CN113302537B - 用于切换光路的组件和包括该组件的光学显微镜 - Google Patents

Abstract

用于切换光路的组件(10)包括多个光学通道，该多个光学通道用于将照明光引导至样本并用于将来自样本的光引导至图像记录单元，该组件还包括多个导光镜和各光学通道中的至少一个光修改元件，该多个导光镜和至少一个光修改元件用于导向照明光和来自样本的光。在多个光学通道中的每个中，至少一个光修改元件包括固定二向色镜(14a‑i)。导光镜包括以下镜：第一可旋转导光镜(32)，该第一可旋转导光镜用于将照明光线(12a)导向至所选的二向色镜(14a‑i)；第二可旋转导光镜(22)，该第二可旋转导光镜用于将由二向色镜(14a‑i)反射的光线(12b)引导至样本且用于将来自样本的光线(12c)导向至二向色镜(14a‑i)；第三固定导光镜(18‑i)和第四可旋转导光镜(42)，其中第三导光镜(18‑i)将通过二向色镜(14a‑i)的光线(12d)导向至第四导光镜(42)，其中旋转单元被耦接至第一、第二和第四导光镜(32、22、42)，并且所述导光镜(32、22、42)的旋转轴线与公共几何轴线(S)对准。与相应的光学通道相关联的二向色镜(14a‑i)和第三导光镜(18‑i)围绕所述几何轴线(S)彼此以预定的角距离(γ)布置。

Description

用于切换光路的组件和包括该组件的光学显微镜

技术领域

本发明涉及光学显微镜，尤其是但不排他地，涉及多通道荧光显微镜。更具体地，本发明涉及一种用于切换光路的组件，该组件被配置为以自动化的方式在多个光学检查通道之间快速且可选地切换。本发明还涉及一种包括上述用于切换光路的组件的多通道光学显微镜。

背景技术

如今，光学显微镜在许多领域中已被广泛地传播并使用，例如，光学显微镜被用于工程、医学或科学应用中。荧光显微镜是一种特殊的光学显微镜，荧光显微镜利用由样本发射的光来生成样本的图像。响应于激发照射，样本的某些部分或元素发射具有波长不同于激发波长的光，或者响应于激发，样本的某些部分或元素(例如样本中存在的各种分子)发射不同波长的光。因此，通常可以同时或随后使用多个荧光波长来检查相同的样本。在这种选择性检查(基于不同的波长)下，通过对样本发射的光进行适当的映射(mapping)和处理，样本的不同部分可以被用作图像生成的基础。以这种方式，通过选择性观察样本的各种元素，从信噪比的角度来看，所生成的图像可以具有更好的质量和/或细节(更高的分辨率)。

如本领域所公知的，在荧光显微镜的情况下，适当的滤色器主要用于选择宽带光源的光的分量，使得所述分量具有用于激发样本的最佳的波长。这种宽带光源通常内置在显微镜中以照明样本。通过用选定波长的分量照明样本，样本的特定元素被激发，然后该特定元素发射与其波长相对应的光(荧光)，且这种发射的光被引导至显微镜中以用于图像生成。用于照明样本的光和由样本发射的荧光(以及在样本本身上携带信息)通常借助于紧凑的光学组件在基本相同的光路内进行处理。为了分离与图像生成相关的发射的(或反射的)光，通常使用许多特殊的光学元件，即所谓的二向色镜(dichroic mirror)(即分色分束器)。

二向色镜(或二向色过滤器)是一种特殊的光学元件，作为反射镜，二向色镜反射给定的第一波长的光，同时使不同于第一波长的第二波长的光通过。二向色镜通常由其上沉积有薄金属氧化物层的透明板形成，其中由于干涉，其中光分量中的一个被抵消，而其他的光分量被放大。可以通过调节沉积的金属氧化物层的厚度和折射指数来精确地确定波长的选择。在特定波长下工作的二向色镜有效地分离出第一波长的激发光和第二波长的荧光，该二向色镜通常作为所谓的“过滤立方体(filter cube)”而销售，在“过滤立方体”中二向色镜内置在壳体中，该壳体具有用于提供机械保护的特定尺寸。通常，为了改善在特定荧光波长下(即在给定的光学通道中)的图像对比度，这种过滤立方体还包括激发过滤器(在照明侧)和一个发射过滤器(在样本侧)。这些过滤立方体具有给定的重量。

