[发明专利]光学装置和显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种在显微镜上的光学装置，带有照明机构、分光机构和反光镜机构，所述照明机构用于产生在照明侧上伸展的照明光线，所述分光机构用于将照明光线分成至少两个分光束，所述反光镜机构用于将分光束反射到对样品进行平面照明的照明范围。另外，本发明还涉及一种显微镜，所述显微镜具有相应的光学装置。

背景技术

在利用光学显微镜对活性的生物组织进行观察时，重要的是尽可能将对样品的光致附生损伤保持在很小的程度。为此研发了在显微镜的检测平面内用片光源照明的方案。在此实现了一种利用选择平面照明的显微成像(Selective Plane Illumination Microscopy,SPIM)。在这种情况下，照明光线的扩散方向垂直于检测方向，其中通过垂直于检测物镜的照明光学机构，例如通过第二照明透镜入射到样品体内。其中由于样品会产生阴影效应，因此从不同方向对样品进行照明最为相宜，以便克服该问题。此点迄今随着时间的推移和/或付出大的机械代价的情况下得以实现。因此对显微成像的样品准备工作的影响很大，并且显微成像的样品准备工作与传统的光学显微成像常常不能兼容。

在DE102004034957A1中披露了一种设置在显微镜上的光学装置，其中利用照明机构产生在照明侧上伸展的照明光线。利用分光机构T将照明光线分成两个分光束Ls1和Ls2。利用反光镜机构R1，R2将分光束反射到用于对样品进行平面照明的照明范围。

具体地说，两个分光束Ls1和Ls2被在壳体H内设置的光导向机构LF导向，从物镜Lz侧面绕过，然后通过反射镜机构被反射到样品的照明范围。物镜Lz设置在壳体H内，因此物镜的尺寸必须与壳体的尺寸一致或壳体的尺寸必须与物镜的尺寸一致。为此最终实现具有在壳体H内形成的光导向机构LF和镶嵌在壳体内的物镜的综合结构。由于壳体的尺寸是预定的，所以任意选择物镜常常是不可能的。从照明侧通过镶嵌在壳体内的物镜实现对光信号的检测。

在DE10257423A1中披露了一种设置在显微镜上的光学装置，利用该光学装置同样可以实现对样品的平照明。具体地说，已知的装置具有两个相互垂直的物镜，其中一个用于照明，另一个用于检测。这种装置要求具有特别专用适配的样品承纳机构，故常常在几何形状和结构设计上很难实现。

以在DE102004034957A1中披露的现有技术为基础，本发明的目的在于对上述的一种光学装置以及一种显微镜进行设计和进一步设计，以便利用结构简单的机构即可实现灵活的应用。

发明内容

通过具有权利要求1特征的光学装置和通过具有权利要求13特征的显微镜实现了本发明的目的。本发明的光学装置的特征在于设置在与照明侧相背的照明范围侧上的检测光学机构。

从本发明中首先了解到，具有平面照明的光学机构不需要将照明光学机构和检测光学机构设置在照明范围或样品的同一侧上。因此可以相互不受影响地实现照明光学机构的设计和检测光学机构的设计，所以在很大程度上保证了设计的灵活性和对不同应用范围的适配。特别是用于检测的物镜的尺寸和设计不再受具有光导向机构的壳体的尺寸的约束。在本发明中检测光学机构具体地设置在与照明侧相背的照明范围侧上。由于实现了照明光学机构与检测光学机构之间尽可能大的空间分隔，因而可以提供对照明光学机构以及对检测光学机构的多种多样的设计可能。

因而利用本发明的光学装置和本发明的显微镜可以实现对结构简单的机构的灵活的应用。

具体地说，设置在照明侧的照明光学机构与检测光学机构同轴。在每种情况下，照明光学机构都与检测光学机构分隔，从而对检测物镜的选用与照明光学机构无关可以与任何试验情况适配。由于照明光学机构与检测光学机构同轴，因此可以实现光学装置的特别简单的结构。

分别根据应用情况和出于对简单的结构设计的考虑，反光镜机构具有一组或多组反光镜或平板反光镜或一个环形反光镜或多个环形反光镜段。就反光镜机构的具体设计而言，可以对不同的应用情况加以考虑。

就简单并可靠的将照明光线分成至少两个分光束而言，分光机构可以具有偏振光学机构或用于光瞳分光的器件，优选反射或透射器件。替代上述方案分光机构具有至少一个棱镜或光阑。在每种情况下，分光机构都可为模块结构，从而可以实现在光学装置或显微镜内的简单的实施和设置。

根据一个有益的设计，分光机构本身或与照明光学机构的其余器件相结合实现由分光束产生片光源。替代上述方案，可以在分光机构后设置有由分光束分别产生片光源的机构。根据进一步有益的实施方式，这种用于分别产生片光源的机构为模块结构，从而便于将其嵌入光学装置或显微镜中。