用于对物体成像的显微镜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对物体(12)成像的显微镜，包括：物镜(14)，用于通过成像光路(32)对物体(12)成像；光源(16)，用于产生照明辐射；至少一个光学元件(18)，用于将照明辐射耦合输入到成像光路(32)中，使得在光学元件(18)与物镜(14)之间形成共用光路，通过该共用光路，成像光路延伸并且照明辐射被引导；监测装置(20)，用于测量照明辐射的能量参数，其中监测装置(20)对入射在其上的辐射的能量参数加以确定；和分束器装置(22)，其在照明方向上在共用光路中布置在物镜(14)前面，并从照明辐射将测量辐射耦合输出到监测装置(20)。

Microscope for imaging objects

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对物体成像的显微镜
本专利技术涉及一种用于对物体成像的显微镜，包括通过成像光路对物体成像的物镜、用于产生照明辐射的光源以及用于监测照明辐射的能量参数的监测装置，其中所述监测装置对入射在其上的辐射的能量参数加以确定。
技术介绍
在显微镜、基于激光的方法(例如激光扫描显微镜)和光学操纵技术(例如光学镊子)中，经常需要监测照明辐射的强度。这支持测量的可重复性。已知通过布置辐射检测器而不是样本来确定光源的强度，以这种方式可以确定照明辐射的入射在物体中的强度。这样的方法例如在EP2458420B1或US8619252B2中公开。由于强度的测量只能在样品的测量之前或之后进行，因此EP1260848B1或EP1353210B1提出在光源附近的照明光路中提供强度检测器。以这种方式，还可以在样品的测量期间确定由光源发出的照明辐射的强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种显微镜，其提供对照明辐射的能量参数的改善的监测方案。本专利技术在权利要求1中定义。优选实施方案是从属权利要求的主题。本专利技术创造了一种用于对物体成像的反射光显微镜，包括通过成像光路对物体成像的物镜、用于产生照明辐射的光源、用于监测照明辐射的能量参数的监测装置以及分束器装置。监测装置对入射在其上的辐射的能量参数加以确定。分束器装置在照明方向上布置在物镜的前面，并将来自照明辐射的测量辐射耦合输出到监测装置。优选地，显微镜还具有至少一个光学元件，所述光学元件用于将照明辐射耦合输入到成像光路中。成像光路在耦合输出测量辐射的分束器装置与物体之间没有光学成像元件。由于显微镜是反射光显微镜，因此照明辐射在成像辐射的相反方向上耦合输入到成像光路中，然后通过物镜引导到物体(通常是样品)中。因此，在该耦合输入位置与物体之间，成像光路包含照明光路。这里，照明辐射朝向物体行进，并且成像辐射远离物体行进。该部分通常也称为共用光路。该术语也将在以下描述中使用。用于将测量辐射耦合输出到监测装置的分束器装置布置在物镜附近的共用光路中，使得通过分束器装置耦合输出的测量辐射与通过物镜聚焦在物体上的照明辐射的能量参数非常精确地成比例。特别地，因此由监测装置通过监测装置检测由先前穿过的滤光器、光学元件或其他效果引起的照明辐射的能量参数的所有这些变化。以这种方式，由于物镜处的分束器装置，监测装置检测一信号，该信号特别精确地对应于物体本身中的照明辐射的能量参数。特别是，不需要通过计算或其他考虑来考虑插入的滤光器、透镜或分束器的影响，因为只有当照明辐射穿过这些元件等时才从照明辐射耦合输出测量辐射。同时，即使在检验物体期间也可以确定照明辐射的能量参数。这尤其允许根据物体中的照明辐射的恒定能量参数来调节光源。这减少了用户交互，由此简化了实验。关于物体的照明获取的测量数据可以结合到记录的图像，使得可以获得关于照明条件的特别精确的存档。能量参数可以是强度或功率或能量密度。该显微镜既可用于荧光显微镜，也可用于基于激光的技术，特别是宽视场的。此外，可以在照明辐射的情况下使用显微镜，其实现光学操纵技术，例如FRAP(光漂白后的荧光恢复)或FLIP(光漂白中的荧光损失)。另外，显微镜可以用不同的波长对物体进行照明和/或成像和/或处理，例如通过激光烧蚀。显微镜可以是共聚焦显微镜或用于在宽视场中对物体成像的显微镜。优选地，显微镜被设计为刺激物体中的荧光发射并检测由物体发射的荧光。为此，可以例如为物体提供荧光染料。该物体可以理解为要借助显微镜成像的任何样品、主体或结构。该物体尤其可以包括生物样品。物镜将照明辐射聚焦到物体中，同时用于对物体成像，即用于检测由物体产生或在物体上反射的辐射。借助成像光路产生物体的图像，在所述路径末端有图像检测器，其用于将从成像光路引导的辐射转换成电信号。控制装置可以例如将电信号转换成物体的电子图像，其例如在显示装置上表示和/或存储。光源可包括激光器、白光源，例如卤素灯或汞灯，或发光二极管(LED)，或其组合。特别地，光源可以产生宽波长范围的照明辐射或具有各个离散波长或波长范围的照明辐射；光源优选地包括多个单独的光源，每个光源产生不同的、例如离散的波长范围的辐射。优选地，光源与控制装置连接，所述控制装置控制照明辐射的强度或功率。光源可以提供平行的照明辐射，或者在光源的前面布置透镜或透镜系统，例如微透镜阵列，通过其可以将由光源提供的辐射平行化。或者，照明光路中的照明辐射可以以非平行方式引导。照明辐射是否平行行进至少依赖于使用显微镜执行的成像方法。在激光扫描显微镜和光学操纵技术的情况下，照明辐射通常平行地行进；相反，在宽视场成像或TIRF实验(全内反射荧光)的情况下，照明辐射通常以会聚方式穿过照明光路行进。光学元件用于将照明辐射耦合输入到成像光路中。