帶有多個(gè)探測(cè)器的可切換顯微鏡布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顯微鏡布置，該顯微鏡布置被提供有：顯微鏡（10），該顯微鏡包括至少兩個(gè)用于輸出熒光信號(hào)的光輸出端（12，14）和用于切換這這些光輸出端之間的熒光信號(hào)的輸出的切換布置（16）；分束器布置（18）；光學(xué)元件（28，30），這些光學(xué)元件用于以如下方式生成與每個(gè)輸出端相關(guān)聯(lián)的分離的部分光束路徑（24，26）：這些輸出端各自的對(duì)應(yīng)的熒光信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在該分束器布置處疊加；以及還有至少兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器（20，22），其中，對(duì)于這些部分光束路徑中的每一條而言，在反射時(shí)，這些探測(cè)器之一位于該分束器后面（從該顯微鏡觀看），以及在透射時(shí)，這些探測(cè)器中的另一個(gè)位于該分束器布置的后面（從該顯微鏡觀看）。
【專利說明】帶有多個(gè)探測(cè)器的可切換顯微鏡布置
[0001]為了用顯微鏡觀察熒光信號(hào)，通常使用攝像機(jī)(CXD、sCMOS、EMCXD、ICXD、或類似物)，這些攝像機(jī)通過輸出端(端口)以及可選地通過附加光學(xué)元件連接到該顯微鏡上，這些附加光學(xué)元件被提供用于此目的，以調(diào)節(jié)成像條件或距離(中繼光學(xué)器件)。為了同時(shí)觀察多種顏色，熒光經(jīng)常被分開在多個(gè)攝像機(jī)上。這可以在顯微鏡內(nèi)、顯微鏡外或在攝像機(jī)內(nèi)完成。通常通過在光束路徑內(nèi)使用二向色元件(顏色分離器)根據(jù)波長(zhǎng)或偏振來完成此顏色分離。
[0002]這種用于顏色分離的一般缺點(diǎn)在于，在外部分離的情況下，只能在一個(gè)端口使用顏色分離布置。這具體地意味著通常只可以在該端口處使用昂貴的探測(cè)器。為了在不同探測(cè)方式之間快速地向后和向前切換裝置，如旋轉(zhuǎn)盤和寬視野或旋轉(zhuǎn)盤以及TIRF (全內(nèi)反射顯微鏡方法)，該缺點(diǎn)使得自己特別地感覺到每種配置需要相應(yīng)的探測(cè)器和濾光器/濾光輪。尤其是在多通道測(cè)量中，其中，每個(gè)通道需要一個(gè)探測(cè)單元，重復(fù)硬件導(dǎo)致大量的額外費(fèi)用。
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種顯微鏡布置，該顯微鏡布置簡(jiǎn)單地并且不昂貴地允許多次使用探測(cè)器用于不同的應(yīng)用和/或通過不同端口。
[0004]本發(fā)明通過根據(jù)以下說明書和權(quán)利要求書的安排實(shí)現(xiàn)此目的。
[0005]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，兩個(gè)或兩個(gè)以上探測(cè)器(如攝像機(jī)、APD (雪崩光電探測(cè)器)或光電倍增器)被組合起來允許在不需要重新配置的情況下以不同的探測(cè)方法同時(shí)或順序地使用。為此目的，顯微鏡在不同輸出端之間使用手動(dòng)或機(jī)動(dòng)切換，并且優(yōu)選地以如下方式選擇光學(xué)結(jié)構(gòu):在光束再次疊加前兩個(gè)臂的光路徑或機(jī)械路徑長(zhǎng)度相等或幾乎相等?？梢岳缤ㄟ^單個(gè)二向色元件(顏色分離器或通用分束器)或通過手動(dòng)操作或由電機(jī)操作的顏色分離器/滑動(dòng)器或?yàn)V光輪實(shí)現(xiàn)此疊加。此分束器或顏色分離器再次將熒光分成兩個(gè)光臂，每個(gè)光臂引向兩個(gè)探測(cè)器之一。取決于顯微鏡內(nèi)的交換機(jī)的位置，二向色元件在透射時(shí)為兩個(gè)光臂之一或在反射時(shí)為另一個(gè)光臂起作用，或者反之亦然。因此，為交換機(jī)的兩個(gè)位置實(shí)現(xiàn)二色探測(cè)。
