緊湊型顯微鏡的制作方法
【專利摘要】一種緊湊型顯微鏡，包括外殼，支撐元件，位于所述外殼內(nèi)并且由支撐元件支撐的主光學(xué)支撐元件，支撐元件和主光學(xué)支撐元件之間的至少一個(gè)隔振支座，照明部分，物鏡系統(tǒng)，安裝在主光學(xué)支撐元件上的樣品臺(tái)，用于將照明光束從照明部分向樣品臺(tái)引導(dǎo)的照明光學(xué)系統(tǒng)，以及用于從樣品臺(tái)接收返回光并將返回光傳輸?shù)綑z測(cè)設(shè)備的返回光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述照明光學(xué)系統(tǒng)和返回光學(xué)系統(tǒng)被安裝在主光學(xué)支撐元件上。
【專利說明】
緊湊型顯微鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及一種緊湊型顯微鏡，一種包括緊湊型顯微鏡和照明源模塊的系統(tǒng)，一種顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)和一種控制顯微鏡聚焦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)顯微和光譜學(xué)包括大量的技術(shù)和應(yīng)用。不例性技術(shù)包括微分干涉相襯、相差和暗視場(chǎng)顯微，吸收顯微，相干干涉顯微，拉曼光譜和顯微，以及基于焚光的技術(shù)，例如焚光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)光譜，熒光壽命成像、光譜偏振和各向異性顯微，多色、交變激光激發(fā)顯微，基于單粒子定位和結(jié)構(gòu)照明的超高分辨率顯微。
[0003]對(duì)于許多應(yīng)用，顯微鏡系統(tǒng)必須極為穩(wěn)定、避免振動(dòng)和其他外部影響、精確對(duì)準(zhǔn)和控制、能夠檢測(cè)特別弱的信號(hào)、以及操作安全。商業(yè)上可用的系統(tǒng)以及針對(duì)特定應(yīng)用的定制顯微系統(tǒng)昂貴且尺寸和重量大，且因此不可便攜，然而要求大量的基礎(chǔ)設(shè)施、維修成本、操作者培訓(xùn)和定制軟件，以及因此而來的巨大的總成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一個(gè)緊湊型顯微鏡，包括外殼，支撐元件，位于所述外殼內(nèi)并且由支撐元件支撐的主光學(xué)支撐元件，支撐元件和主光學(xué)支撐元件之間的至少一個(gè)隔振支座，安裝在主光學(xué)支撐元件上的樣品臺(tái)，用于從樣品臺(tái)接收返回光并將返回光傳輸?shù)綑z測(cè)設(shè)備的返回光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述返回光學(xué)系統(tǒng)被安裝在主光學(xué)支撐元件上。
[0005]緊湊型顯微鏡可具有安裝在主光學(xué)支撐元件上的物鏡系統(tǒng)。
[0006]緊湊型顯微鏡還可以包括照明部分和照明光學(xué)系統(tǒng)，照明光學(xué)系統(tǒng)用于將來自照明部分的照明光束引導(dǎo)到樣品臺(tái)上的樣品，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)被安裝在主光學(xué)支撐元件上。
[0007]照明光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分和返回光學(xué)系統(tǒng)可以位于緊湊型顯微鏡的不同平面。優(yōu)選地，不同平面由主光學(xué)支撐元件或第二光學(xué)支撐元件的不透明部分分開。
[0008]所述檢測(cè)設(shè)備可以由主光學(xué)支撐元件支撐。
[0009]照明光學(xué)系統(tǒng)和返回光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分可以包括由主光學(xué)支撐元件支撐的第二光學(xué)支撐元件。
[0010]照明部分可以包括用于接收連接到光源的光纖的連接件。
[0011]所述檢測(cè)設(shè)備可以包括光電檢測(cè)器。
[0012]所述檢測(cè)設(shè)備可以包括成像設(shè)備。
[0013]照明部分可以包括功率計(jì)。
[0014]照明光學(xué)系統(tǒng)可以包括光束整形光學(xué)元件以控制照明光束的形狀。
[0015]照明光學(xué)系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)光闌以控制照明光束的形狀。
[0016]返回光學(xué)系統(tǒng)可被操作為將返回光分離成至少第一波長帶和第二波長帶。
[0017]緊湊型顯微鏡包括成像設(shè)備時(shí)，返回光學(xué)系統(tǒng)可引導(dǎo)第一波長帶的返回光到成像設(shè)備的第一區(qū)域，引導(dǎo)第二波長帶的返回光到成像設(shè)備的第二區(qū)域。
[0018]樣品臺(tái)可以是可移動(dòng)的。
[0019]緊湊型顯微鏡還可以包括聚焦穩(wěn)定光束光學(xué)系統(tǒng)以將聚焦穩(wěn)定光束引導(dǎo)到物鏡系統(tǒng)。
[0020]緊湊型顯微鏡系統(tǒng)可以包括聚焦控制器，所述聚焦控制器可被操作以接收來自物鏡系統(tǒng)的聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像，接收聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像，并根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制樣品臺(tái)。
[0021]照明光束為脈沖時(shí)，后繼圖像可以在照明光束的脈沖之間被獲取。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種顯微鏡系統(tǒng)，包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的緊湊型顯微鏡和照明源模塊，緊湊型顯微鏡的照明光學(xué)系統(tǒng)和照明源模塊由光纖連接。
[0023 ]照明源模塊包括激光源。
[0024]照明源模塊可以包括第一激光源、第二激光源和光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)，第一激光源用于產(chǎn)生具有第一波長的第一照明光束，第二激光源用于產(chǎn)生具有第二波長的第二照明光束，光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)用于將第一照明光束和第二照明光束傳輸?shù)焦饫w。
[0025]照明源模塊可以包括聚焦穩(wěn)定光束激光源和聚焦穩(wěn)定光束光纖以將聚焦穩(wěn)定光束傳輸?shù)骄o湊型顯微鏡。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)，包括可移動(dòng)的樣品臺(tái)，物鏡系統(tǒng)，用于將聚焦穩(wěn)定光束引導(dǎo)到物鏡系統(tǒng)的聚焦穩(wěn)定光束光學(xué)系統(tǒng)，成像設(shè)備，用于將光返回到成像設(shè)備的返回光學(xué)系統(tǒng)，以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有來自物鏡系統(tǒng)的聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像，可被操作以接收聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像，并根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制樣品臺(tái)。
[0027]控制系統(tǒng)可被操作以控制樣品臺(tái)以使得后繼圖像和參考圖像匹配。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種控制顯微鏡聚焦的方法，包括儲(chǔ)存聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像，傳輸聚焦穩(wěn)定光束到顯微鏡的物鏡系統(tǒng)，接收聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像，以及根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制顯微鏡的樣品臺(tái)。
[0029]該方法可以包括控制樣品臺(tái)以使得后繼圖像和參考圖像匹配。
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明的實(shí)施例僅參照附圖通過示例的方式被描述，其中:
[0031 ]圖1是應(yīng)用本發(fā)明的緊湊型顯微鏡的立體圖；
[0032]圖2是圖1的緊湊型顯微鏡的示意性截面圖；
[0033]圖2a是圖2的緊湊型顯微鏡的照明部分的說明；
[0034]圖2b是圖1的緊湊型顯微鏡的主光學(xué)支撐元件的可選支撐的平面圖；
