用于使显微镜物镜对焦于样品的装置制造方法及图纸

公开了一种用于使显微镜物镜(26)对焦于样品(18)的装置。该装置包括一个定位单元(20)，其具有主体(22)、可移动地支撑于该主体(22)并适于保持该显微镜物镜(26)的物镜保持器(24)、以及用于使物镜保持器(24)沿着显微镜物镜(26)的光轴(O)运动的执行机构(27)。该物镜保持器(24)保持该显微镜物镜(26)的面对着该样品(18)的前部。

【技术实现步骤摘要】
用于使显微镜物镜对焦于样品的装置
本专利技术涉及一种用于使显微镜物镜对焦于样品的装置，该装置包括定位单元，其具有主体、可移动地支撑于该主体并适于保持该显微镜物镜的物镜保持器、以及用于使该物镜保持器沿着该显微镜物镜的光轴移动的执行机构。
技术介绍
在高分辨率光学显微技术中，使显微镜物镜在成像光路中保持在一个稳定而且精确的位置是特别重要的。例如，现代光学显微方法中要达到的空间分辨率希望在侧向、也即垂直于显微镜物镜的光轴方向低于50nm。因此，对于样品和显微镜物镜之间的非人为故意的相对侧向位移——其可能例如因温度波动而引起——要尽可能地避免。这对于许多其中使用几分钟的成像时间的方法尤其如此，在该时间内，甚至显微镜物镜沿垂直于光轴的最轻微的位移都将会产生图像偏差，从而导致侧向分辨率相应的降低。此外，在前述类型的光学显微方法中，显微镜物镜必须以特别高的精度对焦于样品。显微镜物镜沿光轴的行程典型地处于大约100μm这个数量级之下。在显微镜中使用的用以产生显微镜物镜的对焦运动的定位单元中，越来越多地使用高精度MEMS装置，其包括主体，可移动地支撑于该主体的物镜保持器，和用于使得该物镜保持器、以及显微镜物镜沿着光轴精确地移动、以使显微镜物镜对焦于样品的执行机构(例如压电陶瓷)。常规的显微镜物镜通常在其尾端也即远离样品的那端形成螺纹。该螺纹用来例如将显微镜物镜拧进一个市场上可购得的物镜的镜头转盘中。当使用前述类型的定位单元时，利用该显微镜螺纹将显微镜物镜从其尾端拧进物镜保持器，很可能还要在这两者之间使用一个合适的适配器。现有技术中有多种已知的其它的方法来达到确保显微镜物镜尽可能地保持在一个稳定的位置并且高精度地对焦的目的。例如，美国专利US2002/0015225描述了一种显微镜，其中样品保持器和对焦单元直接安装在显微镜物镜上。然而，这有一个缺点，就是不再可能轻易地改变显微镜物镜。此外，对样品的操作对对焦单元具有直接的影响，这可能损害对焦精度。欧洲专利申请EP1418456A1描述了一种显微镜，其通过采用绕着光轴的旋转对称设置以及使用热膨胀系数互相适配的光学元件来防止显微镜物镜在垂直于光轴方向上出现不想要的位置偏离。世界专利申请WO2006/056178A1公开了一种显微镜物镜，该物镜通过导向套管(guidesleeve)而与载物台成为一体。然而，这在增加了沿光轴方向的稳定性的同时，位于导向套管内的显微镜物镜在垂直于光轴方向上却存在不可忽略的移动(play)。美国专利US6,731,327B1描述了一种用于使显微镜物镜沿着光轴移动的定位单元。该定位单元具有一个用于额外地将显微镜物镜稳定在其操作位置的夹持装置。然而，该夹持装置的提供使得设计相对复杂。从德国专利申请DE19949044A1可知一种使用双平行弹簧部件获得显微镜物镜的精细定位的装置。该双平行弹簧元件在显微镜物镜的远离样品的那一端起作用，结果，显微镜物镜另外那个正对着样品的自由端可能发生一个不能忽视的倾斜，这导致不希望出现的图像偏移以及空间分辨率的相应的降低。从US2009/0284853A1可知一种对焦装置，其包括一对叶簧(leafspring)，每一个叶簧有一端与主体耦合，另一端与物镜保持器耦合。该物镜保持器通过设置在透镜镜筒(lensbarrel)的外表面的外螺纹和与该外螺纹啮合的螺母而形成。在US2010/0091363A1中描述了一种物镜保持器，通过采用该保持器能够选择性地使得多个物镜中的每一个都进入显微镜光路中。这些个物镜分别都具有一个在同样的高度沿着光轴布置的接触面，该接触面与一个对应的固定接触面相接触，因此这些物镜之间获得了齐焦性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能以尽可能高的空间分辨率使显微镜物镜精确对焦于样品的装置。根据本专利技术，该目的通过权利要求1的请求保护的主题来实现。因而，与将显微镜物镜保持在尾端也即远离样品的那端(并且通常是通过该端部所提供的螺纹)的常规系统相比，本专利技术的一个特点是显微镜物镜保持在面对着样品的前部，该前部是指所谓的前透镜所处的地方。