CN106716217B - 用于对试样成像的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对布置在物体平面(1)中的试样(2)进行成像的装置。这种装置包括：光学传输系统(3)，其将试样(2)的区域从物体平面(1)成像到中间像平面(4)中。物体平面(1)和中间像平面(4)与传输系统(3)的光轴(5)夹成不等于90°的角度。光学传输系统(3)由多个透镜构成。所述装置还包括带有物镜的光学成像系统(6)，物镜的光轴(7)垂直于中间像平面(4)且物镜聚焦到中间像平面(4)上，使得物体平面(1)能够不失真地成像到检测器(8)上。最后，所述装置还包括用于以光片(11)对试样(2)照明的照明装置(10)，光片(11)基本上处在物体平面(1)中并且确定出照明方向，物体平面(1)的法线确定出检测方向。在这种装置中，物体平面(1)与传输系统(3)的光轴(5)夹成如下的角度，其量值小于传输系统(3)的物体侧的检测孔径锥(12)的打开角度，物体平面(1)至少部分处在物体侧的检测孔径锥(12)内部。中间像平面(4)与传输系统(3)的光轴(5)夹成如下的角度，其量值小于中间像侧的检测孔径锥(13)的打开角度，中间像平面(4)至少部分处在中间像侧的检测孔径锥(13)中。

Description

用于对试样成像的装置

技术领域

本发明涉及一种用于对布置在物体平面中的试样成像的装置。所述装置包括光学传输系统，光学传输系统将试样的一个区域从物体平面成像到中间像平面。在此，物体平面和中间像平面与传输系统的光轴夹成不为90°的角度，光学传输系统有多个透镜构成。所述装置还包括带有物镜的光学成像系统，物镜的光轴垂直于中间像平面并且物镜聚焦到中间像平面上，使得物体平面能够不失真地成像到检测器上。最后，所述装置还包括用于以光片照亮试样的照明装置，其中，照明光在中间像平面中或者在光瞳平面中耦合输入到传输系统的光路中并且通过传输系统折转到试样上，或者经单独的照明光路直接入射到物体平面中。在此，光片基本上处在物体平面中并且确定出照明的方向。物体平面的法线(也是光片的法线)确定出检测方向。

背景技术

光学传输系统由多个透镜构成。光学传输系统可以对称地构造，使得借助于光学传输系统的成像以1∶1的比例实现。但不一定需要的是，成像也可以放大或缩小地实现。

这种装置特别是在研究生物试样时使用，其中，利用如下的光片对试样照明，光片的平面与检测的光轴以不为零的角度相交。通常在此，光片与检测方向夹成直角。利用也称为SPIM(选择性平面照明显微术)的技术能够在相对较短的时间内即便对于较厚的试样也产生立体照片。基于与沿垂直于剖切平面的方向的相对运动相组合的光学剖切，能够对试样实现图像化的、立体伸展的图示表达。

SPIM技术优选用在荧光显微术中，其中，该技术也被称为LSFM(光片荧光显微术)。相比于其他设置的方法(如共焦的激光扫描显微术或双光子显微术)，LSFM技术具有很多优点：因为检测能够在宽场中进行，所以能够检测较大的试样区域。此外，在这种方法中对试样的光照加载程度最低，这主要降低了试样发生褪色的风险，因为试样仅被相对于检测方向成不为零的角度的很薄的光片照射。替代纯固定的光片，也可以使用近似固定的光片。这种光片通过对试样以光线快速触探(abtasten)的方式产生。当光线相对于需要观察的试样经历非常快速的相对运动并且在此在时间上彼此向后多次挨着排序时，产生了光片类型的照明。在此，照相机在其传感器上对试样进行成像的合成时间按照合理方式以如下方式选定，使得在合成时间之内结束触探。

SPIM技术在本文中多次介绍，例如在DE10257423A1和基于其构思的WO2004/0535558A1中介绍。能够利用其构造特别薄的光片的方法和结构例如在DE102012013163.1中介绍。