[0035]圖3a是和圖1的緊湊型顯微鏡一起使用的照明源模塊的示意性說明；
[0036]圖3b和3c是雙色寬視場(chǎng)熒光顯微的返回光學(xué)路徑的可選示例；
[0037]圖4是用于雙色寬視場(chǎng)熒光顯微的圖1中的緊湊型顯微鏡內(nèi)的光束路徑的立體圖；
[0038]圖5是圖4的緊湊型顯微鏡內(nèi)的另一光束路徑的立體圖；
[0039]圖6是形成在圖4和5的緊湊型顯微鏡的成像設(shè)備的圖像的示例；
[0040]圖7a和7b是應(yīng)用本發(fā)明的另一緊湊型顯微鏡的立體圖；[0041 ]圖8a到8d是圖7a和7b的緊湊型顯微鏡的主光學(xué)支撐元件的立體圖；
[0042]圖9a到9d是圖7a和7b的緊湊型顯微鏡的構(gòu)造的不意圖；
[0043]圖9e是圖9b到9d的光學(xué)構(gòu)造的立體圖；
[0044]圖1Oa是圖7a和7b的緊湊型顯微鏡的第二光學(xué)支撐元件的立體圖；
[0045]圖1Ob是安裝在圖8a到Sd的主光學(xué)支撐元件中的圖7a和7b中的緊湊型顯微鏡的第二光學(xué)支撐元件的立體圖；
[0046]圖1Ia是圖7a和7b的緊湊型顯微鏡的積分鏡支座的截面圖；
[0047]圖1lb是圖7a和7b的緊湊型顯微鏡的另一積分鏡支座的截面圖；
[0048]圖12是和應(yīng)用本發(fā)明的緊湊型顯微鏡一起使用的物鏡臺(tái)的側(cè)視圖；
[0049]圖13是說明聚焦控制系統(tǒng)操作的框圖；
[0050]圖14示出了使用圖13的聚焦控制系統(tǒng)的多個(gè)示例參考圖像；
[0051]圖15示出了單色、雙色、三色寬視場(chǎng)熒光顯微的檢測(cè)路徑的示例；
[0052]圖16是雙色共焦熒光顯微的光學(xué)路徑的示例；
[0053]圖17是熒光偏振顯微的光學(xué)路徑的示例；
[0054]圖18是明場(chǎng)干涉散射顯微的光學(xué)路徑的示例；
[0055]圖19a和19b是同步的雙色寬視場(chǎng)熒光顯微和暗視場(chǎng)顯微的光學(xué)路徑的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0056]現(xiàn)在具體、詳細(xì)地參考附圖，要強(qiáng)調(diào)的是，所示的細(xì)節(jié)是通過舉例的方式示出并僅用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明性討論的目的，并且是為了提供被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和容易理解的描述而呈現(xiàn)。在這方面，沒有試圖示出除對(duì)于本發(fā)明的基本理解是必要的之外的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖關(guān)于本發(fā)明的幾種形式可以怎樣應(yīng)用在實(shí)踐中的描述對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
[0057]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于應(yīng)用到在以下描述中闡述或在附圖中說明的部件的布置和構(gòu)造的細(xì)節(jié)中。本發(fā)明可應(yīng)用于其它實(shí)施例或以各種方式被實(shí)踐或執(zhí)行。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這里采用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)被視為限制。
[0058]實(shí)施例一:
[0059]應(yīng)用本發(fā)明的緊湊型顯微鏡在圖1中以10示出。顯微鏡10具有外殼11，完全圍住顯微鏡的光學(xué)路徑。外殼11包括開口蓋Ua以提供進(jìn)入如下所述的樣品臺(tái)的入口。優(yōu)選地，夕卜殼11的側(cè)壁和頂壁是可拆卸的以允許訪問顯微鏡1里的部件。在本實(shí)施例中，外殼11極其緊湊，長24cm，深21.5cm，高15cm，使顯微鏡具有大約一張A4紙的占地面積和大約8升的體積?？梢韵胂笸鈿?1里不使用的空間的進(jìn)一步減小將允許顯微鏡的尺寸在無需其他主要設(shè)計(jì)變化的情況下被進(jìn)一步減小到23cm X 16cm X 15cm，甚至可以在部件和光學(xué)路徑的適宜設(shè)計(jì)下被進(jìn)一步最小化。可便攜性允許顯微鏡很容易被重置或重定位，或者甚至被放置于被控制的環(huán)境例如冰箱中，或者具有特殊大氣成分例如用于PH敏感的哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的二氧化碳水平被控制的培養(yǎng)箱中。
[0060]開口蓋I Ia可以被互鎖以在開口蓋打開時(shí)切斷照明部分或避免照明部分工作。如果外殼11避免光從顯微鏡里逃逸，顯微鏡能夠因此成為I類激光產(chǎn)品且可以在任何地方被使用，而不受限于例如激光受控區(qū)域。
[0061]顯微鏡10的截面圖在圖2中被示出。位于外殼11里的是以12示出的支撐元件。在本實(shí)施例中，支撐元件12包括具有安裝支架14的多個(gè)直柱13，安裝支架14一般在直柱13的中點(diǎn)。盡管在本實(shí)施例中支撐元件12是分立結(jié)構(gòu)，支撐元件也可以和外殼11 一體設(shè)置。
[0062]為了支撐光學(xué)部件，設(shè)有主光學(xué)支撐元件16。優(yōu)選地，主光學(xué)支撐元件16是由尺寸穩(wěn)定的材料例如鋁、鈦或者因瓦合金塊、或者由碳光纖或其他制備的材料制成的單個(gè)連續(xù)緊湊件。在本實(shí)施例中，主光學(xué)支撐元件16為矩形板，盡管任何其他的幾何形狀或不規(guī)則形狀可以適宜地被用于容納外殼11里的其他部件或系統(tǒng)。主光學(xué)支撐元件16也可以被鑄造或加工為具有用于已就位或一體設(shè)置的光學(xué)部件的支架，以提高穩(wěn)定性、減小部件錯(cuò)位的可能性。
[0063]主光學(xué)支撐元件16通過保持在直柱13的安裝支架14里的隔振支座15被支撐在直柱13上。在本實(shí)施例中，隔振支座15包括凝膠聚合物貼片以提供充分的振動(dòng)隔離，但是任何合適的支座均可以被使用。而且，外殼11設(shè)有橡膠腳墊17以接合支撐表面，從而進(jìn)一步減小傳遞的振動(dòng)。如果需要，可以設(shè)有其他的隔振部件，抑或外殼11和/或支撐元件12或其一部分可以包括隔振材料。如圖2b的可選實(shí)施例中所述，主光學(xué)支撐元件16’被支撐在凝膠涂覆鈦桿15’上，凝膠涂覆鈦桿15’被接收在主光學(xué)支撐元件16’的通道16a’里。桿15’的端部15a ’被接收在橡膠支座17 ’里，橡膠支座17 ’支撐在外殼12 ’的內(nèi)表面上的凹部18 ’里。在另一可選實(shí)施例中，主光學(xué)支撐元件可以被活動(dòng)隔振部件支撐，例如調(diào)節(jié)空氣活塞。
[0064]在本實(shí)施例中，凝膠聚合物貼片15用作具有大約1Hz截止頻率的低通阻尼材料。主支撐結(jié)構(gòu)16的長度和寬度選擇小的，同時(shí)保持材料的中等厚度以使得模態(tài)頻率遠(yuǎn)高于1kHz，例如如果鋁用作主支撐結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中的照相機(jī)具有10Hz的全幀讀出頻率。因此，由于這些特征頻率的幅度的不同順序，所以外力不能有效地激發(fā)任何模態(tài)頻率，且由于高模態(tài)頻率，任何激發(fā)頻率的幅度都較小，在模態(tài)頻率下的任何振動(dòng)對(duì)于照相機(jī)的數(shù)據(jù)采集時(shí)間尺度均是無關(guān)緊要的。
[0065]由圖2明顯地，部件可以被安裝到主光學(xué)支撐元件16的相對(duì)側(cè)。主光學(xué)支撐元件具有第一側(cè)、最高側(cè)16a和第二側(cè)、最低側(cè)16b。安裝在第一側(cè)、最高側(cè)16a上的是物鏡系統(tǒng)18和樣品臺(tái)19。樣品臺(tái)19被放置以支撐物鏡18上的樣品托20使得樣品21成像。樣品臺(tái)19具有橫向定位器19a以及Z軸定位器19b，橫向定位器19a用于允許樣品21在X-Y平面被移動(dòng)，Z軸定位器19b用于使樣品托20能相對(duì)于物鏡系統(tǒng)18豎直移動(dòng)。優(yōu)選地，定位器19a、19b為具有低機(jī)械位移和間隙的壓電摩擦驅(qū)動(dòng)，且可以在相對(duì)大的距離上(幾厘米)以納米精度被自動(dòng)控制，允許樣品在大量區(qū)域成像。壓電摩擦驅(qū)動(dòng)允許納米級(jí)步進(jìn)，在大約I到100納米之間的步進(jìn)取決于使用的驅(qū)動(dòng)。這使得顯微鏡適宜自動(dòng)化操作，橫向位置可被操作以依次將樣品的不同區(qū)域帶入物鏡視場(chǎng)以自動(dòng)進(jìn)行大量測(cè)量。除了聚焦顯微鏡，Z軸位置的控制也允許在不同平面例如穿過細(xì)胞進(jìn)行測(cè)量。
