CN116203711A - 带有预先对准调节光学器件的显微镜 - Google Patents

Abstract

一种用于检查样本的显微镜，其被配置为接收第一光源或第二光源。第一光源被配置为通过第一光瞳发射第一输出光，并且第二光源被配置为通过不同于第一光瞳的第二光瞳发射第二输出光。该显微镜包括框架、源物镜以及第一和第二光学组件。第一和第二光学组件可拆卸地连接到框架。第一光学组件包括第一组光学元件，其被配置为将第一输出光传递到源物镜的成像光瞳，第二光学组件包括第二组光学元件，其被配置为将第二输出光传递到成像光瞳。

Description

带有预先对准调节光学器件的显微镜

技术领域

本公开一般涉及显微镜，更具体地，涉及具有预先对准调节光学器件以适应多个光输入源的显微镜系统和方法。

背景技术

光谱仪(有时称为分光镜)是一种仪器，其中固体、液体或气体样本被照射，通常使用不可见光，例如光谱的红外区域中的光照射。然后捕获并分析来自样本的光以揭示有关样本特征的信息。例如，可以用在波长范围内具有已知强度的红外光照射样本，然后可以捕获由样本透射和/或反射的光以与照射光进行比较。然后研究捕获的光谱(例如，光强度与波长数据关系)可以说明样本吸收照射光的波长，这又可以产生关于样本中存在的化学键以及因此它的组成和其他特征的信息。为了说明，从已知组成的参考样本获得的光谱库是可用的，并且通过将测量的光谱与这些参考光谱进行匹配，然后可以确定从中获得测量光谱的样本的组成。

光谱显微镜包括光谱仪和光学显微镜，它们将进行光谱测量的能力结合到光学显微镜中。因此，用户可以使用光谱显微镜来查看样本上感兴趣区域的图像(通常以放大形式)，并且还从感兴趣区域上的一个或多个位置获得光谱数据。光谱仪可以向显微镜提供红外和/可见光束，以便用户可以查看感兴趣区域的图像。用户还可以查看感兴趣区域的样本光谱(以及因此组成)。在Deck等人的美国专利US7440095B2中公开了光谱显微镜的实例，该专利通过引用并入本文。

渐晕通常涉及区域投影图像的中心很亮(图像的完整性得以保留)但亮度向图像边缘降低的问题。因此，渐晕导致样本区域的光谱测量出现偏差的问题，其中接收到的图像上的不均匀照射在靠近图像/区域中心的地方提供更高的信号水平，而在图像/区域的边缘附近提供减弱的信号水平。因此，与更靠近图像/区域边缘的样本相比，位于区域/图像中心的样本的光谱在该区域的光谱测量中表现得更强烈。更一般地说，由于图像/区域边缘附近的光损失，渐晕导致信号强度低于最佳值。渐晕往往是由于使用光学元件的“偏角”排列，例如由于光与用于显微镜光学器件的透镜和/或反射镜(至少那些用于执行光谱测量功能的透镜/反射镜)的光轴成一定角度的反射或折射而产生的副作用。离轴角度往往导致更大的渐晕，从而导致图像亮度和信号强度的更大降低，因为光会“从连续光学元件的可用区域(光圈/光瞳)泄漏”而丢失。

申请人认识到，对于不同的应用和使用情况，可以在光谱显微镜中使用不同的光源。当改变或修改光输入，而光学显微镜的光学系统保持不变时，可能发生渐晕。为了减少渐晕的影响，显微镜的光学器件需要改变或修改以对应于来自不同光源的光输入，这可能耗时并且需要熟悉显微镜光学元件对准的人员。

上述背景讨论仅旨在帮助读者。并不旨在限制本文所描述的创新。因此，上述讨论不应被视为指示先前系统的任何特定元件不适合与本文所描述的创新一起使用，也不旨在指示任何元件在实施本文所描述的创新时是必不可少的。

发明内容

本文所述的显微镜系统在很大程度上满足了上述需求。

在一个实例中，一种用于检查样本的显微镜，该显微镜配置成接收第一光源或第二光源，第一光源配置成通过第一输出光瞳发射第一输出光，并且第二光源配置为通过第二输出光瞳发射第二输出光，所述显微镜包括框架；与框架固定连接的源物镜；第一光学组件，其包括：配置成可拆卸地连接到框架的第一板，以及配置成将第一输出光传递到源物镜的第一组光学元件，其中第一组光学元件可固定地定位在第一板上以将第一光源的第一输出光瞳与源物镜的成像光瞳光学对准；和第二光学组件，其包括：配置成可拆卸地连接到框架的第二板，以及配置成将第二输出光传递到源物镜的第二组光学元件，其中第二组光学元件可固定地定位在第二板上以将第二光源的第二输出光瞳与源物镜的成像光瞳光学对准。