在常见的SPIM结构中，实现了借助于透镜系统的照明，透镜系统处在被照亮的试样平面中。即当例如从上方观察时，照明必须从侧面进行。因此，常见的试样制备技术不能使用。另一主要缺陷在于，照明物镜还有观察物镜在空间上必须彼此挨得很近地布置，使得为了检测，必须要使用高数值孔径的透镜，其从很宽的范围中捕捉光。而同时，也必须产生光片。机械限制可能对数值孔径构成限制，进而对成像系统的解析度构成限制。

为了解除限制，研发出SPIM光学器件，其中，将相同的物镜用于以光片照明，同时用于检测自试样发出的荧光。在此，对试样以光片的照明在物镜的部分区域上进行，这部分区域包括了物镜的边缘区域，使得照明仅以相对于物镜光轴倾斜的角度进行。为了检测，则使用物镜的相对置的边缘区域，使得检测平均看来同样以相对于物镜光轴不为零的角度进行。基于物镜受限的数值孔径，角度一般小于90°，而90°在其他情况下在传统的SPIM技术中是常见的。

这种结构例如在US2011/0261446A1中介绍。成像系统在此以如下的传输系统加以补充，所述传输系统由两个成像子系统镜面对称的相互耦联来构成。两个成像的系统就其光学元件而言镜面对称地布置，其中，镜像平面是物体侧的子系统的原来的像平面，其中，试样的被照明的区域在图像中与像平面倾斜相交。传输系统的放大率被如下选定，放大率等于试样所处的第一介质相对于中间像所定位的第二介质的折射率之比。

只要不使用浸没介质，两个子系统的光学部件就可以相同地选定，但其镜面反转地布置，使得成像比例为1∶1。

如果两个子系统中的一个设计为浸没系统的话，距离试样最近的光学元件就处在浸没介质中，这样应当根据US2011/0261446A1那样选定放大率，放大率等于物体侧和图像侧的介质或浸没介质的折射率之比。借助于除了浸没介质的应用之外对称的光学传输系统，使物体平面成像在中间像平面中的中间像中，其中，中间像平面又与光片平面重合，使得物体平面关于中间像平面不失真而且不扩大地示出。

为了在这时使试样在物体平面中放大显示，在US2011/0261446A1中设置有设计为显微镜的光学成像系统，这种光学成像系统具有其光轴垂直于中间像平面的物镜。此外，物镜聚焦到中间像平面上，传输系统和成像系统的焦平面在中间像的中心相交。按照这种方式，能过使试样不失真地、也就是无相差地、以根据显微镜的放大率成像到检测器上。作为基础的原理也在WO2008/078083A1中介绍，因此，可以在应用这种系统的情况下，物体在一定的体积范围内在垂直于光轴而置的像平面中，在深度方面无拖尾而且孔径误差地成像。

替代由透镜构成的透射性的传输系统(如其在US2011/0261446A1中所用那样)，也可以采用部分兼反射折射光的、也就是反射工作的系统。这种系统例如在未公开的DE102013105586.9中介绍，由此，能够降低光学元件的结构长度和数量。

从US2011/0261446A1中获悉的是，需要检测的荧光光线在由光片照明方向与传输系统的光轴撑开的平面中，相对于接在传输系统后面的光学成像系统的传播的光轴对称设置。在检测光瞳中，不存在激发光线与检测光线之间的交叠。接在传输系统后面的光学成像系统的数值孔径还对能够从试样上检测的角度范围加以界定。在此，物体侧上传输系统的数值孔径大于光学成像系统的数值孔径。

类似的结构在DE102011000835A1中介绍，其中，光片的产生在这里借助于触探运动来产生，也就是涉及近似固定的光片。在这里，检测光路的角度范围也相对于接在传输系统后面的光学成像系统的光轴对称地布置，在这里，角度范围的跨度通过光学成像系统的数值孔径来限定。

发明内容

本发明的目的在于，以如下方式改进开头介绍类型的装置，使得在检测时所能够达到的解析度以简便的手段得到改进。

所述目的以如下方式实现，光学成像系统以对围绕成像系统的物镜光轴非对称分布的检测角度范围加以检测而且成像到检测器上的方式构造。在现有技术中仅对围绕光学成像系统的物镜光轴的对称的检测角度范围加以检测，而按照本发明的光学成像系统对明显更大的检测角度范围加以检测，使得解析度整体上得到提高。在此，检测角度范围是检测角度跨度的实际得到检测的范围。

