[发明专利]具有虚拟物镜的显微镜设备

说明书

提供了一种显微镜设备，包括：显微镜物镜（18）；用于保持样本（16）并在垂直于显微镜物镜光轴的平面中移动样本的样本载物台（12）；光源（20）和用于用线型照射图案照射样本的照射图案生成器单元（22）；用于检测来自显微镜物镜收集的样本的光的区域检测器检测器（40，44）；扫描单元（24），用于在扫描方向上跨视场移动照射图案，其中扫描方向垂直于照射图案的纵轴；以及控制单元（42），被配置为在正常放大率模式下或在较低放大率模式下选择性地操作显微镜装置，其中在较低放大率模式下，样本在与扫描方向反平行的方向上移动，同时照射图案通过扫描单元跨视场移动，以便获得至少单向压缩的图像，由此由载物台和扫描速度的比率给出压缩因子。

本发明涉及一种显微镜设备。

依赖于二维检测器的共焦显微镜设备通常采用例如由物理掩模生成的空间滤波照射图案，借助于扫描单元跨显微镜的视场移动该图案，并且为了实现深度分辨率，提供对于所得发射图案进行空间滤波的手段。空间滤波是通过对应的物理掩模或者通过检测器上的电子生成掩模来实现的。例如，通过将给定相机的滚动快门狭缝宽度调整到狭缝形发射图案的宽度，并通过电子同步它们相应的移动，可以记录狭缝形照射图案并对其进行共焦滤波。

已经在E. Mei等人的文章“A line scanning confocal fluorescent microscope using a CMOS rolling shutter as an adjustable aperture”（在“Journalof Microscopy”2012年第247卷，第269-276页中）中描述了第一个这样的使用滚动快门相机的线共焦显微镜设备。

在US 2014/0313576 A1中已经描述了狭缝形照射图案与滚动快门共焦掩模的另一种组合，其中狭缝形照射包括结构调制，以便记录狭缝共焦滤波的相位图像，该相位图像可以组合成3D-SIM（“结构化照射显微镜”）图像。

在等人的文章“Image scanning microscopy”（在Physical ReviewLetters 104，198101（2010）中）中，描述了一种共焦显微镜设备，其中通过使用具有单个衍射受限光点的照射，分辨率增强到2倍，并且York等人（在Nature Methods中的“Instant super-resolution imaging in live cells and embryos via analog image processing”2013年11月；10（11）：1122-1126）扩展了该方法，以便与多于一个光点一起工作。

在经典显微镜中，放大率和分辨率由所选的显微镜物镜确定。为了解决多种不同的显微镜应用，显微镜设备通常包括多个物镜，所述物镜可以可互换地定位在光束路径中。在相机用作检测器的情况下，给定的像素大小对要选择的放大率有影响，因为仅在像素对应于由物镜分辨的空间频率的情况下，相机记录的图像才将与由物镜的数值孔径（“NA”）定义的分辨率相匹配。例如，为了产生衍射受限的性能，6.5的典型像素大小需要使用60x而不是40x的物镜，尽管40x物镜在具有相同的NA并且因此具有相同的分辨率的情况下可用。

然而，对于使用可互换物镜的需要对显微镜设备的机械结构强加了某些限制，特别是关于垂直调整驱动和自动聚焦系统，以及还关于光瞳光束路径的调整（典型地，不同物镜的光瞳位置不同；这对于光瞳照射对其而言至关重要的显微镜设备特别重要，诸如当使用结构化照射时）。此外，对于所有自动化过程来说，对于互换物镜的需要都是麻烦的，诸如盖玻片的厚度校正或浸没液体的自动化应用。因此，对于可互换物镜的需要可能对显微镜设备的性能具有不利影响。

本发明的目的是要提供一种显微镜设备，其允许灵活但又方便的操作。

该目的通过分别如在权利要求1和12中限定的显微镜设备来实现。