CN105980909A - 用于使立体样品成像的方法和显微镜 - Google Patents

用于使立体样品成像的方法和显微镜 Download PDF

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Abstract

介绍了一种用于使立体样品(16)显微地成像的方法，其中，使得显微镜物镜(12)依次朝向至少两个基准平面聚焦，所述基准平面在立体样品(16)内部沿着显微镜物镜(12)的光轴(O)处于不同的立体样品深度；针对每个基准平面求取矫正件(18)的基准方位，在该基准方位，利用矫正件(18)来矫正与立体样品深度有关的像差；基于求取的基准方位，针对立体样品中的至少一个目标平面，确定矫正件(18)的目标方位，在该目标方位利用矫正件(18)来矫正在目标平面的立体样品深度出现的像差；为了给立体样品(16)成像，使显微镜物镜(12)朝向目标平面聚焦，并将矫正件(18)挪动至目标方位。

Description

用于使立体样品成像的方法和显微镜
技术领域
本发明涉及一种用于使立体样品显微地成像的方法以及一种显微镜。
背景技术
在三维地延展的样品(下面也称为立体样品)的光学显微中，高质量的三维成像是主要的关注点。对此，主要挑战之一就是由光在样品中的传播路径引起的像差。在此尤其会观察到所谓的孔径像差，其产生的原因是，立体样品的折射率不同于样品周围的介质的折射率。光在样品内部的传播路径越长，由折射率的这种不匹配引起的孔径像差就越大。因而尤其难以为位于立体样品内部深处的样本平面精确地成像。如果样品折射率沿着显微镜物镜的光轴改变，即沿着样品深度的方向改变，那就会更加难以实现高质量的三维样品成像。
为了避免前述像差，通常采用带有矫正件的浸液物镜，矫正件为了矫正孔径像差是可移调的。由现有技术已知的这种矫正件例如具有可机动地移调的透镜支架，透镜支架使显微镜物镜中包含的透镜单元为了矫正像差而沿着光轴移动。DE 10 2011 051 677A1中就公开了这种矫正移调的一个例子。
如果要在一个宽广的轴向范围内矫正由折射率不匹配引起的孔径像差，那就需要给矫正件提供一定的折射能力，于是在矫正移调时样本镜顶焦距就会出现并非所愿的变化，即成像的样本平面沿着光轴出现移动。然后样本镜顶焦距的这种变化导致所摄取的立体图像的无法忍受的失真。
另外按照现有技术中的一些设计方案，依据深度来调节显微参数，例如多光子显微镜中的激光功率。可是这些参数并不影响对显微镜物镜的成像性能或镜顶焦距调节的矫正。所以，当前的现有技术，特别是在沿着样品深度具有非均匀折射率的样品中，并不允许在轴向方向上宽广地延展的、高质量地显微的立体成像。
发明内容
本发明的目的是，提出一种方法和一种显微镜，其能实现沿着光轴在宽广的范围内无误地为立体样品成像。
本发明通过独立权利要求的主题来实现所述目的。有利的改进在相应的从属权利要求中给出。
本发明的方法规定，使带有矫正件的显微镜物镜依次朝向至少两个用作基准平面的样本平面聚焦，这些基准平面在立体样品内部沿着显微镜物镜的光轴处于不同的样品深度。针对每个基准平面都求取矫正件的基准方位，在该基准方位，利用矫正件来矫正与样品深度有关的像差。然后，基于求取的基准方位，针对样品中的至少一个目标平面，确定矫正件的目标方位，在该目标方位利用矫正件来矫正在目标平面的样品深度出现的像差。最后，为了给立体样品成像，使显微镜物镜朝向目标平面聚焦，并将矫正件挪动至目标方位。
借助聚焦装置使显微镜物镜朝向至少两个基准平面聚焦，这样就犹如使要成像的样品区域沿着光轴固定，也就是使要显微的立体物固定。对要显微的立体物的这种固定优选在处于真正摄像之前的布设过程中进行，在这种固定中，针对在样本内部处于不同的样品深度的至少两个基准平面，确定矫正件的基准方位，从而在这些基准方位分别利用矫正件按所希望的方式矫正与样品深度有关的像差。在此，矫正件的基准方位可以由使用者手动地获取，但也可以借助适合于此的控制单元自动地获取。
矫正件的针对基准平面获取的基准方位随后被用来针对至少一个(但通常为多个)目标平面分别确定矫正件的目标方位，该目标方位在以后为相应的目标平面成像时负责尽可能好地矫正在该目标平面上出现的、与深度有关的像差。在这里，这些目标平面位于由基准平面沿着光轴限定的成像区域内部。
