PL245406B1 - Optical microscope - Google Patents
Optical microscope Download PDFInfo
- Publication number
- PL245406B1 PL245406B1 PL437476A PL43747621A PL245406B1 PL 245406 B1 PL245406 B1 PL 245406B1 PL 437476 A PL437476 A PL 437476A PL 43747621 A PL43747621 A PL 43747621A PL 245406 B1 PL245406 B1 PL 245406B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- head
- microscope
- mirror
- optical system
- rotating part
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 122
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009533 lab test Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 2
- 108091026815 Competing endogenous RNA (CeRNA) Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/24—Base structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/0008—Microscopes having a simple construction, e.g. portable microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy mikroskopu optycznego, korzystnie konfigurowalnego, zawierającego co najmniej jeden obiektyw oraz detekcyjny układ optyczny (2). W mikroskopie bezpośrednio za obiektywem mikroskopowym (1) od strony detekcyjnego układu optycznego znajduje się lustro (3) (3) ustawione pod kątem wynoszącym 30 - 60°, korzystnie 45°, względem osi optycznej obiektywu mikroskopowego, do zaginania wiązek światła przechodzących przez obiektyw w kierunku z i do detekcyjnego układu optycznego, którego elementy optyczne są rozmieszczone w jednej lub kilku płaszczyznach poziomych. Mikroskop ma zastosowanie do oceny wizualnej i rejestracji obrazów próbek w badaniach laboratoryjnych w dziedzinie medycyny, biologii, chemii, fizyki, geologii, itp.The invention relates to an optical microscope, preferably configurable, comprising at least one objective and a detection optical system (2). In the microscope, directly behind the microscope objective (1) on the side of the detection optical system, there is a mirror (3) (3) positioned at an angle of 30 - 60°, preferably 45°, relative to the optical axis of the microscope objective, for bending light beams passing through the objective in the direction from and to the detection optical system, the optical elements of which are arranged in one or more horizontal planes. The microscope is used for visual evaluation and recording images of samples in laboratory tests in the field of medicine, biology, chemistry, physics, geology, etc.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Dziedzina wynalazkuField of the invention
Wynalazek dotyczy mikroskopu optycznego, korzystnie konfigurowalnego, w którym elementy optyczne detekcyjnego układu optycznego są rozmieszczone w jednej lub kilku płaszczyznach poziomych. Mikroskop według wynalazku ma zastosowanie do oceny wizualnej i rejestracji obrazów próbek w badaniach laboratoryjnych w dziedzinie medycyny, biologii, chemii, fizyki, geologii, itp.The invention relates to an optical microscope, preferably configurable, in which the optical elements of the detection optical system are arranged in one or more horizontal planes. The microscope according to the invention is used for visual assessment and registration of images of samples in laboratory tests in the fields of medicine, biology, chemistry, physics, geology, etc.
Stan technikiState of the art
Znane są różnorodne konstrukcje mikroskopów optycznych, zarówno analogowych, jak i cyfrowych. Typowy mikroskop optyczny w podstawowej konfiguracji ma obiektyw albo głowicę rewolwerową z kilkoma (zwykle dwoma, trzema, czterema lub sześcioma) obiektywami o powiększeniu zwykle między 1x a 100x. Obrót głowicy umożliwia szybką zmianę obiektywu na drodze optycznej. Obiektyw jest skierowany na stolik z uchwytami do zamocowania próbki (w przypadku próbek płytkowych) oraz centralnym otworem przelotowym, poniżej którego jest zainstalowane źródło światła lub lustro przekazujące światło z innego, zewnętrznego źródła światła. Pomiędzy źródłem światła/lustrem i otworem w stoliku mogą być zainstalowane inne elementy optyczne, takie jak np. kondensor. Typowo mikroskop posiada także okular (lub parę okularów) zapewniające powiększenie zwykle rzędu 10x lub 15x, albo kamerę do podglądu i rejestracji obrazu. Okular albo kamera za pośrednictwem tubusa lub innego korpusu zamocowanego na statywie osadzonym na podstawie jest połączony - fizycznie i optycznie - z obiektywem.Various designs of optical microscopes are known, both analog and digital. A typical optical microscope in its basic configuration has an objective or turret with several (usually two, three, four or six) objectives with a magnification usually between 1x and 100x. Rotating the head allows you to quickly change the lens optically. The lens is directed at a table with holders for mounting the sample (in the case of plate samples) and a central through-hole, below which a light source or a mirror transmitting light from another external light source is installed. Other optical elements, such as a condenser, may be installed between the light source/mirror and the hole in the table. Typically, the microscope also has an eyepiece (or a pair of glasses) providing magnification, usually of the order of 10x or 15x, or a camera for viewing and recording the image. The eyepiece or camera is connected - physically and optically - to the lens via a tube or other body mounted on a tripod mounted on the base.
Przykładowo, w US 2017/108688 ujawniono układ optyczny do zastosowania z mikroskopem, zawierający głowicę rewolwerową zapatrzoną w kilka obiektywów i skonfigurowaną do przełączania ich na drodze optycznej, przy czym pierwszy obiektyw jest skonfigurowany do przekazywania obrazu próbki do detektora w położeniu obrazowania pierwszego obiektywu, zaś drugi obiektyw zawiera kierunkujący element optyczny, skonfigurowany do tworzenia drogi optycznej z detektorem pomocniczym i przekazywania obrazu próbki do tego detektora w położeniu obrazowania drugiego obiektywu.For example, US 2017/108688 discloses an optical system for use with a microscope, comprising a turret engaged in a plurality of objectives and configured to switch them optically, wherein the first objective is configured to transmit an image of the sample to a detector at the imaging position of the first objective, and the second objective includes a targeting optical element configured to form an optical path with the secondary detector and transmit an image of the sample to the detector at the imaging position of the second objective.
W US 2018/284412 ujawniono z kolei mikroskop optyczny zawierający źródło światła, głowicę rewolwerową zaopatrzoną w kilka obiektywów i skonfigurowaną do przełączania ich na drodze optycznej, czujnik wykrywający obiektyw umieszczony na drodze optycznej, oraz układ regulacji oświetlenia zawierający tabelę poziomów oświetlenia dla każdego z obiektywów, tabelę wartości poziomów oświetlenia wskazanych przez obserwatora, jednostkę ustawiania poziomu oświetlenia w zależności od korelacji wartości z obu tabel oraz sterownik do regulacji poziomu oświetlenia z uwzględnien iem ww. wartości.US 2018/284412 discloses an optical microscope containing a light source, a turret equipped with several lenses and configured to switch them optically, a sensor detecting a lens placed in the optical path, and an illumination control system containing a table of illumination levels for each of the lenses, a table of lighting level values indicated by the observer, a unit for setting the lighting level depending on the correlation of the values from both tables, and a controller for adjusting the lighting level taking into account the above. values.
Ponadto, w US 2018/329174 mikroskop optyczny w układzie pionowym, posiadający statyw, stolik na próbkę, głowicę rewolwerową zaopatrzoną w kilka obiektywów i skonfigurowaną do przełączania ich na drodze optycznej, tubus zawierający układ optyczny wraz z parą okularów, oraz elementy takie jak pierścień obrotowy i część zaczepowa do ręcznej zmiany położenia obiektywów przez obrót głowicy.Moreover, in US 2018/329174 an optical microscope in a vertical arrangement, having a stand, a sample stage, a turret equipped with several objectives and configured to switch them optically, a tube containing an optical system together with a pair of eyepieces, and elements such as a rotating ring and a hook part for manually changing the position of the lenses by turning the head.
