[发明专利]扫描显微镜和用于光显微成像物体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及扫描显微镜，具有用于发射照明光束的光源、用于在待成像物体中产生纵向照明焦点的照明光学器件和用于通过改变射入方向使照明焦点在待成像物体的待照明目标区域上运动的扫描装置，照明光束沿入射方向射到照明光学器件的入射光瞳中。

背景技术

由现有技术公开了一些扫描显微镜，这些扫描显微镜例如使用在荧光显微技术中，以便用激光激发用于发射荧光射束的色素，荧光射束随后被检测器检测，用于成像待检查的物体。在这种显微技术领域上，尤其使用共焦扫描显微镜，这种显微镜与标准显微镜的不同之处在于在特定的时间点并不照亮整个物体，而是产生一个通常受衍射限制的光斑，借助该光斑逐点扫描物体。由检测器在各个物体点上检测到的光信号随后被汇聚为物体的一幅整体图像。

这样的共焦显微镜通常具有一个所谓的点扫描器作为扫描装置，该点扫描器将从光源发出的照明光束偏转到照明光学器件的入射光瞳中。照明光学器件将入射到其入射光瞳中的照明光束变换为聚焦的光分布，该光分布在下文中称为照明焦点。照明焦点的形状和大小取决于照明光学器件的光学特性、尤其是数值孔径。如果照明光束在中心及垂直地、也就是说沿着光轴射到照明光学器件的入射光瞳中时，照明光学器件产生一个长形的照明焦点，其横向于光轴的伸展小于沿着光轴的伸展。照明焦点为了扫描物体而横向于光轴地运动，其方式是，点扫描器例如通过一个可运动的镜装置改变入射角，在入射角的这种情况下照明光束射到照明光学器件的入射光瞳中。

为了借助共焦显微镜进行三维成像，物体必须被以上述说明的方式点状地扫描。由于这样比较浪费，则在近些年来建议了一种在文献中称为SPIM（Selective Plane Illumination Microscopy，选择性平面照明显微术）的显微方法。该方法借助一个照明物镜和一个观察物镜工作，所述物镜彼此呈90度角地布置。该照明物镜与一个设置在它前面的柱面透镜配合作用产生近似平面的照明光分布，所述光分布沿着照明物镜的光轴穿透过（durchsetzen）物体。这样的光分布通常也称为光片或光盘。物体的被这种光片照亮的目标区域通过观察物镜成像在一个检测面、例如一个CCD上，该观察物镜的光轴垂直于该光片延伸。如果物体运动通过该光片，则可用该装置拍摄物体的分层图像。为了产生尽可能薄的光片，照明物镜必须具有相应高的数值孔径，其中，照明物镜的自由工作间距必须相应地大，以便避免与观察物镜相碰撞。照明物镜的数值孔径相应地定义光片的厚度及由此定义沿着观察物镜的光轴的光学分辨率。

在WO2010/012980 A1中说明的修改后的SPIM方法中实现了用于同一物镜的照明和检测。为此，物镜的入射光瞳被偏心地局部照明（unterle uchtet），也就是说，照明光束穿过入射光瞳的横向于光轴偏移的一部分。一个设置在物镜前面的柱面透镜在物体中产生一个照亮的光片，该光片相对物镜的光轴倾斜地设置。由该光片照亮的目标区域随后重新被物镜成像。

前面所说明的装置均借助柱面透镜工作，以便达到物镜所希望的倾斜照明。但是，使用这样的柱面透镜具有缺点。所述装置仅被设计用于借助光片倾斜照明，而不能够用于任何偏离于此的应用情况，例如点状的共焦扫描。还值得期待的是，产生用于倾斜照明的光片的光强的空间分布可变化。而这借助柱面透镜是不可能的。