因而针对各个基准平面确定的基准方位犹如形成了基准点，这些基准点可以在以后被考虑用于立体样品的三维成像，以便实现在要显微的立体物内部的任意的目标平面上都能按所希望地矫正与深度有关的像差。在此，在立体样品的三维成像中分别定位的目标平面通常并不与先前在显微镜的布设过程中规定的基准平面一致。但要指出，根据本发明也并不排除目标平面与基准平面之间的这种一致性，也就是说，所考察的各目标平面也允许与先前规定的基准平面之一重合。
在该方法的一种非常优选的设计中，针对每个基准平面都求取显微镜物镜的样本镜顶焦距相对于给定镜顶焦距的由矫正件在相应的基准方位引起的偏差作为基准镜顶焦距偏差。然后，基于目标平面的针对各个基准平面求取的基准镜顶焦距偏差来确定目标镜顶焦距偏差，该目标镜顶焦距偏差表示样本镜顶焦距相对于给定镜顶焦距的由矫正件在目标方位引起的偏差。最后，在考虑到目标镜顶焦距偏差的情况下，使显微镜物镜朝向目标平面聚焦。
这种设计能够以特别有利的方式注意到矫正移调对显微镜物镜的样本镜顶焦距的作用，即对样本平面的轴向位置的作用，并予以矫正，显微镜物镜恰好朝向所述样本平面聚焦。因此，样本平面的由矫正件引起的并非所愿的轴向移动按下述方式得到补偿：在显微镜物镜朝向要成像的目标平面聚焦时考虑所求取的目标镜顶焦距偏差。为此首先获知矫正件的相应移调是如何作用于显微镜物镜的样本镜顶焦距的。例如可以通过合适的测试样品，但也可以在布设显微镜时通过对矫正件的反复的移调和通过显微镜物镜的随后的再聚焦，来实现确切地了解矫正移调的作用。然而，在一种优选的实施方式中也可行的是，仅仅根据对显微镜物镜的光学设计的认知来了解矫正移调对样本镜顶焦距的作用，并基于这种了解以数字方式求取目标镜顶焦距偏差。
考虑到样本镜顶焦距的由矫正件引起的变化，这能实现在很大程度上随意地选择要采用的矫正件。因而尤其没必要的是，所采用的矫正件具有尽可能小的折射能力(Brechkraft)，以便一开始就避免样本镜顶焦距的任何变化。因为利用较高的折射能力也可以补偿较大的折射率不匹配，这种不匹配比如尤其在轴向延展的立体样品中出现，所以本发明的方法也能实现为较大的立体样品进行精确的三维成像。
优选基于基准镜顶焦距偏差来获知镜顶焦距规程，该规程与矫正件的方位相关地说明了样本镜顶焦距偏差。在立体摄像中所采用的目标镜顶焦距偏差于是借助这种镜顶焦距规程来确定。前述镜顶焦距规程可以例如以适当地参数化的函数的形式或者以数值表的形式存储起来，借此通过数学插值来计算目标镜顶焦距偏差。所述插值例如可以采用线性法或立方法或样条插值法来进行。
在本发明的方法的一种优选的改进中，可以采用相应的方式，基于矫正件的基准方位来求取矫正规程，该规程与样品深度相关地说明了矫正件的被设置用来矫正像差的方位。于是可以借助于该矫正规程特别是通过插值来确定矫正件的目标方位。
如果与矫正件的方位相关地不仅样本镜顶焦距发生变化，而且显微镜物镜的焦距发生变化，进而其放大率也发生变化，则优选针对每个基准平面都求取显微镜物镜放大率相对于给定放大率的由矫正件在相应的基准方位引起的偏差作为基准放大率偏差。然后基于针对相应的基准平面求取的基准放大率偏差，针对目标平面确定目标放大率偏差，该目标放大率偏差表示所述放大率相对于给定放大率的由矫正件在目标方位引起的偏差。为了补偿由矫正件引起的放大率变化，最后在考虑到目标放大率偏差的情况下移调可变的放大部件。对因矫正件而改变的放大率或样本焦距的这种补偿优选实时地与对像差的矫正和对镜顶焦距变化的矫正并行地进行。可变的放大部件例如可实现为Vario-摄像机适配器，或者实现为共焦显微镜或多光子显微镜的扫描系统的一部分。
在另一有利的改进中，针对每个基准平面都确定至少一个基准控制参数。然后基于如此确定的基准控制参数，针对目标平面确定并调节目标控制参数。这种基准控制参数的一个例子比如是光功率，在为立体样品成像时以该光功率照明相应的目标平面。由此可以沿着整个被显微的立体物实现均匀的图像亮度。另一个例子是在多光子显微术中用于补偿样本离散的所谓的预啁啾(Prechirp)。