基于非对称的、具有比现有技术中更大的角度范围的检测角度跨度，显微成像装置的解析度能够得到提高。系统的点扩展函数的半值宽度基于为检测角度跨度而提供的较大的范围而降低，但是对于其而言，基于检测角度跨度的非对称性同时也表现出非对称性。优选的是，所述装置因此也包括检测器和与其相连的评估单元，用以在顾及这种非对称的点扩展函数和/或基于界面压缩的点扩展函数的情况下进行图像处理。特别是通过将所拍摄的图像以非对称的点扩展函数展开的方式，能够使在图像中存在的锐度不足的地方得到更好的修正。但是也可以在无需利用点扩展函数(其仅能够用在图像处理范围内)展开的情况下，实现比现有技术更佳地解析的图像。

优选的是，在此，物体平面和中间像平面与传输系统的光轴夹成如下的角度，其量值小于传输系统的物体侧或中间像侧的检测孔径锥的打开角度。物体平面和中间像平面还至少部分处在物体侧或中间像侧的检测孔径锥中。

传输系统与光学成像系统之间的中间像或被成像的光片平面则处在可能的检测角度跨度内，检测角度跨度与传输系统的孔径及其焦距相关并且与检测孔径锥相对应。这使得能够检测到的、在由传播方向与传输系统的光轴或光学成像系统的光轴撑开的平面中、也就是垂直于光片平面的荧光分布具有固有的非对称性。在上述平面中能够检测的荧光角度跨度的最大可能的分区基于中间像平面在检测孔径锥中的位置而被限制在传输系统的输出侧，因此关于传输系统的光轴是非对称的。

所介绍的装置优选长处在于，物体平面至少部分地处在物体侧的检测孔径锥内部，进而与传输系统的光轴夹成如下角度，其量值小于检测孔径锥的打开角度。物体侧的检测孔径锥相应地借助于传输系统传输到中间像的方面，并且中间像平面相应地至少部分处在中间像侧的检测孔径锥内部。传输系统的光轴与中间像平面夹成如下角度，其量值小于传输系统的中间像侧的检测孔径锥的打开角度。由此，在这种情况下，在传输系统中不允许布置起干扰作用的光学元件，其可能使检测角度跨度的一部分失去。

针对例如对所发射的荧光的检测，提供了传输系统的物体侧孔径的整个范围，使得传输系统的检测孔径锥仅通过传输系统的数值孔径在物体侧受到限制。在现有技术中，大多将传输系统的物体侧的物镜的一部分用于耦合输入激发光，物镜的所述部分则不再用于检测，因为例如照明光经过处在传输系统的光路中的镜面耦合输入。相应地，在这种情况下，不能达到最大可能的、理论上可提供的检测孔径锥，检测孔径锥充分利用传输系统的物体侧的物镜的整个孔径。这样，物体平面进而还有光片平面不处在实际可行的检测孔径锥中，相同的比例在中间像平面上产生，同样在这里，中间像平面也处在传输系统的中间像侧的孔径锥的外部。这样，在现有技术中，角度跨度相对于光学成像系统的光轴对称构成，所述角度跨度还通过光学成像系统的将中间像成像到像平面中的孔径来限制。

中间像平面部分地定位在由传输系统传输的(在以1∶1的比例传输时镜像的)检测孔径锥内部。光学成像系统接在传输系统后面并且就其光轴而言，垂直于中间像平面地取向。荧光或需要检测的光在较宽的检测孔径锥内部、也就是光学成像系统的内部得到收集。因为中间像平面处在所传输的检测孔径锥的内部，所以光学成像系统可以检测相比于现有技术更大的检测角度范围，这在这里强制实现了检测角度范围的非对称的分布。因为能够检测的检测角度范围(当也非对称时)得到扩大，所以能够按照这种方式整体提高解析度。

