带有多个探测器的可切换显微镜布置的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种显微镜布置，该显微镜布置被提供有：显微镜（10），该显微镜包括至少两个用于输出荧光信号的光输出端（12，14）和用于切换这这些光输出端之间的荧光信号的输出的切换布置（16）；分束器布置（18）；光学元件（28，30），这些光学元件用于以如下方式生成与每个输出端相关联的分离的部分光束路径（24，26）：这些输出端各自的对应的荧光信号通过对应的部分光束路径后在该分束器布置处叠加；以及还有至少两个光学探测器（20，22），其中，对于这些部分光束路径中的每一条而言，在反射时，这些探测器之一位于该分束器后面（从该显微镜观看），以及在透射时，这些探测器中的另一个位于该分束器布置的后面（从该显微镜观看）。
【专利说明】带有多个探测器的可切换显微镜布置
[0001]为了用显微镜观察荧光信号，通常使用摄像机(CXD、sCMOS、EMCXD、ICXD、或类似物)，这些摄像机通过输出端(端口)以及可选地通过附加光学元件连接到该显微镜上，这些附加光学元件被提供用于此目的，以调节成像条件或距离(中继光学器件)。为了同时观察多种颜色，荧光经常被分开在多个摄像机上。这可以在显微镜内、显微镜外或在摄像机内完成。通常通过在光束路径内使用二向色元件(颜色分离器)根据波长或偏振来完成此颜色分离。
[0002]这种用于颜色分离的一般缺点在于，在外部分离的情况下，只能在一个端口使用颜色分离布置。这具体地意味着通常只可以在该端口处使用昂贵的探测器。为了在不同探测方式之间快速地向后和向前切换装置，如旋转盘和宽视野或旋转盘以及TIRF (全内反射显微镜方法)，该缺点使得自己特别地感觉到每种配置需要相应的探测器和滤光器/滤光轮。尤其是在多通道测量中，其中，每个通道需要一个探测单元，重复硬件导致大量的额外费用。
[0003]本发明的目的是提供一种显微镜布置，该显微镜布置简单地并且不昂贵地允许多次使用探测器用于不同的应用和/或通过不同端口。
[0004]本发明通过根据以下说明书和权利要求书的安排实现此目的。
[0005]在本发明的一些实施例中，两个或两个以上探测器(如摄像机、APD (雪崩光电探测器)或光电倍增器)被组合起来允许在不需要重新配置的情况下以不同的探测方法同时或顺序地使用。为此目的，显微镜在不同输出端之间使用手动或机动切换，并且优选地以如下方式选择光学结构:在光束再次叠加前两个臂的光路径或机械路径长度相等或几乎相等。可以例如通过单个二向色元件(颜色分离器或通用分束器)或通过手动操作或由电机操作的颜色分离器/滑动器或滤光轮实现此叠加。此分束器或颜色分离器再次将荧光分成两个光臂，每个光臂引向两个探测器之一。取决于显微镜内的交换机的位置，二向色元件在透射时为两个光臂之一或在反射时为另一个光臂起作用，或者反之亦然。因此，为交换机的两个位置实现二色探测。
[0006]在本发明的另一个实施例中，使用了显微镜的单个光输出端(端口)，并且直接后来(或者中继或成像光学元件后)，用可移动反射镜或其他光学元件(Α0Μ (声光调制器)、AOTF (声光可调滤光器)、EOM (电光调制器)等)在这两个光臂之间进行切换。优选地长度相等或几乎相等的光路径后，如在上述实施例中，这两个臂在分束器(或者取决于波长，例如，用颜色分离器，或者独立于波长，例如通过偏振)处叠加。以此方式，甚至可以在没有内部端口交换机的显微镜内实现之前示例中所述的配置；或者可以相应地扩大只可以使用一个外部端口的显微镜。
[0007]图1不出了一种符合本发明的一个实施例的显微镜布置。
[0008]图2示出了一种符合本发明的另一个实施例的显微镜布置。
[0009]图1和图2中示出了本发明的显微镜布置的实施例，该实施例提供有显微镜10，该显微镜具有两个用于输出突光信号的光输出端12和14和用于在这些输出端12和14之间切换荧光信号的输出的切换布置16、配置有例如颜色分离器的分束器18、两个光学探测器20和22以及光学元件(反射镜28、透镜30)，这些光学元件用于生成两条分别与这两个输出端12、14之一相关联的分离的部分光束路径或光臂24和26。在所示示例中，旋转盘单元32 (共焦尼普科夫扫描仪)被整合到部分光束路径26内。形成部分光束路径24、26，从而使得对应的荧光信号在通过对应的部分光束路径后在分束器18处叠加，其中，部分光束路径24、26具有长度至少大致相等的光路径(如在所示示例中)或者这些部分光束路径的至少一条被提供有一种用于补偿光路径差(未示出)的布置。探测器20、22以如下方式被布置:部分光束路径24和26的每一条，这些探测器之一在反射时位于分束器18后面(从显微镜10观看)并且另一个探测器在透射时位于分束器18后面(在所示示例中，对于第一部分光束路径24而言，探测器22在反射时位于分束器18后面，以及探测器20在透射时位于分束器18后面，而这恰好与第二部分光束路径26相反)。