这是因为已经发现，将物镜稳定在其前端——如本专利技术所提出的，在其达到最高可能等级的横向分辨率时，具有优于将其稳定在其尾端的常规方法的优点。在显微镜物镜中，总有一个与光轴垂直的倾斜容差平面，在该平面内，垂直于光轴的显微镜物镜的倾斜至少在第一近似内不会产生图像偏差。这个平面与物镜光学系统的第一主平面重合。该平面的准确的位置取决于显微镜物镜的具体设计，特别取决于物镜中透镜的具体布置和数量。然而，对于用在高分辨率显微术中的、具有几十毫米(通常大约从45到65mm)的总长度的高倍放大显微镜物镜——其具有仅仅几毫米的焦距——而言，能够肯定地说，倾斜容差平面位于物镜的前部，该前部面对着样品。这个前部包含上面提及的、从样品看过来构成第一透镜的、面对着样品的前透镜。因此，在本专利技术的具体实施中，为了显著提高横向分辨率，在给定的条件下，物镜保持器与显微镜物镜啮合得尽可能靠前，这在所有情况下都是足够的。定位单元具有一个或者多个杠杆臂(leverarm)，杠杆臂每个都在其一端经由第一弯曲梁(flexurebearing)耦合到主体，并在其另一端经由第二弯曲梁耦合到物镜保持器。在这个实施例中，定位单元是一个单片元件，其刚性部分由主体和物镜保持器构成，并且彼此之间通过弯曲梁可以相对移动。弯曲梁每个都由该元件的一部分构成，这部分相对于相邻的部分具有减小的抗弯性能。这个减小的抗弯性能可以通过例如使构成该元件的材料的横截面局部减小的方式来实现。在一个优选实施例中，设置有互相平行的两个杠杆臂，它们连同主体和物镜保持器一起，形成一个平行四边形设置。这种平行四边形设置使得物镜保持器能够在垂直于光轴上的不希望出现的运动非常少量同时实现沿光轴方向精确的定位运动。为此提供该执行机构，其施力于杠杆臂，从而产生该平行四边形设置的受控运动。将定位单元的主体结合到载置样品的载物台上。在这个实施例中，显微镜物镜的前部——其面对着样品——经由定位单元与放置在载物台上的样品耦合。有利的是，这在显微镜物镜和样品之间产生一个短的耦合距离，这避免了在显微镜物镜和样品之间出现过度的相对运动，特别是因温度改变而引起的相对运动。在另一个优选实施例中，执行机构是一个整合到定位单元的主体中的压电部件。这种压电部件能够使得物镜保持器沿着光轴非常精确地移动。优选的是，物镜保持器包括一个具有内螺纹的圆环(ring)，并且显微镜物镜在其面对着样品的前部具有外螺纹，圆环的内螺纹拧进所述外螺纹。这种用于显微镜物镜的保持布置——其相对于光轴为旋转对称——进一步减小了垂直于光轴方向上的偏移。根据本专利技术的另一方面，其提供了一种根据权利要求8所述的具有用于对焦显微镜物镜的装置的显微镜。附图说明图1示出了作为本专利技术一个示例性实施例的高分辨率光学显微镜。具体实施方式下面将参照一个示例性实施例来具体描述本专利技术。唯一的这幅图示出了作为本专利技术一个示例性实施例的高分辨率光学显微镜。图中用10大致标出的光学显微镜包括一个倒置工作台12，在该工作台12上放置有一个具有贯通的开口16的载物台14。在载物台14上以覆盖开口16的方式放置样品18。将定位单元20结合到载物台14的下侧。定位单元20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.26 DE 102010060841.61.一种用于使显微镜物镜(26)对焦于样品(18)的显微镜装置，包括：定位单元(20)，具有主体(22)、可移动地支撑于该主体(22)并适于保持该显微镜物镜(26)的物镜保持器(24)、以及用于使物镜保持器(24)沿着显微镜物镜(26)的光轴(O)移动的执行机构(27)，其中该物镜保持器(24)仅仅在该显微镜物镜(26)的面对着该样品(18)的前部保持该显微镜物镜(26)，其中该定位单元(20)包括一个或者多个杠杆臂(28，30)，每个杠杆臂在其一端经由第一弯曲梁耦合到该主体(22)，并在其另一端经由第二弯曲梁耦合到该物镜保持器(24)，其中所述定位单元(20)是一个单片元件，所述主体(22)、所述物镜保持器(24)和所述一个或者多个杠杆臂(28，30)是所述单片元件的部分，并且通过形成于所述单片元件内的腔(32)互相分隔开，所述腔(32)设置在所述定位单元(20)内，以使在所述一个或者多个杠杆臂(28，30)的纵向端部区域内，构成定位单元(20)的材料具有局部横截...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·甘瑟，
申请(专利权)人：徕卡显微系统复合显微镜有限公司，
类型：发明
国别省市：