在另一个实例中，一种用显微镜检查样本的方法，该方法包括：将第一光源可拆卸地连接到显微镜的框架；通过将第一光学组件的第一板可拆卸地连接到框架，将第一光学组件可拆卸地连接到显微镜的框架，其中第一光学组件包括可固定地定位在第一板上的第一组光学元件，并且第一组光学元件被预先对准以使从第一光源的第一输出光瞳发射的第一输出光传递到可固定地定位在框架上的源物镜的成像光瞳；以及通过第一组光学元件，使第一输出光穿过源物镜朝向第一样本。

在又一个实例中，用于可互换地连接到光谱显微镜的光学组件，所述显微镜包括框架和可固定地连接到框架的源物镜，所述光学组件包括被配置为可拆卸地连接到框架的板以及被配置为将光源的输出光传递到接收器的一组光学组件，其中该组光学元件可固定地定位在板上以将光源的输出光瞳与可固定地连接到框架的源物镜的成像光瞳的成像光瞳光学对准。

提供此概述，以按简化形式引入下文在具体实施方式部分中进一步描述的概念选择。此概述并不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决本公开的任何部分中陈述的任何或所有缺点。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解上文的概述以及本申请的说明性实施例的以下详细描述。为了说明本申请，在图示中示出本公开的说明性实施例。然而，应理解，本申请不限于所示的精确布置和工具。在附图中：

图1示出了根据本公开的方面的光谱显微镜系统的示意图。

图2示出了根据本公开的另一方面的光谱显微镜系统的示意图。

图3示出了根据本公开的方面的光谱显微镜系统的一部分的俯视图。

图4示出了根据本公开的各方面的光学组件的底部透视图。

图5示出了描绘根据本公开的方面的用于利用光谱显微镜系统检查样本的方法的流程图。

具体实施方式

本说明中使用的某些术语仅为方便起见，而不具有限制性。词语“轴向”、“径向”、“周向”、“向外”、“向内”、“上部”和“下部”表示图中的参考方向。如本文所使用，当用于描述大小、形状、定向、距离、空间关系或其它参数时，术语“基本上”以及其衍生词和具有类似含义的词包含所述大小、形状、定向、距离、空间关系或其它参数，并且还可以包含比所述参数大至多10%和小至多10%的范围，包含大5%和小5%，包含大3%和小3%，包含大1%和小1%。本文中所公开的所有范围包含所列举的端点且可独立地组合(例如，“从2克到10克”的范围包含端点2克和10克以及所有中间值)。所述术语包含上文列出的词、其衍生词和具有类似含义的词。

提供了用于使用光谱显微镜例如图1-2中所示的光谱显微镜检查样本的系统和方法。显微镜可以接收用于不同应用或使用情况的多个光源中的任何一个。光源可以产生不同波长范围、调制、相干长度和准直中的一种或多种的光。在一个实例中，光源可以包括发射调制红外(IR)光的干涉仪。每个光源通过输出光瞳发射输出光。不同光源的输出光瞳的直径可不同。

显微镜可包括光学显微镜。光学显微镜包括框架和可固定连接到框架的源物镜，用于将从光源发出的光导向由样本台保持的样本。源物镜限定了允许光穿过源物镜的成像光瞳。源物镜可以是Schwarzschild物镜。光源通过可拆卸地连接到光学显微镜的框架而可拆卸地连接到光学显微镜。

光学显微镜还包括多个光学组件。每个光学组件包括一组光学元件，其中该组光学元件中的每一个都可固定地定位在光学组件的板上。该组光学元件针对相应的光源预先对准。光学组件可以可拆卸地连接到光学显微镜的框架。每个光源都具有相应的光学组件，用于调节耦合到光学显微镜的相应光源的输出光。特别地，光学组件临界地将对应光源的输出光瞳成像到源物镜的成像光瞳。光学组件调节进入源物镜的光的准直和共轭距离，使得通过简单地将光源和光学组件可拆卸地连接到光学显微镜的框架，显微镜可以与多个光源一起使用。在一个实例中，光学组件的板包括固定板，并且将光学组件可拆卸地连接到显微镜的框架包括将固定板下放到光学显微镜中。显微镜可以在将光学组件与框架连接之后立即开始成像，而无需用户进一步对准光学元件。