至少两个基准平面优选包括多个沿着光轴等距离的平面。由于在这种情况下在布设显微镜时规定的基准平面沿着光轴相互间具有相等的间距，所以矫正件的针对基准平面求取的基准方位形成如下内容的可靠的依据：在要显微的立体物的内部的所有可能的目标平面上总可以找到矫正件的精确的目标方位，进而对在相应的样品深度出现的像差予以良好的矫正。
为了使得显微镜物镜朝向所希望的各样本平面聚焦，显微镜物镜相对于立体样品沿着光轴移动。这可以借助聚焦装置来进行，该聚焦装置作用于显微镜物镜上，或者作用于载有立体样品的载物台上。因而在第一实施方式中，聚焦装置使得显微镜物镜在空间内移动，而载物台则保持固定不动。相反，在第二实施方式中，在显微镜物镜固定不动的情况下，载物台在空间内移动。也可以考虑将这两个聚焦方案组合起来。
根据本发明的另一方面，设置用于使立体样品成像的显微镜，该显微镜包括显微镜物镜、矫正件、聚焦装置和控制单元。在此，控制单元经过设计，从而按前述方式控制显微镜物镜、矫正件和聚焦装置。
就本发明的显微镜而言，矫正件优选包括显微镜物镜中含有的透镜单元和用于使得透镜单元沿着光轴移动的驱动单元。
如果针对该显微镜按上述方式考虑到样本镜顶焦距的由矫正件引起的偏差，则可行的是，给透镜单元规定大的折射能力，从而也可以矫正立体样品内部的大的折射率变化。
在一种特别优选的设计中，驱动单元包括设置在显微镜物镜壳体上的、围绕光轴可旋转的矫正环，该矫正环的旋转运动可转变为透镜单元沿着光轴的移调运动。矫正件的这种设计例如可以像在开篇提到的DE 10 2011 051 677A1中公开的那样来实现，其公开内容在此援引加入到本申请中。
附图说明
本发明的其它有利的改进可由参照附图所做的如下说明得到。其中：
图1为示出了显微镜物镜的示意图，在正确地调节好矫正件的情况下，该物镜聚焦到第一基准平面上；
图2为对应于图1的示意图，在该图中，显微镜物镜聚焦到第二基准平面上，而并未利用矫正件来矫正像差；
图3为对应于图2的示意图，示出了镜顶焦距偏差，该镜顶焦距偏差是由朝向第二基准平面调节的矫正件引起的；
图4为对应于图3的示意图，其针对第二基准平面示出了镜顶焦距矫正；
图5为流程图，其示出了用于安置显微镜的方法步骤；
图6为流程图，其示出了借助根据图5安置的显微镜来使立体样品成像的方法步骤；
图7示出了本发明的显微镜的一种实施方式，其具有直立的显微镜支架和可移调的载物台作为聚焦装置；
图8示出了本发明的显微镜的另一种实施方式，其具有直立的显微镜支架和可移调的物镜旋座作为聚焦装置；
图9示出了本发明的显微镜的另一种实施方式，其具有倒置式显微镜支架和可移调的物镜旋座作为聚焦装置；和
图10示出了本发明的显微镜的另一种实施方式，其具有倒置式显微镜支架和可移调的载物台作为聚焦装置。
具体实施方式
首先参照图1和4非常基本地介绍根据本发明如何矫正由折射率不匹配引起的孔径像差以及由对孔径像差的矫正引起的样本镜顶焦距(Schnittweite)的变化。为此在图1～4中仅示意性地示出了对于矫正孔径像差和再调节样本镜顶焦距来说至关重要的显微镜组件和特征参数，以便于介绍本发明的方法。
根据图1～4，整体标有10的显微镜包括显微镜物镜12、载物台14、矫正件18以及控制单元20，在载物台上设置着立体样品16，矫正件在本实施例中是显微镜物镜12的一部分。另外，显微镜10具有聚焦装置，利用该聚焦装置可以沿着光轴O相对于显微镜物镜12移调载有立体样品16的载物台14。聚焦装置在图1～4中仅示意性地用双箭头22标出。就像矫正件18一样，聚焦装置22也通过控制单元20来控制。为此，矫正件18和聚焦装置22通过连接线路24或26与控制单元20耦接。
矫正件18具有透镜单元，该透镜单元是显微镜物镜中所含有的在图1至图4中未示出的成像镜头的一部分。为了按下述方式矫正由折射率不匹配引起的孔径像差，可以通过控制单元20使得矫正件18沿着光轴O移动。
图1示出了一种状态，在该状态下，显微镜物镜12朝向样本平面28聚焦。在此，在图1中所示的状态下，矫正件18沿着光轴O调节，从而尽可能好地通过矫正件18来矫正孔径像差。这种尽可能好的矫正调节在图1中用c1表示。
样本平面28形成第一基准平面，针对该第一基准平面获知矫正件18的所希望的方位c1，下面称为第一基准方位。
