本发明专利技术涉及一种用于对试样进行宽场显微成像的显微成像系统。这种显微成像系统包括：具有物镜的光路；关于试样布置在物镜后面的镜筒透镜系统；传输系统，其具有物镜侧的部件和像侧的部件。物镜侧的部件具有至少一个第一物镜侧的透镜组件和与所述第一物镜侧的透镜组件隔开间隔的第二物镜侧的透镜组件。像侧的部件还包括至少一个第一像侧的透镜组件和与所述第一像侧的透镜组件隔开间隔的第二像侧的透镜组件。传输系统将物镜的出瞳成像到物镜侧的部件与像侧的部件之间的光瞳平面中。同时，传输系统将试样的像从中间像平面成像到像平面中。成像系统还包括光学适配元件，所述光学适配元件布置在物镜侧的部件与像侧的部件之间的光瞳平面中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对试样进行宽场显微成像的显微成像系统。这种成像系统包括:带物镜的光路和关于试样布置在物镜后面的镜筒透镜系统。成像系统还包括:具有物镜侧的部件和像侧的部件的传输系统。
技术介绍
为了在光路中与场无关地执行操作，必须将为此设计的操作元件(例如相移片)在光路中布置在与物镜光瞳共轭的平面中。因为在大多数物镜中出瞳的焦距是负的，即物镜的出瞳成虚像地处在物镜之内，所以在传统的一步或两步显微成像系统中在没有传输系统的情况下，物镜光瞳对试样进行宽场显微成像是行不通的。具有能够实现物镜外有针对性的光瞳操作的传输系统的显微成像系统例如由US5，808，791介绍。其中给出的传输系统具有物镜侧和像侧的部件，其间布置有光瞳调制器(例如相移片或者用于对比度调制的元件)，具体而言是布置在物镜光瞳被成像的平面中。在此，像侧的部件能够由两个透镜单元构造而成。光瞳调制元件是静置元件。在US 5，959，772中介绍了一种放大率可变的(也就是具有变焦功能的)光学传输系统。这种光学传输系统将中间像成像到像平面中，在像平面中可以定位有照相机。传输系统由5个透镜组件构成。第一透镜组件聚焦到中间像上并且因此使从中间像发出的光线准直。其他三个透镜组件共同形成可变的放大系统，两个靠外的透镜组件以能够沿着光轴移动的方式布置。最后，第四透镜组件将准直化的光路成像到像平面上。在这里未设置光瞳操作。在US 7，952，800中介绍了一种同样具有可变的放大率的光学传输系统。这里公开的传输系统将中间像放大地成像到像平面上，同时该系统以如下方式设计:使入瞳和出瞳的位置在变焦时仅以最小程度改变。这种光学传输系统由5个透镜组件构成，其中四个处在物镜侧，也就是在传输系统内部布置在物镜与光瞳平面之间，其中，这四个透镜组件中的三个相对于另一个透镜组件以及彼此之间能够移动，以便确保变焦功能。在像侧，也就是在光瞳平面与像平面或出瞳之间布置有由粘接透镜片(Kittglied)构成的第五透镜组件。此类传输系统相比于其在宽场显微成像中的应用情况通常仅在像场较小的情况下才能应用，此外，此类传输系统仅被设计用于很窄的光谱范围。此外，在过去的一些年中，适配元件，例如膜反射镜或空间光调制器(spatiallight modulator, SLM) 一直在技术上得到改进，从而使得适配元件在这时原则上也能够用于商用的宽场显微成像，并且在此针对特定的对比度方法用于修正光学像差以及用于快速聚焦，以便仅涉及一些示例。对此的示例在US7，764，433中有所介绍。为了确保光学适配元件与场无关地起作用，将其安置在光瞳平面中并且例如能够用于与景深相关地对球形像差加以修正。光学适配元件为此被定位在与物镜平面共轭的平面中，在该平面中，每条光线的位置仅与光束以何种角度离开试样有关。为此目的，在US 7，764，433中介绍的构造同样具有如下的传输系统，其在这里分别仅具有物镜侧和像侧的透镜，在所述透镜之间存在光学适配元件。在最简单的情形下，在此涉及的是所谓的4f系统，其中，传输长度等于传输系统的透镜的两个焦距的二倍。而凭借这种系统，不能实现针对很大的光谱范围兼容的色彩修正，也不能或仅能程度不足地修正与像场相关的色差。另外，这种系统并不设计用于反射光学适配元件的工作，在反射光学适配元件中，在适配元件上斜向的入射或出射可能产生其他像差。即使在使用了光学适配元件的情况下，当针对不同光色的光瞳位置仅对应一个最终的精度，或者光瞳尺寸得不到精确匹配地满足时，仍然出现与色像差；场角越大，像差就越大，而场角在宽场显微成像中又是特别大的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，研发一种显微成像系统，其设计用于很大的视场并且确保在很宽的光谱范围内对光瞳成像进行消除色差的色彩修正。