成像入射角跟踪器制造技术

一种成像入射角跟踪装置，包括：光源；第一和第二分束器或二向色镜；以及位置灵敏探测器；其中所述第一和第二分束器或二向色镜配置为将来自所述光源的光通过物镜引导至窗口表面；所述第一和第二分束器或二向色镜还配置为将从所述窗口表面反射并穿过所述物镜的光引导至所述位置灵敏探测器。一种定位系统，包括：基板；平台；以及连接所述基板和所述平台的多个支撑组件；其中每个所述支撑组件包括：线性致动器；在所述支撑组件的所述第一端和第二端的第一挠性组件和第二挠性组件；所述第一和第二挠性组件在沿所述支撑组件的长度方向上呈刚性，并且在正交于所述支撑组件的长度方向上可挠性弯曲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像入射角跟踪器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月10日提交的美国临时申请No.62/584,237的权益，其内容通过引用合并于此。
本专利技术通常涉及一种光学显微镜设备，该光学显微镜设备对具有弯曲轮廓的大型标本的一部分进行成像，这需要多条操纵轴才能使成像系统垂直于标本的当前视场。
技术介绍
对于大多数光学显微镜，物镜和样品被安装在不同的台架上。为了对具有复杂轮廓的目标进行成像，台架可具有多达六个自由度，以将物镜移动至考虑到相对于样品的角度的理想位置。为了对需要通过样品窗口成像的体内成像应用，必须保持成像物镜垂直于窗口表面，以保持较高光学分辨率并使像差最小化。大多数多光子生理学物镜被设计为水浸透镜，以更好地匹配组织的折射率。然而，通过样品窗口(通常是玻璃盖玻片)对组织进行成像会增加折射率界面的额外变化。窗口充当这两种介质之间的玻璃楔。图1A示出了物镜110浸没在窗口130上方的液体介质(例如，水)120中，窗口130垂直于物镜的光轴。如图1B所示，当聚焦光束垂直入射穿过它时，焦平面将对称地更深地移入样品中。尽管这会引入一些球差，但通常不会损害光学分辨率。然而，如图2A所示，如果窗口230不垂直于浸没在液体220中的物镜210的光轴，则焦点的偏移不是对称的，并且严重的像差主要以散光的形式引入，如图2B所示。点扩散函数(PSF)定义了光学系统的分辨率。图3A示出了通过0.17mm盖玻片的垂直入射状态的情形，并且图3B示出了针对盖玻片校正镜头后的理想聚焦光斑。图4A示出了窗口从光轴的垂直线倾斜15°的情形，并且图4B示出了点扩散函数中的严重像差。这两种情形的Zemax仿真之间产生了巨大的差异。因此，使成像物镜垂直于窗口表面是重要的，以保持高光学分辨率并使像差最小化。为了使窗口与物镜的光轴正确对准，台架可以具有多达六个自由度以将物镜移动至考虑到相对于样品的角度的理想位置。这可以通过Gough-Stewart平台(也称为六脚架)来完成，该平台是一种具有六个棱柱形致动器的并联机器人，致动器通常为液压千斤顶或电动致动器，成对安装在平台基板上的三个位置，跨接至顶板上的三个安装点。放置在顶板上的设备可以在六个自由度上移动，自由悬挂的物体可以在其中移动。这是三个线性运动X，Y，Z(横向，纵向和垂直)，以及三个旋转俯仰，滚动和偏航。通常，板上的安装点包括球形接头或万向节，以允许在安装点处自由旋转。在高精度应用中，接头的高刚性和接近零的游隙对于平台的精确定位至关重要。但是，球形接头和万向节的确在运动部件(例如球和承窝)之间有一定的间隙，并且由于摩擦，接触面会随时间逐渐磨损。因此，需要用于平台的可供替代的接头以提供刚性和零游隙，从而可以实现真正的并联运动学定位台架。
技术实现思路
本公开的一个实施例提供一种成像入射角跟踪装置，包括：光源；第一分束器或二向色镜；第二分束器或二向色镜；以及位置灵敏探测器；其中所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜配置为将来自所述光源的光通过物镜引导至窗口表面；所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜还配置为将从所述窗口表面反射并穿过所述物镜的光引导至所述位置灵敏探测器。本公开的另一个实施例提供一种成像系统，包括配备有成像入射角跟踪装置的成像显微镜，该成像入射角跟踪装置包括：光源；第一分束器或二向色镜；第二分束器或二向色镜；以及位置灵敏探测器；其中所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜配置为将来自所述光源的光通过物镜引导至窗口表面；所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜进一步配置为将从所述窗口表面反射并穿过所述物镜的光引导至所述位置灵敏探测器，并且所述成像显微镜安装在提供六个自由度的定位系统上。本公开的一个实施例提供一种定位系统，包括：基板；平台；以及多个支撑组件；其中，所述多个支撑组件中的每一个的第一端连接在所述基板的顶面的预定位置处，并且所述多个支撑组件中的每一个的第二端连接在所述平台的底面的相应预定位置处；其中每个所述支撑组件包括：线性致动器，配置为沿着所述支撑组件的长度方向改变两端之间的距离；第一挠性组件，在所述支撑组件的所述第一端；第二挠性组件，在所述支撑组件的所述第二端；其中，所述第一挠性组件和第二挠性组件在沿所述支撑组件的长度方向上呈刚性，并且在正交于所述支撑组件的长度方向上为可挠性弯曲。附图说明图1A示出了垂直于物镜的光轴的样品窗口，且图1B示出了由于样品窗口引起的球差。图2A示出了不垂直于物镜的光轴的样品窗口，且图2B示出了由于样品窗口引起的像差。图3A示出了通过0.17mm的盖玻片的垂直入射状态，且图3B示出了针对盖玻片校正镜头之后的理想聚焦光斑。图4A示出了窗口从光轴的垂直线倾斜15°的状态，且图4B示出了点扩展函数中的严重像差。图5示出了根据一个实施例的位置灵敏探测器的使用以检测窗口的角度信息。图6示出了根据一个实施例的放置在物镜的共轭傅里叶平面处的点光源。图7示出了根据一个实施例的在CCD中显示为多个光斑的来自其他表面的反射。图8示出了根据一个实施例的在光源的前面增加的光圈以限制光的锥角。图9示出了抑制或消除了来自关注深度之外的表面的反射的结果。图10是根据一个实施例的安装在六脚架上的入射角跟踪显微镜的透视图。图11是根据一个实施例的六脚架的透视图。图12A、图12B和图12C分别是根据一个实施例的安装在六脚架上的入射角跟踪显微镜的俯视图、正视图和侧视图。图13A、图13B和图13C分别是根据一个实施例的六脚架的俯视图、正视图和侧视图。图14A示出了支撑组件；图14B和图14C示出了部分分解的支撑组件。图15示出了根据一个实施例的整体式挠性组件。具体实施方式根据本公开的原理的说明性实施例的描述意在结合附图来阅读，这些附图应被认为是全部书面描述的一部分。在此公开的本公开的实施例的描述中，对方向或取向的任何引用仅旨在便于描述，而无意以任何方式限制本公开的范围。诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“以上”、“以下”、“向上”、，“向下”、“顶部”和“底部”等相对的术语，以及它们的派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应解释为指的是随后所描述的方向或在所讨论的附图中所示的方向。除非如此明确地指出，这些相对的术语仅是为了描述的方便，并且不需要以特定的方向构造或操作该设备。除非另有明确说明，诸如“附接”、“粘贴”、“连接”、“联结”、“互连”等以及类似的术语是指一种关系，其中结构通过中间结构直接或间接彼此固定或附接，以及两者可移动或刚性的附件或关系。此外，通过参考示例性实施例示出了本公开的特征和益处。因此，本公开明确地不应该限于这些示例性实施例，这些示例性实施例示出了特征的一些可能的非限制性组合，这些特征可以单独存在或可以是特征的其他组合；本公开的范围由所附权利要求书限定。本公开描述了目前预期的实践本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像入射角跟踪装置，包括：/n光源(510)；/n第一分束器或二向色镜(520)；/n第二分束器或二向色镜(530)；以及/n位置灵敏探测器(570)；/n其中所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)配置为将来自所述光源的光通过物镜(540)引导至窗口表面(560、561)；所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)还配置为将从所述窗口表面(560、561)反射并穿过所述物镜(540)的光引导至所述位置灵敏探测器(570)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 US 62/584,2371.一种成像入射角跟踪装置，包括：
光源(510)；
第一分束器或二向色镜(520)；
第二分束器或二向色镜(530)；以及
位置灵敏探测器(570)；
其中所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)配置为将来自所述光源的光通过物镜(540)引导至窗口表面(560、561)；所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)还配置为将从所述窗口表面(560、561)反射并穿过所述物镜(540)的光引导至所述位置灵敏探测器(570)。