在此，有利的是，选取光学成像系统的尽可能大的数值孔径，特别是比传输系统的数值孔径更大地选取，以便检测尽可能大的检测角度范围，以便使解析度最大化。

附加地，所述装置可以设计如下，在光学传输系统与光学成像系统之间布置有第一和第二光学介质。在此，第一光学介质布置在光学传输系统与中间像平面之间，第二光学介质布置在中间像平面与光学成像系统之间。中间像平面则处在第一与第二光学介质之间的界面中，第二光学介质具有比第一光学介质更高的折射率。介质可以设计为液体，例如作为浸没介质，或者也可以设计为凝胶状或玻璃状的介质，当其直接与光学传输系统或光学成像系统相接触时，其同样可以承担浸没介质的功能。界面也可以在光学上进行微观结构化，以便有效实现在折射率方面比简单的界面更大的跃变。在光学成像系统相应高的数值孔径下，优选比光学传输系统更大的数值孔径而且折射率在作为界面的中间像平面中发生跃变的情况下，可以基于斯内利厄斯折射定律，使实际能够检测的角度范围非常大程度地接近理论上可能的角度范围，但始终存在非对称性。

界面的引入一并引起了点状光源的角度跨度的压缩，也就是点扩展函数，其在这里被视为失真，但是在稍后的评估中必须相应得到顾及。

特别是前面介绍的装置被用于以光片对布置在物体平面中的试样照明，其中，光片基本上处在物体平面中并且确定出照明方向，物体平面的法线确定出检测方向。利用光学传输系统，能够将试样的区域从物体平面成像到中间像平面中，其中，物体平面和中间相平面与传输系统的光轴夹成不等于90°的角度。中间像平面利用带有物镜的光学成像系统不失真地成像到检测器上，物镜的光轴垂直于中间像平面并且物镜聚焦到中间像平面上。在那里，其作为图像得到记录，其中，光学成像系统(6)对围绕光轴(7)非对称地分布的检测角度范围加以检测。接下来，所记录的图像在与检测器(8)连接的评估单元中，在顾及到以非对称的检测角度跨度为基础的非对称的点扩展函数和/或压缩的点扩展函数的情况下，得到处理。

不言而喻的是，前面提到的还有后面还要阐释的特征能够不仅以所给出的组合使用，而且能够以其他组合或者单独加以使用，而不离开本发明的保护范围。

附图说明

下面，本发明借助于同样公开了对于本发明关键的特征的附图得到详细阐述。其中：

图1示出用于对试样成像的装置的结构，

图2示出根据现有技术的、检测光的可检测的角度分布，

图3示出根据图1的这种装置的第一设计方案的检测角度跨度，

图4示出这种装置的第二设计方案的检测角度跨度，

图5示出这种装置的第三设计方案的检测角度跨度。

具体实施方式

借助于图1应当首先阐释的是用于对布置在物体平面1中的试样2进行成像的装置的基本工作原理。所述装置包括光学传输系统3，光学传输系统将试样2的一个区域从物体平面1成像到中间像平面4中。物体平面1和中间像平面4与光学传输系统3的光轴5夹成不等于90°的角度。在此，光学传输系统3由多个透镜构成。例如光学传输系统可以关于子系统之间的垂直于传输系统的光轴5的对称平面对称地构造，使得成像借助于传输系统3以成像比例1∶1实现。在这种情况下，传输系统例如也可以构造为所谓的4f系统，其中，每个子系统包括一个物镜和一个镜筒透镜。也可以兼反射折射地构造，也就是一个或多个透镜至少部分是镜面反射的，由此，结构尺寸和透镜数量能够减少。传输系统3也可以非对称地构造，以便在中间像平面中产生相应放大的成像。这也可以通过选定适当的介质、特别是浸没介质而在物体侧或中间像侧实现，介质在其折射率方面有所区别。

装置还包括带有物镜的光学成像系统6，物镜的光轴7垂直于中间像平面4并且聚焦到中间像平面4上，使得整体上，物体平面1能够不失真地成像到检测器8上。在检测器8上接有用于处理图像的评估单元9。