[0066]照明部分一般以22示出，安裝在主光學(xué)支撐元件16的第一側(cè)16a，在圖2a中有更多細(xì)節(jié)。照明部分22可以包括激光器、LED或燈、或多個(gè)源，或如本實(shí)施例，可以包括接收光纖的連接件以連接到單獨(dú)的照明源模塊。通過使用單獨(dú)的照明源模塊，顯微鏡可以借由提供不同的源適用于不同的技術(shù)或應(yīng)用。如圖2a所示，光纖連接器23接收并保持光纖24。照明光束25穿過圓柱透鏡26a，26b以整形和準(zhǔn)直光束?？烧{(diào)光闌27進(jìn)一步整形光束，然后寬視場(chǎng)透鏡28提供聚焦在物鏡系統(tǒng)18的后焦面上的會(huì)聚光束。分束器29轉(zhuǎn)移大約不到10%的光到功率計(jì)30以允許監(jiān)控光束功率并降低由光束密度波動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)果數(shù)據(jù)中的噪聲。然后鏡子32引導(dǎo)照明光束25通過光闌16c。如下所討論的，對(duì)于一些應(yīng)用，需要調(diào)節(jié)或替換透鏡28以提供準(zhǔn)直的或發(fā)散的照明光束，或者聚焦在光學(xué)路徑其他一些點(diǎn)上的照明光束。
[0067]在主光學(xué)支撐元件16的第二側(cè)、下側(cè)16b上，鏡子33，34引導(dǎo)照明光束25穿過光闌16d到物鏡系統(tǒng)18，照明光束25被聚焦在物鏡系統(tǒng)18的后焦面上用于寬視場(chǎng)成像以均勻地照明樣品21，或者被物鏡系統(tǒng)18借由進(jìn)入物鏡系統(tǒng)18的后光闌的準(zhǔn)直光聚焦在樣品21上用于共聚顯微。照明部分22和鏡子33，34被統(tǒng)稱為照明光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于其他應(yīng)用，其它部件可以被用在照明光學(xué)系統(tǒng)中。例如，鏡子34可以是二色鏡、分束器、小型鏡，或被完全省略。鏡子33能夠是可移動(dòng)的或可平移的以改變照明角度，例如用于全內(nèi)反射顯微。
[0068]來自樣品21的返回光一般以35示出。返回光穿過鏡子34。如果鏡子34是二色鏡，則二色鏡34的特性被選擇為使得照明光束25的波長或波長范圍被反射而返回光穿過。在鏡子34之后，返回光被鏡子36引導(dǎo)到檢測(cè)設(shè)備37。檢測(cè)設(shè)備37包括適宜的檢測(cè)器或照相機(jī)(或所需的超過一個(gè)檢測(cè)器或照相機(jī))和對(duì)于需要的應(yīng)用合適的光學(xué)部件。檢測(cè)設(shè)備具有連接件38以允許數(shù)據(jù)被傳送到控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)。引導(dǎo)返回光到檢測(cè)設(shè)備的光學(xué)部件以及檢測(cè)設(shè)備里的光學(xué)部件被統(tǒng)稱為返回光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)于其他應(yīng)用，其他部件可以被用在返回光學(xué)系統(tǒng)中。
[0069]這本實(shí)施例中，通過將部件安裝在單個(gè)主光學(xué)支撐元件上，靠近主光學(xué)支撐元件表面，且將主光學(xué)支撐元件支撐在隔振支座上，顯微鏡對(duì)外部力和溫度及其他環(huán)境條件變化的敏感性大大減小。主光學(xué)支撐元件的兩側(cè)用于光學(xué)路徑以及使用和主光學(xué)支撐元件表面高度相近的光束使得部件被包括在相對(duì)緊湊的體積里。在本實(shí)施例中，光束高度在距離主光學(xué)支撐元件表面大約1mm到30mm之間。將物鏡和樣品托安裝在主光學(xué)支撐元件的一側(cè)以及將照明光學(xué)系統(tǒng)和返回光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分安裝在相對(duì)側(cè)從進(jìn)入返回光束路徑起減小了雜散光反射。主光學(xué)支撐元件兩側(cè)的光學(xué)元件的位置允許所有部件保持可訪問的。
[0070]圖2和2a中示出的構(gòu)造是一般構(gòu)造且可以適用于期望的顯微技術(shù)?，F(xiàn)以示例的方式參照?qǐng)D3a到6描述雙色寬視場(chǎng)熒光顯微鏡的構(gòu)造。圖3a是照明源模塊的示意圖，圖3b和3c示出了可選的簡單返回光學(xué)系統(tǒng)，圖4和圖5是顯微鏡10里的光束路徑的立體圖。相當(dāng)于圖2和2a中的元件用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)記。
[0071 ]在雙色寬視場(chǎng)焚光顯微中，樣品21以焚光分子標(biāo)記，該焚光分子在兩個(gè)激發(fā)波長之一吸收光然后發(fā)出熒光。因此在本實(shí)施例中，照明光束更精確地被視為激發(fā)光束。
[0072]如圖3a所示，照明源模塊一般以40示出。照明源模塊40包括第一激光源41以及第二激光源42，第一激光源41用于產(chǎn)生具有第一波長的第一照明光束41a，第二激光源42用于產(chǎn)生具有第二波長的第二照明光束42a。光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)43將第一照明光束41a和第二照明光束42a結(jié)合在一起并將光耦合進(jìn)光纖24。在本實(shí)施例中，第一波長為640nm，第二波長為532nm。照明光束41a、42a可以是脈沖以用于交替激光激發(fā)顯微，脈沖被定時(shí)以使得光束脈沖不重疊。可選地，照明源模塊40可以具有功率計(jì)以代替功率計(jì)27或除了功率計(jì)27外還具有功率計(jì)。圖3a也示出了聚焦穩(wěn)定光束源59，用于產(chǎn)生以下將更詳細(xì)地描述的耦合進(jìn)單模光纖61a的聚焦穩(wěn)定光束60。對(duì)于雙色顯微，兩個(gè)照明光束可以同時(shí)打開。激發(fā)清理濾波器位于光束線中以僅僅使主照明激光波長通過。
[0073]圖3b到5中的檢測(cè)設(shè)備包括2D照相機(jī)，在本實(shí)施例中，為CMOS照相機(jī)37’，盡管根據(jù)應(yīng)用可以使用CCD或EMCCD照相機(jī)。返回光學(xué)路徑包括用于通過波長分離返回光的光學(xué)元件。如圖5中所示，照明光學(xué)路徑大體如圖2a所示。
[0074]返回光的路徑在圖3b和4中示出。返回光穿過在本應(yīng)用中為二色鏡的鏡子34，并被鏡子3引導(dǎo)。然后光束穿過分離二色鏡38a。分離二色鏡38a反射返回光中波長在545nm到620nm范圍內(nèi)的綠色熒光。波長大于656nm的紅色光穿過鏡子38b且被鏡子38b反射。紅色和綠色返回光束被引導(dǎo)到CMOS照相機(jī)37’的不同區(qū)域。在圖3b和4的實(shí)施例中，綠色光束和紅色光束通過聚焦透鏡39e，分別借由分離鏡39c，39d向CMOS照相機(jī)37’反射。本實(shí)施例中的綠色和紅色光束在照相機(jī)37，之前穿過彼此，以使得光束靠近透鏡39e的中心通過透鏡39e，帶來的像差較小。鏡子38a，38b，39c，39d允許圖像可控地定位于CMOS照相機(jī)37 ’的不同區(qū)域。由CMOS照相機(jī)37 ’獲得的幀的示例在圖6中以50示出，其中對(duì)應(yīng)一個(gè)波長或波長范圍的圖像51位于幀左側(cè)，對(duì)應(yīng)另一波長或波長范圍的圖像52位于幀右側(cè)。在本實(shí)施例中，位于右側(cè)的紅色通道里的信號(hào)示出較小的明亮信號(hào)，因?yàn)閳D像示出微弱的自“綠色”熒光到“紅色”熒光的熒光共振能量轉(zhuǎn)移。返回光分離為不同的波長帶和檢測(cè)器的不同區(qū)域使得技術(shù)混合能同時(shí)使用，例如散射和熒光。發(fā)射清理濾波器的使用阻擋了波長為照明激光波長的光到達(dá)檢測(cè)設(shè)備。
[0075]圖3c示出了鏡子39c，39d，透鏡39e以及CMOS照相機(jī)37’的一個(gè)可選構(gòu)造，其中如圖所見，和圖3b所示的180的反射相反，光學(xué)路徑一般從左到右行進(jìn)。附圖意在說明，依據(jù)在主光學(xué)支撐元件16上布置光學(xué)路徑和部件以獲得緊湊系統(tǒng)的最有效的方法，可以選擇不同的光學(xué)路徑。
[0076]實(shí)施例二:
[0077]現(xiàn)在參照?qǐng)D7到Ilb描述緊湊型顯微鏡的第二個(gè)實(shí)施例。如圖7a和7b所示，以200示出的緊湊型顯微鏡包括大體為平面的支撐元件201，該支撐元件201支撐主光學(xué)支撐元件202。主光學(xué)支撐元件202由支撐元件201通過隔振支座203支撐。此外，支撐元件201下表面上具有隔振腳墊204以保持緊湊型顯微鏡200置于其上的潛在不穩(wěn)定的工作表面，從而進(jìn)一步減小傳遞的振動(dòng)。
[0078]如圖7a和7b所示，緊湊型顯微鏡200進(jìn)一步包括由支撐元件201支撐但物理上不同于主光學(xué)支撐元件202且未連接到主光學(xué)支撐元件202的外殼205。外殼205用于將顯微鏡的光學(xué)元件與環(huán)境影響和外部光隔離，以及保護(hù)使用者免受顯微鏡里的有害光強(qiáng)的影響。和第一個(gè)實(shí)施例一樣，如果需要，外殼205可以設(shè)有互鎖入口開口蓋以提供進(jìn)入樣品臺(tái)的入