[0006]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，使用了顯微鏡的單個(gè)光輸出端(端口)，并且直接后來(或者中繼或成像光學(xué)元件后)，用可移動(dòng)反射鏡或其他光學(xué)元件(Α0Μ (聲光調(diào)制器)、AOTF (聲光可調(diào)濾光器)、EOM (電光調(diào)制器)等)在這兩個(gè)光臂之間進(jìn)行切換。優(yōu)選地長(zhǎng)度相等或幾乎相等的光路徑后，如在上述實(shí)施例中，這兩個(gè)臂在分束器(或者取決于波長(zhǎng)，例如，用顏色分離器，或者獨(dú)立于波長(zhǎng)，例如通過偏振)處疊加。以此方式，甚至可以在沒有內(nèi)部端口交換機(jī)的顯微鏡內(nèi)實(shí)現(xiàn)之前示例中所述的配置；或者可以相應(yīng)地?cái)U(kuò)大只可以使用一個(gè)外部端口的顯微鏡。
[0007]圖1不出了一種符合本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯微鏡布置。
[0008]圖2示出了一種符合本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的顯微鏡布置。
[0009]圖1和圖2中示出了本發(fā)明的顯微鏡布置的實(shí)施例，該實(shí)施例提供有顯微鏡10，該顯微鏡具有兩個(gè)用于輸出突光信號(hào)的光輸出端12和14和用于在這些輸出端12和14之間切換熒光信號(hào)的輸出的切換布置16、配置有例如顏色分離器的分束器18、兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器20和22以及光學(xué)元件(反射鏡28、透鏡30)，這些光學(xué)元件用于生成兩條分別與這兩個(gè)輸出端12、14之一相關(guān)聯(lián)的分離的部分光束路徑或光臂24和26。在所示示例中，旋轉(zhuǎn)盤單元32 (共焦尼普科夫掃描儀)被整合到部分光束路徑26內(nèi)。形成部分光束路徑24、26，從而使得對(duì)應(yīng)的熒光信號(hào)在通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在分束器18處疊加，其中，部分光束路徑24、26具有長(zhǎng)度至少大致相等的光路徑(如在所示示例中)或者這些部分光束路徑的至少一條被提供有一種用于補(bǔ)償光路徑差(未示出)的布置。探測(cè)器20、22以如下方式被布置:部分光束路徑24和26的每一條，這些探測(cè)器之一在反射時(shí)位于分束器18后面(從顯微鏡10觀看)并且另一個(gè)探測(cè)器在透射時(shí)位于分束器18后面(在所示示例中，對(duì)于第一部分光束路徑24而言，探測(cè)器22在反射時(shí)位于分束器18后面，以及探測(cè)器20在透射時(shí)位于分束器18后面，而這恰好與第二部分光束路徑26相反)。
[0010]根據(jù)要求，在所示示例中，可以在各種探測(cè)方式之間切換。圖1示出了交換機(jī)組件16的第一位置，在此位置上使用第一輸出端12 (并且因此使用第一部分光束路徑24)，該第一輸出端可以用于EPI (即，照明和成像光束路徑)測(cè)量、TIRF測(cè)量或SI (結(jié)構(gòu)照明)測(cè)量。圖2示出了切換布置16的第二位置，在此位置上使用第二輸出端14(并且因此使用第二部分光束路徑26)，該第二輸出端用于通過單元32探測(cè)旋轉(zhuǎn)盤。
[0011]在替代性實(shí)施例中，可以在顯微鏡10外提供一種與切換布置16相對(duì)應(yīng)的切換布置，以便在兩條部分光束路徑24和26之間切換單個(gè)顯微鏡輸出端(例如，輸出端12)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，顯微鏡布置包括:顯微鏡，該顯微鏡包括至少兩個(gè)用于輸出熒光信號(hào)的光輸出端和用于切換這些光輸出端之間的熒光信號(hào)的輸出的切換布置；分束器；光學(xué)元件，這些光學(xué)元件用于以如下方式生成與各輸出端相關(guān)聯(lián)的分離的部分光束路徑:這些輸出端各自的對(duì)應(yīng)的熒光信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在該分束器處疊加；以及至少兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器，從而使得對(duì)于這些部分光束路徑中的每一條而言，在反射時(shí)，這些探測(cè)器之一位于該分束器后面(從該顯微鏡觀看)，以及在透射時(shí)，這些探測(cè)器中的另一個(gè)位于該分束器后面(從該顯微鏡觀看)。