最后，用于对试样2成像的装置也包括用于以光片11照亮试样2的照明装置10。在图1中所示的装置中，照明光在中间像平面4中耦合输入到传输系统3的光路中并且借助于传输系统3折转到试样2上。替代耦合输入到中间像平面4中的方案，也可以将传输系统3的光瞳平面用于耦合输入。另外，可以考虑的是，照明与传输系统无关地直接借助于在试样空间中的入射来实现。光片11借助于传输系统3折转到试样2上并且基本上处在物体平面1中，按照这种方式确定出照明方向。物体平面1的法线对应于检测方向。照明以相对于检测方向不为零的角度实现。光片11基本上处在物体平面1中，其中，“基本上”的表述意指：光片11(如在图1中所示那样)在这里所示的xz-平面中具有不为零的厚度，其距焦点的距离不断增加。光片11的厚度在这里通过两个包络端部在物体平面1或中间像平面4的左边和右边示出。光片11垂直于图页平面具有明显更大的伸展。

检测方向在这里垂直于物体平面1或者中间像平面4而置。光学传输系统3的试样侧的物镜的孔径在与焦点相配合下对最大可行的角度范围加以限制，在所述角度范围内，发射光(例如荧光，这借助于光片激发)能够得到检测。最大可能的角度范围对于xz平面在物体侧以及在中间像侧通过短虚线标示，在空间上来看，通过孔径确定出物体侧的检测孔径锥12和中间像侧的检测孔径锥13，所述检测孔径锥的剖面在xz平面中示出。传输系统3在这里对称构成，使得中间像侧的检测孔径锥13相当于镜像的物体侧的检测孔径锥12。

在现有技术中，检测角度范围被限制为物体侧的孔径锥12的对称地围绕检测轴线而置的外廓，该外廓在这里通过物体侧的检测孔径锥12的打阴影的区域以及相应地通过中间像侧的打阴影的区域示出。在现有技术中，这样的原因在于，光路的一部分针对照明保持空置，和/或检测光路在光学成像系统中受到限制，和/或在图像评估时，不必基于非对称的检测角度跨度而执行附加的措施，也就是评估明显简便。

所附的检测角度跨度(这在此情况下可以由光学成像系统6检测)在图2中通过点划线示出。实线表示的是理论上最大可能的、仅与传输系统3和/或光学成像系统6的孔径相关的角度跨度。标称振幅以任意单位(arbitrary unit)示出，在x轴上以度数示出关于光学成像系统6的光轴7的相对角度。实际能够检测到的检测角度跨度在这里相对于理论上可能的检测角度跨度，根据检测角度跨度必须相对于光学成像系统6的光轴7对称设置的要求而大大削减。

而在图1中所示的装置中，实现的是，物体侧的检测孔径锥12相当于传输系统3的实际上最大可行的孔径锥，该该孔径锥的尺寸仅通过传输系统3的物体侧的物镜的相应数据来规定。检测孔径锥13也可以稍小于传输系统3的最大可能的孔径锥。在此，物体平面1在这里示出的示例中与传输系统3的光轴夹成如下的角度，其量值小于传输系统3的物体侧的检测孔径锥12的打开角度并且物体平面1进而还有光片11的平面至少部分地处在物体侧的检测空间锥12的内部。在中间像侧同样实现的是，中间像侧4与传输系统3的光轴5夹成如下角度，其量值小于传输系统3的中间像侧的检测孔径锥13的打开角度，中间像平面至少部分处在中间像侧的检测孔径锥13的内部。这在图1中能够清楚看到。

中间像平面4就定位在镜像的检测孔径锥13的内部。光学成像系统6以其光轴7垂直于中间像平面4地取向并且将荧光最大程度地在成像侧的检测孔径锥14中收集，成像侧的检测孔径锥在这里通过长虚线标示。因为荧光或通称为发射光(其相对于光学成像系统6的光轴7以大于90°的角度传播)原则上不能得到检测，所以xz平面内的检测角度跨度的、能够利用图1中所示的结构检测到的最大理论可能分区通过顶点为A、B和C的三角形来标示。因为中间像平面4或所成像的光片11的平面定位在潜在可能的中间像侧的检测孔径锥13中，所示实际可能的分区被削减，并且小于潜在可能的分区。此外，最大理论可能的、由三角形ABC限定的分区关于传输系统3的光轴5非对称。