□ O
[0079]現(xiàn)在參照?qǐng)D8a到Sd更加詳細(xì)地描述主光學(xué)支撐元件202。在這些附圖中，主光學(xué)支撐元件202以位于支撐元件201上示出，但是省略了以下將描述的外殼205和第二光學(xué)支撐元件。和圖1到6中所示的緊湊型顯微鏡實(shí)施例相反，在本實(shí)施例中，主光學(xué)支撐元件202是設(shè)計(jì)來將光學(xué)部件容納在多平面構(gòu)造中，比相對(duì)來說簡單的平面主光學(xué)支撐元件允許更緊湊的布置。主光學(xué)支撐元件202具有兩個(gè)部分，一般以210示出的照相機(jī)支撐部分和一般以211示出的光學(xué)支撐部分。光學(xué)支撐部分211包括容積212以在許多第二光學(xué)支撐元件里接收光學(xué)部件。容積212的上部213成形為(適于)接收物鏡臺(tái)，以下將詳細(xì)描述。主光學(xué)支撐元件202還包括積分鏡支座以接收鏡子，如以下詳細(xì)描述的，鏡子用于引導(dǎo)光從顯微鏡鏡筒透鏡到照相機(jī)。本實(shí)施例中的主光學(xué)支撐元件202包括剛性附接到彼此的四個(gè)加工部件，然而任何合適的制作和裝配方法均可以使用。雖然將主光學(xué)支撐元件制作成一個(gè)單個(gè)部件是有可能的，但是使用多個(gè)元件實(shí)現(xiàn)了模塊化(例如允許不同的照相機(jī)的使用或者在鏡筒透鏡和照相機(jī)之間操縱信號(hào))且使得加工部件更容易。
[0080]緊湊型顯微鏡200的布局在圖9a到9e中按比例以示意圖示出。圖9a是按比例示出光學(xué)布置和照相機(jī)的相對(duì)布置和尺寸的俯視圖。隔振支座203的位置被示出以做參考，在本實(shí)施例中，每側(cè)的總占地面積大約為180_。顯微鏡光學(xué)部件布局為使得光學(xué)布置的尺寸為146mmX90mm，這一目的通過將多層光學(xué)元件堆在另一層頂上或緊挨著另一層實(shí)現(xiàn)。
[0081 ] 如圖9a到9e可見，光學(xué)元件布置于三個(gè)平面，下平面220，上平面221以及垂直平面222。大體上，照明光學(xué)系統(tǒng)位于下平面220和垂直平面222里，接收光學(xué)系統(tǒng)位于上平面221里。如圖9b所示，下平面220包括光接收部分223，以從來自合適光源的多個(gè)光纖接收光，例如和圖3a相似的照明源模塊。光纖以225a到225f示出。從光纖225c到225f接收的光穿過各自的一對(duì)圓柱透鏡226和與圖2a中的光闌27相似的光闌227。正如圖2a中的實(shí)施例，為了提供具有期待的輪廓的光束，在本實(shí)施例中即大體矩形的光束形狀，而不要求復(fù)雜性和光學(xué)元件，因此減小了需求空間。一系列二色鏡228沿共同的路徑229反射光束，由此，結(jié)合的光束碰撞鏡子230a，230b并朝向第一向上反射鏡231被引導(dǎo)，第一向上反射鏡231位于平面222內(nèi)且向上反射結(jié)合的光束。
[0082]多個(gè)光電二極管232被放置以接收穿過二色鏡228的光，以使得到達(dá)顯微鏡的每個(gè)光束的各自的功率能夠被測(cè)量。有利地，不需要額外的分束器來允許每個(gè)光束的功率的測(cè)定，因而最大化可用的動(dòng)率并減少了對(duì)另外的部件的需要。
[0083]來自光纖225a，225b的光和來自光纖225c到225f的光隔開接收。接收的光通過聚焦透鏡226a引導(dǎo)且由鏡子233a、233b、233c向豎直平面222里的第二向上反射鏡234引導(dǎo)。鏡子233b可以是二色鏡。
[0084]豎直平面222里的光學(xué)元件在圖9d和9e中示出。反射自第一向上反射鏡231的光被寬視場(chǎng)透鏡單元235接收。光由寬視場(chǎng)透鏡235a聚焦并被鏡子236朝向二色鏡240繼而鏡子239橫向引導(dǎo)，鏡子239將會(huì)聚光束反射進(jìn)物鏡，由此在物鏡的后焦面形成聚焦，準(zhǔn)直的光從物鏡的前焦面透出。寬視場(chǎng)透鏡單元235包括可以自動(dòng)或手動(dòng)控制以改變透鏡235a的位置的壓電致動(dòng)器237。壓電致動(dòng)器237平移透鏡235a和鏡子236以使得從透鏡235a到物鏡的距離保持為常量。這是對(duì)于短焦距透鏡235a的特別要求，但是到物鏡的恒定距離對(duì)于使用長焦距的透鏡的大顯微鏡不是關(guān)鍵。壓電致動(dòng)器允許透鏡235a為全內(nèi)反射顯微調(diào)節(jié)照明。來自第二向上反射鏡234的光碰撞熔融二氧化硅窗238并被簡單地引導(dǎo)到鏡子239并進(jìn)入物鏡臺(tái)300。因?yàn)槿廴诙趸璐?38在相關(guān)波長區(qū)域是透明的且進(jìn)行了抗反射涂覆，所以從第一向上反射鏡231引導(dǎo)的光損失極小。熔融二氧化硅的使用最小化了由從鏡子231通過窗口傳遞的光產(chǎn)生的焚光。
[0085]在本實(shí)施例中，來自照明樣品平面里的較大面積(例如120μπιX 60μ??)、要求更多功率的向上反射鏡231的會(huì)聚光需要極小的傳輸損失，而對(duì)于來自照明較小面積(例如Iym X Iμπι)、要求較小功率的向上反射鏡234的準(zhǔn)直光，高反射損失是可以接受的。對(duì)于其他的應(yīng)用，可以使用其他部件例如二色鏡代替熔融二氧化硅窗。
[0086]從樣品和物鏡301返回的光繼而被鏡子239和二色鏡240引導(dǎo)至在圖9c中示出的接收光學(xué)系統(tǒng)。接收光學(xué)部分包括取決于顯微鏡使用的技術(shù)或功能的可以被移除或應(yīng)用的241區(qū)域里的模塊化元件。在本實(shí)施例中，模塊241包括和圖3c中相似的光學(xué)布置，其中來自樣品的兩個(gè)波長范圍內(nèi)的返回光被分離為兩個(gè)空間上偏置的光束且被引導(dǎo)至鏡筒透鏡250。輸出光束被保持在積分鏡支座214里的鏡子251和保持在積分鏡支座215里的鏡子252引導(dǎo)到照相機(jī)。偏置光束帶來圖6中所示的輸出圖像，其中圖像51和52對(duì)應(yīng)于不同的波長或波長范圍且偏置為圖像幀的兩個(gè)分開的部分。
[0087]再次地，很明顯，圖9b到9e的幾何形狀是可修改的，僅僅輸入光纖225a到225f的子集需要根據(jù)需求使用，返回光學(xué)模塊241可以根據(jù)需求替換。唯一的要求是進(jìn)入和離開模塊241的光束被聚焦到無窮以使替換容易。
[0088]圖1Oa和1b說明了第二光學(xué)支撐元件。第一個(gè)第二光學(xué)支撐元件261具有連接件261a以接收光纖225c到225f且包括透鏡226，光闌227和鏡子228和230a。第二個(gè)第二光學(xué)支撐元件262支撐第一和第二向上反射鏡231，234。相似地，第三個(gè)第二光學(xué)支撐元件263包括連接器(未示出)以接收光纖225a，225b，透鏡232和鏡子233a，233b，233c。第四個(gè)第二光學(xué)支撐元件264保持包括寬視場(chǎng)透鏡235a，壓電致動(dòng)器237和鏡子236的寬視場(chǎng)透鏡單元235。二氧化硅窗238由單獨(dú)的第二光學(xué)支撐元件保持到位，鏡子239直接被主光學(xué)支撐元件202保持。第五個(gè)第二光學(xué)支撐元件265將接收光學(xué)系統(tǒng)241作為一個(gè)單元或一組子模塊提供。如圖1Ob所示，這些部件中的每一個(gè)均被接收在主光學(xué)支撐元件202的容積212里，大體填滿容積212，由此提供了所需的模塊化且可修改的剛性且精確對(duì)準(zhǔn)的構(gòu)造。如果必要，容積212沒有被第二光學(xué)支撐模塊占據(jù)的部分可以被實(shí)心或空心的填充塊占據(jù)以提供額外的剛度。同時(shí)，由于許多光闌被要求允許光束傳播，因此顯微鏡充滿了孔，使其自然地成為剛性的、質(zhì)量輕的、空的結(jié)構(gòu)，減小了由自重導(dǎo)致的變形。有利地，不同的平面被主光學(xué)支撐元件或第二光學(xué)支撐元件的不透明部分分開。
[0089]圖1 Ia和I Ib更詳細(xì)地示出了積分鏡支座214。如圖1 Ia可見，積分鏡支座214包括豎直延伸的槽270。包括直角通道的光束光闌以271示出。豎直槽270成形為使得其深度大于光束光闌271的深度以提供下支撐臺(tái)階272。鏡子251的大小使得其接合下支撐臺(tái)階272，延伸穿過光束光闌271并接合光束光闌271上方的槽270的上唇部274。位于鏡子251和槽270的后壁276之間的彈簧275保持鏡子到位。彈簧施加恒定的、溫度不敏感的、垂直于光學(xué)元件對(duì)準(zhǔn)的表面的力。積分鏡支座215使用了相似的構(gòu)造，除了槽270成形為使得鏡子252垂直于而非平行于對(duì)準(zhǔn)表面被引入且被合適的鎖緊元件保持到位，鎖緊元件壓縮彈簧。因此，每個(gè)積分鏡支座214，215都有各自的鏡子被保持住的表面，該表面被加工過程永久性地限定且不能被改變，因此不可能對(duì)不準(zhǔn)。除了限定對(duì)準(zhǔn)表面，加工過程同時(shí)產(chǎn)生了入口端口，由此鏡子和彈簧能夠被插入。由于鏡子和對(duì)準(zhǔn)表面物理接觸且密封光傳播出的加工光闌，所以也提供了隔塵。盡管圖中僅示出了積分鏡支座214，215，主光學(xué)支撐元件和第二光學(xué)支撐元件合適的其他地方使用了相似的積分鏡支座。