借助于单个显微镜，为了在多个不同波长下执行多通道荧光图像生成，显然需要多个在不同波长下工作的二向色镜或多个包括相同的二向色镜的过滤立方体。为了易于处理，上面提及的元件通常被合并为一体，并在大多数情况下以可替换的方式，将由此获得的紧凑型光学组件安装至多通道荧光显微镜中。

例如在美国专利号6,683,735B2中以盘(disc)的形式公开了这种紧凑型光学组件，该盘可以通过马达围绕轴线旋转，其中具有不同特性的二向色镜被布置在盘内。当马达被安装至荧光显微镜中时，为了调整实际选择的检查通道，马达使盘围绕轴线旋转，使得在对应于预期光学检查通道的波长下工作的二向色镜沿显微镜的光路被定位。

在多通道检查中使用的这种紧凑型光学单元的主要缺点之一是这些单元的重量大，因此这种紧凑型光学单元的操纵速度低。在荧光图像质量中起关键作用的二向色镜，以及过滤立方体和包括二向色镜的多通道过滤模块都会显著影响荧光显微镜的工作过程，特别是减慢荧光显微镜的工作过程。在特定波长下的荧光图像生成中，由于光学元件的重量(不管光学元件是否围绕轴线旋转或线性平移)，将相应的二向色光学元件移动至显微镜的光路中要花费相当长的时间。这在工作过程的自动化中尤为关键，在该过程中，为了以预定顺序系统地选择各种光学检查通道，将二向色光学元件依次移动至它们相应的位置需要操作它们的驱动单元，例如一个或更多个马达。首先借助于一个或更多个马达光学元件被加速至其行进速度，然后光学元件被定位在其行进速度，然后为了获取图像生成位置，光学元件被停止。在这些设备中，切换通道的持续时间可能达到甚至几秒钟的量级。

美国专利第9,964,754号公开了一种主要用于荧光显微镜的光学组件，其中，沿单个输入光路进入光学组件的光借助于由振镜(galvanometer)旋转的导向镜(directingmirror)被选择性地引导至各种内部光学通道中。沿各光路，布置了固定的光修改元件和镜像元件(mirroring element)。被引导至所选的光学通道中的入射光穿过沿特定光路布置的一些光修改元件，并且在一个或多个镜像元件上反射之后，光返回至导向镜。在导向镜上反射后，光线沿振镜设定的方向离开光学组件。光修改元件主要由滤光器形成，该滤光器具体配置为(i)选择性地通过/过滤具有不同波长或偏振状态的光线，或者(ii)使入射光的一部分通过并反射该入射光的其余部分。这种解决方案的缺点包括在光学组件中应用相当大量的光修改/镜像元件及其几乎直线的布置。紧靠导向镜，沿各可选的内部光路布置至少两个镜像元件和至少一个光修改元件，这使得根据这种解决方案的光学切换组件更昂贵、更复杂且更庞大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于切换光路(光学路径，optical path)的组件，该组件消除或基本上减少了现有技术解决方案的上述缺点。

更特别地，本发明的目的是提供一种用于切换光路的多通道组件，该多通道组件允许在不同的光路之间快速切换。该组件适合用于反射型光学显微镜，主要用于荧光显微镜。在两个光路之间的快速切换应被理解为在组件的工作期间、在第一光路与第二光路之间的光线的切换，其中切换动作通常花费几毫秒，优选地为1毫秒至5毫秒，更优选1毫秒到3毫秒。光路之间的快速切换显著增加了显微镜每单位时间的记录次数，这在自动化显微镜的情况下是非常有利的。

本发明的另一个目的是提供一种用于切换光路的组件，其中，当在光学显微镜(优选荧光显微镜)中使用根据本发明的组件的时候，用于借助于显微镜记录样品的图像的照明光(通常是激发光)不能进入光学检查通道，并且最终不能进入接收从样本返回的荧光的检测器/相机，或者不能进入眼睛。这种布置的优点之一是：可以更好地处理来自样本的低强度荧光，且因此从信噪比的角度来看，荧光图像可以具有更好的质量(例如，对比度)，这有助于或改善了对特别是为了诊断目的而制成的样本的荧光图像的分析。