W PL 179625 B1 ujawniono mikroskop z oświetleniem współosiowym, w którym oś optyczna oświetlacza leżąca między płaszczyzną czołową światłowodu lub innym źródłem światła a elementem załamującym, pokrywa się z osią obrotu zmieniacza powiększeń, natomiast oś optyczna oświetlacza za elementem załamującym leży blisko lub pokrywa się z osią optyczną obiektywu, przy czym wiązka światła wychodząca z obszaru bębna zmieniacza jest na odcinku od bębna zmieniacza do obiektywu izolowana optycznie od toru wizyjnego nieprzezroczystą osłoną.PL 179625 B1 discloses a microscope with coaxial illumination in which the optical axis of the illuminator lying between the front plane of the optical fiber or other light source and the refracting element coincides with the axis of rotation of the magnification changer, while the optical axis of the illuminator behind the refracting element lies close to or coincides with the axis optical lens, where the light beam emerging from the changer drum area is optically isolated from the video path by an opaque cover on the section from the changer drum to the lens.
W WO 2014/210536A2 opisano mikroskop o podwójnej konfiguracji: normalnej pionowej (ang. upright) i odwróconej (ang. inverted). Mikroskop zawiera podstawę, korpus i obiektyw. Podstawa ma część górną i dolną, przy czym ta ostatnia jest elementem nośnym mikroskopu. Korpus ma trzy części, przy czym część druga, pośrednia, umieszczona pomiędzy pierwszą i trzecią częścią korpusu, jest obrotowo połączona z górną częścią podstawy. Oś obrotu rozciąga się w kierunku wzdłużnym względem mikroskopu. Obiektyw jest zlokalizowany bliżej pierwszej części korpusu, a źródło światła jest zlokalizowane bliżej drugiej części korpusu. Zmiana konfiguracji normalnej pionowej (z obiektywem skierowanym ku dołowi - do badania próbek na płytkach szklanych) na odwrotną (z obiektywem skierowanym ku górze - m.in. do badania próbek w naczyniach) wymaga obrotu całego korpusu mikroskopu względem podstawy o 180°.WO 2014/210536A2 describes a microscope with a dual configuration: upright and inverted. The microscope includes a base, a body and an objective lens. The base has an upper and lower part, the latter of which is the supporting element of the microscope. The body has three parts, the second, intermediate part, placed between the first and third body parts, is rotatably connected to the upper part of the base. The axis of rotation extends in the longitudinal direction relative to the microscope. The lens is located closer to the first part of the body, and the light source is located closer to the second part of the body. Changing the normal vertical configuration (with the objective pointing downwards - for examining samples on glass plates) to the reverse configuration (with the objective pointing upwards - e.g. for examining samples in vessels) requires the entire microscope body to be rotated relative to the base by 180°.
Na rynku mikroskopów optycznych istnieje nisza konstrukcji otwartych, w przypadku których użytkownik może sam konfigurować układ optyczny mikroskopu: tor wiązek światła, źródła światła, detektory, itd. W ten sposób zapewniona jest możliwość tworzenia nowych układów optycznych w mikroskopii, adaptowanych później przez innych użytkowników. Tego rodzaju konstrukcje określa się czasem jako mikroskopy konfigurowalne. Przykładowe zestawy ujawniono w publikacji David G. Rosenegger i in. „A High Performance, Cost-Effective, Open-Source Microscope for Scanning Two-Photon Microscopy that Is Modular and Readily Adaptable” PLOS ONE, 1 October 2014, Vol. 9, Issue 10, e110475. Producenci układów optycznych oferują takie otwarte platformy (np. system Cerna® firmy Thorlabs), ale wszystkie z nich oparte są na konstrukcji w układzie pionowym, w którym najczęściej na pionowej kolumnie (pełniącej rolę statywu) umieszcza się (zawiesza) kolejne elementy mikroskopu. Taka konstrukcja jest niewygodna, bo np. przy większej liczbie elementów optycznych może osiągać znaczną wysokość. Nie zapewnia ona możliwości korzystania ze standardowych elementów optycznych, a prowadzenie wiązek w pionie jest niebezpieczne ze względu na możliwość przypadkowego zaświecenia w oko wiązką lasera. W przypadku niedokładnego mocowania elementu optycznego, może on spaść z dużej wysokości, niszcząc inne podzespoły i sam ulegając uszkodzeniu. Dość istotnym mankamentem wielu takich układów jest też niedostateczna stabilność mechaniczna, co bezpośrednio wpływa na wynik obserwacji prowadzonych z użyciem takiego mikroskopu konfigurowalnego, gdzie położenia elementów często muszą być stabilne z dokładnością rzędu mikrometrów lub większą.On the market of optical microscopes, there is a niche of open designs in which the user can configure the optical system of the microscope himself: light beam path, light sources, detectors, etc. This makes it possible to create new optical systems in microscopy, later adapted by other users. These types of structures are sometimes referred to as configurable microscopes. Exemplary kits are disclosed in David G. Rosenegger et al. “A High Performance, Cost-Effective, Open-Source Microscope for Scanning Two-Photon Microscopy that Is Modular and Readily Adaptable” PLOS ONE, 1 October 2014, Vol. 9, Issue 10, e110475. Manufacturers of optical systems offer such open platforms (e.g. the Cerna® system from Thorlabs), but all of them are based on a vertical structure, in which subsequent microscope elements are most often placed (suspended) on a vertical column (acting as a tripod). This construction is inconvenient because, for example, with a larger number of optical elements, it can reach a significant height. It does not allow the use of standard optical elements, and running the beams vertically is dangerous due to the possibility of accidentally shining the laser beam into the eye. If the optical element is not mounted precisely, it may fall from a great height, destroying other components and being damaged itself. A significant drawback of many such systems is insufficient mechanical stability, which directly affects the results of observations carried out using such a configurable microscope, where the positions of the elements often have to be stable with an accuracy of the order of micrometers or more.
Wśród znanych rozwiązań nie ma mikroskopów optycznych w konfiguracji otwartej (możliwej do adaptacji przed użytkownika w zależności od jego specyficznych potrzeb) z łatwym dostępem do wszystkich elementów i wiązek światła, wykorzystujących standardowe elementy optyczne oraz zapewniających stabilność mechaniczną układu.Among the known solutions, there are no optical microscopes in an open configuration (which can be adapted by the user depending on his specific needs) with easy access to all elements and light beams, using standard optical elements and ensuring the mechanical stability of the system.
Streszczenie wynalazkuSummary of the invention
Twórca przedmiotowego wynalazku stwierdził, że zagięcie drogi optycznej tuż za obiektywem mikroskopowym przy pomocy lustra, tak aby cały układ optyczny był budowany w poziomie, na jednej lub kilku standardowych płytach optycznych, pozwala na uniknięcie szeregu niedogodności związanych z ww. opisanymi rozwiązaniami ze stanu techniki.The inventor of the invention stated that bending the optical path just behind the microscope objective with a mirror, so that the entire optical system is built horizontally, on one or several standard optical plates, allows to avoid a number of inconveniences related to the above-mentioned. described solutions from the state of the art.
Przedmiotem wynalazku jest mikroskop optyczny zawierający konstrukcję nośną, na której kolejno zamocowane są, korzystnie rozłącznie:The subject of the invention is an optical microscope containing a supporting structure on which the following are successively mounted, preferably detachably:
- uchwyt na próbkę,- sample holder,
- głowica rewolwerowa konstrukcji nośnej, przy czym wspomniana głowica posiada dwie części połączone obrotowo ze sobą, przy czym jedna, stała część głowicy jest zamocowana na konstrukcji nośnej, a druga, obrotowa część głowicy jest zaopatrzona w co najmniej dwa obiektywy mikroskopowe rozmieszczone na jej powierzchni,- a turret head of the supporting structure, wherein the said head has two parts rotatably connected to each other, where one, fixed part of the head is mounted on the supporting structure, and the other, rotating part of the head is equipped with at least two microscopic objectives arranged on its surface,
- lustro umieszczone bezpośrednio za obiektywem mikroskopowym i ustawione pod kątem wynoszącym 30-60°, korzystnie 45° względem osi optycznej obiektywu mikroskopowego będącego w użyciu,- a mirror placed directly behind the microscope objective and set at an angle of 30-60°, preferably 45° relative to the optical axis of the microscope objective in use,
- detekcyjny układ optyczny, przy czym elementy optyczne są rozmieszczone w co najmniej jednej płaszczyźnie poziomej.- detection optical system, wherein the optical elements are arranged in at least one horizontal plane.