在此，术语“可固定地”是指部件彼此附接并且在光谱显微镜的正常操作过程中不能由用户相对于彼此移动。术语“可拆卸地”是指用户可以在光谱显微镜的正常操作过程中将一个部件从另一个部件上移除。

光学组件内的光学元件可包括多个反射器，并且至少一个反射器包括离轴非球面。离轴非球面可以最小化光瞳像差，并使光源的输出光瞳与源物镜的成像光瞳更好地匹配。更好匹配的输入光瞳图像也大大提高了样本上照明均匀性。进一步，没有限制输入光圈定位在光源的输出光瞳和源物镜之间。因此，可以减少从光源到源物镜的通量损失。

在一个实例中，每个光学组件包括可固定地安装在板上的第一反射器、第二反射器和第三反射器。光源的输出光依次到达第一凹面反射器、凸面反射器和第二凹面反射器。第一、第二和第三反射器专门针对对应的光源预先对准。通过将光学组件的板可拆卸地安装到框架，光学组件可以可拆卸地安装到光学显微镜的框架。

这样，可互换的预先对准输入光学器件增加了显微镜的灵活性。它降低了公差要求，并最大限度地减少了显微镜光束路径对输入工作台对准的依赖性。

转向图1和2，这些图示出了根据本公开的各方面的光谱显微镜100的示意图。光谱显微镜100被配置为使用用于照射样本的照射组件、用于从被照射的样本收集光谱测量的收集组件、以及用于观察被照射的样本的观察组件来分析样本。

光谱显微镜系统100包括多个光源102和光学显微镜200。多个光源102中的每一个都可以包括例如发射调制IR光的干涉仪，使得光谱显微镜系统100可以作为红外光谱仪操作。光源102提供的IR光可以包括波长分布。通常，光源102可以包含本领域技术人员已知的多种光源，包含选自本领域中使用的任何定制的或常规的已知光源的加热红外源，例如但不限于电线、金属或被加热以发射连续光辐射带的陶瓷元件。

光源102可以与光学显微镜200互换并且向光学显微镜200提供光以照射样本。如图所示，光源102可以包括多个光源，例如第一光源102a、第二光源102b和第三光源102c。应当理解，显微镜系统100可以包括更少或更多的光源。每个光源102具有各自的输出光瞳104(例如，第一光源102a具有第一光瞳104a，第二光源102b具有第二输出光瞳104b，并且第三光源102a具有第三输出光瞳104c)。每个输出光瞳104a、b、c可以不同于每个其他输出光瞳104a、b、c。例如，每个输出光瞳104a、b、c可具有特定直径、透镜类型或其他特定配置以用于将光束输出到光学显微镜200。如下文进一步描述的，从光源102通过光圈104发射的光穿过光学显微镜200。

光学显微镜200包括照射侧202、收集侧302和光学定位在照射侧202和收集侧302之间的样本台10。照射侧202包括第一光学组件204，第二光学组件206，附加焦点208，反射器210、212和214，可见光源216和源物镜220。源物镜220包括由源物镜220的配置限定的成像光瞳209。在一些实例中，成像光瞳209是由源物镜220内的多个光学元件的配置限定的虚拟光圈。应当理解，照射侧202可以包括更少或更多的组件，例如反射器、透镜、反射镜、额外的可互换光学组件，或其他组件，它们被配置成使光通过光学显微镜200。

第一和第二光学组件204和206可互换地连接到光学显微镜200。例如，取决于哪个光源102正在向光学显微镜200提供光，可以选择第一和第二光学组件204和206中的一个以使光通过光学显微镜200。如下文进一步描述，第一光学组件204配置为传递从第一光源102a发射的光，且第二光学组件配置为传递从第二光源102b发射的光。如果第一光学组件204连接到光学显微镜200并且光源从第一光源102a改变为第二光源102b，则可以从光学显微镜200移除第一光学组件204并且替换为第二光源组件206。类似地，如果第二光学组件206连接到显微镜200并且光源从第二光源102b改变为第一光源102a，则第二光学组件206可以从光学显微镜200移除并且替换为第一光学组件204。第一和第二光学组件204和206中的每一个被配置为通过源物镜220的成像光瞳209传递或放大来自相应光源102a和102b的光。特别地，每个光学组件将对应源的输出光瞳成像到源物镜光学元件的成像光瞳。

