[发明专利]用于提高激光扫描显微镜的分辨率的设备

说明书

本发明涉及用于激光扫描显微镜(LSM)的分辨率提高的设备。在LSM的情况下，通过具有简化的调节和更低的干扰敏感性的图像反转干涉法来实现分辨率提高的任务根据本发明通过如下方式解决：为使得在至少一个轴线上镜像的光瞳图像的波前和未改变的光瞳图像的波前干涉，将来自激光扫描显微镜的光瞳光束耦入缩短的共路干涉仪(2)，其中，将来自光瞳光束的光瞳(1)的面积沿着横向于光轴(12)的轴线(11)拆分为两个互补的子区域P和Q，以产生两个子光束，两个子光束沿着共路干涉仪(2)作为两个沿着光轴(12)对置地定向的干涉仪分支镜像对称地分开地通过全反射供给到至少一个光束偏转装置，并且使得干涉仪分支的光，即来自一个干涉仪分支的透射光与来自另一干涉仪分部的反射光以及反过来，在部分可穿透的分束器层(34)上干涉，从而可以产生来自光瞳(1)的两个不同的子区域P和Q的波前的相长干涉(C)和相消干涉(D)。

技术领域

本发明涉及用于提高激光扫描显微镜(LSM)、特别是经典的并且共聚焦的激光扫描显微镜(CLSM)的分辨率的设备。

此外，在带有位置分辨的探测器的LSM中的使用，优选地在与艾里扫描系统(Airy-Scan-System)相结合的显微图像处理中的使用具有优选的意义。

背景技术

在医学和生物学领域中，高分辨率激光扫描显微镜对于诊断、激光手术以及研究越来越重要，因为电子显微的处理和检查方法和大多数使用紫外辐射的处理和检查方法不适用于活细胞。

图像反转干涉法(缩写为III-Image Inversion Interferometry)是用于提高CLSM中的分辨率和光效率的已知方法，如其针对荧光LSM例如在Optics Express volume15，Nr 19(2007)，12206至12216中所描述地那样。

在这种情况下，为获得LSM的分辨率提高，将LSM的探测路径中的去扫描光在分束器处进行划分，波前在两个分开的干涉仪分支中相对彼此横向旋转，然后将所述波前以干涉方式在另一分束器上组合。两个干涉仪输出C(相长干涉)和D(相消干涉)可选地成像到针孔上，并且然后使用积分探测器记录。

如果发射的荧光团位于图像反转轴上，则两个相对彼此旋转的波前由于对称原因相互相同，并且可以完美地相互干涉，即在C中存在完整信号并且在D中存在零信号。相反，如果荧光团远离反转轴，则相互反转的波前不再重叠，并且因此也不相互干涉。在C和D中分别出现50％的信号。

由于对于并非来自反转轴(即，当前扫描位置)的光的干涉性抑制产生了有效的分辨率提高。在LSM中，此效果可以与点状照明和针孔组合以实现分辨率的进一步提高、更好的深度分辨率(改进的切片)和更好的信噪比(SNR)。

作为波前反转的替代，也可以进行在横轴上的波前镜像。以此，分辨率提高被限制在一个(垂直于镜轴线的)方向上；然而所述方法也可用于线扫描系统。相对于两个相互垂直的轴进行镜像的原理的双重应用又实现了反转的点对称的分辨率提高。在此情况下，光学传递函数(OTF)具有矩形形式并且传输高的空间频率，因此明显优于通常受到限制的具有几乎三角形形式的宽场传递函数(参见Optics Express volume 15，Nr 19(2007)，12209中的图2b)。

在WO 2008/093099 A2中描述了一种用于在共聚焦的激光扫描显微镜(CLSM)的情况下提高图像分辨率的方法和设备，所述方法和设备在大约1个艾里(Airy)单位的针孔孔径的情况下仍实现了的横向分辨率的显著改进。在此类型的III中，通过镜像整个图像来实现图像反转。为了实现图像反转，必须将整个图像划分和引导到两个光路中，其中，在一个其中光路中进行反转，而在另一光路中图像保持不变。随后，使得光路再次汇聚在一起并且使得图像干涉。

所有前述III方法特别地在调节方面都非常昂贵，并且对干扰效应敏感，这使得在显微镜中的使用非常困难。

发明内容