地，自適應光學裝置和波前檢測器的使用允許拉曼光譜儀與表面形態技術相結合。

另一個有利的特定實施例使用如下的自適應光學系統，該自適應光學系統包括：經由透射或反射操作的兩個自適應光學部件，例如具有可變形膜的反射鏡，或以串聯的方式位于激光束11的光路上的x2液體透鏡的系統。兩個自適應光學部件以形成遠焦自適應光學系統的這種方式定位。在該實施例中，兩個自適應光學部件被配置成具有彼此不同的曲率半徑，以便形成自適應光學系統，例如具有1以外的放大率的遠焦系統。

在第一變型中，自適應光學系統可以如下方式修改，即反射鏡中的一個或兩個的焦距改變，同時保持遠焦系統布置，以便形成具有優選大于1的可變放大率的遠焦光學系統。

這種遠焦自適應光學系統具有多種用途。

在第一用途中，可變放大率遠焦自適應光學系統位于激光源10與顯微鏡物鏡14之間的激光束11的光路上，或在公共路徑上。兩個自適應光學部件的兩種焦距聯合改變，這允許適配在每一個物鏡的光瞳處的激光大小，而無論波長。該系統提高了空間分辨率，以便達到衍射極限(艾里圖案)。

自適應光學系統的可變放大率允許形成可變擴束器。該自適應光學系統允許激光束的直徑適配于物鏡的光瞳的直徑，從而限制了在激發激光束中強度上的損耗。這種可變放大率遠焦自適應光學系統允許改變激發激光，例如以便改變波長λ，同時優化從激光源到顯微鏡物鏡的強度轉移。

在另一種變型中，自適應光學系統可以以改變反射鏡中的一個或兩個的焦距的這種方式來修改，以便形成具有可變橫向放大率的聚焦光學系統。

在另一種用途中，自適應光學系統僅位于公共路徑上。然后，自適應光學系統以會聚在物鏡光瞳上并且因而照射樣品的更大區域的這種方式而故意誤調節。該配置允許關注的區域經由通過矩陣相機成像被定位，并且在粗略檢查之后在這些關注區域上執行拉曼分析。該配置省去了掃描樣品的整個表面以便定位關注的區域的需求。

在另一個有利的特定實施例中，位于激光源10與顯微鏡物鏡14之間的激光束的光路上的自適應光學系統31用于修改在樣品20上聚焦的束能量的空間分布。

以特別有利的方式，用于粒子的形態識別的軟件(諸如提供為具有來自HORIBA的拉曼分析軟件LabSpec6的選項的“粒子取景(particle finder)”軟件模塊)與自適應光學系統耦合，以便在空間上根據要分析的粒子形狀將激光器的形狀結構化。

例如，相位調制自適應光學系統(空間光調制器)計算圖像(例如通過粒子的樣品的圖像)的傅立葉變換，并將該全息圖施加到液晶相位調制自適應光學系統上。在該相位調制自適應光學系統上激光束的反射之后，在相位調制自適應光學系統的輸出處的束再產生初始圖像(參見自然方法|第5卷，第9期|2008年9月的文章“籠神經遞質的全息分析”)(cf.the article“Holographic analysis of caged neurotransmitter”,NATURE METHODS|VOL.5NO.9|SEPTEMBER 2008)，或甚至更好，并沿著光譜儀的入口狹縫的高度的方向將照射粒子再成像，其允許經由單個CCD讀數同時分析多個粒子。

困難在于如下事實：在拉曼散射路徑上需要在單個共焦孔中同時重組所有的照射粒子的第二自適應光學系統(第一個僅位于激光器路徑上)。事實上，在公共路徑上的單個相位調制自適應光學系統不起作用，因為這種自適應光學系統是不可逆的，并且前向路徑上改變的相位將在返回路徑上加倍，而不是補償。該實施例的優點是，僅照射關注的區域，而不照射對信噪比不利的周圍區域。

該實施例允許避免在樣品上不需要的區域，僅聚集在光場的有用部分上的激光束的能量。因此消除來自周圍粒子或來自基板的不需要的信號。

在另一個變型中，自適應光學系統31用于校正激光的波前的空間分布，以便降低在焦點處的激光束的空間擴展(或用于點擴散函數的PSF)和/或校正特別由在樣品本身中折射率的變化導致的光學像差，以便提高顯微鏡設備的空間分辨率。

圖4示出在激發激光束中的波前校正的示例。圖4A示出了在束腰周圍(也就是說，在聚焦區域周圍)的激光束11的縱向截面。在沒有自適應光學系統310的變形情況下，激光束包括由顯微鏡設備和/或樣品導致的光學像差導致的干擾。圖4B示出了自適應光學系統的變形311的效果，其被配置成補償激光束的波前的干擾。由此配置的自適應光學系統31允許消除激光束的干擾(圖4C)。該實施例因而允許提高在激光束的焦點處的空間分辨率。

在另一個實施例中，自適應光學系統33位于濾波器13和光譜儀16之間，在拉曼散射束22的光路上。有利地，自適應光學系統33被配置成補償在光譜儀中的光學像差。因此，例如，通過調制光束來校正像散缺陷，如由柱面透鏡進行的，其分解矢狀和切向平面并且僅修改這些平面中的一個。在自適應光學反射鏡的單個方向中創建曲率半徑，而不影響其它方向。該實施例允許創建在單個方向中具有可變焦距的柱面透鏡，以便補償散光缺陷的振幅。

更具體地，自適應光學系統33被配置成補償由光譜儀的反射鏡導致的像散缺陷，以便消除在檢測器17上的像散缺陷，同時獲得在檢測到的能量方面的較好密度。例如，以如下方式控制自適應光學系統33，即所述系統在光譜儀的入口狹縫之前引入為光譜儀16的缺陷的逆向的像散缺陷。

光譜的線對應于采用CCD檢測器成像的點。為了使線要細(良好的光譜分辨率)，光譜儀內部的凹面鏡以具有盡可能細的CCD上的圖像點的這種方式繪制。由此獲得垂直的橢圓點，并且因而存在根據高度的損失。通過創建在檢測器上的點的CCD圖像，該像散缺陷可以非常好地可視化，并且該缺陷通過在狹縫前放置補償該缺陷的柱面透鏡并產生逆向缺陷來部分地校正。

該實施例消除了使用專用于每一個光譜儀16的唯一被動光學系統的需求。

在另一個實施例中，一個或多個自適應光學部件在拉曼顯微鏡設備中使用，以便相對于溫度變化或振動而自動穩定拉曼顯微鏡設備的光學對準以及在樣品上的焦點穩定性。因此，采用在特定條件中的參考樣品獲取控制光譜，以便獲得儀器的整體狀態的指示。對于經受擴張的高度分散的系統(其一般對應于具有長焦距的大型設備)，自適應光學裝置用于補償信號損失，而不損失高精度的出廠對準。在該情況下，比提高性能的功能更多的是，自適應光學裝置具有保持設備的質量的功能。