光学组件、多点扫描显微镜和用于运行显微镜的方法技术

本发明专利技术涉及一种光学组件，尤其是用于多点扫描显微镜的探测光路的光学组件，其具有探测器能定位其中有的探测平面并且具有用于对探测光进行光谱分裂的色散装置。根据本发明专利技术，光学组件的特征在于，为了使探测光传导到探测平面中，存在有畸变光学器件，其布置在色散装置的射束下游并且布置在探测平面的射束上游，并且存在有转动装置，用于使经光谱分割的探测光的照明场和畸变光学器件相对扭转。此外，本发明专利技术还涉及一种多点扫描显微镜和一种用于运行显微镜的方法。

Optical components, multipoint scanning microscopes and methods for operating microscopes

The invention relates to an optical component, in particular an optical component for detecting the optical path of a multi-point scanning microscope, which has a detector capable of locating some of the detection planes and a dispersion device for spectral splitting of the detection light. According to the present invention, the optical component is characterized by a distorted optical device arranged downstream of the beam of the dispersion device and upstream of the beam of the detection plane in order to transmit the detection light to the detection plane, and by a rotating device for relative torsion of the illumination field of the spectrum-segmented detection light and the distorted optical device. In addition, the invention also relates to a multi-point scanning microscope and a method for operating a microscope.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学组件、多点扫描显微镜和用于运行显微镜的方法
本专利技术在第一观点中涉及一种根据权利要求1的前序部分的光学组件，尤其是用于多点扫描显微镜的探测光路的光学组件。此外，本专利技术还涉及一种多点扫描显微镜和用于运行显微镜的方法。
技术介绍
用于多点扫描显微镜的探测光路的按类属的光学组件具有探测平面，在其中可定位有探测器，以及具有用于对探测光进行光谱分裂的色散装置。这种组件在光谱分辨的多点扫描显微镜中是公知的。在激光扫描显微镜中，在特定的应用的情况下，从样品发射的光被光谱分辨地探测。为此已有广泛的现有技术。例如，在DE102014116782A1中描述了一种系统，其能够实现对从被照射的样品定位射回的光进行光谱分辨地探测。DE19842288A1描述了该原理，其也被用在激光扫描显微镜中。在此可以用棱镜或光栅生成对于光谱分辨探测所需的色散。在另外的变型方案中，例如利用反射镜在谱线平面中选出谱线，然后将其引导到所谓的Airyscan探测器。此外，现在的任务在于，检测未反射回来的光谱颜色部分(当反射镜完全从射束路径中移出，该光谱颜色部分也可以是整个光谱)。由于目前只有用于共焦显微镜的行传感器适于作为具有多个像素的高敏感的传感器，所以任务在于，将来自样品的信息尽可能巧妙地成像到该行传感器上。由于使激发光落在所要检验的样品上或其中的多个聚焦区域上或其中的多点激发，使得信息在此来源于样品上或其中的这些多个不同的位置。典型地，信息以如下方式存在，即，使在本文中也被简单地称为点(Spot)的焦点在一个坐标方向上排成行，并且在与之垂直的轴上，使分别属于焦点的光谱沿空间方向展开。专利
技术实现思路