本发明的另一个目的是提供一种用于切换光路的多通道组件，该多通道组件可以以紧凑的形式、特别是作为独立模块被内置。在具有模块化设计的显微镜的情况下，这种布置可能特别有益，其中，显微镜的单元以可替换的方式布置在显微镜的框架内，并且它们有时可以简单地且彼此独立地被替换。

因此，本发明的另一个目的是提供一种显微镜，该显微镜相对于当前可用的显微镜、特别是荧光显微镜，在成像过程中在光路之间以较短的切换时间工作。

上述目的可以通过提供一种光学切换布置(optical switching arrangement)来实现，其中，在各光学通道中布置具有相对重的重量的相应固定的过滤立方体，且其中，通过具有固定布置(优选地平面镜的固定系统)的可旋转镜像表面选择导向至样本的照明光的光路和来自携带用于成像的信息的样本的光束的光路，其中所述镜具有显著小于过滤立方体重量的重量，因此该镜操作的更快。

上述目的通过提供一种用于切换光路的组件来实现，所述组件包括多个光学通道，所述多个光学通道用于将照明光引导至样本并用于将来自样本的光引导至图像记录单元，所述组件还包括在各光学通道中的多个导光镜和至少一个光修改元件，所述多个导光镜和所述至少一个光修改元件用于导向照明光和来自样本的光。在多个光学通道的每个中，至少一个光修改元件包括固定二向色镜。导光镜包括以下镜：第一可旋转导光镜，该第一可旋转导光镜用于将照明光线导向至所选的二向色镜；第二可旋转导光镜，该第二可旋转导光镜用于将由二向色镜反射的光线引导至样本，且用于将来自样本的光线导向至二向色镜；以及第三固定导光镜和第四可旋转导光镜，其中第三导光镜将通过二向色镜的光线导向至第四导光镜。旋转单元被耦接至第一导光镜、第二导光镜和第四导光镜，且所述导光镜的旋转轴线与公共几何轴线对准。与相应的光学通道相关联的二向色镜和第三导光镜围绕所述几何轴线彼此以预定的角距离布置。

上述目的通过提供一种光学显微镜被进一步实现，该光学显微镜包括光源、用于照明样本并接收来自样本的光的物镜、光学切换组件、映射待检测的光的管状透镜(tubular lens)、以及图像记录单元。光学显微镜的特征在于，光学切换组件包括根据本发明的用于切换光路的组件。

附图说明

现将参照附图更详细地描述本发明，附图中：

-图1示意性地示出了用于切换光路的组件，仅示出了一个光通道作为反射光学显微镜、特别是荧光显微镜的一部分；

-图2以纵向截面图示意性地示出了根据本发明的光学切换组件的优选实施方式，该纵向截面图描绘了给定的所选光路；

-图3为根据本发明的光学切换组件的六通道实施方案的透视图；

-图4示出了图3中所示的光学切换组件的实施方案，其中该组件被集成至支承轴的壳体中；

-图5是图4中所示的实施方案的示意性截面图；和

-图6示意性地示出了根据本发明的光学切换组件的另一实施方案。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的多通道光学切换组件10的概念，其中光学切换组件10被示为光学显微镜的一部分，并且其中仅示出了一个光学通道。优选地，光学显微镜是荧光显微镜，该荧光显微镜适于以本领域技术人员已知的方式接收和映射由照明的样本2发射的荧光。在光学显微镜内，如本领域技术人员所公知的，光路延伸穿过在光学显微镜的物镜1与光学显微镜的管状透镜3之间的光学切换组件10。在借助于光学切换组件10所选的光通道中的映射借助于图像记录单元(优选为相机4)来进行，该图像记录单元沿光传播的方向被布置在管状透镜3的下游。

图1示意性地示出了根据本发明的光学切换组件及该光学切换组件的光通道中所选的一个光学通道。光学通道中的各光学通道设置有导光元件和光修改元件，所述导光元件适于引导照明样本2的光线(并且在给定情况下也激发样本)以及适于引导从样本2反射的或由样本2发射的光线。导光元件优选地由根据几何光学规则操作的镜像表面形成，包括优选形成为平面镜的导光镜18、18-i、22、32、42。