W mikroskopie według wynalazku liczba obiektywów mikroskopowych odpowiada liczbie pozycji na części obrotowej głowicy i każda pozycja części obrotowej głowicy wskazuje na ustawienie obiektywu mikroskopowego będącego w użyciu między uchwytem na próbkę a lustrem. Mikroskop według wynalazku ma również system do ustawiania pozycji względnej elementów, a elementy optyczne detekcyjnego układu optycznego są rozmieszczone w jednej lub kilku płaszczyznach poziomych. Część obrotowa głowicy ma postać ściętego stożka o osi obrotu tworzącej kąt a, korzystnie 45°, z wiązką światła przebiegającą pomiędzy lustrem a pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego, a co najmniej dwa obiektywy rozmieszczone są na bocznej powierzchni stożkowej części obrotowej głowicy od strony przeciwległej do lustra tak, że oś optyczna obiektywu znajdującego się w danym położeniu części obrotowej głowicy w ustawieniu pomiędzy uchwytem na próbkę i lustrem tworzy z osią obrotu części obrotowej głowicy kąt β = 90° - a, charakteryzujący się tym, że:In the microscope according to the invention, the number of microscope objectives corresponds to the number of positions on the rotatable part of the head, and each position of the rotatable part of the head indicates the orientation of the microscope objective in use between the sample holder and the mirror. The microscope according to the invention also has a system for setting the relative position of the elements, and the optical elements of the detection optical system are arranged in one or several horizontal planes. The rotating part of the head has the form of a truncated cone with an axis of rotation making an angle a, preferably 45°, with a light beam running between the mirror and the first element of the detection optical system, and at least two lenses are arranged on the side surface of the conical part of the rotating head on the side opposite to the mirror. so that the optical axis of the lens located in a given position of the rotating part of the head, between the sample holder and the mirror, forms an angle β = 90° - a with the axis of rotation of the rotating part of the head, characterized by the following:
(i) część stała głowicy ma postać cylindra ściętego na końcu wchodzącym do wewnątrz części obrotowej głowicy, przy czym zakończenie tego ściętego końca stanowi lustro, a w ścianie cylindra w pobliżu ściętego końca wykonany jest otwór do przepuszczania wiązek światła przechodzących pomiędzy lustrem i obiektywem, albo (ii) od strony wewnętrznej na okrągłej podstawie części obrotowej głowicy zamocowane są lustra, których liczba i rozmieszczenie odpowiada liczbie i rozmieszczeniu obiektywów.or ii) from the inside, on the round base of the rotating part of the head, mirrors are mounted, the number and arrangement of which corresponds to the number and arrangement of the lenses.
Korzystnie detekcyjny układ optyczny zawiera kamerę cyfrową.Preferably, the detection optical system includes a digital camera.
Korzystnie detekcyjny układ optyczny zawiera lustro dichroiczne, a dodatkowo zaopatrzony jest w źródło promieniowania wzbudzającego fluorescencję próbki, korzystnie źródło promieniowania laserowego lub diodę elektroluminescencyjną (LED).Preferably, the detection optical system contains a dichroic mirror and is additionally equipped with a radiation source that excites the fluorescence of the sample, preferably a laser radiation source or a light-emitting diode (LED).
Korzystnie układ regulacji wzajemnego położenia elementów optycznych zawiera co najmniej jedną śrubę mikrometryczną do precyzyjnego przesuwu i co najmniej jedną śrubę makrometryczną do zgrubnego przesuwu.Preferably, the system for adjusting the mutual position of the optical elements includes at least one micrometer screw for precise movement and at least one macrometric screw for coarse movement.
Korzystnie po stronie uchwytu na próbkę przeciwległej względem obiektywu posiada źródło światła, korzystnie wybrane spośród lampy, źródła promieniowania laserowego lub diody LED. W szczególnie korzystnym wariancie pomiędzy źródłem światła i uchwytem na próbkę jest umieszczony kondensor.Preferably, on the side of the sample holder opposite the lens, it has a light source, preferably selected from a lamp, a laser radiation source or an LED. In a particularly advantageous variant, a condenser is placed between the light source and the sample holder.
Korzystnie detekcyjny układ optyczny zawiera także źródło światła, korzystnie wybrane spośród lampy, źródła promieniowania laserowego lub diody LED.Preferably, the detection optical system also includes a light source, preferably selected from a lamp, a laser radiation source or an LED.
Korzystnie pomiędzy obiektywem i detekcyjnym układem optycznym mikroskop według wynalazku posiada przesłonę z małym otworem.Preferably, between the objective lens and the detection optical system, the microscope according to the invention has a diaphragm with a small hole.
Korzystnie mikroskop według wynalazku jest mikroskopem konfigurowalnym.Preferably, the microscope according to the invention is a configurable microscope.
Rozwiązanie zastosowane w mikroskopie według wynalazku, a więc zamontowanie układu optycznego na poziomej standardowej płycie optycznej (lub kilku takich płytach), umożliwia stosowanie standardowych elementów optycznych i opto-mechanicznych (np. do mocowania luster, filtrów, pryzmatów, soczewek), daje doskonałą stabilność optyczną, nawet przy niewielkiej masie płyty (płyt), oraz zapewnia prowadzenie wiązek laserowych (jeśli są stosowane) bezpiecznie w poziomie. Układ poziomy oznacza także łatwą dostępność do wszystkich elementów układu i wiązek światła w mikroskopie, co nie tylko ułatwia prowadzenie obserwacji próbki przy danej konfiguracji, ale również pozwala na łatwą modyfikację tej konfiguracji w zależności od bieżących potrzeb użytkownika.The solution used in the microscope according to the invention, i.e. mounting the optical system on a horizontal standard optical plate (or several such plates), enables the use of standard optical and opto-mechanical elements (e.g. for mounting mirrors, filters, prisms, lenses), provides excellent stability optical, even with the low weight of the plate(s), and ensures that laser beams (if used) are guided safely horizontally. The horizontal arrangement also means easy access to all elements of the system and light beams in the microscope, which not only facilitates the observation of the sample in a given configuration, but also allows for easy modification of this configuration depending on the current needs of the user.
W kontekście niniejszego wynalazku określenie „detekcyjny układ optyczny” oznacza układ zawierający elementy optyczne służące bezpośrednio do rejestracji i/lub przetwarzania obrazu próbki. Układ taki może jednak zawierać także inne elementy pełniące funkcje niezwiązane bezpośrednio z detekcją obrazu, w tym w szczególności źródła światła, (oświetlającego lub wzbudzającego próbkę), takie jak lampa, źródło promieniowania laserowego czy dioda LED.In the context of the present invention, the term "detection optical system" means a system containing optical elements directly used to record and/or process an image of a sample. However, such a system may also contain other elements performing functions not directly related to image detection, including in particular a light source (illuminating or exciting the sample), such as a lamp, a laser radiation source or an LED.