在实现上述目的的、根据开头所述类型的显微成像系统中，传输系统的物镜侧的部件还有像侧的部件分别包括至少两个透镜组件。确切来讲，物镜侧的部件包括至少一个第一物镜侧的透镜组件和与之隔开间距的第二物镜侧的透镜组件，像侧的部件包括至少一个第一像侧的透镜组件和与之隔开间距的第二像侧的透镜组件。在此，传输系统将物镜的出瞳成像到物镜侧的部件与像侧的部件之间的光瞳平面中，因此，光瞳平面相对于物镜的出瞳共轭。此外，传输系统将试样的像从中间平面成像到像平面。在像平面中，例如可以存在照相机或其他检测单元，也可以是目镜。显微成像系统还包括如下的光学适配元件，其处在物镜侧的部件与像侧的部件之间的光瞳平面中。这种适配元件例如可以是指膜反射镜或空间光调制器。通过应用四个透镜组件(光瞳平面中的光学适配元件的每个侧面上两个)，能够一方面确保沿纵向(轴向)以及横向(侧向)至少得到消色差修正的光瞳成像，以及中间像在照相机输出端上同样沿纵向以及横向至少得到消色差修正的物镜成像。通过在物镜侧以及像侧使用多个透镜组件并且将至少一个折射率为正的透镜和折射率为负的透镜分别在一个或多个透镜组件中加以组合，能够实现上述修正。为了在此使入射角最小化，必须使一方面的第二物镜侧的透镜组件与光学适配元件之间以及另一方面的光学适配元件与第一像侧的透镜组件之间的间距尽可能大，该间距典型地处在50mm与200mm之间的范围内。中间像与第一物镜侧的透镜组件之间的间距处在-100mm与100mm之间，也就是透镜组件可以定位在中间像之前或者中间像之后。第二像侧的透镜组件与像平面(大多等于照相机平面)之间的间距处在20mm与100mm之间。通过中间像平面与第一物镜侧的透镜组件之间的间距足够负向地例如选定在-50mm的范围内，以及第二物镜侧的透镜组件与光学适配元件之间的间距选定在100mm左右的范围内，能够使传输长度相比于仅由一个物镜侧的透镜和一个像侧的透镜构成的最简单的解决方案降低了约20%至50%，这实现了将传输系统例如作为模块引入光路中以及还将其从光路中再次移开。在本专利技术的优选构造方案中，物镜侧的透镜组件在镜筒透镜系统和/或物镜的与物镜的出瞳到光瞳平面中的成像相关的纵向和横向色像差方面，以至少修正至预设的偏差标准(Fehlersignatur)的方式、优选以得到补偿的方式来设计。附加地或者可替换地，像侧的透镜组件在与试样从中间像平面到像平面中的成像相关的纵向和横向色像差方面，以至少修正至预设的偏差标准的方式、优选以得到补偿的方式来设计。上述修正得以实现，这是因为:传输系统的物镜侧的部件和像侧的部件分别包括由多个(至少两个)透镜构成的透镜组件，而不仅仅是多个单透镜。当将具有正折射率的透镜与具有负折射率的透镜组合起来时，则根据各玻璃的选择在最终效果方面获得了具有可任意控制的阿贝数的假定的媒介。如果没有完全实现补偿的话，则补偿至少以达到预设的偏差标准的程度来实现，也就是达到对应符合一质量等级的物镜级别的一定的色彩偏差标准。[0016当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对试样进行宽场显微成像的显微成像系统，包括：具有物镜(1)的光路；关于试样布置在物镜(1)后面的镜筒透镜系统(3)；传输系统(5、15)，具有物镜侧的部件(6)和像侧的部件(7)，其中，物镜侧的部件(6)具有至少一个第一物镜侧的透镜组件(8)和与所述第一物镜侧的透镜组件隔开间距的第二物镜侧的透镜组件(9)，像侧的部件(7)具有至少一个第一像侧的透镜组件(10)和与所述第一像侧的透镜组件隔开间距的第二像侧的透镜组件(11)，传输系统(5)以如下方式设计：将物镜(1)的出瞳(2)成像到物镜侧的部件(6)与像侧的部件(7)之间的光瞳平面(12)中且将试样的像从中间像平面(4)成像到像平面(13)中；以及光学适配元件(14)，所述光学适配元件布置在物镜侧的部件(6)与像侧的部件(7)之间的光瞳平面(12)中。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·诺比斯，约尔克·佩特舒拉特，沃尔夫冈·辛格尔，
申请(专利权)人：卡尔蔡司显微镜有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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