第一组镜像表面(特别是在当前情况下的镜22、32、42)包括分别安装至轴24、34、44的镜像表面，所述轴被布置在镜的、与镜的镜像表面相对的一侧上。镜22、32、42的旋转轴与公共几何轴线S对准，镜可围绕公共几何轴线沿正/负方向旋转。镜像表面中的各镜像表面以给定的安装角度被安装至相应的轴24、34、44，优选地通过可释放的连接以给定的安装角度被安装至相应的轴24、34、44。基于光学切换组件10的整体空间尺寸以及导光元件相对于光修改元件的相对位置，以及导光元件和光修改元件之间的距离，技术人员可以容易地计算及优化安装角度的数量级，并且所述安装角度可以被设定至给定的光学显微镜的期望值。上述镜22、32、42的安装角度优选相等，如可以在图1中所见。稍后将结合具体实施方案描述安装角度的数量级。光学切换组件10的镜22、32、42沿几何轴线S同轴地被布置为一个在另一个上方。镜像表面借助于驱动单元(优选为振镜驱动器(galvanometric drive)或步进马达)旋转，该驱动单元被耦接至镜22、32、42的轴24、34、44。轴23、34、44和相关联的驱动单元一起形成旋转单元。旋转单元的操作可以为电子控制，优选通过计算机控制。本领域技术人员已知的振镜驱动器可以从例如纳诺达克电子股份有限责任公司(NanotecElectronic GmbH&Co.KG)(费尔德基兴，德国(Feldkirchen,Germany))购买，并且步进马达可以从例如剑桥技术公司(Cambridge Technology)(贝德福德，马萨诸塞州，美国(Bedford,MA,USA))购买。振镜驱动器的一个优点是它的高速度，但是它的缺点是通常振镜驱动器可以围绕其轴线旋转最多±40°。与此不同的是，步进马达通常较慢，但是步进马达允许上述镜像表面围绕步进马达的轴线旋转360°，这对于合并有多光学通道的光学切换组件是特别有利的。

优选地，导光镜22、32、42可彼此独立地旋转。在这种情况下，各镜22、32、42设置有相应的旋转单元。光学切换组件10的一个示例性实施方案是，两个上镜像表面被布置为一个在另一个上方且围绕公共几何轴线S为可旋转的，即，图1和图2所示的镜22和32被安装至公共物理轴的相对端且配备有公共驱动器。

第二组镜像表面(即在当前情况下的导光镜18、18-i)包括固定镜像表面。如可以在图1中所见，镜18将外部光源5的光线导向至光学切换组件10的镜32。在光学切换组件10的另一实施方案中，光源可以沿几何轴线S布置，在镜32与42之间的几何轴线S的部分内。在该实施方案中，光源将照明光线直接照射至镜32，因此不需要使用镜18。

优选地是，光源5具有宽的光谱。光源5可以被布置为与光学切换组件10相邻，或者光源的光可以通过光纤被引导至镜18。优选地，镜18-i被安装至壳体40的内侧(参见图4和图5)，该壳体合并有光学切换组件10并为光学切换布置提供机械保护。镜18-i优选地通过可释放连接安装，使得镜像表面可以被定向且最终在必要时被调节和微调。优选地，镜18-i的镜像表面平行于物镜1的光学轴线。值得注意的是，根据本发明的光学切换组件的紧凑型设计，在本发明实施方案的光学切换组件10中，物镜1的光学轴线与公共几何轴线S对准。

光修改元件包括一个或多个光学元件，该一个或多个光学元件修改入射光的至少一种物理性质(例如，波长、偏振、强度等)或者通过一个或多个光学元件的组合修改入射光的至少一种物理性质。在本发明中，这些光学元件是分色分束器，即二向色镜。在某些实施方案中，过滤器(滤色器)也可以布置在二向色镜的任一侧或两侧上，以用于通过/吸收特定波长或特定波长范围内的光。对于本领域技术人员而言显而易见的是，取决于光学切换组件10的具体应用，导光元件和光修改元件可以由许多光学元件形成。在用于荧光显微镜的情况下，特别有利的是，在光学切换组件10中使用的光修改元件由组合的光学元件(即所谓的过滤立方体14-i)形成，该组合的光学元件包括位于公共壳体内的激发过滤器和发射过滤器，以及二向色镜14a-i。这种过滤立方体例如从科洛玛技术公司(美国)(companyChroma Technology(USA))获得。