W dodatku takie rozwiązanie umożliwia zaprojektowanie prostej głowicy rewolwerowej (ang. turret) z kilkoma obiektywami do szybkiej zmiany obiektywu używanego w danym momencie do obserwacji próbki i, co jeszcze ważniejsze, umożliwia bardzo prostą zmianę konfiguracji mikroskopu z normalnej pionowej (ang. upright, tj. z obiektywem skierowanym ku dołowi) do odwróconej (ang. inverted, tj. z obiektywem skierowanym ku górze), a nawet konfiguracji pośredniej (w której oś optyczna obiektywu aktualnie wykorzystywanego do obserwacji próbki tworzy z płaszczyzną poziomą dowolny kąt) przez obrót samej głowicy, a nie całego korpusu mikroskopu, jak w dotychczas znanych rozwiązaniach, takich jak mikroskop obracany ujawniony w WO 2014/210536A2 (https://discover-echo.com /revolve). Korzystnie obrót głowicy następuje wokół osi obrotu pokrywającej się z osią poziomej wiązki światła pomiędzy lustrem i pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego. Konfiguracja z ustawieniem obiektywu używanego w danym momencie do obserwacji próbki pod nietypowym kątem może być szczególnie przydatna do analizy specjalnych typów próbek/obiektów (w tym zwierząt, np. myszy).In addition, this solution allows you to design a simple turret with several lenses to quickly change the lens used at a given moment to observe the sample and, even more importantly, allows you to very easily change the microscope configuration from the normal vertical (upright, i.e. with the lens pointing downwards) to inverted (i.e. with the lens pointing upwards), or even an intermediate configuration (in which the optical axis of the lens currently used to observe the sample makes any angle with the horizontal plane) by rotating the head itself, and not the entire microscope body, as in previously known solutions, such as the rotating microscope disclosed in WO 2014/210536A2 (https://discover-echo.com /revolve). Preferably, the head rotates around the rotation axis coinciding with the axis of the horizontal light beam between the mirror and the first element of the detection optical system. A setup with the lens currently in use to view the sample from an unusual angle can be particularly useful for analyzing special types of samples/objects (including animals, e.g. mice).
Dodatkową zaletę wariantu wykonania, w którym głowica zawiera cylindryczną część stałą i zamocowaną na niej obrotowo cylindryczną część obrotową, oraz w którym oś obrotu części obrotowej głowicy nie pokrywa się z osią wiązki światła przebiegającej pomiędzy lustrem a pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego, jest bardzo łatwa wymiana lustra.An additional advantage of the variant in which the head contains a cylindrical fixed part and a cylindrical rotating part mounted on it, and in which the axis of rotation of the rotary part of the head does not coincide with the axis of the light beam running between the mirror and the first element of the detection optical system, is very easy replacement mirrors.
Dodatkową zaletą wariantu wykonania z głowicą o części obrotowej w postaci ściętego stożka jest kompaktowy układ. Ponadto, w przypadku zamocowania na okrągłej podstawie części obrotowej głowicy luster, których liczba i rozmieszczenie odpowiada liczbie i rozmieszczeniu obiektywów, można zapewnić lepsze dopasowanie konkretnego rodzaju lustra do danego obiektywu, np. w zależności od źródła promieniowania wzbudzającego badaną próbkę. Przykładowo, choć typowo stosuje się lustra z pokryciem odbijającym ze srebra, w przypadku promieniowania podczerwonego korzystne może być zastosowanie luster z pokryciem odbijającym ze złota.An additional advantage of the variant with a rotating head in the form of a truncated cone is its compact arrangement. Moreover, if mirrors are mounted on the round base of the rotating head, the number and arrangement of which corresponds to the number and arrangement of the objectives, it is possible to ensure a better fit of a specific type of mirror to a given objective, e.g. depending on the source of radiation that excites the tested sample. For example, although mirrors with a silver reflecting coating are typically used, for infrared radiation it may be advantageous to use mirrors with a gold reflecting coating.
W przypadku gdy detekcyjny układ optyczny zawiera lustro dichroiczne, a dodatkowo mikroskop zaopatrzony jest w źródło promieniowania wzbudzającego fluorescencję próbki, takie jak źródło promieniowania laserowego lub LED, mikroskop według wynalazku może być wykorzystywany w technikach mikroskopii fluorescencyjnej, mających szczególne znaczenie w badaniach z dziedziny medycyny i biologii.If the detection optical system contains a dichroic mirror and the microscope is additionally equipped with a source of radiation that excites the fluorescence of the sample, such as a laser radiation source or LED, the microscope according to the invention can be used in fluorescence microscopy techniques, which are of particular importance in research in the field of medicine and biology.
Z kolei w przypadku umieszczenia przesłony z małym otworem pomiędzy obiektywem i detekcyjnym układem optycznym mikroskop według wynalazku może pełnić funkcję mikroskopu konfokalnego.In turn, if a diaphragm with a small hole is placed between the objective lens and the detection optical system, the microscope according to the invention can function as a confocal microscope.
Krótki opis figur rysunkuA brief description of the drawing figures
Wynalazek w przykładach wykonania zilustrowano na rysunku, na którym:The invention in its embodiments is illustrated in the drawing in which:
Fig. 1 przedstawia schematyczny widok boczny mikroskopu według wynalazku w konfiguracji normalnej pionowej;Fig. 1 shows a schematic side view of a microscope according to the invention in a normal vertical configuration;
Fig. 2 przedstawia schematyczny widok boczny mikroskopu z fig. 1 w konfiguracji odwróconej;Fig. 2 is a schematic side view of the microscope of Fig. 1 in an inverted configuration;
Fig. 3 przedstawia schematyczny widok boczny mikroskopu według jednego korzystnego wariantu wykonania;Fig. 3 shows a schematic side view of a microscope according to one preferred embodiment;
Fig. 4 przedstawia schematyczny widok boczny mikroskopu według drugiego korzystnego wariantu wykonania;Fig. 4 shows a schematic side view of a microscope according to a second preferred embodiment;
Fig. 5A przedstawia widok perspektywiczny głowicy rewolwerowej mikroskopu według wynalazku w korzystnym wariancie wykonania;Fig. 5A shows a perspective view of the turret of a microscope according to the invention in a preferred embodiment;
Fig. 5B przedstawia widok głowicy z fig. 5A w przekroju;Fig. 5B shows a cross-sectional view of the head of Fig. 5A;
Fig. 6A przedstawia widok perspektywiczny głowicy rewolwerowej mikroskopu według wynalazku w alternatywnym korzystnym wariancie wykonania;Fig. 6A shows a perspective view of the turret of a microscope according to the invention in an alternative preferred embodiment;
Fig. 6B przedstawia widok głowicy z fig. 6A w przekroju;Fig. 6B shows a cross-sectional view of the head of Fig. 6A;
Fig. 7A przedstawia widok perspektywiczny głowicy rewolwerowej mikroskopu według wynalazku w trzecim korzystnym wariancie wykonania;Fig. 7A shows a perspective view of the turret of a microscope according to the invention in a third preferred embodiment;
Fig. 7B przedstawia widok głowicy z fig. 7A w przekroju;Fig. 7B shows a cross-sectional view of the head of Fig. 7A;
Fig. 8A przedstawia widok perspektywiczny głowicy rewolwerowej mikroskopu według wynalazku w czwartym korzystnym wariancie wykonania;Fig. 8A shows a perspective view of the turret of a microscope according to the invention in a fourth preferred embodiment;
Fig. 8B przedstawia widok głowicy z fig. 8A w przekroju;Fig. 8B shows a cross-sectional view of the head of Fig. 8A;
Fig. 9 przedstawia widok perspektywiczny przykładowej konfiguracji mikroskopu według wynalazku.Fig. 9 shows a perspective view of an exemplary microscope configuration according to the invention.