第一光学组件204包括第一板230(见图3)、第一反射器232、第二反射器234和第三反射器236。第一、第二和第三反射器232、234和236中的每一个都可固定地安装到第一板230。第一、第二和第三反射器232、234和236可以通过销、螺钉或其他固定元件固定到第一板上。第一板230被配置为将第一光学组件204可拆卸地安装到光学显微镜200的框架231。第一、第二和第三反射器232、234和236位于第一板230上的位置处以便将从第一光源102a发射的光与成像光瞳209光学对准。第一、第二和第三反射器232、234和236中的每一个的位置使得具有特定焦距和准直度的标准光束输出到成像光瞳209。在此布置中，第一、第二和第三反射器232、234和236可使第一光瞳104a与成像光瞳209基本对准，这可限制光穿过光学显微镜200时损失的光量。在一方面，成像光瞳209由光学显微镜200的源物镜220限定。成像光瞳可以被认为是源物镜内虚拟平面处的虚拟光圈。

第一反射器232可以包括离轴非球面反射器。在一方面，第一反射器232可包括凹面非球面镜。第一反射器232位于第一板230上接收从第一光源102a发射的光并将光反射向第二反射器234的位置处。

第二反射器234可以包括球面反射器。在一方面，球形第二反射器234可以具有凸形。第二反射器234位于第一板230上接收来自第一反射器232的反射光并将光反射向第三反射器236的位置处。

第三反射器236可以包括离轴非球面反射器。在一方面，第三反射器236可以包括凹面非球面镜。第三反射器236位于第一板230上接收来自第二反射器234的反射光并将光反射到源物镜220内的成像光瞳209的位置处。第一、第二和第三反射器232、234和236定位在第一板230上以基本上使第一光瞳104a与成像光瞳209对准。

第一、第二和第三反射器232、234和236可以引入一些像散和像差。然而，由于第一、第二和第三反射器232、234和236中的每一个在第一板230上的位置和配置具体对应于通过第一光源102a的第一光瞳104a发射的光，所以像差是最小，因此任何由此产生的渐晕都是最小的。一方面，通过第一光学组件204的入射光束和出射光束之间的角度小于约30度。

参考图2，第二光学组件206包括第二板(未示出)、第一反射器262、第二反射器264和第三反射器266。第一、第二和第三反射器262、264和266中的每一个都可固定地安装到第二板上。应当理解，第二板可以被配置为与第一板230基本相似。第二板被配置为将第二光学组件206可拆卸地安装到光学显微镜200的框架231。第一、第二和第三反射器262、264和266定位在第二板上的位置处以便将从第二光源102b发射的光与成像光瞳209光学对准。第一、第二和第三反射器262、264和266中的每一个的位置使得具有特定焦距和准直度的标准光束输出到成像光瞳209。在此布置中，第一、第二和第三反射器262、264和266可使第二光瞳104b与成像光瞳209基本对准，这可限制光穿过光学显微镜200时损失的光量。

第一反射器262可以包括离轴非球面反射器。在一方面，第一反射器262可包括凹面非球面镜。第一反射器262位于第二板上接收从第二光源102b发射的光并将光反射向第二反射器264的位置。

第二反射器264可以包括球面反射器。在一方面，球形第二反射器264可以具有凸形。第二反射器264位于第二板上接收来自第一反射器262的反射光并将光反射向第三反射器266的位置处。

第三反射器266可以包括离轴非球面反射器。在一方面，第三反射器266可以包括凹面非球面镜。第三反射器266位于第二板的接收来自第二反射器264的反射光并将光反射到成像光瞳209的位置处。第一、第二和第三反射器262、264和266定位在第二板上以基本上将第二光瞳104b与成像光瞳209对准。

参考图1和2，反射器210、212和214可以包括平面折叠反射器。在一方面，反射器210、212和214包括平面镜。反射器210、212和214将从第一和第二光学组件204和206接收的光透射通过源物镜220内的成像光瞳209。反射器210、212和214的尺寸和位置被设计成捕获基本上所有的入射光。

