[發明專利]用于對試樣成像的裝置

有效

• 申請號: 201580051470.3
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN106716217B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 海爾穆特·里佩爾特;托馬斯·卡爾克布萊納;因格·克萊珀;拉爾夫·沃勒辛斯基;喬治·吉本摩爾根
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限責任公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/08;G02B21/36
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 崔永華

本發明涉及一種用于對布置在物體平面(1)中的試樣(2)進行成像的裝置。這種裝置包括：光學傳輸系統(3)，其將試樣(2)的區域從物體平面(1)成像到中間像平面(4)中。物體平面(1)和中間像平面(4)與傳輸系統(3)的光軸(5)夾成不等于90°的角度。光學傳輸系統(3)由多個透鏡構成。所述裝置還包括帶有物鏡的光學成像系統(6)，物鏡的光軸(7)垂直于中間像平面(4)且物鏡聚焦到中間像平面(4)上，使得物體平面(1)能夠不失真地成像到檢測器(8)上。最后，所述裝置還包括用于以光片(11)對試樣(2)照明的照明裝置(10)，光片(11)基本上處在物體平面(1)中并且確定出照明方向，物體平面(1)的法線確定出檢測方向。在這種裝置中，物體平面(1)與傳輸系統(3)的光軸(5)夾成如下的角度，其量值小于傳輸系統(3)的物體側的檢測孔徑錐(12)的打開角度，物體平面(1)至少部分處在物體側的檢測孔徑錐(12)內部。中間像平面(4)與傳輸系統(3)的光軸(5)夾成如下的角度，其量值小于中間像側的檢測孔徑錐(13)的打開角度，中間像平面(4)至少部分處在中間像側的檢測孔徑錐(13)中。

技術領域

本發明涉及一種用于對布置在物體平面中的試樣成像的裝置。所述裝置包括光學傳輸系統，光學傳輸系統將試樣的一個區域從物體平面成像到中間像平面。在此，物體平面和中間像平面與傳輸系統的光軸夾成不為90°的角度，光學傳輸系統有多個透鏡構成。所述裝置還包括帶有物鏡的光學成像系統，物鏡的光軸垂直于中間像平面并且物鏡聚焦到中間像平面上，使得物體平面能夠不失真地成像到檢測器上。最后，所述裝置還包括用于以光片照亮試樣的照明裝置，其中，照明光在中間像平面中或者在光瞳平面中耦合輸入到傳輸系統的光路中并且通過傳輸系統折轉到試樣上，或者經單獨的照明光路直接入射到物體平面中。在此，光片基本上處在物體平面中并且確定出照明的方向。物體平面的法線(也是光片的法線)確定出檢測方向。

背景技術

光學傳輸系統由多個透鏡構成。光學傳輸系統可以對稱地構造，使得借助于光學傳輸系統的成像以1∶1的比例實現。但不一定需要的是，成像也可以放大或縮小地實現。

這種裝置特別是在研究生物試樣時使用，其中，利用如下的光片對試樣照明，光片的平面與檢測的光軸以不為零的角度相交。通常在此，光片與檢測方向夾成直角。利用也稱為SPIM(選擇性平面照明顯微術)的技術能夠在相對較短的時間內即便對于較厚的試樣也產生立體照片。基于與沿垂直于剖切平面的方向的相對運動相組合的光學剖切，能夠對試樣實現圖像化的、立體伸展的圖示表達。

SPIM技術優選用在熒光顯微術中，其中，該技術也被稱為LSFM(光片熒光顯微術)。相比于其他設置的方法(如共焦的激光掃描顯微術或雙光子顯微術)，LSFM技術具有很多優點：因為檢測能夠在寬場中進行，所以能夠檢測較大的試樣區域。此外，在這種方法中對試樣的光照加載程度最低，這主要降低了試樣發生褪色的風險，因為試樣僅被相對于檢測方向成不為零的角度的很薄的光片照射。替代純固定的光片，也可以使用近似固定的光片。這種光片通過對試樣以光線快速觸探(abtasten)的方式產生。當光線相對于需要觀察的試樣經歷非常快速的相對運動并且在此在時間上彼此向后多次挨著排序時，產生了光片類型的照明。在此，照相機在其傳感器上對試樣進行成像的合成時間按照合理方式以如下方式選定，使得在合成時間之內結束觸探。

SPIM技術在本文中多次介紹，例如在DE10257423A1和基于其構思的WO2004/0535558A1中介紹。能夠利用其構造特別薄的光片的方法和結構例如在DE102012013163.1中介紹。

在常見的SPIM結構中，實現了借助于透鏡系統的照明，透鏡系統處在被照亮的試樣平面中。即當例如從上方觀察時，照明必須從側面進行。因此，常見的試樣制備技術不能使用。另一主要缺陷在于，照明物鏡還有觀察物鏡在空間上必須彼此挨得很近地布置，使得為了檢測，必須要使用高數值孔徑的透鏡，其從很寬的范圍中捕捉光。而同時，也必須產生光片。機械限制可能對數值孔徑構成限制，進而對成像系統的解析度構成限制。