光学元件可以是例如二向色镜，其反射照明辐射的波长范围内的辐射并透射成像波长范围内的辐射，例如由物体产生的荧光辐射。也可以交换光学元件的反射和透射特性。在这种情况下，用于将照明辐射从光源引导到物体的照明光路和成像光路从光学元件相同地延伸到物镜/物体。监测装置对入射在其上的辐射的能量参数加以确定，例如测量辐射的强度或功率。监测装置可以配置为光检测器、CCD传感器等，并且特别是设计成用于检测波长范围为355nm至700nm的辐射；例如，它还具有105的动态范围。如果显微镜也用于光学操纵技术，例如光学镊子，则监测装置能够检测其中使用的波长，例如1064nm或800nm。优选地，监测装置与控制装置连接，使得监测装置向控制装置提供对应于入射在监测装置上的测量辐射的能量参数的信号。分束器装置可以设计为具有预定透射和反射特性的分束器。此外可以的是，分束器装置是布置在成像光路中的玻璃板。特别地，分束器装置被配置成使得耦合输出到监测装置的测量辐射与继续行进到物镜/物体的照明辐射的比例相比较小。例如，只有15％、10％、5％或1％的照明辐射作为测量辐射耦合输出到监测装置。分束器装置可选地布置在无限空间中，该无限空间位于物镜与管状透镜之间的成像光路中。无限空间是物镜与管状透镜之间的空间。在共用光路中，也就是说在分束器装置与物镜之间的区域中，优选地没有布置光学成像元件，其可以在入射到物体中时改变照明辐射的能量参数。例如，在分束器装置与物镜之间的成像光路中不提供滤光器、透镜、光阑、针孔或光学器件。这是因为光学成像元件将具有这样的效果：物体中的照明辐射的能量参数将被改变，并且该改变将不会被监测装置检测到。因此，监测装置将不能直接检测物体中存在的照明辐射的能量参数。优选地，分束器装置布置在紧邻物镜的共用光路中。例外的是快门，其在关闭状态下阻挡照明辐射并在用显微镜检查期间打开。当然，它在用显微镜检查期间无效。控制装置可选地具有存储器，其中存储测量辐射的能量参数与物体上的照明辐射的能量参数之间的关系。该关系用于由测量辐射的能量参数的测得的实际值确定物体上的能量参数的相关瞬时值。因此，该关系的使用是从测量辐射到物体照明的转换步骤。可选地，可以进行逆转换，因为该关系在数学上通常是可逆的(当使用等式时)或者可以容易地建立相应的逆表。控制装置可以控制光源，使得由光源产生的照明辐射的能量参数具有在公差范围内的预定的规定能量参数。在该关系中可以进一步作为参数包括照明辐射的由物镜吸收或反射的份额本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对物体(12)成像的显微镜，包括：物镜(14)，用于通过成像光路(32)对物体(12)成像，光源(16)，用于产生照明辐射，至少一个光学元件(18)，用于将照明辐射耦合输入到成像光路(32)中，使得在光学元件(18)与物镜(14)之间形成共用光路，通过共用光路使成像光路得以延伸并且照明辐射得到引导，监测装置(20)，用于测量照明辐射的能量参数，其中，监测装置(20)对入射在其上的辐射的能量参数加以确定，以及分束器装置(22)，其在照明方向上在共用光路中布置在物镜(14)前面，并从照明辐射将测量辐射耦合输出到监测装置(20)，共用光路在耦合输出测量辐射的分束器装置(22)与物镜(14)之间没有光学成像元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.22 DE 102016122529.01.一种用于对物体(12)成像的显微镜，包括：物镜(14)，用于通过成像光路(32)对物体(12)成像，光源(16)，用于产生照明辐射，至少一个光学元件(18)，用于将照明辐射耦合输入到成像光路(32)中，使得在光学元件(18)与物镜(14)之间形成共用光路，通过共用光路使成像光路得以延伸并且照明辐射得到引导，监测装置(20)，用于测量照明辐射的能量参数，其中，监测装置(20)对入射在其上的辐射的能量参数加以确定，以及分束器装置(22)，其在照明方向上在共用光路中布置在物镜(14)前面，并从照明辐射将测量辐射耦合输出到监测装置(20)，共用光路在耦合输出测量辐射的分束器装置(22)与物镜(14)之间没有光学成像元件。2.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于用于自动聚焦装置(24)的接口(23)，所述自动聚焦装置用于确定物体(12)中的焦点位置，分束器装置(22)具有双重功能，这在于：分束器装置一方面在物镜侧将自动聚焦辐射耦合到接口/从接口耦合到成像光路(32)中，并且另一方面在光源侧将测量辐射耦合到监测装置(20)，并且其可选地，显微镜(1)具有能够耦联到接口上的自动聚焦装置(24)。3.根据权利要求1或2所述的显微镜，其特征在于，在分束器装置(22)与物镜(14)之间的共用光路中设置快门(38)，所述快门在一操作状态下阻挡照明辐射。4.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜，其特征在于，分束器装置(22)布置在光学元件(18)与物镜(14)之间的无限空间中。5.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜，其特征在于监测光阑和控制装置(28)，所述监测光阑布置在分束器装置(22)与监测装置(20)之间并且监测光阑的开口在位置和/或尺寸方面是能够调节的，所述控制装置调整监测光阑的开口以适配于物镜(14)的有效孔径。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·古格拉，
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