Szczegółowe omówienie wynalazkuDetailed discussion of the invention
Na fig. 1 pokazano schematyczny widok boczny mikroskopu według wynalazku w konfiguracji normalnej pionowej, w której obiektyw mikroskopowy 1 jest umieszczony pionowo nad próbką S. Bezpośrednio za obiektywem mikroskopowym od strony detekcyjnego układu optycznego 2 znajduje się lustro 3 ustawione pod kątem 45° względem osi optycznej A obiektywu mikroskopowego 1. Lustro 3 zagina wiązki światła przechodzące przez obiektyw 1 w kierunku detekcyjnego układu optycznego 2.Fig. 1 shows a schematic side view of the microscope according to the invention in a normal vertical configuration, in which the microscope objective 1 is placed vertically above the sample S. Directly behind the microscope objective, on the side of the detection optical system 2, there is a mirror 3 set at an angle of 45° to the optical axis A of the microscope objective 1. The mirror 3 bends the light beams passing through the objective 1 towards the detection optical system 2.
Na fig. 2 przedstawiono schematyczny widok boczny mikroskopu według wynalazku zawierającego te same elementy co na fig. 1, ale w konfiguracji odwróconej, w której obiektyw 1 jest umieszczony pionowo pod próbką, a poniżej obiektywu znajduje się lustro 3 ustawione pod kątem 45° względem osi optycznej A obiektywu 1, zaginające wiązki światła przechodzące przez obiektyw 1 w kierunku detekcyjnego układu optycznego 2.Fig. 2 shows a schematic side view of a microscope according to the invention containing the same elements as in Fig. 1, but in an inverted configuration, in which the objective 1 is placed vertically under the sample and below the objective there is a mirror 3 set at an angle of 45° to the axis optical A of lens 1, bending light beams passing through lens 1 towards the detection optical system 2.
Przykład 1Example 1
Mikroskop przedstawiony schematycznie w widoku z boku na fig. 3 posiada konstrukcję nośną, na której zamocowane są mechaniczne i optyczne elementy składowe. Mikroskop posiada głowicę rewolwerową, zawierającą dwie części połączone obrotowo ze sobą. Jedna, stała część 4 głowicy, zamocowana na elemencie 6 konstrukcji nośnej, ma postać cylindra o osi symetrii przebiegającej w płaszczyźnie poziomej. Druga, obrotowa część 5 głowicy w postaci cylindra o średnicy wewnętrznej większej niż średnica zewnętrzna części stałej 4 głowicy jest zamocowana obrotowo i współosiowo na części stałej 4 głowicy. Do części obrotowej 4 głowicy zamocowane są co najmniej dwa obiektywy mikroskopowe 1 (tyle widać w widoku bocznym na fig. 3). Obiektywy 1 są rozmieszczone na bocznej powierzchni cylindra tak, że ich osie optyczne leżą w płaszczyźnie prostopadłej do osi symetrii części obrotowej 5 głowicy, która jednocześnie stanowi jej oś obrotu A2. Lustro 3, ustawione pod kątem 45° względem osi optycznej obiektywu 1 skierowanego na próbkę S, jest zamocowane wewnątrz cylindra stanowiącego część stałą 4 głowicy w położeniu niezmiennym względem detekcyjnego układu optycznego 2 i uchwytu 7 na próbkę S, niezależnie od zmian położenia obrotowej części 5 głowicy. W wariancie przedstawionym na fig. 3 oś obrotu części obrotowej 5 głowicy pokrywa się z osią wiązek światła A1 zaginanych przed lustro 3 w kierunku detekcyjnego układu optycznego 2. Liczba obiektywów 1 odpowiada liczbie położeń części obrotowej 5 głowicy, gdzie każde położenie części obrotowej 5 głowicy oznacza ustawienie jednego z obiektywów 1 pomiędzy uchwytem 7 na próbkę S i lustrem 3.The microscope shown schematically in the side view in Fig. 3 has a supporting structure on which the mechanical and optical components are mounted. The microscope has a turret head containing two parts rotatably connected to each other. One, fixed part 4 of the head, mounted on element 6 of the supporting structure, has the form of a cylinder with an axis of symmetry running in the horizontal plane. The second, rotating part 5 of the head in the form of a cylinder with an inner diameter larger than the outer diameter of the fixed part 4 of the head is mounted rotatably and coaxially on the fixed part 4 of the head. At least two microscopic objectives 1 are attached to the rotating part 4 of the head (this is what can be seen in the side view in Fig. 3). The lenses 1 are arranged on the side surface of the cylinder so that their optical axes lie in a plane perpendicular to the symmetry axis of the rotating part 5 of the head, which is also its axis of rotation A2. The mirror 3, set at an angle of 45° relative to the optical axis of the lens 1 directed at the sample S, is mounted inside the cylinder constituting the fixed part 4 of the head in an unchanged position with respect to the detection optical system 2 and the sample holder 7 S, regardless of changes in the position of the rotating part 5 of the head . In the variant shown in Fig. 3, the axis of rotation of the rotating part 5 of the head coincides with the axis of the light beams A1 bent in front of the mirror 3 towards the detection optical system 2. The number of lenses 1 corresponds to the number of positions of the rotating part 5 of the head, where each position of the rotating part 5 of the head means positioning one of the objectives 1 between the sample holder 7 S and the mirror 3.
Detekcyjny układ optyczny zawiera szereg elementów optycznych 201,202, 203, 204, 205 i 206 rozmieszczonych na dwóch płytach optycznych 207, 208. Każdy z elementów optycznych 201-206 jest osadzony na uchwycie zamocowanym na sworzniu 210, który z kolei jest osadzony w tulei 209 zamocowanej na odpowiedniej płycie optycznej 207, 208. Mocowanie sworznia (wraz z zamocowanym na nim uchwytem z elementem optycznym 201-206) w tulei 209 jest rozłączne, a typowo jest zrealizowane za pomocą śruby mocującej wchodzącej w gwintowany otwór w otworze wykonanym w tulei 209 prostopadle do kierunku wprowadzania sworznia 210.The detection optical system includes a series of optical elements 201, 202, 203, 204, 205 and 206 arranged on two optical plates 207, 208. Each of the optical elements 201-206 is mounted on a holder mounted on a pin 210, which in turn is mounted on a sleeve 209 mounted on on the appropriate optical plate 207, 208. The mounting of the pin (together with the holder with the optical element 201-206 mounted on it) in the sleeve 209 is detachable, and is typically achieved by means of a mounting screw entering the threaded hole in the hole made in the sleeve 209 perpendicular to direction of insertion of pin 210.
Na fig. 3 jako A3 oznaczono oś wiązek światła przechodzących pomiędzy elementami optycznymi 205 i 206. Oś ta jest równoległa do płaszczyzny płyty optycznej 208.In Fig. 3, the axis of light beams passing between optical elements 205 and 206 is marked as A3. This axis is parallel to the plane of the optical plate 208.
Próbka S spoczywa na uchwycie 7, który na fig. 3 ma postać stolika zaopatrzonego w elementy pozwalające na zmianę jego położenia względnego (a więc i położenia próbki S) względem obiektywu 1 skierowanego na próbkę S w kierunku x i y (w płaszczyźnie płyty optycznej 208). Opcjonalnie uchwyt 7 na próbkę S w postaci stolika może też być zaopatrzony w elementy umożliwiające precyzyjne przemieszczanie go wraz z próbką S także w kierunku Z (do i od obiektywu 1). Uchwyt 7 na próbkę S zamocowany jest na statywie 8, który z kolei zamocowany jest ruchomo do podstawy 9 zaopatrzonej w pokrętło regulacyjne 10 do ustawiania położenia statywu 9 w kierunku z, a więc do przybliżania lub oddalania uchwytu 7 z próbką S do - lub odpowiednio - od obiektywu 1.The sample S rests on the holder 7, which in Fig. 3 has the form of a table equipped with elements allowing for changing its relative position (and therefore the position of the sample S) in relation to the lens 1 directed at the sample S in the x and y directions (in the plane of the optical plate 208). Optionally, the holder 7 for the sample S in the form of a table may also be equipped with elements enabling precise movement of it together with the sample S also in the Z direction (to and from the objective 1). The holder 7 for the sample S is mounted on the stand 8, which in turn is movably mounted to the base 9 equipped with an adjustment knob 10 for setting the position of the stand 9 in the z direction, and thus for moving the holder 7 with the sample S closer or further away - or respectively - from lens 1.