[0010]根据要求，在所示示例中，可以在各种探测方式之间切换。图1示出了交换机组件16的第一位置，在此位置上使用第一输出端12 (并且因此使用第一部分光束路径24)，该第一输出端可以用于EPI (即，照明和成像光束路径)测量、TIRF测量或SI (结构照明)测量。图2示出了切换布置16的第二位置，在此位置上使用第二输出端14(并且因此使用第二部分光束路径26)，该第二输出端用于通过单元32探测旋转盘。
[0011]在替代性实施例中，可以在显微镜10外提供一种与切换布置16相对应的切换布置，以便在两条部分光束路径24和26之间切换单个显微镜输出端(例如，输出端12)。
[0012]根据本发明的一个方面，显微镜布置包括:显微镜，该显微镜包括至少两个用于输出荧光信号的光输出端和用于切换这些光输出端之间的荧光信号的输出的切换布置；分束器；光学元件，这些光学元件用于以如下方式生成与各输出端相关联的分离的部分光束路径:这些输出端各自的对应的荧光信号通过对应的部分光束路径后在该分束器处叠加；以及至少两个光学探测器，从而使得对于这些部分光束路径中的每一条而言，在反射时，这些探测器之一位于该分束器后面(从该显微镜观看)，以及在透射时，这些探测器中的另一个位于该分束器后面(从该显微镜观看)。
[0013]在一些实施例中，该分束器包括颜色分离器。在一些实施例中，这些探测器的至少一个包括摄影机。在一些实施例中，这些探测器的至少一个被提供有雪崩光电二极管、光电倍增器或它们的阵列。在一些实施例中，该切换布置被配置成用于在这些输出端之间的手动切换，或者为机动的。
[0014]根据本发明的另一个方面，显微镜布置包括:显微镜，该显微镜具有至少一个用于输出突光信号的光输出端和用于切换部分光束路径之间的突光信号的切换布置；分束器；光学元件，这些光学元件用于以如下方式生成部分光束路径:荧光信号通过对应的部分光束路径后在该分束器处叠加；以及至少两个光学探测器，其中，对于这些部分光束路径中的每一条而言，在反射时，这些探测器之一位于该分束器后面(从该显微镜观看)，以及在透射时，这些探测器中的另一个位于该分束器后面(从该显微镜观看)。
[0015]在一些实施例中，该切换布置具有AOTF交换机、电光交换机或由电流计驱动的交换机。在一些实施例中，旋转盘单元(如尼普科夫扫描仪)被整合到部分光束路径之一内。
[0016]在一些实施例中，部分光束路径形成一条长度至少大致相等的光路径或者这些部分光束路径中的至少一条具有用于补偿光路径差值的布置。
[0017]本发明还包括一种使用可切换显微镜的方法，该方法包括:在两个可切换的光输出端之间切换显微镜，这些光输出端具有不同的光路径，使这两条光路径的光输出在分束器处叠加，以及使用在反射时位于该分束器后面的第一探测器(从显微镜看)以及在透射时位于该分束器后面的第二探测器(从显微镜看)探测该光输出。
[0018]根据该方法的一个实施例，通过在两个可切换的光输出端之间切换显微镜来操作可切换显微镜，这些光输出端连接到不同的光路径上；使这两条光路径的光输出在分束器处叠加，以及使用在反射时位于该分束器后面的第一探测器(从显微镜看)以及在透射时位于该分束器后面的第二探测器(从显微镜看)探测该光输出。
[0019]在一些实施例中，在光束叠加前这些光束的不同光路径几乎相等。在一些实施例中，该方法进一步包括在光束叠加前补偿不同光输出端的光路径长度之间的差值。在一些实施例中，使两条光路径的光输出在颜色分束器处叠加。在一些实施例中，在两个可切换的光输出端之间切换显微镜包括激活切换电机。