在根据图1的状态下，第一基准平面28在样本16内部沿着光轴O处于一个位置，该位置对应于显微镜物镜12的样本镜顶焦距。与基准方位c1有关的样本镜顶焦距在图1中用d0(c1)表示。样本镜顶焦距d0(c1)表示由第一基准平面28形成的样本平面相距显微镜物镜12(确切地说，是相距其在样本侧布置在最远处的光学平面)的距离。
在图1中，参数z1表示载有立体样品16的载物台14相距显微镜物镜12上的一个固定的参考点的距离。显微镜物镜12上的这个固定的参考点例如由显微镜物镜12与图1中未示出的物镜旋座相接触的接触面产生。参数z1因而表示立体样品16与显微镜物镜12之间的距离，进而表示聚焦装置22的以下也称为聚焦距离的调节参数。聚焦距离z1因而也是样本平面28在立体样品16内部所处的深度的量度。这意味着，在聚焦距离z1改变时，样品深度同样地改变，显微镜物镜12在立体样品16内部朝向该样品深度聚焦。
图2中示出了一种状态，在该状态下，显微镜物镜12在立体样品16内部朝向一个深度聚焦，该深度对应于(在本例中较小的)聚焦距离z2。因此，在根据图2的状态下，从上面观察，样本平面28位于立体样品16内部较深处。位于较深处的这个平面规定了第二基准平面。
因为来自样本平面28的光在立体样品16内部的传播路径长度在图2中所示的状态下比在根据图1的状态下长，所以由于折射率不匹配而出现孔径像差。该孔径像差在图2中示意性地用从立体样品16朝向显微镜物镜12射出的光束上的弯角表示。由于在图2中矫正件18仍然处于针对根据图1的状态优化的基准方位c1中，所以，在图2中孔径像差尚未矫正。
图3示出是如何通过矫正件18的移调来矫正图2中所示的孔径像差的。因而在图3中针对矫正件18选择一个不同于方位c1的第二基准方位c2，利用该第二基准方位尽可能好地矫正第二基准平面28的孔径像差。然而，由于矫正件18移动至基准方位c2，显微镜物镜12的样本镜顶焦距相对于所希望的给定镜顶焦距发生变化。该变化了的样本镜顶焦距在图3中用d0(c2)表示。因此，样本平面28在图2中沿着光轴O向上移动一个由Δd0(c1,c2)＝d0(c2)-d0(c1)得到的量值。
最后，图4示出如何补偿由于样本镜顶焦距改变而导致的样本平面28的并非所愿的移动。因而借助于聚焦装置22，在图4中使得图3中给出的聚焦距离z2以样本镜顶焦距的由矫正件18引起的变化量即Δd0(c1,c2)减小。这意味着，在根据图4的例子中，载物台14以量值Δd0(c1,c2)沿着光轴O向上移动。由此又可以在立体样品16内部靠近最初定位的样本平面28。
图5示出了流程图，其仅示例性地示出显微镜10的在真正摄像之前所处的方位，其特别是用来确定基准平面，且针对这些基准平面求取矫正件的基准方位，并求取相对于给定镜顶焦距的基准镜顶焦距偏差。可选地也考虑基准放大率偏差，只要通过矫正件18的移调也引起样本焦距偏差，进而引起放大率相对于给定放大率的偏差。
在步骤S1中靠近基准平面Xn，其方式为，借助于聚焦装置22使得显微镜物镜12朝向该基准平面Xn聚焦。在步骤S2中将矫正件18移至基准方位cn。在该基准方位cn，针对基准平面Xn尽可能好地矫正由折射率不匹配引起的孔径像差。如果通过矫正件18的移调而使得样本镜顶焦距出现变化Δd0(cn)，则按照图4再调节样本平面。参数Δd0(cn)因而对应基准镜顶焦距偏差。如果通过矫正件18的移调还引起样本焦距的变化，进而引起放大率的变化，则附加地确定基准放大率偏差β(cn)。
步骤S2和S3就像先前参照图1～4所述那样执行。在这里，实时地执行步骤S3是特别有利的。
在步骤S4中决定，在步骤S2和S3中求取的参数cn、Zn必要时还有β(cn)是否要作为基准点(Stützstelle)n存储起来，其中，n表示整数的控制变量(Laufvariable)。如果要存储所述这些参数，就在步骤S5中进行这种存储，且以步骤S6继续流程。如果不想存储基准点n，就直接以步骤S6继续流程。
在步骤S6中确定是否要求取另一基准点。如果情况如此，就使得控制变量n增大1(n＝n+1)，并且控制流程返回至步骤S1。如果不想求取另一基准点，就在步骤S7中确定目标平面zk并在步骤S8中存储起来，显微镜物镜12要朝向该目标平面聚焦，随后使得立体样品16成像。
图6示出流程图，其中示例地表明是如何基于显微镜10的根据图5所处的方位进行立体摄像的。