光学显微镜200还包括可见光源216(例如，在可见光谱中发射的光源)，其通过源物镜220向样本台10和样本提供光。观察光学元件400通过收集器物镜元件304接收来自样本的所产生光。观察光学元件402可以采用用户可以通过其观察样本的目镜的形式，和/或它可以采用摄像机、检测器或其他成像/检测系统的输入镜头的形式。在图中所示的显微镜系统100中，折叠反射器214和折叠反射器306是二向色的，并且可以被涂覆或以其他方式处理以反射分光镜使用的光(例如，红外光、量子级联激光(QCL)、或其他光源)并传递观察光学元件400所使用的光。应当理解，折叠反射器214和306实际上对于可见光源216和观察元件400是不可见的。

源物镜220接收从光源102发射的光和从可见光源216发射的可见光。源物镜220可以包括几个反射器(未示出)，其将从光源102和可见光源216接收的光转发到样本台10。

光学显微镜200的收集侧302包括收集器物镜元件304、平面折叠反射器306和308、聚焦反射器310、光圈312、相机光学元件314和检测器316。应当理解，收集侧302可以包括更少或更多的组件，例如反射器、透镜、反射镜或其他组件，它们被配置为使光通过光学显微镜200。

收集器物镜光学元件304被定位以接收来自样本台10的光。收集器物镜元件304可具有多个反射器，其包括例如一个或多个凹面镜和凸面镜，所述凹面镜和凸面镜经定位以反射穿过收集器物镜光学元件304的光。收集器物镜元件304被配置为将光提供给中间收集器光学元件，即平面折叠反射器306和308，以及聚焦反射器310。在一方面，收集器物镜元件304将光传输通过光圈312。相机光学元件314被定位以接收透射通过收集器物镜光学元件304的光。相机光学元件314可以包括多个相机反射器，其定位成接收光并将光传输(并且限定相机限制孔)到图像平面，检测器316沿着该图像平面被对准。在一方面，检测器316是多元件检测器(例如，检测器阵列)。应当理解，检测器316可以是任何合适的检测器，例如类似于Thermo Electron Continuum XL FT-IR显微镜(Thermo Fisher Scientific Inc.,Madison, Wis., USA)中使用的汞-镉-碲化物(MCT)光传导元件的阵列。

中间收集器光学元件306、308和310被定位成适配来自收集器物镜元件304的光，使得当在其上接收光时，光具有至少基本上匹配相机限制孔的直径的直径。在收集侧302上可以减少光损失，其中在照射侧202中光从光源102到源物镜220的有效传输在收集侧302中从收集器物镜元件304到相机元件314继续。这可以导致样本台10保持的样本的高光通量，以及从样本到检测器316的高光传输，这可以减少渐晕造成的光损失的影响，并允许在检测器316处收集更高强度的信号。

第一和第二光学组件204和206上的光学元件被定位并与相应的第一和第二输出光瞳104a和104b对准，使得第一和第二光源102a和102b的第一和第二输出光瞳104a和104b是至少基本上临界地成像到源物镜220的相同成像光瞳209(并且因此成像到样本台10处的样本)。例如，当第一板230连接到框架231时，第一光瞳104a与成像光瞳209的光学对准使第一输出光至少临界地成像到样本。当第二板连接到框架231时，第二光瞳104b与成像光瞳209的光学对准使第二输出光至少临界地成像到样本。光学器件的公差预算可能非常紧张。例如，平移公差最多只能允许0.1 mm，角度公差可以小于0.05度。对于第一和第二光学组件204和206，公差预算可以高达0.5 mm的平移公差和小于0.1度的角度公差，这可以提供优于大约2.5％变化的IR精度。

类似地，收集侧300的光学元件被定位和对齐，使得样本至少基本上临界地成像到检测器314(即，使得收集器物镜限制孔至少基本上临界地成像到相机限制孔)。这种临界成像可以直接将光源102的选定区域成像到样本台10处的样本上的相应区域(例如，光源102内的发光灯丝)，并且还可以将样本直接成像到检测器316。

收集侧302还可包括光圈312。在一方面，光圈312包括光圈阵列。光圈阵列可以包括不同尺寸的阵列。用户可以选择不同的阵列尺寸以改变从中捕获光谱的载物台10上的样本区域的尺寸，并且可以由此改变显微镜系统100的空间分辨率。

