[发明专利]用于物体的显微成像的显微镜和方法

说明书

本发明涉及一种用于对物体(12)成像的方法和显微镜(10)，所述显微镜包括：透镜组件(14)，所述透镜组件限定光学轴线和与其垂直的焦平面；和校正光学器件(32)，所述校正光学器件是可调节的以调节至一深度位置，并且所述校正光学器件校正在所述透镜组件(14)上的球面像差，所述球面像差在所述焦平面的某一深度位置处在所述物体(12)的成像期间发生。所述方法包括以下步骤：确定来自所述物体(12)的第一横向区域(40)和第二横向区域(42)的辐射的相位差；使用所述相位差与由此引起的球面像差的修改之间的先前已知连接，以便确定所述校正光学器件(32)的调节值，使得当对所述第二区域(42)成像时减小所述球面像差。

发明领域

本发明涉及一种借助于显微镜对物体进行显微成像的方法，所述显微镜包括包含校正光学单元的物镜。物镜限定光学轴线和与其垂直的焦平面。该物镜的校正光学单元可调节到一深度位置，以便校正当在焦平面的该深度位置处对物体成像时发生的球面像差。此外，本发明涉及这样的显微镜。

背景技术

由于实施了非常不同类型的实验，显微镜在研究中通常需要具有高度的灵活性。这里，要观察的物体和物体载体中可能存在很大的变化。在具有高数值孔径的物镜的情况下，沿着从物体中的焦平面到物镜的光学路径的折射率的偏差对衍射限制的成像能力具有强烈影响。用于使与对物体成像相关联的球面像差适应不同的物体载体厚度(例如，从0.15mm到1.5mm的盖玻片厚度)的一种选择在于将物镜处的校正环设定为适当值，并且因此在成像期间减小球面像差。

焦平面位于物体中越深，这样的成像像差变得越来越明显。如果物体中存在折射率差，并且物镜的数值孔径相应地较高(例如，如在共焦显微术中传统的数值孔径为1.2)，则在几微米的深度处已经出现可见球面像差。无论是在3D检查细胞培养物的情况下，在球体的情况下，还是在较厚切片的情况下，三维成像(即，在较厚或较深的物体中成像)都正变得越来越重要。出色的成像质量对此变得越来越重要，因此不再接受由于球面像差造成的质量损失。

特别是在荧光显微术的情况下的应用以及因此对显微镜的要求变化很大。以示例方式，在一个实验中，可能仅需要从盖玻片表面观察前10μm，而在另一个实验中，目的是成像到物体中200μm的深度。类似的考虑适用于温度。一个实验在室温下实施，而另一个实验在37℃下执行。这对显微镜的光学行为具有影响，并且因此对其成像性能具有影响。

到目前为止，准确地设定校正光学单元一直很麻烦，校正光学单元通常是在物镜处匹配物体载体或物体的要求的所谓校正环。实验者必须尝试不同的设定，以便找到最佳值。此外，实际上排除了在实验期间改变设定。

现有技术公开了用于显微镜的各种方法或设计，其以自动或部分自动的方式操作并且含有用于校正球面像差的迭代过程。US 2008/310016A描述了考虑到盖玻片厚度来校正球面像差。US 2005/024718A和JP 2005/043624 A2要求用户输入光学参数，随后从所述光学参数导出球面像差的校正。US 2011/141260A和US2014/233094A描述了用于球面像差的迭代校正方法，其评估图像分析中的衬度或亮度。