[0013]在一些實(shí)施例中，該分束器包括顏色分離器。在一些實(shí)施例中，這些探測(cè)器的至少一個(gè)包括攝影機(jī)。在一些實(shí)施例中，這些探測(cè)器的至少一個(gè)被提供有雪崩光電二極管、光電倍增器或它們的陣列。在一些實(shí)施例中，該切換布置被配置成用于在這些輸出端之間的手動(dòng)切換，或者為機(jī)動(dòng)的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，顯微鏡布置包括:顯微鏡，該顯微鏡具有至少一個(gè)用于輸出突光信號(hào)的光輸出端和用于切換部分光束路徑之間的突光信號(hào)的切換布置；分束器；光學(xué)元件，這些光學(xué)元件用于以如下方式生成部分光束路徑:熒光信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在該分束器處疊加；以及至少兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器，其中，對(duì)于這些部分光束路徑中的每一條而言，在反射時(shí)，這些探測(cè)器之一位于該分束器后面(從該顯微鏡觀看)，以及在透射時(shí)，這些探測(cè)器中的另一個(gè)位于該分束器后面(從該顯微鏡觀看)。
[0015]在一些實(shí)施例中，該切換布置具有AOTF交換機(jī)、電光交換機(jī)或由電流計(jì)驅(qū)動(dòng)的交換機(jī)。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤單元(如尼普科夫掃描儀)被整合到部分光束路徑之一內(nèi)。
[0016]在一些實(shí)施例中，部分光束路徑形成一條長(zhǎng)度至少大致相等的光路徑或者這些部分光束路徑中的至少一條具有用于補(bǔ)償光路徑差值的布置。
[0017]本發(fā)明還包括一種使用可切換顯微鏡的方法，該方法包括:在兩個(gè)可切換的光輸出端之間切換顯微鏡，這些光輸出端具有不同的光路徑，使這兩條光路徑的光輸出在分束器處疊加，以及使用在反射時(shí)位于該分束器后面的第一探測(cè)器(從顯微鏡看)以及在透射時(shí)位于該分束器后面的第二探測(cè)器(從顯微鏡看)探測(cè)該光輸出。
[0018]根據(jù)該方法的一個(gè)實(shí)施例，通過在兩個(gè)可切換的光輸出端之間切換顯微鏡來操作可切換顯微鏡，這些光輸出端連接到不同的光路徑上；使這兩條光路徑的光輸出在分束器處疊加，以及使用在反射時(shí)位于該分束器后面的第一探測(cè)器(從顯微鏡看)以及在透射時(shí)位于該分束器后面的第二探測(cè)器(從顯微鏡看)探測(cè)該光輸出。
[0019]在一些實(shí)施例中，在光束疊加前這些光束的不同光路徑幾乎相等。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括在光束疊加前補(bǔ)償不同光輸出端的光路徑長(zhǎng)度之間的差值。在一些實(shí)施例中，使兩條光路徑的光輸出在顏色分束器處疊加。在一些實(shí)施例中，在兩個(gè)可切換的光輸出端之間切換顯微鏡包括激活切換電機(jī)。
[0020]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)理解，在不脫離如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在此做出各種變化、替代以及改變。而且，本發(fā)明的范圍并非旨在局限于在本說明書中所述的工藝、機(jī)器、制造物、物質(zhì)的組合物、手段、方法以及步驟的具體實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本發(fā)明的披露中輕易認(rèn)識(shí)到的，可以根據(jù)本發(fā)明利用現(xiàn)有的或往后要開發(fā)的、大體上執(zhí)行相同功能或大體上實(shí)現(xiàn)和此處所述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造物、物質(zhì)的組合物、手段、方法以及步驟。相應(yīng)地，所附權(quán)利要求書是旨在于將此類工藝、機(jī)器、制造物、物質(zhì)的組合物、手段、方法或步驟包括在它們的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種顯微鏡布置，包括: 顯微鏡(10),該顯微鏡包括至少兩個(gè)用于輸出突光信號(hào)的光輸出端(12,14)和用于切換所述光輸出端之間的突光信號(hào)的輸出的切換布置(16 )； 分束器(18)； 光學(xué)兀件(28, 30),該光學(xué)兀件用于以如下方式生成與每個(gè)輸出端相關(guān)聯(lián)的分離的部分光束路徑(24，26)，所述方式為:所述輸出端中的每個(gè)輸出端的對(duì)應(yīng)的熒光信號(hào)在通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在該分束器處疊加；以及 至少兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器(20，22)，從而使得對(duì)于所述部分光束路徑中的每一條而言，從該顯微鏡觀看，在反射時(shí)，所述探測(cè)器之一位于該分束器后面，以及從該顯微鏡觀看，在透射時(shí)，所述探測(cè)器的另一個(gè)位于該分束器后面。