在步骤S10中开始针对目标平面zk的摄像过程，其中，k表示整数的控制变量。在步骤S11中读出表示目标平面zk的信息，该信息在显微镜10的该方位情况下已经事先存储起来(图5中的S8)。在步骤S12中提供指配于各个基准平面的基准点，即基准方位cn和基准镜顶焦距偏差Zn(图5中的S5)。在步骤S11和S12中提供的信息将继续使用，以便针对所选的目标平面zk求取相应的目标参数，即矫正件18的目标方位ck、目标镜顶焦距偏差xk和(可选的)目标放大率偏差βk，利用所述目标镜顶焦距偏差来控制聚焦装置22，利用所述目标放大率偏差来控制可变的放大部件。
具体而言，在步骤S13中针对目标平面zk计算矫正件18的目标方位ck。然后在步骤S14中，矫正件18移动至目标方位ck，以便尽可能好地矫正目标平面zk上的孔径像差。
在步骤S15中针对目标平面zk计算基准镜顶焦距偏差xk。在步骤S16中根据基准镜顶焦距偏差xk来移调聚焦装置22。
在步骤S17中针对目标平面zk计算目标放大率偏差βk。然后在步骤S18中根据目标放大率偏差βk来移调可变的放大部件。
在此，由步骤S13和S14形成的用于移调矫正件18的处理分支、由步骤S15和S16形成的用于移调聚焦装置22的处理分支以及(可选的)由步骤S17和S18形成的用于移调可变的放大部件的处理分支并行地执行。这些处理分支共同地通至步骤S19，在该步骤中，在调节完涉及目标平面zk的目标参数ck、zk和βk之后，摄取目标平面zk的图像。如此产生的立体图像数据在步骤S20中存储起来。在步骤S21中询问是否要摄取另一目标平面。如果情况如此，就使得控制变量k增大1(k＝k+1)，并且重新执行上述摄像过程。如果不想摄取另一目标平面，就结束该过程。
需要指出，参照图5和6介绍的流程仅仅是示例性的。可以考虑各种不同的变型，例如立体摄像，在这种情况下只考虑对矫正件18的调节，但不考虑由于对矫正件18的移调而引起的样本镜顶焦距的变化和显微镜放大率的变化。在这种情况下，可以省去由步骤S15、S16或S17、S18形成的处理分支。但也可以规定附加的、并行执行的处理步骤，比如基于先前规定的、涉及基准平面的基准控制参数来调节涉及目标平面的目标控制参数例如照明光功率。
在图7～10中示出了本发明的显微镜10的各种不同的实施方式。
根据图7的显微镜10除了包括已参照图1和4介绍的显微镜组件外，还包括直立的显微镜支架30以及记录(Dokumentation)单元32，该记录单元通过连接线路34与控制单元20耦接。在根据图7的实施方式中，聚焦装置22(就像在根据图1～4的实施例中一样)通过沿着光轴机动地可移调的载物台14产生。图7中还示出了浸渍介质36，立体样品16埋入到该浸渍介质中。浸渍介质36的折射率经过选择，使其尽可能好地适配于立体样品16的折射率。
根据图8的实施方式相比于图7中所示的实施方式有所不同：聚焦装置22并非由可移调的载物台形成，而是由沿着光轴可移动的物镜旋座形成，显微镜物镜12固持在该物镜旋座上。
相比之下，根据图10的实施方式具有倒置式显微镜支架38。在该实施方式中，聚焦装置22也由沿着光轴可移调的物镜旋座40形成。
最后，根据图10的实施方式相比于图9中所示的实施方式的不同之处在于，聚焦装置22也通过沿着光轴可移调的载物台14来实现。
根据图7～10的实施方式也仅仅是示例性的。特别地，本发明并不局限于一定的显微镜类型。确切地说，本发明可应用于各种不同的显微术方法中，例如广角显微术、共焦显微术、多光子显微术或光片(Lichtblatt)显微术。
附图标记清单
10 显微镜
12 显微镜物镜
14 载物台
16 立体样品
18 矫正件
20 控制单元
22 聚焦装置
24 连接线路
26 连接线路
28 样本平面
30 直立的显微镜支架
32 记录单元
34 连接线路
36 浸渍介质
38 倒置式显微镜支架
40 物镜旋座

Claims (13)

1.一种用于使立体样品(16)显微地成像的方法，其中，
使得带有矫正件(18)的显微镜物镜(12)依次朝向至少两个基准平面聚焦，所述基准平面在立体样品(16)内部沿着显微镜物镜(12)的光轴(O)处于不同的立体样品深度；
针对每个基准平面都求取矫正件(18)的基准方位，在该基准方位，利用矫正件(18)来矫正与立体样品深度有关的像差；
