用于红外（IR）显微镜的宏观区域摄像机制造技术

介绍了与远场可见光成像系统联接的施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜的一个新颖安排，该系统不干涉该探询（IR）光束。结合卡塞格伦物镜的典型（IR）显微镜，基于该固有的有限视场，在定位所希望的目标样品区域中存在困难。由于通常应用的可见光成像附件上游必须使用基于反射几何形状的相同的数值孔径，此类系统也遭受一个有限视场的影响。为了克服此类困难，此处这些新颖实施例涉及放置一个可见光摄像机，使得该摄像机的光轴与该IR和该显微镜的主要可见光束路径共线但在提供该（IR）图像放大的该光路之外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于红外(IR)显微镜的宏观区域摄像机 专利技术背景专利
本专利技术涉及光学显微法的领域。更具体地说，本专利技术涉及一种能够同时观察到感兴趣的区域和一个显著更宽的视场两者的新颖的反射红外显微镜物镜。 相关技术讨论红外(IR)并且尤其傅里叶变换红外(FTIR)显微镜系统使得能够用光学分光镜探询实质上较小的样品，这是通过将一个样品的一个更大区域的所获得的图像数据用一个限定的空间分辨率进行映射。因此，该FTIR显微镜的一个有益的方面是从该样品基质的一个小得多的、限定的区域收集红外光谱的能力。FTIR显微法具体地可以提供嵌入在一个样品中的一个非常小的污染物的光谱信息或关于化学成分的具体细节或其他类型的空间信息。使用此类显微镜的应用可以包括，但不限于:生化分析、化学分析、聚合物分析、药物和材料分析以及取证。在一个FTIR显微镜中，物镜可以是卡塞格伦(Cassegrain)安排并且具有例如在大约15倍和40倍之间的放大倍数，这要求该光学器件具有一个大的数值孔径和一个小视场。被广泛接受的是，在此类卡塞格伦安排中使用反射光学器件是比使用透射光学器件更好的方法，这是由于此类反射部件的使用提供了一个具有更低反射损失和最小色差的宽光谱范围。此外，由于反射光学器件不具有波长带通/截止限制，这些光学器件不但可以被用于目视观察而且可以用于采集红外数据。然而，当开发一个具有适当的放大倍数但是具有一个用于瞄准所希望样品的所希望的可见光宽视场的显微镜时，使用反射光学器件限制了设计者具有的灵活性并且常常使得可变放大倍数不切实际。为了补偿，此类显微镜可以配置有，例如一个翻转镀铝反射镜或一个二向色(IR反射/可见光透明)反射镜，从而使得使用者无需改变该物镜或放大倍数就能观察和收集数据，尽管如此同时实现可见光和IR光的同轴光束路径。然而，这个具体的安排在IR显微法领域已经产生了一个长期存在的问题，如本领域普通技术人员已知的，这是由于虽然该可见光视场在某种程度上往往大于红外视场(尽管行进穿过相同的显微镜光束路径)，但是该可见光安排仍然较大地受数值孔径(NA)和物镜放大倍数的限制。作为绕过此类限制的一种方法，可替代地，可以通过在配备有一个机动样品台的任何红外显微镜中拼接多个帧(也称为“马赛克”图像)来完成对更大视场图像的获取。然而，这个过程也示出了一些不方便，如:1)该拼接的、重构的图像的质量受到对图像渐晕以及其他照明伪像的样品台校准和调整准确度的影响，2)获取一幅由数百个帧组成的大图像所需要的时间显著地有损于每次分析的总体测量成本，3)通过该显微镜物镜的照明受到可见光照明器的固有功率、样品反射性或不透明性，等等的影响，以及4)在没有已良好校准的机动台(即；一个人工台)帮助的情况下，要获取一个大的视场图像而不改变该物镜放大倍数是不可能的。因此，对于提供作为在IR显微镜中使用的总体卡塞格伦物镜(S卩，一个施瓦兹希尔德-卡塞格伦(SchwarzschiId Cassegrainian)物镜)的改进存在需要,从而使得该显微镜能够以一种时间有效的方式找到所探测的区域。如在此披露的本专利技术实施例，通过使用以一种新颖的方式联接到这样一个物镜的副反射镜的一个阵列式摄像机来着手解决这一需要，从而使得一个用于瞄准所希望的样品区域的宽视场尤其能够提供该仪器的快速和有效的使用。 专利技术概述本专利技术是针对一种红外(IR)显微镜，该显微镜配置有一个可见光摄像机，该摄像机的光轴与该(IR)和该显微镜的主要可见光束路径共线，但是在提供该图像放大的光路之夕卜。具体地，在此披露的该红外(IR)显微镜包括一个配置有一个主反射镜和一个副反射镜的反射物镜，其中，该主反射镜和该副反射镜引起入射(IR)辐射在穿过该反射物镜之后聚焦在一个样品平面上，从而形成样品感应的放大成像和光谱信息，并且联接到该副反射镜的一个阵列式摄像机提供一个宽视场从而使得在操作该(IR)系统时能够简化该样品的区域的瞄准。也应当被了解的是该摄像机的光轴进一步被配置成为与该入射(IR)辐射的光轴共线但是在该光路的外部，从而不干扰提供放大成像和光谱信息的入射(IR)辐射。因此，本专利技术提供了一个大视场摄像机和多个照明装置(例如，LED多角度照明器)的集成，这使得能够:1)对显著地大于由该物镜提供的区域的一个区域进行视频捕捉，2)显著地减少视频收集时间(通常用一个帧代替数百个)，这也改进了总体分析时间(成本)，3)提供比内建式阿贝(Abbe)或科勒(Koehler)类型照明器更亮的照明，这有助于覆盖一个具有不同的光学和表面属性的更宽的样品范围，以及4)通过对配备有人工台和单一的/固定的物镜的显微镜的大视场观察实现找到试样的简明性，由此显著地降低了隐含成本。 