本专利技术的任务在于：提供一种光学组件、一种多点扫描显微镜和一种用于运行显微镜的方法，其中，能够实现对探测器的特别是可变的充分利用。该任务通过具有权利要求1的特征的光学组件、具有权利要求19的特征的多点扫描显微镜和具有权利要求20的特征的用于运行显微镜的方法来解决。上述类型的光学组件根据本专利技术通过如下方式被改进，即，为了将探测光传导到探测平面中存在有畸变光学器件系统，其布置在色散装置的射束下游并且布置在探测平面的射束上游，并且存有转动装置，其用于使经光谱分割的探测光的照明场和畸变光学器件相对扭转。根据本专利技术的多点扫描显微镜具有以下部件：显微镜光学器件、照明光路、探测光路、扫描仪、用于提供在照明光路中的激发光的光源、在探测光路中的根据本专利技术的光学组件、定位在根据本专利技术的光学组件的探测平面中的探测器，尤其是行探测器，其中，光学组件的探测器平面相对样品平面光学共轭，并且具有用于驱控光学组件的、尤其是光学组件的转动装置、光源并用于至少暂时处理探测器所提供的测量数据的控制单元。在根据本专利技术的用于运行根据本专利技术的显微镜的方法中，利用转动装置依赖于一定数量的照明点地调整照明场相对于畸变光学器件的转动姿态。根据本专利技术的光学组件的和根据本专利技术的显微镜的有利的改进方案以及根据本专利技术的方法的适宜的变型方案在下面的说明书中尤其是参照从属权利要求和附图描述。在本说明书的范围内，光学组件被理解为成组的光学和机械学部件，这些部件共同地满足了特定的光学功能。光学和机械学的部件可以形成为结构组件或被安装在共同的壳体中。被检验的样品射回的光从样品到诸如相机的指示装置的路径被理解为探测光路。尤其地，其也指的是各个引导射束用的并操纵射束用的部件，如例如反射镜、透镜、棱镜和光栅。以下显微镜被称为多点扫描显微镜，其中，待检验的样品同时被多个也被称为焦点或短点的焦点扫描。扫描也可以被称为采样。在本说明书的范围内，以术语“探测平面”来称呼其中布置有探测器(例如相机芯片)的平面。通常，探测平面位于与样品平面光学共轭的平面中，即位于中间图像平面中。以下部件被称为色散装置，利用这些部件能够实现对光束的空间上光谱分裂。空间上光谱分裂或意义相同的色散分裂在本说明书的范围内尤其被理解为如下情况，在其中，射线束的不同光谱分量沿不同的空间方向传导，并且在该意义下被分裂。在特定的并非微不足道的波长区间和空间方向区间中，波长向一个空间方向进行持续映射。这意味着，彼此接近的波长也沿彼此接近的空间方向传导。相应地，彼此远离的另外的波长沿彼此远离的空间方向传导。术语“畸变光学器件”针对本专利技术的目的被理解如下光学器件，其不同于例如由球面透镜提供的旋转对称的光学器件。原则上，可以使用任何光学器件作为畸变光学器件，其在相应地相对扭转时如下这样地使像场畸变，即，使待测量的空间上或光谱的自由度例如位于传感器行上。当畸变光学器件具有至少一个折射用的并且/或者反射用的变形光学器件时，则例如可以实现该技术效果。本专利技术的如下实施变型方案是特别优选的，在其中，畸变光学器件是柱体光学器件。例如，一个或多个柱体反射镜可用于柱体光学器件。特别有利地，可以补充地或替选地使用柱体透镜。然而原则上，也可以使用固定的衍射用的光学器件，诸如相位掩模、和/或可调节的衍射用的光学器件，诸如空间光调制器(SLM，spatiallightmodulator)用于畸变光学器件，以便给照明场调制必要的相位函数。如下一个光学部件或多个光学部件被称为柱体光学器件，其聚焦特性在不同的空间方向上是不同的。尤其地，如下光学器件用术语“柱体光学器件”来称呼，其中，沿一个坐标方向，即沿也被称为柱体光学器件的轴线的特定的轴线绝对不聚焦。为了描述光路中的部件的相对布置，使用术语“射束下游”和“射束上游”。在此例如意味着，针对探测光路，位于第一部件射束下游的第二部件要比位于第二部件的射束上游的第一部件更靠近探测器。对于本专利技术重要的是术语“照明场”。这指的是电磁辐射的强度的几何空间分布。例如，在白光束通过由多个杆构成的衍射光栅之后生成光谱展开的照明场，其在垂直于光栅杆的延伸方向的平面中延伸。在本专利技术的范围中，转动装置应被理解为如下器件，利用它们能够实现使照明场相对于其它部件在空间上发生扭转。相对扭转的意思是重要的只是相对的转动姿态，从而首先并且原则上待定的是，两个彼此相关的部件中的哪一个相对于环境主动转动而哪个部件相对于环境静止。在本说明书的范围内，术语“显微镜光学器件”被理解为通常存在于显微镜的光路中的所有的光学部件，尤其是显微镜物镜。以下射束路径被称为照明光路，激发光从光源直到样品所采用的射束路径。从光源到样品操纵、传导和整形激发光的光学的部件在其整体性方面被称为照明光路。术语“光”，特别是照明光、激发光和探测光，应理解为典型地在显微镜中使用的或出现的电磁辐射。