[发明专利]荧光显微镜及用于升级荧光显微镜的构件组和模块

说明书

荧光显微镜(10)包括：样本照明光束路径，其包括用于照明光的光源(9)；用于提供具有中心强度最小值的聚焦照明光(8)的第一波前调制器(24)；分束器(26)；和布置在物镜(20)的光瞳面(30)中的第二可调波前调制器(34)。包括第二波前调制器(34)和望远镜(11)并且在分束器(26)处终止的第一检测光束路径区段与样本照明光束路径重合。单独的第二检测光束路径区段包括用于检测来自样品的荧光的检测器(38)。望远镜(11)将形成在光瞳面(30)中的第一光瞳(31)成像在较小的第二光瞳(32)中，并将第二光瞳(32)中准直的照明光(8)的光束转换成第一光瞳(31)中准直的扩大光束。

技术领域

本发明总体涉及扫描荧光显微镜，更特别地，涉及用于三维成像的共焦激光扫描荧光显微镜。本技术领域包括用于共焦荧光显微镜、STED显微镜和MINFLUX显微镜的荧光显微镜。

背景技术

从美国专利申请公开US 2015/0 338 639 A1已知一种有源透射相位调制元件和一种包括物镜和这种相位调制元件的显微镜。相位调制元件垂直于光瞳面中的光轴布置，该光瞳面通过借助中继光学器件对物镜的后孔隙成像来提供，因为物镜的后孔隙通常是不可接近的。相位调制元件位于属于照明光路和检测光路的光路区段中。因此，准直照明光和从样本发出并由物镜收集的光都通过调制元件，该调制元件改变照明光的相位以校正样本引起的像差，并且还部分地校正从样本发出的光的像差。美国2015/0 338 639 A1还提出使用可变形反射镜，即以反射模式工作的相位调制元件。然而，关于如何将这种反射镜集成在光路中，或者甚至如何优选地将透射相位调制元件集成在光路中，没有给出特别的说明。

日本专利申请公开JP 2004 341 394 A公开了一种激光扫描荧光显微镜，其包括用于校正在介质内(即，不是在介质表面)出现在成像结构中的像差的可变形反射镜。可变形反射镜布置在属于照明光路和检测光路的光路部分中的光瞳面中。在检测光路和照明或激发光路的该共同的光路部分中，扫描器布置在另一光瞳面中。所提到的两个光瞳面通过中继光学器件以相同尺寸、即以1∶1的比例彼此成像。JP 2004 341 394 A的公开内容从现有技术系统开始，其仅通过可变形反射镜来施加像差校正。JP 2004 341 394 A的申请人指出，该现有技术系统特别是对于离轴聚焦位置不允许足够的校正，并且该问题通过将可变形反射镜与特殊设计的物镜相结合来解决。

从属于同一专利族的欧洲专利申请公开EP 1 372 011 A2和美国专利US 7 633053 B2已知的激光扫描荧光显微镜包括提供照明光的激光器、反射照明光并对检测光透明的分束镜和偏振分束器。根据照明光的偏振，偏振分束器将照明光被导入照明光路的第一或第二分支。在两个分支的每一个中，相应的照明光通过四分之一波片和变焦光学器件被引导到有源波前(wave front)调制器上，该有源波前调制器被制成自适应反射元件，例如被制成具有分段可调镜面的反射镜或被制成膜反射镜。变焦光学器件用于使相应自适应元件的孔径适应显微镜物镜的孔径。由自适应反射元件反射的相应照明光被重引导到偏振分束器。通过两次穿过包括相应变焦光学器件和相应相关四分之一波片的相应分支，相应照明光的偏振旋转了90°。因此，当入射到分束器上时偏转的部分光束在沿相反方向入射时无偏转地穿过分束器，而当入射到分束器上时未偏转的部分光束在沿相反方向入射时被分束器偏转。这样，两个部分光束同轴耦合到照明光路的另一个共同部分。布置在该另一共同部分中的透镜将波前调制器的平面成像到与物镜后孔隙共轭的平面中。扫描装置布置在该共轭的平面中。照明光路通过扫描光学器件、镜筒透镜和物镜聚焦在样本中或样本上。从样本发出的光、例如荧光，被显微镜物镜收集，并且根据其偏振，采取与照明光相反的路径，使得两偏振的检测光以与入射照明光相反的方向同轴地从偏振分束器射出。然后，检测光穿过分束镜，并被导向共焦检测装置。与先前已知的通过分束器将光耦合到自适应光学系统相比，EP 1 372 011 A2的布置实现了无损耗耦合进入。一种替代装置仅包括照明光路中的一个有源波前调制器，另一种替代装置包括两个有源波前调制器，其中一个仅布置在照明光路中，另一个仅布置在检测光路中。