样本台10可以采用任何合适的样本台的形式。在一个方面，样本台10是机动化的以允许在二维中关于焦平面平移，并且还优选地关于源物镜220和/或收集器物镜光学元件304的光束轴旋转。

图3图示了显微镜系统100的一部分的俯视图，而图4图示了根据本公开的各方面的第一光学组件206的底部透视图。如图所示，第一光源102a连接到光学显微镜200。光学显微镜200包括框架231。框架231可包括例如板、梁、壁、外壳或用于支撑和保持光学显微镜200上和/或内的光学部件的其他结构的组合。在一方面，若干光学部件固定到框架231。例如，附加焦点208，成像光瞳209，反射器210、212和214，可见光源216，源物镜220，收集器物镜元件304，平面折叠反射器306和308，聚焦反射器310，光圈312，相机光学元件314可以固定到框架231。应当理解，“固定到”框架231的部件可以在框架231上调整、旋转或以其他方式移动，但是由于例如连接的复杂性、连接位置、连接所需的刚度或其他原因，从框架231移除固定部件基本上被阻止。

第一板230和第二板可拆卸地连接到框架231。例如，第一板230可以定位在框架231上并且使用销、螺钉或其他可移除的固定元件临时固定到框架231。当光源102改变时(例如，从第一光源102a到第二光源102b)，第一板230可以从框架231移除并且用不同的例如第二板替换。

在一个方面，第一板230和第二板包括定位在每个板上以将板与框架231对准的对准构件。例如，如图4所示，第一板230包括对准构件240。对准构件240可容纳在由框架231限定的对应凹部、狭槽、孔或其他特征(未示出)内。在一方面，第一、第二和第三反射器232、234和236可以通过销242固定到第一板上。当第一板230被定位在框架231上时，销242还可以有助于与框架231对齐。

应当理解，多种多样的其他部件、布局距离和一般布置是可能的，并且因此本发明可以采用除了图1-3中所示的部件之外的多种多样的形式。这包括省略或组合光学元件的可能性。例如，可省略折叠反射器210、212、214、306和308中的一个或多个，包括这些仅仅为了提供方便的布局，或添加光学元件，例如一个或多个额外的折叠反射器或反射镜。

此外，虽然显微镜系统100被示为使用透射操作模式(光谱由透射过样本台10上的样本的光生成)，但也可以(或代替)实施反射模式，如通过提供在显微镜观察光学元件400的位置处的光源，或通过在收集侧302沿光束路径的某处插入二向色镜并向该镜提供光源输入。

图5图示了描绘根据本公开的一个方面的用于利用显微镜系统100检查样本台10上的样本的方法500的流程图。在步骤502，将第一光源102a连接到光学显微镜200。在第一光源102a连接到光学显微镜200之后，可以选择与第一光源102a对应的合适的光学组件。例如，如上所述，第一光学组件204具有位于第一板230上的位置处的反射器232、234和236，以将第一光源102a的第一光瞳104a与成像光瞳209光学对准。在步骤504，将第一光学组件204可拆卸地连接到光学显微镜200。例如，包括固定安装在其上的每个反射器232、234和236的第一板230可以可拆卸地连接到光学显微镜200的框架231。对准构件240可以插入到由框架231限定的相应对准特征中以将第一光学组件204与框架231对准。

在步骤506，样本被放置在样本台10上。一方面，样本由样本台10保持。在样本被放置在台10上之后，在步骤508，可以从第一光源102a发射第一光束或输出光250(参见图3)。在一方面，第一光束250是IR光束。第一光束250通过第一光瞳104a发射并被连接到光学显微镜200的第一光学组件204接收。第一光学组件204的反射器232、234和236使第一光束250通过源物镜220内的成像光瞳209、样本台10上的样本并进入收集侧302。

在步骤510，检测器316(例如IR检测器或第一检测器)在光穿过样本之后接收第一光束250。第一光束250经由相机光学元件314传送到检测器316，其经由收集器反射器元件306、310和312以及光圈312从收集器物镜元件304接收第一光束。

在步骤512，可以从可见光源216发射可见光。可见光可以通过折叠反射器214、源物镜220内的成像光瞳209传输到样本台10，并传输到收集侧302。在步骤514，观察光学元件400在光穿过样本之后接收可见光。应当理解，光学显微镜200可以包括第二检测器(例如可见光检测器)，其被配置为检测穿过样本的可见光。