[0090]物鏡臺(tái)
[0091]圖12中更詳細(xì)地示出了物鏡臺(tái)300。物鏡臺(tái)300支撐顯微鏡物鏡301。物鏡臺(tái)300包括安裝移動(dòng)臺(tái)304、例如主要由鋁制成的因瓦合金基板302。移動(dòng)臺(tái)304支撐并移動(dòng)因瓦合金樣品托305且允許調(diào)節(jié)樣品托305相對(duì)于顯微鏡物鏡301的三維空間位置。臺(tái)304通過和臺(tái)相同材料制成的板303連接到因瓦合金板302。第一安裝點(diǎn)306連接鋁板303和因瓦合金基板302，使得安裝點(diǎn)306和臺(tái)304的前面307對(duì)準(zhǔn)。連接鋁板303和因瓦合金302的第二、向后安裝點(diǎn)308允許鋁板303和因瓦合金302之間的相對(duì)滑動(dòng)。因瓦合金板被安裝在主光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的凹部213且通過第一固定安裝點(diǎn)302a和第二安裝點(diǎn)(未示出)被固定到主光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)202，第一固定安裝點(diǎn)302a和物鏡的軸線對(duì)準(zhǔn)，第二安裝點(diǎn)允許鋁制主光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)202和因瓦合金板302之間的相對(duì)滑動(dòng)。移動(dòng)臺(tái)304具有三個(gè)壓電摩擦馬達(dá)，分別以309a，309b，309c示出。
[0092]因此物鏡301相對(duì)于主光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)202和安裝在其中的光學(xué)系統(tǒng)被保持在固定的位置。物鏡臺(tái)300的構(gòu)造允許移動(dòng)臺(tái)304的熱膨脹、樣品托的膨脹、以及連接物鏡和移動(dòng)臺(tái)304的材料的膨脹的補(bǔ)償。
[0093]移動(dòng)臺(tái)304的熱膨脹的補(bǔ)償通過使鋁板303的固定安裝點(diǎn)306位于鋁制移動(dòng)臺(tái)304的下面實(shí)現(xiàn)，固定安裝點(diǎn)306和移動(dòng)臺(tái)304的面307對(duì)準(zhǔn)，面307和因瓦合金樣品托305接觸。因此，如果鋁制移動(dòng)臺(tái)304向左膨脹，鋁板303就會(huì)向右膨脹，相對(duì)于面307的膨脹總量是相等的，因此將會(huì)抵消。當(dāng)臺(tái)304從中心位置朝向或遠(yuǎn)離物鏡移動(dòng)且面307和固定安裝點(diǎn)306不對(duì)齊時(shí)，補(bǔ)償不會(huì)完全抵消相對(duì)膨脹。然而，這種幾何形狀將會(huì)將移動(dòng)減到最小，且移動(dòng)從臺(tái)304在默認(rèn)位置時(shí)的O線性增加到臺(tái)的范圍的極限(比靠近中心位置的位置使用的少)時(shí)的較小的最大值。
[0094]以這種幾何形狀，因瓦合金部分在物鏡301和面307之間的熱膨脹和樣品托305的熱膨脹幅度相等但是相對(duì)于樣品托305的熱膨脹，由此物鏡301和保持在樣品托305上的樣品之間的相對(duì)移動(dòng)被抵消。固定安裝點(diǎn)302a確保物鏡301保持就位，同時(shí)滑動(dòng)安裝允許因瓦合金基板相對(duì)于主光學(xué)支撐元件202膨脹或收縮。
[0095]盡管此處物鏡臺(tái)300包括因瓦合金和鋁制部件，很明顯臺(tái)可以包括由期望的其他材料制成的部件。兩對(duì)零件應(yīng)該具有相匹配的熱膨脹系數(shù)，第一對(duì)是樣品托和物鏡安裝板，第二對(duì)是移動(dòng)臺(tái)和板303。物鏡臺(tái)可以用于任何其他合適的顯微鏡，不僅是此處描述的示例，且可以包括樣品托移動(dòng)期望的自由度所需的一個(gè)或任意數(shù)量的致動(dòng)器。
[0096]聚焦控制
[0097]聚焦控制系統(tǒng)可以通過控制樣品托305的位置保持樣品相對(duì)于物鏡301的焦點(diǎn)的軸向位置。
[0098]為實(shí)現(xiàn)此目的，聚焦穩(wěn)定光纖連接件提供了聚焦穩(wěn)定光束。在第一個(gè)緊湊型顯微鏡的實(shí)施例中，圖2，3a和4說明了顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)。聚焦穩(wěn)定光纖連接件61提供了聚焦穩(wěn)定光束60，在本例中聚焦穩(wěn)定光纖連接件61連接到單模光纖61a以從照明源模塊40里的聚焦穩(wěn)定光束激光源59傳遞光。聚焦穩(wěn)定光束60被透鏡62準(zhǔn)直且被鏡子63和二色鏡34引導(dǎo)到物鏡系統(tǒng)。鏡子63，34以相對(duì)于光學(xué)軸線25的某角度將聚焦穩(wěn)定光束60引導(dǎo)進(jìn)入物鏡系統(tǒng)18。聚焦穩(wěn)定光纖連接件61，透鏡62，鏡子63和二色鏡34被統(tǒng)稱為聚焦穩(wěn)定光束光學(xué)系統(tǒng)。
[0099]在第二個(gè)緊湊型顯微鏡的實(shí)施例中，光纖225a，225b之一可以被用作聚焦穩(wěn)定光纖連接件。在本例中，聚焦穩(wěn)定光束被如上討論的鏡子233a，233b，233c和234引導(dǎo)至物鏡301。
[0100]聚焦穩(wěn)定光束的波長能夠被選擇以使得樣品不被光影響(例如如果樣品包括熒光分子的非偏振光)。優(yōu)選地，聚焦穩(wěn)定光束僅在樣品沒有成像時(shí)活躍。物鏡系統(tǒng)將聚焦穩(wěn)定光束聚焦在蓋玻片和樣品介質(zhì)之間的界面，其中一部分光在界面被反射。光束在和激發(fā)激光相同的路徑進(jìn)入物鏡，但是光束被準(zhǔn)直以使得當(dāng)蓋玻片/樣品介質(zhì)界面在物鏡的前焦面上時(shí)大概的聚焦點(diǎn)在成像平面(在照相機(jī)上)可見。由于物鏡的高數(shù)值孔徑，光束被強(qiáng)烈的會(huì)聚，以使得界面的任何遠(yuǎn)離聚焦面的移動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致反射圖像顯著變寬。從照明區(qū)域散射的光將會(huì)被返回光光學(xué)系統(tǒng)返回到檢測(cè)設(shè)備，圖像能夠在檢測(cè)設(shè)備被捕獲。反射的圖像將會(huì)有取決于物鏡和界面之間距離的大小、形狀和位置。為了控制聚焦，該系統(tǒng)和方法比較了參考圖像和后繼圖像。
[0101]第一種操作聚焦穩(wěn)定系統(tǒng)的方法是焦點(diǎn)鎖定模式。在樣品被原始地正確地定位后，聚焦穩(wěn)定光束能夠被傳遞到物鏡系統(tǒng)且參考圖像被保存。如果樣品的位置相對(duì)于物鏡移動(dòng)，在隨后捕獲的圖像中照明區(qū)域也會(huì)改變外觀。由此，在移到另一個(gè)視場(chǎng)之后，后繼圖像被捕獲。如果這與參考圖像不同，Z軸定位器被迭代操作。Z軸位置將會(huì)根據(jù)參考圖像和后繼圖像之間的計(jì)算的不同改變，另一個(gè)后繼圖像被捕獲。再次地，計(jì)算不同且執(zhí)行另一 Z軸定位步驟。以此方式，系統(tǒng)將會(huì)以幾個(gè)步驟會(huì)聚在原來的焦點(diǎn)上。可以以任何合適的方式計(jì)算圖像之間的不同。
[0102]在第二種操作聚焦穩(wěn)定系統(tǒng)的方式中，儲(chǔ)存參考圖像可以包括儲(chǔ)存參考圖像的堆棧，每個(gè)參考圖像對(duì)應(yīng)已知的不同的豎直位置。這可以用于將樣品移動(dòng)到期望的Z軸位置或者確定樣品的Z軸位置。當(dāng)期望移動(dòng)樣品到期望的Z軸位置，對(duì)應(yīng)那個(gè)Z軸位置的參考圖像能夠被檢索且和上述過程相似的迭代過程被執(zhí)行，獲取后繼圖像并以較小的步長移動(dòng)Z軸定位器直到后繼圖像會(huì)聚到期望的參考圖像上。可選地，樣品的Z軸位置能夠通過捕獲后繼圖像并決定哪個(gè)參考圖像最好地匹配后繼圖像來決定。
[0103]當(dāng)裝置制造或校準(zhǔn)時(shí)，參考圖像或圖像堆?？梢员粌?chǔ)存。附加的或替換參考圖像可以在顯微鏡操作期間在任何合適的點(diǎn)被捕獲，例如在開始采集之前如果由于樣品或顯微鏡系統(tǒng)的變化需要新的焦面或者參考圖像變得和正確的焦點(diǎn)不兼容。后繼圖像可以用作后續(xù)操作的參考圖像。
[0104]圖13中以320說明了示例方法。如步驟321所示，聚焦光束的圖像被捕獲。在步驟322，確定了參考圖像的最高的歸一化互相關(guān)最大值(NCCM) ^CCM是一種捕獲的圖像和參考圖像彼此有多相似的測(cè)量，其中完全相似為I分，毫不相似為O分。這樣的算法對(duì)反射圖案的形狀而非對(duì)其強(qiáng)度或在照相機(jī)上的位置敏感。