Chcąc zmienić obiektyw 1 używany do obserwacji próbki, przekręca się część ruchomą 5 głowicy względem części stałej 4 głowicy. Korzystnie połączenie obrotowe pomiędzy tymi dwiema częściami zawiera znane elementy takie, jak sprężyny i rygle, zapewniające zatrzaskiwanie się części ruchomej 5 głowicy po wykonaniu obrotu wymaganego do zmiany obiektywu 1 na najbliższy sąsiadujący z nim obiektyw 1. Przekręcenie części ruchomej 5 głowicy w celu zmiany obiektywu 1 na inny obiektyw, nie sąsiadujący z nim bezpośrednio, wymaga przejścia przez odpowiednią liczbę takich położeń zatrzaśnięcia. Jest to typowy i znany powszechnie mechanizm działania głowicy rewolwerowej.To change the lens 1 used to observe the sample, the movable part 5 of the head is rotated relative to the fixed part 4 of the head. Preferably, the swivel connection between these two parts includes known elements such as springs and locks to ensure that the head movable part 5 engages after the rotation required to change the lens 1 to the nearest adjacent lens 1. Twisting the head movable part 5 to change the lens 1 to another lens, not directly adjacent to it, requires passing through a sufficient number of such latching positions. This is a typical and commonly known mechanism of operation of a turret head.
Przykład 2Example 2
Mikroskop przedstawiony schematycznie w widoku z boku na fig. 4, podobnie jak wariant z przykładu 1, posiada konstrukcję nośną, na której zamocowane są mechaniczne i optyczne elementy składowe, jednak w tym wypadku ma konfigurację odwrotną tj. taką, w której próbka S znajduje się powyżej obiektywu używanego do jej obserwacji. Mikroskop w tym wariancie również posiada głowicę rewolwerową, zawierającą dwie części połączone obrotowo ze sobą, przy czym w tym przypadku część obrotowa 5 głowicy ma postać ściętego stożka o osi obrotu tworzącej kąt a z wiązką światła przebiegającą pomiędzy lustrem 3 a pierwszym elementem optycznym 201 detekcyjnego układu optycznego 2. Co najmniej dwa obiektywy mikroskopowe 1 (tyle widać w widoku bocznym na fig. 4) rozmieszczone są na bocznej powierzchni stożkowej części obrotowej 5 głowicy od strony przeciwległej do lustra 3 tak, że oś optyczna A obiektywu 1 znajdującego się w danym położeniu części obrotowej 5 głowicy w ustawieniu pomiędzy uchwytem na próbkę 7 i lustrem 3 tworzy z osią obrotu części obrotowej 5 głowicy kąt β = 90° - a. Część nieruchoma 4 głowicy zamocowana jest na elemencie mocującym 12, który w tym wariancie jest zamocowany jest na podstawie 9 zaopatrzonej w pokrętło regulacyjne 10 do zmiany położenia elementu mocującego 12 (a wraz z nim - całej głowicy) w kierunku z.The microscope shown schematically in the side view in Fig. 4, similarly to the variant from example 1, has a supporting structure on which the mechanical and optical components are mounted, but in this case it has the opposite configuration, i.e. one in which the sample S is located above the lens used to observe it. The microscope in this variant also has a turret head, containing two parts rotatably connected to each other, and in this case the rotating part 5 of the head has the form of a truncated cone with the rotation axis forming an angle a with a light beam running between the mirror 3 and the first optical element 201 of the detection optical system 2. At least two microscopic objectives 1 (this is what can be seen in the side view in Fig. 4) are arranged on the side surface of the conical rotating part 5 of the head on the side opposite the mirror 3 so that the optical axis A of the objective 1 located in a given position of the rotating part 5 of the head, positioned between the sample holder 7 and the mirror 3, forms an angle β = 90° - a with the axis of rotation of the rotary part 5 of the head. The stationary part 4 of the head is mounted on a mounting element 12, which in this variant is mounted on a base 9 equipped with in the adjustment knob 10 to change the position of the fastening element 12 (and with it - the entire head) in the z direction.
Odmiennie niż w przykładzie 1 (fig. 3), w wariancie mikroskopu z przykładu 2 (fig. 4) detekcyjny układ optyczny zawiera szereg elementów optycznych 201, 202, 203 i 204 rozmieszczonych na pojedynczej płycie optycznej 207. Elementy te zamocowane są na płycie 207 analogicznie jak elementy optyczne na górnej płycie optycznej 207 w przykładzie 1.Unlike in example 1 (fig. 3), in the microscope variant of example 2 (fig. 4), the detection optical system includes a number of optical elements 201, 202, 203 and 204 arranged on a single optical plate 207. These elements are mounted on the plate 207 similarly to the optical elements on the upper optical plate 207 in example 1.
Kolejną istotną różnicą wariantu mikroskopu pokazanego na fig. 4 względem przykładu 1 (i fig. 3) jest fakt, że lustro 3 nie jest zamocowane wewnątrz głowicy, ale poniżej, w osi optycznej A obiektywu mikroskopowego 1 używanego do obserwacji próbki S zamocowanej w uchwycie 7, przy czym lustro jest nachylone względem tej osi optycznej A pod kątem 45°,tak. aby zaginać wiązki światła przechodzące przez obiektyw 1 w kierunku detekcyjnego układu optycznego. Sam uchwyt 7 zamocowany jest od góry na statywie 8 i posiada elementy umożliwiające zmianę jego położenia względem obiektywu 1 skierowanego na próbkę S w kierunkach x i y, a opcjonalnie także w kierunku z. Z kolei lustro 3 nachylone zamocowane jest nieruchomo na podstawie 9.Another significant difference of the microscope variant shown in Fig. 4 compared to example 1 (and Fig. 3) is the fact that the mirror 3 is not mounted inside the head, but below, in the optical axis A of the microscope objective 1 used to observe the sample S mounted in the holder 7 , with the mirror tilted relative to this optical axis A at an angle of 45°, so. to bend the light beams passing through the lens 1 towards the detection optical system. The handle 7 itself is mounted on a stand 8 from above and has elements that enable changing its position in relation to the lens 1 directed at the sample S in the x and y directions, and optionally also in the z direction. In turn, the inclined mirror 3 is mounted stationary on the base 9.
Zmiana obiektywów 1 w tym wariancie wykonania mikroskopu następuje analogicznie jak opisano w przykładzie 1.The change of objectives 1 in this variant of the microscope takes place in the same way as described in example 1.
Przykład 3Example 3
Głowica rewolwerowa mikroskopu według wynalazku typu ogólnie przedstawionego w przykładzie 1, zaopatrzona w cztery obiektywy mikroskopowe 1 rozmieszczone symetrycznie na powierzchni bocznej części obrotowej 5 głowicy została przedstawiona na fig. 5a w widoku perspektywicznym, a na fig. 5B - w przekroju. W tym wariancie część stała 4 głowicy jest osadzona obrotowo w otworze wykonanym w pionowej części elementu mocującego 6, który z kolei jest przeznaczony do zamocowania nieruchomo na konstrukcji nośnej mikroskopu, na przykład na płycie optycznej 207, jak pokazano na fig. 3. W celu zmiany położenia całej głowicy, np. z normalnego pionowego na odwrócone, lub o dowolny inny kąt, poluzowuje się śrubę regulacji położenia zmiany głowicy w otworze 15 i przekręca się całą głowicę wokół osi obrotu stanowiącej oś symetrii części stałej 4 głowicy o pożądany kąt, a następnie dokręcając śrubę regulacyjną w otworze 15 mocuje się głowicę w nowym położeniu.The turret head of the microscope according to the invention of the type generally presented in Example 1, equipped with four microscopic objectives 1 arranged symmetrically on the side surface of the rotating part 5 of the head, is shown in Fig. 5a in a perspective view, and in Fig. 5B - in cross-section. In this variant, the fixed part 4 of the head is mounted rotatably in a hole made in the vertical part of the mounting element 6, which in turn is intended to be mounted stationarily on the supporting structure of the microscope, for example on the optical plate 207, as shown in Fig. 3. In order to change position of the entire head, e.g. from normal vertical to inverted, or any other angle, loosen the screw for adjusting the position of the head change in hole 15 and turn the entire head around the axis of rotation constituting the axis of symmetry of the fixed part 4 of the head by the desired angle, and then tighten the adjustment screw in hole 15 fixes the head in a new position.