在样本台10上的样本分析完成之后，在步骤516，第一光源102a可以与光学显微镜200断开。可以使用第二光源102b进行样本的另一分析。替代地，可以用第二光源102b执行关于放置在样本台10上的不同样本的新分析。在步骤518，第二光源102b连接到光学显微镜200。在步骤520，第一光学组件204可从光学显微镜200断开并移除。第一光学组件204可以通过移除将第一板230临时固定到框架231的任何销、螺钉或其他固定部件来断开和移除。在第一光学组件204被移除之后，在步骤522，将第二光学组件206可拆卸地连接到光学显微镜200。第二光学组件206的第二板可以使用销、螺钉或其他固定部件连接到框架231。第二光学组件206具有反射器262、264和266，它们固定地定位在第二板上的位置处，以将第二光源102b的第二光瞳104b与成像光瞳209光学对准。在一些实例中，可以调整步骤516-522的顺序。例如，第二光源和第二光学组件可以在从光学显微镜移除第一光源和第一光学组件之后连接到光学显微镜。

在样本被放置在台10上之后，在步骤524，可以从第二光源102b发射第二光束或输出光。在一方面，第二光束是IR光束。第二光束通过第二光瞳104b发射并被连接到光学显微镜200的第二光学组件206接收。第二光学组件206的反射器262、264和266使第二光束通过源物镜220内的成像光瞳209、样本台10上的样本并进入收集侧302。

在步骤526，检测器316在光穿过样本之后接收第二光束。第二光束经由相机光学元件314传送到检测器316，其经由收集器反射器元件306、310和312以及光圈312从收集器物镜元件304接收第一光束。

在步骤528，可以从可见光源216发射可见光。可见光可以通过折叠反射器214、源物镜220内的成像光瞳209传输到样本台10，并传输到收集侧302。在步骤530，观察光学元件400在光穿过样本之后接收可见光。

应当理解，不需要执行方法500中的每个步骤来检查样本。例如，可以使用单个光束(例如第一光束250)检查台10上的样本，而无需从可见光源216发射可见光。此外，应当理解，方法500中的步骤可以不同的顺序执行。例如，可见光可以在第一光束250之前发射，或者第一光学组件204可以在第一光源102a连接到光学显微镜200之前可拆卸地连接到光学显微镜200。也可以重复方法500，或者至少可以执行方法500的步骤，以连接额外的光源和对应的额外的光学组件。例如，第三光源102c可以连接到光学显微镜200并且相应的第三光学组件(未示出)可以连接到光学显微镜200。第三光学组件可包括固定地定位在第三板上的位置处以将第三光源102c的第三输出光瞳104c与成像光瞳209光学对准的反射器。

可互换的输入光学器件(例如光学组件)被设计成使例如从傅立叶变换红外(FTIR)台式干涉仪的光瞳到光学显微镜200的输入光瞳(例如成像光瞳)的不同的光源成像。可互换的输入光学器件可以从光学显微镜200的左侧或右侧连接FTIR工作台。可互换的输入光学器件可以安装在固定的单独基板上，并且光学器件在公共夹具上对准并且能够落入光学显微镜200中而无需进一步对准。

应了解，前述描述提供所公开的系统和方法的实例。然而，预期本公开的其它实施方案可能在细节上与前述实例不同。例如，本文所公开的实施例中的任一个可以结合相对于本文所公开的其它实施例中的任一个公开的特征。对本公开或其实例的所有引用旨在引用当时正在讨论的特定实例，并且不旨在更一般地暗示对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有区别和贬损语言旨在表明对这些特征缺乏偏好，但并不将这些特征完全排除在本公开的范围之外，除非另有说明。

如本领域的普通技术人员将易于了解，根据本公开，可以利用执行与本文中所描述的对应实施例基本上相同的功能或实现与所述对应实施例基本上相同的结果的当前现有或稍后待开发的过程、机器、制品、物质组成、构件、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种用于检查样本的显微镜，所述显微镜被配置为接收第一光源或第二光源，第一光源被配置为通过第一输出光瞳发射第一输出光，并且第二光源被配置为通过第二输出光瞳发射第二输出光，所述显微镜包括：