[0105]正如箭頭323所示，如果最高的NCCM小于0.5，那么在步驟324中樣品臺(tái)305關(guān)于當(dāng)前的Z軸位置以增加的范圍被移動(dòng)，重復(fù)的圖像被捕獲，直到對(duì)于任何參考圖像的互相關(guān)測(cè)量均大于0.5的圖像被發(fā)現(xiàn)。一旦該步驟完成，該方法前進(jìn)到步驟326，可選地，如箭頭325所示，如果最高NCCM大于0.5但是參考圖像不是來自設(shè)置點(diǎn)，也可以直接從步驟322前進(jìn)到步驟326。在步驟326，使用相對(duì)大的200nm的步長沿著設(shè)置點(diǎn)的方向移動(dòng)臺(tái)直到互相關(guān)測(cè)量大于0.9或者穿過設(shè)置點(diǎn)。完成步驟326之后或者如果最高的NCCM在0.5和0.99之間且屬于設(shè)置點(diǎn)參考圖像直接在步驟322之后，在微調(diào)階段327，使用從10mm到1nm減小長度的步長使NCCM被最大化。當(dāng)NCCM被最大化，如328所示程序完成。如果獲得的圖像和參考圖像的NCCM最初大于0.99，如箭頭329所示，那么自動(dòng)聚焦程序立即結(jié)束。圖14中示出了一組參考圖像示例，其中中央的圖340a代表設(shè)置點(diǎn)。340b到340d的一系列圖表示逐漸變低的樣品位置的圖像。相似地，參考圖像340e到340g是產(chǎn)生自太高的樣品位置的圖像。由此，如圖13所說明的，聚焦設(shè)備將會(huì)發(fā)現(xiàn)和聚焦光束獲得的圖像匹配地最好的圖像，然后向設(shè)置點(diǎn)調(diào)節(jié)Z位置即這個(gè)過程將會(huì)迭代直至聚焦光束獲得的圖像有效地對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)設(shè)置點(diǎn)圖像340a。在步驟321聚焦光束獲得的圖像和捕獲圖像340a到340g的任何一個(gè)都不足夠相似時(shí)，表明樣品位置在捕獲圖像的范圍之外，該過程將繼續(xù)移動(dòng)樣品位置直到如323和324所示和儲(chǔ)存的參考圖像之一足夠相似的聚焦光束的圖像被捕獲。
[0106]因此顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)能夠在顯微鏡10的長時(shí)間操作期間保持穩(wěn)定的樣品位置。聚焦用時(shí)小于I秒且實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)精確度。這種自動(dòng)聚焦方法不要求額外的用于參考光束的光電檢測(cè)器，且能夠使用非常低的光束質(zhì)量、功率和功率穩(wěn)定性的激光。本實(shí)施例中，由于單模光纖未經(jīng)聚焦透鏡低效地連接到光纖61a，所以聚焦穩(wěn)定光束的功率極低，且因此體現(xiàn)了最小的風(fēng)險(xiǎn)。光纖連接透鏡的缺少也去除了對(duì)激光相對(duì)于單模光纖的(再)對(duì)準(zhǔn)的需要。
[0107]在實(shí)驗(yàn)中，樣品被固定在玻璃基板上，通過將視場(chǎng)移動(dòng)到還沒有被激發(fā)激光曝光的新的區(qū)域以記錄獨(dú)立的數(shù)據(jù)集常常是可能的和期望的。由于蓋玻片大約幾微米的厚度變化以及樣品臺(tái)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在獲取新視場(chǎng)之前的重聚焦步驟通常是必要的。聚焦控制系統(tǒng)允許這種移動(dòng)和重聚焦步驟被自動(dòng)執(zhí)行。例如，樣品能夠以螺旋模式被移動(dòng)以記錄多個(gè)視場(chǎng)。在每個(gè)視場(chǎng)被激發(fā)激光曝光前，聚焦控制將樣品帶到預(yù)先限定的軸向位置。由于聚焦穩(wěn)定光束的光是從牢固地連接在顯微鏡的基本光學(xué)支撐元件上的光纖的端部發(fā)射的，且用于聚焦穩(wěn)定光束的準(zhǔn)直透鏡和光束轉(zhuǎn)向鏡缺少任何用于調(diào)節(jié)的自由度，所以光束的角穩(wěn)定性被改善。使用主照相機(jī)而非使用專用傳感器來檢測(cè)聚焦穩(wěn)定光束的圖像再一次減少了需求的部件數(shù)量。
[0108]作為控制聚焦并允許移動(dòng)到用戶期望的平面的另一個(gè)方法，玻片/樣品介質(zhì)界面被設(shè)置為設(shè)置點(diǎn)且不允許用戶改變。然后聚焦控制機(jī)構(gòu)將界面移動(dòng)到聚焦面，繼而壓電臺(tái)(具有?lnm精確度)的位置傳感器用于遠(yuǎn)離界面向期望的位置導(dǎo)航。換言之，界面用作用于相對(duì)其移動(dòng)的起始點(diǎn)，該起始點(diǎn)可以消除由用戶記錄參考圖像的需要并將界面建立為限定好的坐標(biāo)系統(tǒng)的原始平面。
[0109]可選的光學(xué)構(gòu)造
[0110]圖15到19b中說明了顯微鏡可以怎樣被適用于其他應(yīng)用的示例。有利地，緊湊型顯微鏡200可以通過設(shè)有合適的第五個(gè)第二光學(xué)支撐模塊265而適用于這些構(gòu)造中的任一個(gè)。
[0111]圖15a到15c示出了適用于單-雙或三色寬視場(chǎng)熒光顯微的返回光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造。通用的設(shè)備在圖15a中以400示出，其中光束直接被透鏡401聚焦在照相機(jī)437上。在圖15b中，相當(dāng)于圖3b和3c的光學(xué)路徑，二色鏡402將返回光分到第一和第二波長帶。第一波長帶的光穿過二色鏡402且被鏡子403和404反射穿過第一帶通濾波器405。第二波長范圍的光被二色鏡402和鏡子406反射且通過帶通濾波器407。這兩個(gè)得到的光束空間上被偏置且被聚焦在照相機(jī)437的不同區(qū)域上。在進(jìn)一步的變化中，如圖15c所示，鏡子403被另一個(gè)二色鏡408代替。第三波長范圍的光穿過二色鏡402，408和長通濾波器409，這三束得到的光束被聚焦在照相機(jī)437的分隔的偏置區(qū)域。
[0112]圖16說明了顯微鏡用于雙色熒光共聚顯微的使用，一個(gè)示例性的光學(xué)路徑以410示出。該應(yīng)用中的檢測(cè)設(shè)備包括一對(duì)光電檢測(cè)器411a，411b，以及特別是具有高檢測(cè)靈敏度的雪崩光電二極管。激發(fā)光束412包括如上討論的兩個(gè)波長帶的光且被準(zhǔn)直。物鏡系統(tǒng)將照明光聚焦在樣品21上。返回的熒光穿過二色鏡413且被鏡子414引導(dǎo)向檢測(cè)設(shè)備。第一波長帶的光被長通二色鏡415反射，穿過帶通濾波器416且被透鏡417聚焦在第一光電檢測(cè)器41 Ia上。第二波長帶的光穿過二色鏡415且被鏡子418反射，穿過長通濾波器419且被透鏡420聚焦在第二光電檢測(cè)器411b上。
[0113]圖17以430示出了用于熒光偏振顯微的返回光學(xué)路徑。返回?zé)晒?31穿過發(fā)射濾波器432，返回光被偏振分束器433分入不同的偏振部件。鏡子434，435，436引導(dǎo)不同的偏振光束通過透鏡438，不同的光束被聚焦在成像設(shè)備437，的偏置區(qū)域上。
[0114]圖18以440示出了亮視場(chǎng)相干散射(iSCAT)顯微的構(gòu)造。照明光束441稍微會(huì)聚。照明光束441穿過分束器442，分束器442引導(dǎo)一些照明光束到物鏡系統(tǒng)18，照明樣品21的區(qū)域。光束止擋443吸收照明光束441直接穿過分束器442的那部分。從樣品21散射的照明光和從樣品載玻片的界面反射的照明光干涉。反射的光通過分束器442返回且被鏡子444反射并由透鏡445聚焦在成像設(shè)備437上。
[0115]圖19a和19b分別以450a和450b示出了同步暗視場(chǎng)顯微和多色寬視場(chǎng)顯微的光學(xué)路徑。在450b，小橢圓鏡451將會(huì)聚照明光反射到物鏡的光學(xué)軸線上的后焦面，使得反射的照明光在光學(xué)軸線上返回且再次被鏡子451反射出檢測(cè)路徑。在450a，小鏡子452在其后光闌邊緣將會(huì)聚照明光反射到物鏡的后焦面。照明光在玻片/樣品界面全內(nèi)反射(TIR)并在后光闌的與上述邊緣直徑相對(duì)的邊緣返回，照明光被另一個(gè)小鏡子453引導(dǎo)向吸收元件454。后者的幾何形狀需要具有足夠高數(shù)值孔徑的油浸物鏡。
[0116]在每個(gè)可選的實(shí)施例中，二色鏡的系統(tǒng)和濾波器將焚光和散射光從返回光中分開并引導(dǎo)各種波長帶到成像設(shè)備437的不同區(qū)域。雙帶二色鏡455被選擇以使得第一和第二波長帶的熒光穿過二色鏡455，同時(shí)散射光被反射。散射光被鏡子456反射，通過雙激光線通濾波器457和透鏡458，并被聚焦到成像設(shè)備437的第一區(qū)域上。長通二色鏡459將熒光分離為第一和第二波長帶，熒光分別穿過長通濾波器460和帶通濾波器461且被聚焦在成像設(shè)備437的第二和第三區(qū)域上。
[0117]很明顯，顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)適合用于任何其他類型的顯微鏡，不僅僅是上述緊湊型顯微鏡的實(shí)施例。如果合適，聚焦控制系統(tǒng)可以具有和顯微鏡的主檢測(cè)器分隔的自己的成像設(shè)備。