附图简要说明图1示出了一个可以配置有在此披露的增强型施瓦兹希尔德物镜的示例显微镜。图2A和图2B分别示出了组成施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜的这些部件的一个示例分解图和所获得的组件。图3示出了配置有在此披露的可见光远场成像安排的施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜的一个示例实施例。图4A使用联接到该施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜的可见光成像系统示出了一幅示例远场图像。图4B示出了一幅由该施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜提供的放大的IR图像，如由在图4A中所示出的该可见光成像系统所瞄准的。 详细说明在本专利技术的说明书中，除非含蓄或明确地理解或另外陈述，应理解一个以单数出现的词语涵盖它的相对应的复数，并且以复数出现的词语涵盖它的相对应的单数。另外，除非含蓄或明确地理解或另外陈述，应理解在此描述的任何给定的部件或实施例、该部件的任何列出的可能的候选或替代物可总体上被单独使用或者彼此组合使用。此外，应当了解如在此示出的图不一定是按照比例绘制的，其中这些元件中的一些可能仅仅是为了本专利技术的清晰而绘制出。并且，参考数字在各图中可能重复，以示出多个对应的或类似的元件。另夕卜，除非含蓄或明确地理解或另外陈述，应理解这样的候选或替代物的任何列表仅仅是说明性的，并不是限制的。此外，除非另外指示，否则在说明书和权利要求中使用的表示组成部分、组成成分、反应条件等等的数量的数字应被理解为是由术语“大约”修饰的。因此，除非相反地指示，否则在本说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，可取决于试图通过在此呈现的主题获得的所需要的特性而不同。至少，并且不是试图限制等价物原则对本权利要求范围的应用，应当至少根据报告的有效位数的数字并且通过应用寻常的舍入技术来解释每个数值参数。尽管阐述在此呈现的主题的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实例中阐述的数值是尽可能准确地报告的。然而，任何数值本质上就包含了必然由它们相应的测试测量中所存在的标准偏差引起的某些误差。 整体说明如本领域普通技术人员已知的，该施瓦兹希尔德设计仅仅是该基本的卡塞格伦遥测技术的一个反转并且由于其紧凑性；当在IR应用中使用时它是一种所希望的配置。相对于如在红外(IR)显微镜(如，傅里叶变换红外线(FTIR)显微镜)中使用的施瓦兹希尔德-卡塞格伦反射物镜，该物镜的设计在一个宽范围的辐射能量波长上提供了良好的图像质量。由于常常在直到远红外范围的波长处用辐射能量检查样品，在不同的波长处对辐射能量成像的能力对当代显微镜法是重要的。虽然对IR应用有益，但在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外（IR）显微镜，包括：一个反射物镜，该反射物镜配置有一个主反射镜和一个副反射镜，其中所述主反射镜和所述副反射镜引起入射的（IR）辐射在穿过所述反射物镜之后聚焦在一个样品平面上，从而形成样品感应的窄视场成像信息；以及一个联接到所述副反射镜的阵列式摄像机，从而提供一个用于瞄准所述样品的多个区域的宽视场，其中所述摄像机的光轴进一步被配置成与该入射的（IR）辐射的光轴共线但在提供该入射的（IR）窄视场成像和光谱信息的该光路之外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.01 US 13/150,8471.一种红外(IR)显微镜，包括: 一个反射物镜，该反射物镜配置有一个主反射镜和一个副反射镜，其中所述主反射镜和所述副反射镜引起入射的(IR)辐射在穿过所述反射物镜之后聚焦在一个样品平面上，从而形成样品感应的窄视场成像信息；以及 一个联接到所述副反射镜的阵列式摄像机，从而提供一个用于瞄准所述样品的多个区域的宽视场，其中所述摄像机的光轴进一步被配置成与该入射的(IR)辐射的光轴共线但在提供该入射的(IR)窄视场成像和光谱信息的该光路之外。2.如权利要求1所述的显微镜，其中，所述反射物镜包括一个施瓦兹希尔德-卡塞格伦物镜。3.如权利要求1所述的显微镜，其中，所述显微镜被配置为一个傅里叶变换红外线(FTIR)显微镜。4.如权利要求1所述的显微镜，其中所述阵列式摄像机包括选自CMOS摄像机和CXD摄像机的至少一个摄像机。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·梅里尔，F·伊兹雅，
申请(专利权)人：热电科学仪器有限公司，
类型：
国别省市：