2.根据权利要求1所述的成像入射角跟踪装置，其中所述位置灵敏探测器是四象限位置灵敏探测器。


3.根据权利要求1所述的成像入射角跟踪装置，还包括处理器，所述处理器配置为使用所述位置灵敏探测器检测到的信号来控制安装有所述物镜或窗口表面的台架。


4.根据权利要求1所述的成像入射角跟踪装置，还包括镜片(640)，所述镜片(640)布置在所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜之间，以将光聚焦到所述物镜上，其中所述光源是点光源，并且放置在所述物镜的共轭傅里叶平面上。


5.根据权利要求4所述的成像入射角跟踪装置，还包括放置在所述光源前面的第一光圈(880)和放置在所述位置灵敏探测器前面的第二光圈(890)，使得所述点光源与所述第一光圈配合而偏离光轴的中心，以使光以一定角度从所述物镜下方射出，并使仅有从所述物镜下方的期望深度的反射光穿过所述第二光圈到所述位置灵敏探测器。


6.一种成像系统，包括配备有成像入射角跟踪装置的成像显微镜，所述成像入射角跟踪装置包括：
光源(510)；
第一分束器或二向色镜(520)；
第二分束器或二向色镜(530)；以及
位置灵敏探测器(570)；
其中所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)配置为将来自所述光源的光通过物镜(540)引导至窗口表面(560、561)；所述第一分束器或二向色镜和所述第二分束器或二向色镜(520、530)还配...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·布鲁克，H·Z·马，S·巴顿，E·列瑟，B·德莱西奥，
申请(专利权)人：统雷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US