框架；

与所述框架可固定连接的源物镜；

第一光学组件，其包括：

第一板，其被配置为可拆卸地连接到所述框架，以及

第一组光学元件，其被配置为将第一输出光传递到所述源物镜，其中第一组光学元件可固定地定位在第一板上以将第一光源的第一输出光瞳与所述源物镜的成像光瞳光学对准；和

第二光学组件，其包括：

第二板，其被配置为可拆卸地连接到所述框架，以及

第二组光学元件，其被配置为将第二输出光传递到所述源物镜，其中第二组光学元件可固定地定位在第二板上以将第二光源的第二输出光瞳与所述源物镜的所述成像光瞳光学对准。

2.根据权利要求1所述的显微镜，其中离开所述第一光学组件的光和离开所述第二光学组件的光具有相同的共轭距离和准直。

3.根据权利要求1或2所述的显微镜，其中所述第一组光学元件和所述第二组光学元件包括至少一个具有离轴非球面的反射器。

4.根据权利要求1所述的显微镜，还包括至少一个反射器，所述至少一个反射器可固定地连接到所述框架以使从所述第一光学组件或所述第二光学组件发射的光朝向所述源物镜传递。

5.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述源物镜将光导向样本。

6.根据权利要求5所述的显微镜，还包括可固定地连接到所述框架的检测器，用于收集穿过所述样本的光。

7.根据权利要求1所述的显微镜，其中第一输出光和第二输出光是红外光。

8.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述第一光源和所述第二光源中的至少一个输出调制光。

9.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述显微镜是分光显微镜。

10.根据权利要求1所述的显微镜，其中第一组光学元件和第二组光学元件中的至少一个包括第一凹面反射器和第二凹面反射器以及凸面反射器，其中第一输出光或第二输出光依次到达所述第一凹面反射器、所述凸面反射器和所述第二凹面反射器。

11.一种用显微镜检查样本的方法，所述方法包括：

将第一光源可拆卸地连接到所述显微镜的框架；

通过将第一光学组件的第一板可拆卸地连接到所述框架，将第一光学组件可拆卸地连接到所述显微镜的框架，其中第一光学组件包括可固定地定位在第一板上的第一组光学元件，以及第一组光学元件被预先对准以使从第一光源的第一输出光瞳发射的第一输出光传递到可固定地定位在所述框架上的源物镜的成像光瞳；和

通过第一组光学元件，使第一输出光通过所述源物镜朝向第一样本传递。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：

从所述显微镜的框架上移除第一光源和第一光学组件；

将第二光源可拆卸地连接到所述显微镜的框架；

通过将第二光学组件的第二板可拆卸地连接到所述框架，将第二光学组件可拆卸地连接到所述显微镜的框架，其中第二光学组件包括可固定地定位在第二板上的第二组光学元件，并且第二组光学元件被预先对准以使从第二光源的第二输出光瞳发射的第二输出光传递到所述源物镜的所述成像光瞳；和

通过第二组光学元件，使第二输出光通过所述源物镜朝向第二样本传递。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一样本与所述第二样本相同。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中第一组光学元件和第二组光学元件中的每一个包括至少一个具有离轴非球面的反射器。

15.根据权利要求12所述的方法，其中当第一光源和第一光学组件可拆卸地连接到所述框架时，第一光源的第一输出光瞳被临界成像到所述源物镜的所述成像光瞳；并且当第二光源和第二光学组件可拆卸地连接到所述框架时，第二光源的第二输出光瞳被临界成像到所述源物镜的所述成像光瞳。

16.根据权利要求12所述的方法，其中从所述显微镜的框架移除第一光学组件包括从所述显微镜的框架断开第一光学组件的第一板。

17.根据权利要求11所述的方法，其中从第一光源的第一输出光瞳发射的第一输出光在进入所述源物镜的所述成像光瞳之前不受光圈限制。

18.一种用于可互换地连接到光谱显微镜的光学组件，所述显微镜包括框架和可固定地连接到所述框架的源物镜，所述光学组件包括：

板，其被配置为可拆卸地连接到所述框架，以及

一组光学元件，其被配置为将光源的输出光传递到所述源物镜，其中该组光学元件中的每一个可固定地定位在所述板上以将所述光源的输出光瞳与所述源物镜的成像光瞳光学对准。

19.根据权利要求18所述的光学组件，其中所述输入光由可拆卸地连接到所述显微镜的框架的光源产生。

20.根据权利要求18或19所述的光学组件，其中所述光学组件将所述光源的所述输出光瞳临界地成像到所述源物镜的所述成像光瞳。

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