能够由光学成像系统6实际检测的分区在此还比最大理论可能的分区大大受限。这与光学成像系统6的孔径有关。在任何情况下，由光学成像系统6实际能够检测到的、通过三角形CDE标示的检测角度范围包括明显比根据现有技术的对称的、打阴影的锥具有更大的角度范围，但是围绕光学成像系统6的光轴7非对称地分布。相对于现有技术更大的检测角度范围的原因在于：即便检测角度跨度围绕光学成像系统6的光轴7非对称地分布，但装置的解析度更高。

在此，当光学成像系统6的数值孔径也选取得更大时，成像侧的检测孔径锥14可以进一步扩大。因此，优选的是，光学成像系统6的数值孔径大于传输系统3的数值孔径。作为补充或替换地，可以在中间像平面中也引入界面，界面实现了折射率跃变。为此，在光学传输系统3与中间像平面4之间布置有第一光学介质，在中间像平面4与光学成像系统6之间布置有第二光学介质。中间像平面4处在第一与第二光学介质之间的界线上，也就是处在界面中。第二光学介质具有比第一光学介质更大的折射率。光学介质分别覆盖直至传输系统3或光学成像系统6的光路，光学介质例如是指浸没介质或凝胶状物质，也可以是玻璃。按照这种方式，实际能够检测到的分区可以最大可能地接近理论上最大的分区。在任何情况下都存在非对称性，非对称性在成像技术上对于整个装置给出了非对称的或非点对称的点扩展函数。优选的是，评估单元9适合于在顾及到以非对称的检测角度跨度为基础的非对称的点扩展函数的情况下进行图像处理，按照这种方式，可以将点扩展函数用于图像评估，在展开的范围内，有助于提高锐度。可替换地或附加地，评估单元也适合于顾及到或计算出压缩的点扩展函数，正如其基于斯内利乌斯折射定律在中间像平面中的所介绍的界面上出现的那样。

在图3至图5中示出针对装置的不同构型的检测角度跨度。成像分别示出从试样中获得的光的振幅比例在xz平面中的剖视图，也就是以实线示出检测角度跨度。在这种情况下，相位比例被忽略，这在观察荧光发光时是一样的。在此，检测角度跨度的形状根据意愿选择并且仅用于图示。简图表示的是相对于光学成像系统6的光轴7的角度。

在图3中所示的情况下，光学传输系统3的数值孔径为1.2，并且与光学成像系统6的数值孔径相等。在这里仅应用一种介质，就是水，折射率为1.33。

传输系统3对称地构成，光学成像系统6关于光轴与传输系统3夹成48°的角度。检测角度跨度的最大理论可能检测到的分区对应图1中的在传输系统3后方能够检测到的三角形ABC地以虚线示出。相对于原来的角度跨度，该分区由于传输系统3的孔径被削减，并且由于中间像平面4处在检测孔径锥13内部的事实，相对于该检测孔径锥，光学成像系统必须垂直检测。实际能够检测到的分区对应图1中的三角形CDE地在图3至图5中以点示出。在这里，获得进一步削减，方式为：利用光学成像系统6的孔径由仅能包括一定的分区，系统的点扩展函数关于光学成像系统6的光轴7是非对称的。

实际能够检测的范围相对于现有技术已经扩大，而为了提高解析度，阐释对以虚线示出的理论上可能的跨度的更大部分加以检测。这种情况在图4中以模拟示出。光学成像系统6的数值孔径在这里为1.329，而这在应用折射率为1.33的水作为浸没介质的情况下是不能实现的，因为整个半空间也必须被检测，三角形的点E被送入中间像平面中。

光学成像系统6的数值孔径的提高因此被设限，但是也可以提高如下实际能够检测的范围，在所述范围中，中间像平面4中引入折射率跃变。这在图5中示出，在这里作为传输系统3与中间像平面4之间的第一介质使用的是折射率为1.33的水，作为中间像平面4与光学成像系统6之间的第二介质使用的是折射率为1.52的玻璃BK7。光学成像系统6的数值孔径则为1.329，基于这种介质选择处在可实现的范围内。理论上可能的跨度完全得到检测，其通过点状线在图5中示出。也能够看到的是，基于斯内利乌斯折射定律对所述跨度进行压缩，但并不失真。按照这种方式，信息并不丢失，而压缩必须在进行图像处理时，也在顾及到点扩展函数的情况下，同样顾及到还存在的非对称性的情况。压缩和点扩展函数能够在展开的范围内得到顾及。