[0118]適應(yīng)性
[0119]此處描述的緊湊型顯微鏡有利之處在于其提供了寬視場(chǎng)成像最期待的方面:低樣品移動(dòng)，高振動(dòng)穩(wěn)定性，單分子檢測(cè)靈敏度，緊湊、穩(wěn)健、便攜和低成本外形因素下的自動(dòng)化和高通量。
[0120]光學(xué)路徑被設(shè)計(jì)來提供盡可能最高的檢測(cè)效率，且盡可能的緊湊。對(duì)于單個(gè)陣列傳感器上的多通道成像，該設(shè)計(jì)不要求圖像形成在切割圖像的狹縫光闌的平面里。這通常由將圖像放入陣列傳感器的矩形區(qū)域上來完成。相反，上述緊湊型顯微鏡使用成形的僅照明待檢測(cè)區(qū)域的入射光束。像散透鏡和合適的光闌可以用于限定入射光束的寬度和長度。和其他通道分離的光學(xué)系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)移除了檢測(cè)路徑對(duì)對(duì)兩個(gè)透鏡和可調(diào)節(jié)的狹縫光闌的需要，提高了檢測(cè)效率并節(jié)省了空間和部件成本。
[0121]分開的照明源模塊的設(shè)置的有利之處在于其從顯微鏡外殼移除了部件以允許外殼變得更小，且其避免了來自激光或支撐設(shè)備的熱加熱顯微鏡外殼和外殼內(nèi)的溫度敏感樣品。分開的照明源模塊也提供適應(yīng)性，為了改變顯微鏡功能，能夠很容易地提供并通過光纖鏈路連接不同的照明源模塊。多種允許顯微鏡連接到多個(gè)照明部分的連接件可以被提供，或者為了平行操作或降低多種顯微鏡可以被連接到單個(gè)照明源模塊。激光源可以是連續(xù)波或任何脈沖源的結(jié)合，包括雙激光激發(fā)、三激光激發(fā)或復(fù)雜脈沖序列，例如具有交替單和雙激光激發(fā)的序列。在使用光纖之處，光纖可以以已知的方式操作，例如通過加熱或機(jī)械彎曲、拉伸或擠壓，以產(chǎn)生均勻的照明光?？刂齐娮釉O(shè)備也可以設(shè)置為照明源模塊的一部分，包括例如電源、壓電驅(qū)動(dòng)器、激光驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)和輸入/輸出硬件，以及光纖擠壓壓電驅(qū)動(dòng)器。這意味著，例如，為了將顯微鏡運(yùn)用到特定的實(shí)驗(yàn)，僅僅合適的照明源模塊和第二光學(xué)支撐模塊(需要時(shí))被連接到緊湊型顯微鏡是必要的。
[0122]可選地或另外，如果希望的話，照明源模塊或者源可以設(shè)置在顯微鏡外殼里。可以提供任何合適的檢測(cè)器，或檢測(cè)器組，以及對(duì)應(yīng)的返回光學(xué)系統(tǒng)來將顯微鏡運(yùn)用到期望的功能。盡管以上描述的是單物鏡系統(tǒng)，但如果需要顯微鏡可以包括兩個(gè)或更多個(gè)物鏡系統(tǒng)。盡管此處描述的顯微鏡具有物鏡系統(tǒng)，但在一些應(yīng)用中物鏡系統(tǒng)可以被其他光采集元件例如反射式物鏡系統(tǒng)代替。顯微鏡光學(xué)元件和物鏡臺(tái)的模塊性質(zhì)允許這樣的改變。
[0123]有利地，顯微鏡可以設(shè)有傳感器以檢測(cè)和記錄測(cè)量參數(shù)，例如溫度、濕度、壓力、大氣組成、加速、電磁場(chǎng)以及位置。來自傳感器的信息能夠用于顯微鏡外殼內(nèi)部或外部的帶有控制系統(tǒng)的反饋系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)期望的精確的測(cè)量條件。例如，安裝在主光學(xué)支撐元件上的溫度控制單元能夠加熱或冷卻整個(gè)顯微鏡(以及外殼里的空氣)到一定的溫度。借助適宜的溫度控制，顯微鏡能夠用作培養(yǎng)箱，特別是在樣品必須在一定的溫度下被保持時(shí)。已知的正常的顯微鏡的方法僅僅是使用物鏡加熱器以將樣品保持在需要的溫度下。這將不可避免的導(dǎo)致顯微鏡和樣品之間的溫度梯度，溫度梯度會(huì)導(dǎo)致顯微鏡的移動(dòng)以及樣品中的溫度對(duì)流。通過保持整個(gè)環(huán)境在需要的溫度下，可以減小或消除這些問題。內(nèi)部大氣也可以被調(diào)節(jié)。例如，將二氧化碳線連接到顯微鏡以及將氣體調(diào)節(jié)器和環(huán)境傳感器的反饋相連可以使得顯微鏡作為哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)箱。顯微鏡軟件也能夠使用傳感器信息來判斷測(cè)量的質(zhì)量，以及如果必要的話舍棄無效的測(cè)量。記錄的傳感器信息也有助于測(cè)量的再現(xiàn)性。
[0124]顯微鏡在照明和檢測(cè)選擇、檢查的樣本和濃度方案的角度是非常有適應(yīng)能力和靈活的。例如，各種照明部分能夠被使用:單波長連續(xù)激光器、具有皮秒到秒時(shí)域的調(diào)制的脈沖激發(fā)源，具有使用不同調(diào)制方法(例如電子開/關(guān)調(diào)制、斬波器、聲光調(diào)制器、聲光可調(diào)濾波器、電光調(diào)制)調(diào)制的多種調(diào)制激光的復(fù)雜激發(fā)方案。在一些情況下，顯微鏡甚至能夠在缺少照明部分時(shí)工作，例如在化學(xué)發(fā)光化合物的情形中(負(fù)責(zé)熒光發(fā)射的狀態(tài)是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生)。顯微鏡能夠適于容納具有多種形式的樣品，例如含有發(fā)光化合物的溶液，具有固定化分子的蓋玻片，包含熒光分子的流式細(xì)胞，具有固定的哺乳動(dòng)物細(xì)胞或組織樣本的載玻片。盡管顯微鏡具有檢測(cè)單個(gè)分子的靈敏度，其也可以在在單個(gè)或多個(gè)光譜發(fā)射通道里查看平均強(qiáng)度的高濃度模式下工作。從檢測(cè)的角度，點(diǎn)源檢測(cè)形式例如共聚顯微(通過聚焦的激光束照明的衍射限制量被聚焦的點(diǎn)檢測(cè)器上如雪崩光電二極管檢測(cè)器，APD)或?qū)捯晥?chǎng)成像(試樣平面的大面積成像在2D檢測(cè)器上例如CCD、EMCCD和sCMOS照相機(jī))能夠被實(shí)現(xiàn)。除了熒光和熒光壽命成像能力，發(fā)射路徑上的濾波器的仔細(xì)選擇和適當(dāng)?shù)膸缀涡螤钅軌虼俪缮⑸錅y(cè)量。激光波長或波長可以被選擇為誘導(dǎo)樣品中的變化，例如觸發(fā)樣品中的光化學(xué)或(光)物理過程例如熒光團(tuán)(通過UV激光)的光活化或受激發(fā)射，熒光團(tuán)的化學(xué)和量子狀態(tài)的控制，以及局部溫度變化(通過聚焦紅外激光器)。多個(gè)源的使用允許根據(jù)需要引導(dǎo)多個(gè)波長的光到樣品或到同一樣品的不同區(qū)域。
[0125]顯微鏡系統(tǒng)非常適合于附帶合適的控制和分析軟件的自動(dòng)化，其中硬件控制，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)和可視化過程緊密結(jié)合。合適的軟件可以提供自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)分析，智能數(shù)據(jù)分析，所以很少或不需要用戶交互、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化和報(bào)告。在廣泛的應(yīng)用范圍中，許多信號(hào)可以同時(shí)在單視場(chǎng)中測(cè)量。借助壓電摩擦驅(qū)動(dòng)器，所述樣品能夠被平移幾厘米，使得數(shù)以千計(jì)的視場(chǎng)可以以完全自動(dòng)化的方式被測(cè)量，并行發(fā)生數(shù)據(jù)分析和解釋。一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)集可以在很短的時(shí)間內(nèi)收集和處理。一個(gè)這樣的顯微鏡或這種顯微鏡的陣列可用于高通量，大規(guī)模并行多維篩選應(yīng)用，諸如用于藥物環(huán)境中。
[0126]帶來本發(fā)明的工作已經(jīng)接受了歐盟第七框架計(jì)劃(FP7/2007-2013)下的歐洲研究委員會(huì)的基金/ERC贈(zèng)款協(xié)議n° 261227。
[0127]在以上描述中，實(shí)施方式是示例或本發(fā)明的實(shí)施?！耙粋€(gè)實(shí)施例”，“實(shí)施例”或“一些實(shí)施例”的各種出現(xiàn)不一定都指代相同的實(shí)施例。
[0128]雖然本發(fā)明的各種特征可在單個(gè)實(shí)施例的情況下被描述，這些特征也可以單獨(dú)地或以任何合適的組合提供。相反，盡管為了清楚本發(fā)明可以在單獨(dú)的實(shí)施例的情況下描述，本發(fā)明也可以在單個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。
[0129]此外，需要理解的是，本發(fā)明可以以各種方式被執(zhí)行或?qū)嵺`，并且本發(fā)明可以在除了上述的說明中列出的實(shí)施例之外的其它實(shí)施例中實(shí)施。