在图1所示的光学切换组件10的实施方案中使用的过滤立方体14-i以如下方式配置：来自光源5的光线12a以45°角进入二向色镜14a-i，因此，由二向色镜14a-i反射的具有特定波长和带宽的光线12b以45°角离开二向色镜14a-i。从过滤立方体14-i离开的光线12b在镜22的镜像表面上反射，并通过物镜1达到样本2。在这种情况下，二向色镜14a-i的法线垂直于物镜1的光学轴线，并且还垂直于公共几何轴线S。因此，根据几何光学的规则，形成镜像表面的可旋转的导光镜22、32、42的法线和物镜1的光学轴线，以及所述法线和几何轴线S限定了67.5°的角度，提供了该镜22、32、42的安装角度为22.5°。在图1示出的实施方案中，由光源5发射的光也以45°进入形成有固定镜像表面的镜18，并且光线12a以45°的角度在镜18上反射。这意味着镜18的法线、和物镜1的光学轴线或公共几何轴线S也限定了45°的角度。在这种几何布置中，过滤立方体14-i的几何中心沿公共几何轴线S位于镜22与镜32之间的一半处，并且位于与几何轴线S对准的平面中。

来自样本2并通过物镜1进入光学切换组件10的光线12c(光线12c的一个分量是源自照明光束12a的光线12b，光线12c的一个或多个其他分量是从样本2反射或由样本2发射的光线)在镜22上反射后进入过滤立方体14-i，然后作为光线12d以45°的角度进入固定镜18-i，该光线12d具有特定的波长和特定的带宽。光线12d穿过具有给定轴定向的二向色镜14a-i。因此，在本发明的本实施方案中，镜18-i的法线与物镜1的光学轴线，以及所述法线和公共几何轴线S限定90°的角度，即法线垂直于两个轴。光线12d一旦在镜18-i上反射便进入导光镜42的镜表面，且在进一步反射后，光线12d穿过光学显微镜的管状透镜3，并到达图像记录单元4(优选为相机)。通过以这种方式沿光路布置二向色镜14a-i和可旋转镜以及固定镜，可以在宽范围间调节物镜1和管状透镜3之间的距离，且如果需要，根据本发明的包括光学切换组件的光学显微镜可以非常紧凑地制造。

图2至图5示出了本发明的示例性实施方案，即，包括超过一个(优选六个)光学通道的光学切换组件10'。在这种实施方式中，如在图2和图4所示的实施方式中可以看出，限定多通道布置的光学通道的光学元件(即导光元件和光修改元件)被固定至支承单元30。通过使可旋转镜22、32、42的镜像表面围绕相应的轴24、34、44在期望的方向旋转来选择期望的光学通道。支承单元30包括壳体40，该壳体优选地具有矩形形状，并且在壳体的上侧40a上形成有多个孔15-i以允许光穿过。过滤立方体14-i通过如上所述的适当的轴定向而单独地固定在这些孔15-i中。在这种情况下，适当的轴定向是指用于各光学通道的轴定向，该光学通道允许相应的过滤立方体14-i将来自光源的光线引导向样本，并且还将来自样本的光线引导至图像记录单元(例如相机)。过滤立方体14-i的合适的轴定向由在相应的过滤立方体14-i中使用的二向色镜的光学轴线的定向限定。

在光学通道中使用的二向色镜14a-i优选地以这样的方式固定至壳体40的上侧40a：二向色镜14a-i围绕几何轴线S以相等的角距离γ＝360°/n定位，其中n是光学切换组件的光学通道的数量(在所示实施方案中，n＝6)。然而，二向色镜14a-i可以被不同地布置，甚至彼此以不同的角距离γ布置。

如图2至图5所示的光学切换组件10'的实施方案，也如图1的示意图所示，二向色镜14a-i的光学轴线(或法线)垂直于公共光学轴线S。壳体40的上侧40a优选地以这样方式布置：与过滤立方体14-i的几何中心点对准的平面也包含沿公共几何轴线S的、镜22与镜32之间的距离的中点。