当非对称的、必要时被压缩的检测角度跨度进而还有非对称而且必要时被压缩的点扩展函数在检测时被允许时，能够提高整体系统的解析度。

附图标记列表

1 物体平面

2 试样

3 光学传输系统

4 中间像平面

5 光轴

6 光学成像系统

7 光轴

8 检测器

9 评估单元

10 照明装置

11 光片

12 物体侧的检测孔径锥

13 中间像侧的检测孔径锥

14 成像侧的检测孔径锥

A、B、CD、E、F 三角形的顶点

Claims (8)

1.一种用于对布置在物体平面(1)中的试样(2)进行成像的装置，包括：

光学传输系统(3)，所述光学传输系统将试样(2)的区域从物体平面(1)成像到中间像平面(4)中，其中，物体平面(1)和中间像平面(4)与光学传输系统(3)的光轴(5)夹成不等于90°的角度，光学传输系统(3)由多个透镜构成；

带有物镜的光学成像系统(6)，所述物镜的光轴(7)垂直于中间像平面(4)且所述物镜聚焦到中间像平面(4)上，使得物体平面(1)能够不失真地成像到检测器(8)上；

用于利用光片(11)对试样(2)照明的照明装置(10)，其中，光片(11)基本上处在物体平面(1)中且确定出照明方向，物体平面(1)的法线确定出检测方向，

其特征在于，

光学成像系统(6)具有孔径，围绕物镜的光轴(7)非对称地分布的检测角度范围利用所述孔径加以检测且成像到检测器(8)上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，物体平面(1)和中间像平面(4)与光学传输系统(3)的光轴(5)分别夹成如下的角度：所述角度的量值小于光学传输系统(3)的物体侧的检测孔径锥(12)或中间像侧的检测孔径锥(13)的打开角度，物体平面(1)和中间像平面(4)至少部分地处在物体侧的检测孔径锥(12)或中间像侧的检测孔径锥(13)内部。

3.根据权利要求1或2所述的装置，包括：与检测器(8)相连的评估单元(9)，用于在顾及到以非对称的检测角度跨度为基础的非对称的点扩展函数和/或压缩的点扩展函数的情况下进行图像处理。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，光学成像系统(6)的数值孔径大于光学传输系统(3)的数值孔径。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在光学传输系统(3)与中间像平面(4)之间布置有第一光学介质，在中间像平面(4)与光学成像系统之间布置有第二光学介质，其中，中间像平面(4)处在第一与第二光学介质之间的界面中，第二光学介质具有比第一光学介质更高的折射率。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，光学传输系统(3)关于在光学传输系统的子系统之间垂直于光学传输系统(3)的光轴(5)的对称平面对称地构造，使得借助于光学传输系统(3)的成像以1∶1的成像比例实现，和/或光学传输系统(3)兼反射折射地构造。

7.一种用于对布置在物体平面(1)中的试样(2)成像的方法，其中，

以光片(11)对试样照明，其中，光片(11)基本上处在物体平面(1)中且确定出照明方向，物体平面(1)的法线确定出检测方向，

利用光学传输系统(3)，能够将试样(2)的区域从物体平面(1)成像到中间像平面(4)中，其中，物体平面(1)和中间像平面(4)与光学传输系统(3)的光轴(5)夹成不等于90°的角度，

中间像平面(4)利用带有物镜的光学成像系统(6)不失真地成像到检测器(8)上且在检测器处作为图像得到记录，物镜的光轴(7)垂直于中间像平面(4)且物镜聚焦到中间像平面(4)上，其中，光学成像系统(6)具有孔径，所述孔径对围绕光轴(7)非对称地分布的检测角度范围加以检测，

所记录的图像在与检测器(8)连接的评估单元中，在顾及到以非对称的检测角度跨度为基础的非对称的点扩展函数和/或压缩的点扩展函数的情况下，得到处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，物体平面(1)和中间像平面(4)至少部分地处在物体侧的检测孔径锥(12)或中间像侧的检测孔径锥(13)内部。

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