基于求取的基准方位，针对立体样品(16)中的至少一个目标平面，确定矫正件(18)的目标方位，在该目标方位利用矫正件(18)来矫正在目标平面的立体样品深度出现的像差；
为了给立体样品(16)成像，使显微镜物镜(12)朝向目标平面聚焦，并将矫正件(18)挪动至目标方位。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
针对每个基准平面，求取显微镜物镜(12)的样本镜顶焦距相对于给定镜顶焦距的由矫正件(18)在相应的基准方位引起的偏差作为基准镜顶焦距偏差；
基于目标平面的所述基准镜顶焦距偏差，确定目标镜顶焦距偏差，该目标镜顶焦距偏差表示样本镜顶焦距相对于给定镜顶焦距的由矫正件(18)在目标方位引起的偏差；
在考虑到目标镜顶焦距偏差的情况下，使显微镜物镜(12)朝向目标平面聚焦。
3.如权利要求2所述的方法，其中，基于基准镜顶焦距偏差来求取镜顶焦距规程，该镜顶焦距规程与矫正件(18)的方位相关地说明了样本镜顶焦距偏差，并借助该矫正规程特别是通过插值法来确定矫正件(18)的目标方位。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于矫正件(18)的基准方位来求取矫正规程，该矫正规程与立体样品深度相关地说明了矫正件(18)的被设置用来矫正像差的方位，并借助于该矫正规程特别是通过插值法来确定矫正件(18)的目标方位。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
针对每个基准平面，求取显微镜物镜(12)的放大率相对于给定放大率的由矫正件(18)在相应的基准方位引起的偏差作为基准放大率偏差；
基于基准平面的该基准放大率偏差，确定目标放大率偏差，该目标放大率偏差表示所述放大率相对于给定放大率的由矫正件(18)在目标方位引起的偏差；
在考虑到目标放大率偏差的情况下移调可变的放大部件。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
针对每个基准平面，确定至少一个基准控制参数特别是照明光功率；
基于所述基准控制参数，针对目标平面确定并调节目标控制参数。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少两个基准平面包括多个沿着光轴(O)等距离的平面。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了聚焦，使显微镜物镜(12)相对于立体样品(16)沿着光轴(O)移动。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，要成像的立体样品区域沿着光轴(O)由位于最小的立体样品深度的基准平面和位于最大的立体样品深度的基准平面限定。
10.一种用于使立体样品(16)成像的显微镜(10)，带有：
显微镜物镜(12)；
矫正件(18)；
聚焦装置(22)；和
控制单元(20)；其中，
控制单元(20)使显微镜物镜(12)借助于聚焦装置(22)依次朝向至少两个基准平面聚焦，所述基准平面在立体样品(16)内部沿着显微镜物镜(12)的光轴(O)处于不同的立体样品深度；
控制单元(20)针对每个基准平面求取矫正件(18)的基准方位，在该基准方位，利用矫正件(18)来矫正与立体样品深度有关的像差；
控制单元(20)基于求取的基准方位，针对立体样品(18)中的至少一个目标平面，确定矫正件(18)的目标方位，在该目标方位利用矫正件(18)来矫正在目标平面的立体样品深度出现的像差；
控制单元(20)为了给立体样品(16)成像，使显微镜物镜(12)借助于聚焦装置(22)朝向目标平面聚焦，并将矫正件(18)挪动至目标方位。
11.如权利要求10所述的显微镜(10)，其中，矫正件(18)具有包含在显微镜物镜(12)中的透镜单元和用于使透镜单元沿着光轴(O)移动的驱动单元。
12.如权利要求11所述的显微镜(10)，其中，驱动单元包括设置在显微镜物镜(12)的壳体上的、围绕光轴(O)可旋转的矫正环，该矫正环的旋转运动可转变为透镜单元(60)沿着光轴(O)的移调运动。