优选地，在壳体40的底侧40b上，仅存在一个透光孔46。形成应用于光学通道中的固定镜像表面的镜18-i沿这个光透孔46的外围、优选地围绕几何轴线S以彼此相距相等的角距离γ＝360°/n安装在底侧40b上，其中n是光学切换组件的光学检查通道的数量(在本实施方案中，n＝6)，并且法线垂直于公共几何轴线S。镜18-i也可以具有另外的布置，它们甚至可以以彼此相距不同的角距离γ布置，但是为了光学通道的适当配置，镜18-i的布置应当与二向色镜14a-i的布置一致。用作镜22、32的公共驱动的驱动单元(即在当前情况下为步进马达23)安装在壳体40的上侧40a上。驱动轴端被定位在上侧40a的两个相对侧处，并且驱动轴端被连接至相应的轴24、34。用作镜42的驱动单元的步进马达43被安装至桥接在透光孔46上的横穿元件(cross element)49，其中，横穿元件49的相对端被连接至壳体40的底侧40b。横穿元件49优选地从壳体40的底侧40b的平面延伸一定距离。这种距离被指定为使得光在壳体40内的传播不受任何机械障碍物的干扰。基于几何光学路及其元件来确定这种距离对于本领域技术人员而言是简单的常规工作。

合并入其中的旋转单元和驱动单元(在根据本发明的光学切换组件的各种其他实施方案中使用的步进马达23、43或振镜驱动器)可操作地被耦接至未在附图中示出的电子控制单元。根据显微镜的操作，控制单元通过适当地调节可旋转导光镜的方向来控制光学通道之间的切换，以选择所需的通道。

如上所述，除了光线的直径之外，光学切换组件10'的纵向尺寸(在附图中的垂直方向上)也由组件中使用的过滤立方体14-i的设计来限定，尤其是过滤立方体中的二向色镜14a-i的定向。在测试期间，经验表明，根据本发明的光学切换组件的垂直尺寸可以通过修改过滤立方体14a-i的配置来改变，优选地，可以减小光学切换组件的垂直尺寸，并且在一定范围内尺寸可以调节到所需的值。特别有利的是，因为光切换组件的垂直尺寸可以与腔室的垂直尺寸相适应，该腔室的垂直尺寸配置为在显微镜的框架内容纳光学切换组件。

图6示出了对应于根据本发明的光学切换组件的上述实施方案的光学切换组件10”的示意图。为了简单起见，在这个图中仅示出了一个光学通道。在图6中，与图1至图5所示的结构元件相同的结构元件由相同的附图标记表示。光学切换组件10”的关键特征在于，在保持可旋转镜和固定镜的几何特性和布置不变的同时，光学通道的过滤立方体各光学通道被激发过滤器55-i、二向色镜54-i和发射过滤器53-i所替代。因此，支承可旋转镜22、32、42的轴24、34、44与公共几何轴线S对准，此外，固定镜18-i的镜像表面被布置成基本上平行于几何轴线S。另外，二向色镜54-i的法线也垂直于几何轴线S并且二向色镜54-i的几何中心位于沿公共几何轴线S的、镜22和镜32之间的一半处，并且位于垂直于几何轴线S的平面中。同时，如本领域技术人员所公知的，基于所应用的二向色镜54-i的性质和将在样本2中用于成像的、待使用的荧光团的性质来选择激发过滤器55-i和发射过滤器53-i。

如图6所示，光路112b到达二向色镜54-i处的入射角α/2、或入射角的最小值、以及镜22、32、42被安装至相应的轴24、34、44处的安装角度ε、以及因此沿光路112a、112b、112c传播的光线进入可旋转镜22、32、42处的入射角β可以全部被确定如下。基于简单的几何考虑，上述几何参数满足以下要求：β＝45°+α/4和ε＝45°-α/4。由于对称性，可以确定光路112d，112e，112f的入射角和出射角。因此，伴随给定的光线直径，基于所应用的二向色镜54-i的光学特性(特别是基于入射角度α)，本领域技术人员可以计算光学切换组件10”的垂直尺寸及光学切换组件10”的垂直尺寸的最小值。计算所需的方程和作为入射角函数的某些特定光学过滤器的光谱可以从Turan Erdogan的工作、题为“光学过滤器：非法向的入射角”(请参见www.semrock.com)中了解。用于提供给定入射角α/2的二向色镜54-i、激发过滤器55-i和发射过滤器53-i可以例如，从瑟姆洛克(Semrock)和科洛玛公司(美国)获得。

对于本领域技术人员显而易见的是，用于支承光学切换组件10”中使用的步进马达或振镜驱动器的某些元件，可以使用类似于图2至图5中所示的壳体40的壳体，其中可以基于几何光路和入射角α/2来调整壳体的尺寸。如何调整壳体尺寸对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此在此省略其细节。