W wariancie pokazanym na fig. 5A i 5B oś obrotu części obrotowej 5 głowicy pokrywa się z osią wiązki światła przebiegającej pomiędzy lustrem 3 osadzonym na elemencie mocującym 13 a pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego (nieprzedstawionym). Od strony przeciwległej do elementu mocującego część obrotowa 5 głowicy jest zamknięta przymocowaną do niej rozłącznie pokrywą przednią 11. W ścianie cylindra stanowiącego część stałą 4 głowicy znajduje się otwór 14 do przepuszczania wiązek światła przechodzących pomiędzy lustrem 3 i obiektywem 1, który w danym położeniu jest używany do obserwacji próbki. Zmiana obiektywów 1 w tym wariancie wykonania mikroskopu następuje analogicznie jak opisano w przykładzie 1.In the variant shown in Fig. 5A and 5B, the axis of rotation of the rotary part 5 of the head coincides with the axis of the light beam running between the mirror 3 mounted on the mounting element 13 and the first element of the detection optical system (not shown). On the side opposite the mounting element, the rotating part 5 of the head is closed by a detachably attached front cover 11. In the wall of the cylinder constituting the fixed part 4 of the head there is a hole 14 for transmitting light beams passing between the mirror 3 and the lens 1, which is used in a given position. to observe the sample. The change of objectives 1 in this variant of the microscope takes place in the same way as described in example 1.
Przykład 4Example 4
Na fig. 6A i 6B przedstawiono - odpowiednio w widoku perspektywicznym i w przekroju - głowicę mikroskopu według wynalazku posiadającą konstrukcję podobną do tej z przykładu 3 i fig. 5A i 5B, ale odróżniającą się tym, że wartość odstępu pomiędzy osią obrotu części obrotowej 5 głowicy i równoległą do niej osią wiązki światła przebiegającej pomiędzy lustrem 3 a pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego (niepokazanym), jest większa od zera. Inaczej mówiąc, oś obrotu części obrotowej 5 głowicy nie pokrywa się z osią wiązki światła przebiegającej pomiędzy lustrem 3 a pierwszym elementem detekcyjnego układu optycznego. W tym wariancie po odłączeniu pokrywy przedniej 11 od części obrotowej 5 głowicy zapewniony jest łatwy dostęp do elementu mocującego/dociskającego 13, pod którym osadzone jest lustro 3. Element mocujący 13 może być wykonany w postaci gwintowanej nakrętki, którą można łatwo zdemontować w celu wymiany lustra 3.Figures 6A and 6B show - in perspective and cross-sectional views, respectively - a microscope head according to the invention having a structure similar to that of example 3 and figures 5A and 5B, but differing in that the value of the distance between the axis of rotation of the rotary part 5 of the head and the parallel axis of the light beam running between the mirror 3 and the first element of the detection optical system (not shown) is greater than zero. In other words, the axis of rotation of the rotary part 5 of the head does not coincide with the axis of the light beam running between the mirror 3 and the first element of the detection optical system. In this variant, after disconnecting the front cover 11 from the rotating part 5 of the head, easy access to the mounting/pressing element 13 is provided, under which the mirror 3 is mounted. The mounting element 13 can be made in the form of a threaded nut, which can be easily dismantled in order to replace the mirror. 3.
Przykład 5Example 5
Na fig. 7A i 7B przedstawiono - odpowiednio w widoku perspektywicznym i w przekroju - głowicę mikroskopu według wynalazku, w której część obrotowa 5 głowicy ma postać ściętego stożka o osi obrotu tworzącej kąt a z wiązką światła przebiegającą pomiędzy lustrem 3 a pierwszym elementem optycznym detekcyjnego układu optycznego (niepokazanym). W przedstawionym wariancie wykonania kąt a = 45°, a liczba obiektywów mikroskopowych 1 rozmieszczonych symetrycznie na bocznej powierzchni stożkowej części obrotowej 5 od strony przeciwległej do lustra 3 wynosi sześć (na fig. 7A i 7B widać - odpowiednio - pięć i cztery z nich). Głowica jest przedstawiona w konfiguracji normalnej pionowej, tj. takiej, w której obiektyw 1 używany w danym położeniu części obrotowej 5 głowicy do obserwacji próbki znajduje się pionowo nad próbką. Odmiennie niż w przykładzie 2, część stała 4 głowicy ma postać cylindra ściętego na końcu wchodzącym do wewnątrz części obrotowej 5 głowicy, przy czym zakończenie tego ściętego końca stanowi lustro 3, a w ścianie cylindra w pobliżu ściętego końca wykonany jest otwór 14 do przepuszczania wiązek światła przechodzących pomiędzy lustrem 3 i obiektywem 1. Część stała 4 głowicy zamocowana jest na elemencie mocującym 12, który z kolei może być zamocowany do konstrukcji nośnej mikroskopu, bądź nieruchomo, bądź z możliwością przemieszczenia całej głowicy wraz z elementem mocującym 12 w pionie - analogicznie jak w przykładzie 2. Zmiana obiektywów 1 w tym wariancie wykonania mikroskopu następuje analogicznie jak opisano w przykładzie 1.Fig. 7A and 7B show - in perspective and cross-sectional views, respectively - the microscope head according to the invention, in which the rotating part 5 of the head has the form of a truncated cone with the rotation axis forming an angle a, with a light beam running between the mirror 3 and the first optical element of the detection optical system ( not shown). In the presented embodiment, the angle a = 45°, and the number of microscopic objectives 1 arranged symmetrically on the side surface of the conical rotating part 5 on the side opposite the mirror 3 is six (figs. 7A and 7B show five and four of them, respectively). The head is shown in a normal vertical configuration, i.e. one in which the lens 1 used in a given position of the rotary part 5 of the head for observing the sample is vertically above the sample. Unlike in example 2, the fixed part 4 of the head has the form of a truncated cylinder at the end entering the rotating part 5 of the head, the end of this truncated end is a mirror 3, and a hole 14 is made in the wall of the cylinder near the truncated end to allow light beams to pass through. between the mirror 3 and the lens 1. The fixed part 4 of the head is mounted on the mounting element 12, which in turn can be attached to the supporting structure of the microscope, either stationary or with the possibility of moving the entire head together with the mounting element 12 vertically - similarly to the example 2. Changing the objectives 1 in this variant of the microscope takes place in the same way as described in example 1.