[0020]虽然已经详细描述了本发明和其优点，但是应理解，在不脱离如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下可以在此做出各种变化、替代以及改变。而且，本发明的范围并非旨在局限于在本说明书中所述的工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法以及步骤的具体实施例。如本领域技术人员将从本发明的披露中轻易认识到的，可以根据本发明利用现有的或往后要开发的、大体上执行相同功能或大体上实现和此处所述的对应实施例相同结果的工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法以及步骤。相应地，所附权利要求书是旨在于将此类工艺、机器、制造物、物质的组合物、手段、方法或步骤包括在它们的范围内。
【权利要求】
1.一种显微镜布置，包括: 显微镜(10),该显微镜包括至少两个用于输出突光信号的光输出端(12,14)和用于切换所述光输出端之间的突光信号的输出的切换布置(16 )； 分束器(18)； 光学兀件(28, 30),该光学兀件用于以如下方式生成与每个输出端相关联的分离的部分光束路径(24，26)，所述方式为:所述输出端中的每个输出端的对应的荧光信号在通过对应的部分光束路径后在该分束器处叠加；以及 至少两个光学探测器(20，22)，从而使得对于所述部分光束路径中的每一条而言，从该显微镜观看，在反射时，所述探测器之一位于该分束器后面，以及从该显微镜观看，在透射时，所述探测器的另一个位于该分束器后面。
2.如权利要求1所述的显微镜布置，其中，该分束器包括颜色分离器(18)。
3.如权利要求1或2所述的显微镜布置，其中，所述探测器(20，22)中的至少一个包括摄影机。
4.如权利要求3中所述的显微镜布置，其中，所述探测器(20，22)中的至少一个被提供以雪崩光电二极管、光电倍增器或它们的阵列。
5.如以上权利要求中的任意一项所述的显微镜布置，其中，该切换布置(16)被配置成用于在所述输出端之间手动切换，或者为机动的。
6.—种显微镜布置,包括: 显微镜(10),该显微镜具有至少一个用于输出突光信号的光输出端(12)和用于在部分光束路径(24，26)之间切 换该荧光信号的切换布置； 分束器(18)； 光学元件(24，26)，所述光学元件用于以如下方式生成部分光束路径:荧光信号在通过对应的部分光束路径后在该分束器布置处叠加；以及 至少两个光学探测器(20，22)，其中，对于所述部分光束路径中的每一条而言，从该显微镜观看，在反射时，所述探测器之一位于该分束器后面，以及从该显微镜观看，在透射时，所述探测器中的另一个位于该分束器布置的后面。
7.如权利要求6中所述的显微镜布置，其中，该切换布置(16)为机动的。
8.如权利要求7中所述的显微镜布置，其中，该切换布置(16)具有AOTF交换机、电光交换机或由电流计驱动的交换机。
9.如以上权利要求中的任意一项中所述的显微镜布置，其中，旋转盘单元(32)(尼普科夫扫描仪)被整合到所述部分光束路径之一(26)内。
10.如以上权利要求中的任意一项中所述的显微镜布置，其中，所述部分光束路径(24，26)形成一条至少大致长度相等的光路径，或者所述部分光束路径中的至少一条具有用于补偿光路径差值的布置。
11.一种操作可切换显微镜的方法，包括: 在两个可切换的光输出端之间切换该显微镜，所述光输出端连接到不同的光路径； 在分束器处使这两条光路径的光输出叠加；以及 使用从该显微镜看在反射时位于该分束器后面的第一探测器以及从该显微镜看在透射时位于该分束器后面的第二探测器探测该光输出。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述光束被叠加前光束的不同光路径几乎相
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括在所述光束被叠加前补偿不同光输出端的光路径长度的差值。
14.如权利要求11所述的方法，其中，使这两条光路径的光输出在颜色分束器处叠加。
15.如权利要求11所述的方法，其中，在两个可切换的光输出端之间切换该显微镜包括激活切换电 机。
【文档编号】G01B9/04GK103459975SQ201280017852
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年4月16日 优先权日:2011年4月14日
【发明者】R.乌尔, R.道姆, X.弗格勒 申请人:Fei 公司