尤其是在红外的、可见的或紫外光谱范围内的照明光典型地由激光器提供。优选地，根据本专利技术的显微镜优选是激光扫描显微镜。因为主要的显微镜技术是荧光显微术，所以也谈到激发光，这是因为该激发光典型地激发染料的荧光，利用该染料对样品制成标本。原则上，已公知的部件、例如电流测定式的扫描仪在根据本专利技术的显微镜中用作扫描仪。此外，多透镜阵列通常用于多点扫描显微镜，其用于提供多个照射点，尤其是可变数量的照明点。通常如下平面被称为样品平面，在其中存在有样品并且使样品尖锐地聚焦到探测器上。这意味着，探测器位于相对该样品平面光学共轭的平面中，或者换句话说，位于中间图像平面中。针对根据本专利技术的显微镜并针对根据本专利技术的光学组件原则上公知的、尤其是可编本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光学组件，尤其用于多点扫描显微镜的探测光路的光学组件，所述光学组件具有：探测平面(26)，探测器(24)能定位在所述探测平面中，用于对探测光(61、62；70；324)进行光谱分裂的色散装置(10)，其特征在于，为了使所述探测光传导到所述探测平面(26)中，存在有畸变光学器件(20)，所述畸变光学器件布置在所述色散装置(10)的射束下游并且布置在所述探测平面(26)的射束上游，并且存在有转动装置(30；40)，用于使经光谱分割的探测光的照明场(60)和所述畸变光学器件(20)相对扭转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.25 DE 102016120308.41.光学组件，尤其用于多点扫描显微镜的探测光路的光学组件，所述光学组件具有：探测平面(26)，探测器(24)能定位在所述探测平面中，用于对探测光(61、62；70；324)进行光谱分裂的色散装置(10)，其特征在于，为了使所述探测光传导到所述探测平面(26)中，存在有畸变光学器件(20)，所述畸变光学器件布置在所述色散装置(10)的射束下游并且布置在所述探测平面(26)的射束上游，并且存在有转动装置(30；40)，用于使经光谱分割的探测光的照明场(60)和所述畸变光学器件(20)相对扭转。2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述畸变光学器件(20)具有至少一个折射用的和/或反射用的变形光学器件，并且/或者具有折射用的和/或反射用的柱体光学器件(21)。3.根据权利要求1或2所述的光学组件，其特征在于，所述畸变光学器件(20)具有固定的或可变的衍射光学器件，例如相位掩模和/或至少一个空间光调制器(SLM)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学组件，其特征在于，在所述探测平面(26)中布置有探测器(24)。5.根据权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述探测器是行探测器(24)，并且所述行探测器(24)的纵向方向平行于所述畸变光学器件(20)的轴线(22)取向。6.根据权利要求4或5所述的光学组件，其特征在于，所述探测器是GaAsP探测器、光电倍增器、SPAD阵列或快速相机。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述畸变光学元件(20)相对于所述色散装置(10)固定不动。8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述畸变光学器件(20)能利用转动装置(40)相对于所述色散装置(10)扭转。9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述转动装置具有至少一个转动反射镜。10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述转动装置具有至少一个转动棱镜(32)。11.根据权利要求10所述的光学组件，其特征在于，所述转动棱镜(32)布置在光路的最窄的收缩部的位置处，尤其是布置在光瞳平面(36)中。12.根据权利要求10或11所述的光学组件，其特征在于，所述转动棱镜是阿贝柯尼棱镜或道威棱镜(32)。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·瓦尔德，蒂莫·安胡特，丹尼尔·施韦特，
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