2.如權(quán)利要求1所述的顯微鏡布置，其中，該分束器包括顏色分離器(18)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的顯微鏡布置，其中，所述探測(cè)器(20，22)中的至少一個(gè)包括攝影機(jī)。
4.如權(quán)利要求3中所述的顯微鏡布置，其中，所述探測(cè)器(20，22)中的至少一個(gè)被提供以雪崩光電二極管、光電倍增器或它們的陣列。
5.如以上權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的顯微鏡布置，其中，該切換布置(16)被配置成用于在所述輸出端之間手動(dòng)切換，或者為機(jī)動(dòng)的。
6.—種顯微鏡布置,包括: 顯微鏡(10),該顯微鏡具有至少一個(gè)用于輸出突光信號(hào)的光輸出端(12)和用于在部分光束路徑(24，26)之間切 換該熒光信號(hào)的切換布置； 分束器(18)； 光學(xué)元件(24，26)，所述光學(xué)元件用于以如下方式生成部分光束路徑:熒光信號(hào)在通過對(duì)應(yīng)的部分光束路徑后在該分束器布置處疊加；以及 至少兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器(20，22)，其中，對(duì)于所述部分光束路徑中的每一條而言，從該顯微鏡觀看，在反射時(shí)，所述探測(cè)器之一位于該分束器后面，以及從該顯微鏡觀看，在透射時(shí)，所述探測(cè)器中的另一個(gè)位于該分束器布置的后面。
7.如權(quán)利要求6中所述的顯微鏡布置，其中，該切換布置(16)為機(jī)動(dòng)的。
8.如權(quán)利要求7中所述的顯微鏡布置，其中，該切換布置(16)具有AOTF交換機(jī)、電光交換機(jī)或由電流計(jì)驅(qū)動(dòng)的交換機(jī)。
9.如以上權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)中所述的顯微鏡布置，其中，旋轉(zhuǎn)盤單元(32)(尼普科夫掃描儀)被整合到所述部分光束路徑之一(26)內(nèi)。
10.如以上權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)中所述的顯微鏡布置，其中，所述部分光束路徑(24，26)形成一條至少大致長(zhǎng)度相等的光路徑，或者所述部分光束路徑中的至少一條具有用于補(bǔ)償光路徑差值的布置。
11.一種操作可切換顯微鏡的方法，包括: 在兩個(gè)可切換的光輸出端之間切換該顯微鏡，所述光輸出端連接到不同的光路徑； 在分束器處使這兩條光路徑的光輸出疊加；以及 使用從該顯微鏡看在反射時(shí)位于該分束器后面的第一探測(cè)器以及從該顯微鏡看在透射時(shí)位于該分束器后面的第二探測(cè)器探測(cè)該光輸出。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述光束被疊加前光束的不同光路徑幾乎相
13.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在所述光束被疊加前補(bǔ)償不同光輸出端的光路徑長(zhǎng)度的差值。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使這兩條光路徑的光輸出在顏色分束器處疊加。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在兩個(gè)可切換的光輸出端之間切換該顯微鏡包括激活切換電 機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01B9/04GK103459975SQ201280017852
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】R.烏爾, R.道姆, X.弗格勒 申請(qǐng)人:Fei 公司