[發明專利]用于確定并校正顯微鏡成像光路中球差的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210390508.8
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN103048779A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: W·奈彼爾;T·鮑爾;P·尤特諾伊爾
• 申請（專利權）人: 徠卡顯微系統復合顯微鏡有限公司
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B27/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及用于確定并校正顯微成像中的球差的裝置和方法，采用包含物鏡的顯微鏡對樣本進行顯微成像，承載樣本或覆蓋樣本的蓋玻片布置在顯微鏡的成像光路中。

背景技術

對于顯微分析，待分析的樣本通常被放置在蓋玻片的上方或下方，或者被放入大面積的樣本室（孔板、微量滴定板、Labtech板）。存在著多種蓋玻片的厚度。特別地，在前述的樣本室中，蓋玻片的厚度顯著地波動。當蓋玻片布置在成像光路中時，蓋玻片的厚度不同會負面地影響系統的光學性能。在使用大面積樣本室的成像中，蓋玻片厚度的變動導致了消弱的成像質量（特別地，負面影響了對比度和分辨率）。像差，也稱作“球差”，可通過附加的可調校正透鏡元件來進行校正。這種透鏡元件通常安裝在物鏡內，通常通過物鏡的外鏡筒上稱為校正環的元件進行手動調節。理想的情形下，校正透鏡元件不能改變已被設定的焦距。

DE4323721C2涉及這種具有適于不同蓋玻片厚度的校正裝置的顯微鏡物鏡。該文獻提出具有校正透鏡元件的校正底座應可繞光軸徑向旋轉且可沿光軸軸向地移置。特別地，存在著兩個這種校正底座。據該文獻，所提出的特征能夠在顯微鏡物鏡內極其均勻并無干擾地移置校正底座，所提出的物鏡能夠用于校正0mm至2mm的蓋玻片厚度。

DE102007002863B3同樣描述了用于顯微鏡物鏡的適于校正蓋玻片厚度的調節裝置，該調節裝置是手動驅動的。如果在顯微分析中使用不同厚度的蓋玻片，需對每一新的蓋玻片厚度再次進行手動校正。這不僅耗時而且使得顯微鏡更加難以操作。

US7593173B2披露了一種用于校正蓋玻片厚度的機動調節裝置。該調節裝置包括安裝在物鏡轉輪上的驅動馬達，其驅動軸可選擇地耦合至保持在物鏡轉輪上的多個顯微鏡物鏡中的一個。每個顯微鏡物鏡都具有與所述驅動軸相嚙合的前述類型的校正環。

已發現，除了上文所陳述的不同的蓋玻片厚度和/或蓋玻片厚度的變動，在顯微分析中其他的參數也導致了物鏡的球差。特別地，這些參數是使用的浸沒介質的性質和溫度，以及蓋玻片的材料和結構。通常蓋玻片由浮法玻璃制造，其也特別地用于LED蓋的制造。這種浮法玻璃存在著不一致的平坦度和同質性。通常為各種目的會在顯微鏡物鏡和蓋玻片之間引入浸沒介質（浸沒油、水或甘油），則顯微鏡物鏡被用作浸沒物鏡，其前方元件浸入在浸沒介質中。油類浸沒物鏡用于增加可實現的分辨率。通常，水類浸沒介質用于觀察活的細胞或組織，以防止所準備的樣本變干。一般來說，由于折射率在界面處有大的變化，浸沒介質能夠減少對比度較低的反射。特別地，在對準備的樣本進行長期持續性成像時，在分析的過程中各浸沒介質的溫度會發生改變。這導致了成像質量的相應改變。

下文中，由上述效果所導致的像差被定義為“球差”。已知的用于補償蓋玻片厚度的方法并不足以消除所有的球差。

因此，本發明的目的之一在于通過基本上自動地校正所產生的球差以增強顯微樣本分析中的成像質量。

發明內容

根據本發明，提出了一種用于確定顯微成像中的球差的方法，采用包含有物鏡的顯微鏡對樣本進行顯微成像，承載或覆蓋樣本的蓋玻片被布置在顯微鏡的成像光路中，測量光束在物鏡光軸之外以偏心的方式被引導穿過物鏡到達樣本，且在蓋玻片和樣本的界面處反射的測量光束被引導穿過物鏡到達探測器，探測器獲取反射的測量光束的光強分布。通過定性和/或定量地評價所述光強分布，能夠確定球差的存在。

本發明進一步地涉及一種用于確定顯微成像中的球差的相應裝置，采用包含有物鏡的顯微鏡對樣本進行顯微成像，承載或覆蓋樣本的蓋玻片被布置在顯微鏡的成像光路中。該裝置包括入耦合裝置，用于將測量光束耦合入顯微鏡的成像光路，其使得測量光束在物鏡光軸之外以偏心的方式入射并穿過物鏡到達樣本；出耦合裝置，用于將在蓋玻片和樣本的界面處反射的測量光束在穿過物鏡后耦合出顯微鏡的成像光路；探測器，測量光束在耦合出成像光路后入射其上，探測器獲取所述測量光束的（基于波長的）光強分布；評價單元，用于評價光強分布以確定球差。

根據各獨立權利要求、下文的描述及附圖，本發明進一步的優點和實施例將顯而易見。

本發明的優點