13.如权利要求10～12中任一项所述的显微镜(10)，其中，为了移调显微镜物镜(12)和/或为了移调载有立体样品(16)的载物台，聚焦装置(22)可机动地移调。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108732738A (zh) * 2017-04-21 2018-11-02 莱卡微系统Cms有限责任公司 用于显微镜的浸液物镜

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018017970A (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 オリンパス株式会社 光シート顕微鏡、及び、光シート顕微鏡の制御方法
US11506877B2 (en) 2016-11-10 2022-11-22 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Imaging instrument having objective axis and light sheet or light beam projector axis intersecting at less than 90 degrees
JP6957204B2 (ja) * 2017-05-30 2021-11-02 オリンパス株式会社 顕微鏡システム、制御方法、及び、プログラム
DE102018206486A1 (de) 2018-03-16 2019-09-19 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Manipulieren eines Strahlenganges in einem Mikroskop, Verfahren zur Aufnahme von Bilderstapeln in einem Mikroskop und nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium
US11194146B2 (en) * 2019-02-06 2021-12-07 Molecular Devices, Llc Imaging system and method using a projected reference to guide adjustment of a correction optic
WO2020240638A1 (ja) * 2019-05-24 2020-12-03 株式会社ニコン 顕微鏡装置、顕微鏡装置の制御方法、および顕微鏡装置の制御プログラム
DE102019116114B3 (de) 2019-06-13 2020-07-16 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskop und Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops
CN117672222B (zh) * 2024-01-31 2024-04-16 浙江大学滨江研究院 大语言模型驱动的显微镜控制方法、装置及电子设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036823A1 (en) * 2000-09-22 2002-03-28 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope
US20050024718A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Nikon Corporation Microscope control apparatus, microscope apparatus and objective lens for microscope
CN102053358A (zh) * 2009-11-02 2011-05-11 索尼公司 显微镜系统和显微镜系统的控制方法