[0130]除非另有定義，本文所使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的含義是本發(fā)明所屬的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員之一的通常理解。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種緊湊型顯微鏡，包括: 外殼， 支撐元件， 位于外殼內(nèi)且由支撐元件支撐的主光學(xué)支撐元件， 位于支撐元件和主光學(xué)支撐元件之間的至少一個(gè)隔振支座， 安裝在主光學(xué)支撐元件上的樣品臺(tái)， 用于從樣品臺(tái)接收返回光并將返回光傳輸?shù)綑z測(cè)設(shè)備的返回光學(xué)系統(tǒng)， 其中，返回光學(xué)系統(tǒng)安裝在主光學(xué)支撐元件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型顯微鏡，具有安裝在主光學(xué)支撐元件上的物鏡系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緊湊型顯微鏡，具有照明部分和照明光學(xué)系統(tǒng)，照明光學(xué)系統(tǒng)用于將來自照明部分的照明光束引導(dǎo)到樣品臺(tái)，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)被安裝在主光學(xué)支撐元件上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊湊型顯微鏡，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分和返回光學(xué)系統(tǒng)位于緊湊型顯微鏡的不同平面。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緊湊型顯微鏡，其中，檢測(cè)設(shè)備由主光學(xué)支撐元件支撐。6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)和返回光學(xué)系統(tǒng)的至少一部分包括由主光學(xué)支撐元件支撐的第二光學(xué)支撐元件。7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，照明部分包括用于接收連接到光源的光纖的連接件。8.根據(jù)權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，所述檢測(cè)設(shè)備包括光電檢測(cè)器。9.根據(jù)權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，所述檢測(cè)設(shè)備包括成像設(shè)備。10.根據(jù)權(quán)利要求3到9中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，所述照明部分包括功率i+o11.根據(jù)權(quán)利要求3到10中任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)包括光束整形光學(xué)元件以控制照明光束的形狀。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的緊湊型顯微鏡，其中，照明光學(xué)系統(tǒng)包括至少一個(gè)光闌以控制照明光束的形狀。13.根據(jù)權(quán)利要求3到12任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，返回光學(xué)系統(tǒng)可被操作為將返回光分離成至少第一波長帶和第二波長帶。14.根據(jù)直接或間接從屬于權(quán)利要求8的權(quán)利要求13所述的緊湊型顯微鏡，其中，返回光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)第一波長帶的返回光到成像設(shè)備的第一區(qū)域，引導(dǎo)第二波長帶的返回光到成像設(shè)備的第二區(qū)域。15.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的緊湊型顯微鏡，其中，樣品臺(tái)是可移動(dòng)的。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的緊湊型顯微鏡，還包括聚焦穩(wěn)定光束光學(xué)系統(tǒng)以將聚焦穩(wěn)定光束引導(dǎo)到物鏡系統(tǒng)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的緊湊型顯微鏡系統(tǒng)，包括具有聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像的聚焦控制器，所述聚焦控制器可被操作以接收來自物鏡系統(tǒng)的聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像并根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制樣品臺(tái)。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的緊湊型顯微鏡系統(tǒng)，其中，照明光束為脈沖，后繼圖像在照明光束的脈沖之間被獲取。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的緊湊型顯微鏡系統(tǒng)，其中，聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像從光檢測(cè)設(shè)備接收。20.—種顯微鏡系統(tǒng)，包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的緊湊型顯微鏡和照明源模塊，緊湊型顯微鏡的照明光學(xué)系統(tǒng)和照明源模塊由光纖連接。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述照明源模塊包括激光源。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述照明源模塊包括第一激光源、第二激光源和光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)，第一激光源用于產(chǎn)生具有第一波長的第一照明光束，第二激光源用于產(chǎn)生具有第二波長的第二照明光束，光束結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)用于將第一照明光束和第二照明光束傳輸?shù)焦饫w。23.根據(jù)直接或間接從屬于權(quán)利要求16的權(quán)利要求21或22所述的顯微鏡系統(tǒng)，其中，照明源模塊包括聚焦穩(wěn)定光束激光源和聚焦穩(wěn)定光束光纖以將聚焦穩(wěn)定光束傳輸?shù)骄o湊型顯微鏡。24.一種顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)，包括: 可移動(dòng)的樣品臺(tái)， 物鏡系統(tǒng)， 聚焦穩(wěn)定光束光學(xué)系統(tǒng)，用于將聚焦穩(wěn)定光束引導(dǎo)到物鏡系統(tǒng)， 成像設(shè)備， 返回光學(xué)系統(tǒng)，用于將光返回到成像設(shè)備， 以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可被操作以從物鏡系統(tǒng)接收聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像，接收聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像，并根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制樣品臺(tái)。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的顯微鏡聚焦控制系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng)可被操作以控制樣品臺(tái)以使得后繼圖像和參考圖像匹配。26.一種控制顯微鏡聚焦的方法，包括: 儲(chǔ)存聚焦穩(wěn)定光束的參考圖像， 傳輸聚焦穩(wěn)定光束到顯微鏡的物鏡系統(tǒng)， 接收聚焦穩(wěn)定光束的后繼圖像，以及 根據(jù)參考圖像和后繼圖像控制顯微鏡的樣品臺(tái)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，包括控制樣品臺(tái)以使得后繼圖像和參考圖像匹配。
【文檔編號(hào)】G02B21/00GK105849616SQ201480071321
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年10月27日
【發(fā)明人】阿基里弗斯·卡帕尼迪斯, 景博, 羅伯特·克勞弗德
【申請(qǐng)人】Isis創(chuàng)新有限公司