使用根据本发明的光学切换组件10、10'，10”(光学切换组件中具有以上述配置布置的期望数量的光学通道)允许构造光学显微镜，特别是荧光显微镜，在该光学显微镜中照明光线无法到达检测器，并且因此，照明光线不会干扰使用来自样本的光的成像过程。

包括根据本发明的光学切换组件的显微镜还提供了快速的多通道图像生成，因为光学切换组件10、10'，10”的相对较重的光修改元件是固定的，因此在基于来自具有不同特性(波长，偏振等)的样本的光的图像生成的情况下，可以通过在用于成像的各种光学通道之间移动可旋转的导光镜进行快速切换。

Claims (12)

1.一种在光学显微镜中用于切换光路的组件，所述组件包括多个光学通道，所述多个光学通道用于将照明光引导至样本并用于将来自所述样本的光引导至图像记录单元，所述组件还包括各光学通道中的多个导光镜和至少一个光修改元件，所述多个导光镜和所述至少一个光修改元件用于导向所述照明光和来自所述样本的光，

其特征在于

-所述光修改元件包括固定二向色镜；和

-所述导光镜包括以下镜：

-第一可旋转导光镜，所述第一可旋转导光镜用于将照明光线导向至所选的二向色镜，

-第二可旋转导光镜，所述第二可旋转导光镜用于将由所述二向色镜反射的光线引导至所述样本且用于将来自所述样本的光线导向至所述二向色镜，以及

-多个第三固定导光镜，各第三固定导光镜与相应的二向色镜形成一对，且各第三固定导光镜适于将穿过相关联的所述二向色镜的光线引导至第四可旋转导光镜，以及

-第四可旋转导光镜，所述第四可旋转导光镜用于将由所述第三固定导光镜中的一个反射的光线朝向图像记录单元导向；

其中，旋转单元被耦接至所述第一可旋转导光镜、所述第二可旋转导光镜和所述第四可旋转导光镜，并且所述第一可旋转导光镜、所述第二可旋转导光镜和所述第四可旋转导光镜的旋转轴线与公共几何轴线对准；以及

其中与相应的光学通道相关联的所述二向色镜、和所述第三固定导光镜围绕所述几何轴线布置。

2.根据权利要求1所述的用于切换光路的组件，其特征在于，所述旋转单元为振镜驱动器。

3.根据权利要求1所述的用于切换光路的组件，其特征在于，所述旋转单元为步进马达。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于切换光路的组件，其特征在于，所述第一可旋转导光镜和所述第二可旋转导光镜设置有耦接至所述第一可旋转导光镜和所述第二可旋转导光镜的公共旋转单元。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于切换光路的组件，其特征在于，各二向色镜作为附加的光修改元件设置有：

-第一波长通量特性的第一过滤元件，所述第一过滤元件被布置在相应的二向色镜的一侧，以及

-第二波长通量特性的第二过滤元件，所述第二过滤元件被布置在相应的二向色镜的另一侧上。

6.根据权利要求5所述的用于切换光路的组件，其特征在于，各二向色镜与相关联的所述第一过滤元件和所述第二过滤元件一起形成过滤立方体。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于切换光路的组件，其特征在于，沿所述几何轴线的所述第二可旋转导光镜与所述第四可旋转导光镜之间的距离由所述第一可旋转导光镜、所述第二可旋转导光镜和所述第四可旋转导光镜的平面与所述几何轴线之间的角度来确定。

8.根据权利要求1所述的用于切换光路的组件，其特征在于，与相应的光学通道相关联的所述二向色镜、和所述第三固定导光镜围绕所述几何轴线彼此以相等的角距离布置。

9.一种光学显微镜，所述光学显微镜包括光源；物镜，所述物镜用于照明样本并用于接收来自所述样本的光；光学切换组件；管状透镜，所述管状透镜映射待检测的光；以及图像记录单元，其特征在于，所述光学切换组件包括根据权利要求1至8中任一项所述的用于切换光路的组件。

10.根据权利要求9所述的光学显微镜，其特征在于，所述照明光线由所述光源直接照射至所述第一可旋转导光镜。

11.根据权利要求9所述的光学显微镜，其特征在于，所述照明光线由所述光源照射至第五固定导光镜，所述第五固定导光镜将所述照明光线导向至所述第一可旋转导光镜。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的光学显微镜，其特征在于，所述图像记录单元为相机。