Przykład 6Example 6
Na fig. 8A i 8B przedstawiono - odpowiednio w widoku perspektywicznym i w przekroju - głowicę mikroskopu według wynalazku posiadającą konstrukcję podobną do tej z przykładu 5 i fig. 7A i 7B, ale odróżniającą się tym, że od strony wewnętrznej na okrągłej podstawie części obrotowej 5 głowicy zamocowane są lustra, których liczba i rozmieszczenie odpowiada liczbie i rozmieszczeniu obiektywów - a więc w tym przykładzie wykonania wynosi sześć. W tym wariancie część stała 4 głowicy ma postać pierścienia zlokalizowanego współśrodkowo z osią obrotu części obrotowej 5 głowicy i zaopatrzonego w ustawione centralnie elementy połączeniowe, tworzące wspólnie z odpowiadającymi im elementami połączeniowymi części obrotowej 5 głowicy połączenie obrotowe. Te elementy połączeniowe mogą mieć w szczególności postać łożyska. Część stała 4 głowicy w tym wariancie zaopatrzona jest w centralny otwór, dla zapewnienia drogi dla wiązek światła przechodzących pomiędzy lustrem 3 i układem optycznym.Figs. 8A and 8B show - in perspective and cross-sectional views, respectively - a microscope head according to the invention, having a structure similar to that of example 5 and figs. 7A and 7B, but differing in that on the inside the rotating part 5 of the head is on the round base mirrors are mounted, the number and arrangement of which corresponds to the number and arrangement of lenses - so in this embodiment it is six. In this variant, the fixed part 4 of the head has the form of a ring located concentrically with the axis of rotation of the rotary part 5 of the head and equipped with centrally positioned connection elements, which, together with the corresponding connection elements of the rotary part 5 of the head, create a swivel connection. These connection elements may in particular be in the form of a bearing. The fixed part 4 of the head in this variant is equipped with a central hole to provide a path for light beams passing between the mirror 3 and the optical system.
Przykład 7Example 7
Na fig. 9 pokazano widok perspektywiczny przykładowej konfiguracji mikroskopu ramanowskiego według wynalazku. Mikroskop posiada głowicę rewolwerową opisaną szczegółowo w przykładzie 3. Na górnej płycie optycznej 207 element optyczny 201 to soczewka tubusowa, element optyczny 202 to lustro dichroiczne, a element 203 to źródło promieniowania laserowego. Na dolnej płycie optycznej 208, zamocowane są kolejno: filtr spektralny krawędziowy, lustro płaskie, fotodioda oraz detektor światła 206. W takiej konfiguracji wiązka lasera biegnie poziomo (a więc bezpiecznie), a na dolny poziom przechodzi jedynie (słabe) światło rozproszone na próbce umieszczonej na uchwycie 7 albo z niej wyemitowane.Figure 9 shows a perspective view of an exemplary configuration of a Raman microscope according to the invention. The microscope has a turret described in detail in Example 3. On the upper optical plate 207, the optical element 201 is a tube lens, the optical element 202 is a dichroic mirror, and the optical element 203 is a laser radiation source. On the lower optical plate 208, the following are mounted: a spectral edge filter, a flat mirror, a photodiode and a light detector 206. In this configuration, the laser beam runs horizontally (and therefore safely), and only the (weak) light scattered on the sample placed on the lower level passes to the lower level. on or emitted from the handle 7.
Lista oznaczeń na rysunku:List of symbols in the drawing:
obiektyw mikroskopowy detekcyjny układ optyczny lustromicroscope lens detection optical system mirror
S próbkaS sample
A oś optyczna obiektywu mikroskopowego 1 część stała głowicy część obrotowa głowicy element konstrukcji nośnejA optical axis of the microscope objective 1 fixed part of the head rotating part of the head supporting structure element
A1 oś wiązek światła zaginanych przez lustro 3 w kierunku detekcyjnego układu optycznego 2A1 - axis of light beams bent by the mirror 3 towards the detection optical system 2
A2 oś obrotu części obrotowej 5 głowicyA2 - axis of rotation of the rotary part 5 of the head
A3 oś wiązek światła pomiędzy elementami optycznymi 205 i 206 uchwyt na próbkę S statyw podstawa pokrętło regulacyjneA3 beam axis between optical elements 205 and 206 sample holder S tripod base adjustment knob
201-206 elementy optyczne detekcyjnego układu optycznego 2201-206 optical elements of the detection optical system 2
207, 208 płyty optyczne207, 208 optical plates
209 tuleja mocująca209 mounting sleeve
210 sworzeń mocujący210 mounting pin
211, 212 pionowe elementy konstrukcji nośnej pokrywa przednia obrotowej części głowicy 5 element mocujący części stałej 4 głowicy element mocujący lustro 3 otwór w powierzchni bocznej części stałej głowicy 4 otwór na śrubę regulacji zmiany położenia głowicy211, 212 vertical elements of the supporting structure front cover of the rotating part of the head 5 mounting element of the fixed part 4 of the head mounting element of the mirror 3 hole in the side surface of the fixed part of the head 4 hole for the head position adjustment screw
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437476A PL245406B1 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | Optical microscope |
| PCT/IB2022/052479 WO2022208223A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-18 | Optical microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL437476A PL245406B1 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | Optical microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL437476A1 PL437476A1 (en) | 2022-10-03 |
| PL245406B1 true PL245406B1 (en) | 2024-07-22 |
Family
ID=80937291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL437476A PL245406B1 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | Optical microscope |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245406B1 (en) |
| WO (1) | WO2022208223A1 (en) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818637A (en) * | 1996-02-26 | 1998-10-06 | Hoover; Rex A. | Computerized video microscopy system |
| PL179625B1 (en) | 1996-03-27 | 2000-10-31 | Polskie Zakeady Optyczne S A | Stereomicroscope |
| JP5677441B2 (en) * | 2010-08-30 | 2015-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Observation device, observation program, and observation system |
| JP2013238789A (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Olympus Corp | Observation unit and microscope system having the same |
| CN105579881B (en) | 2013-06-28 | 2019-09-10 | 探索回声公司 | Upright inverted microscope |
| US10620420B2 (en) | 2015-09-23 | 2020-04-14 | Filmetrics, Inc. | Optical system for use with microscope |
| JP6637350B2 (en) | 2016-03-16 | 2020-01-29 | オリンパス株式会社 | Upright microscope |
| JP6818616B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-01-20 | オリンパス株式会社 | Microscope device |
-
2021
- 2021-03-31 PL PL437476A patent/PL245406B1/en unknown
-
2022
- 2022-03-18 WO PCT/IB2022/052479 patent/WO2022208223A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL437476A1 (en) | 2022-10-03 |
| WO2022208223A1 (en) | 2022-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5818637A (en) | Computerized video microscopy system | |
| US4619503A (en) | Transmitted light and/or incident light inverse microscope | |
| EP1852725A1 (en) | Weak-light specimen imaging unit and weak-light specimen imaging device | |
| US20040240046A1 (en) | Microscope | |
| US6400395B1 (en) | Computerized video microscopy system | |
| JPH11513145A (en) | Confocal microscope with dual objective lens system | |
| CN110799878B (en) | Microscope system with functional units for light sheet microscopy | |
| US6313944B2 (en) | Microscope turret assembly and a microscope | |
| JP6625626B2 (en) | microscope | |
| JP7025530B2 (en) | Dynamic focus zoom system for wide-area confocal and multiphoton microscopy | |
| GB2520541A (en) | Optical arrangement for imaging a sample | |
| PL245406B1 (en) | Optical microscope | |
| JP3877380B2 (en) | Optical microscope | |
| JP4106139B2 (en) | High resolution macroscope | |
| JP2011118069A (en) | Microscope illumination device and microscope | |
| JP5267161B2 (en) | Microscope equipment | |
| US8228600B2 (en) | Inverted microscope for high-contrast imaging | |
| US9140886B2 (en) | Inverted microscope including a control unit configured to synchronize a switching operation between absorption filters with a switching operation between excitation filters | |
| JP2020129149A (en) | Light-shielding device, microscope, and observation method | |
| US3405989A (en) | Inverted or metallographic type of microscopes | |
| JPS60227214A (en) | Binocular stereomicroscope | |
| JP7781830B2 (en) | Imaging device | |
| JP2010008792A (en) | Microscope device | |
| JP2009181123A (en) | Scanning laser microscope and sub-assembly for non-descanned detection | |
| WO1993015428A1 (en) | Microscopy system |