WO2012025349A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Carl Zeiss Ag Aberrationskorrigiertes mikroskop
JP5212382B2 (ja) * 2008-02-01 2013-06-19 株式会社ニコン 顕微鏡および収差補正制御方法
CN103364914A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 株式会社三丰 校正玻璃厚度的适配器以及物镜

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD276218A3 (de) * 1987-04-02 1990-02-21 Zeiss Jena Veb Carl Anordnung zur vermeidung des variablen oeffnungsfehlers in rastermikroskopen mit z-scan
DE102005032354B4 (de) * 2005-07-08 2008-04-10 Olympus Soft Imaging Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bildaufnahme mit erweitertem Tiefenschärfebereich
JP4812443B2 (ja) * 2006-01-27 2011-11-09 オリンパス株式会社 走査型共焦点レーザ顕微鏡
DE102007038579A1 (de) * 2007-08-16 2009-02-19 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Mikroskop mit Innenfokussierung
DE102011051677B4 (de) 2011-07-08 2016-12-01 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopobjektiv und Mikroskop

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036823A1 (en) * 2000-09-22 2002-03-28 Olympus Optical Co., Ltd. Microscope
US20050024718A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Nikon Corporation Microscope control apparatus, microscope apparatus and objective lens for microscope
JP5212382B2 (ja) * 2008-02-01 2013-06-19 株式会社ニコン 顕微鏡および収差補正制御方法
CN102053358A (zh) * 2009-11-02 2011-05-11 索尼公司 显微镜系统和显微镜系统的控制方法
WO2012025349A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Carl Zeiss Ag Aberrationskorrigiertes mikroskop
CN103364914A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 株式会社三丰 校正玻璃厚度的适配器以及物镜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108732738A (zh) * 2017-04-21 2018-11-02 莱卡微系统Cms有限责任公司 用于显微镜的浸液物镜
CN108732738B (zh) * 2017-04-21 2022-01-11 莱卡微系统Cms有限责任公司 用于显微镜的浸液物镜

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