專利名稱：顯微鏡照明裝置和用于暗-和亮-場照明的適配器的制作方法
技術領域：
本發明涉及顯微鏡學領域。尤其是，本發明涉及高分辨率光學顯 微鏡學領域。
背景技術：
圖la和lb示出兩種類型的光照明。圖la示出亮場照明10。當(顯 微鏡的)物鏡12的孔徑小于或等于聚光器(未示出)的孔徑時，呈 現亮場照明。亮場照明10的主要特征是所有的光14應該進入物鏡。圖lb示出暗場照明16。當物鏡12的孔徑小于聚光器的孔徑時， 呈現暗場照明16。暗場照明16中，直接從聚光器出來的光不進入物 鏡12。然而，例如，聚光器的失調能夠將背景光或噪聲引入到系統， 這減小反差。因此，對于暗場照明16，要求照明系統圓對稱。暗場照明16具有一些不同于亮場照明10的明顯優點。暗場照明 16比亮場照明IO具有更高的反差和更好的光節省。圖lc示出涉及圖lb中的暗場顯微鏡的對準問題。光源18、聚光 器20、以及展像透鏡22必須優選地對準，以便光路14的角度正確 地橫貫并照明樣品，這里將進一步詳細解釋它。應當注意，圖lb和 lc被從圖la簡化了，因為圖la和lb中都沒有示出聚光器、展像透 鏡，也沒有示出光源18，但是圖la和lb中分別描述的亮場和暗場 顯微鏡能夠包含這些元件。暗場照明16中使用多種照明方法。兩種通常使用的方法是臨界照 明和柯勒照明。圖2a示出臨界照明24。該系統包括均一地亮的光源 18、光闌(diaphragm) 28、聚光器孔徑(aperture) 26、聚光器20、 載片30、耦合到載片30的樣品32、以及顯微鏡物鏡12。在此照明 方法中，均一地亮的光源18靠近光闌的后面放置并且由聚光器20成 像到顯微鏡物鏡12的物平面上。調整場闌孔徑的的大小，以便由聚光器20對它成的像正好覆蓋該場。物鏡12的目標長矛(object lance) 中的任意點對的相干性的復雜程度與填充聚光器孔徑26的復雜程度 相同，歸因于不相干的源；此外，它不依賴于聚光器20的像差。光 源18聚焦在樣品32上。分辨能力僅依賴于入射到物體上的光的相干 性和顯微鏡物鏡12的性質。聚光器20的像差對顯微鏡的分辨沒有影 響。圖2b示出適于柯勒照明34的現有技術顯微鏡系統內的柯勒照明 34方法。該系統包括光源18、輔助透鏡36、光闌28、聚光器孔徑 26、聚光器20、載片30、耦合到載片30的樣品32、以及顯微鏡物 鏡12。在此方法中，輔助透鏡36靠近光闌28放置，并在聚光器20 的焦平面上形成光源的像，聚光器20現在包括聚光器光闌28。來自 每個光源18點的光線然后從聚光器20作為平行光束射出。光源18 聚焦在聚光器20的孔徑上。源光上亮度分布中的不規則不引起場照 明的強度中的不規則。此外，高分辨率光學顯微鏡學中的最近進展已經由細胞生物學和 納米科學的需求推動。在熒光顯微鏡學中，已經證實了數十個納米的 圖像分辨率。然而，在透射和反射顯微鏡學中，即使針對現代共焦儀 器使用可見光照明，報道的橫向圖像分辨率也沒有超過180nm。發明內容本發明是暗場照明系統，包括光源，固定于聚光器的進入狹縫 上；以及物鏡，與所述聚光器對準，使得所述物鏡和所述聚光器被調整以在樣品上獲得焦點。本發明本質上使用結構照明以獲得改進的照明系統。本發明還包括系統和方法，其中，所述物鏡耦合到光圈(iris)并且與所述聚光器對準，以便當所述光圈關閉時，僅產生暗場圖像， 而當所述光圈打開時，容許光直接進入所述物鏡并產生亮場照明。在本發明的一方面， 一種用于照明樣品的照明系統，包括光源， 聚焦在聚光器的進入狹縫上；以及物鏡，與所述聚光器對準，其中， 所述物鏡和所述聚光器被調整以在樣品上獲得焦點。所述系統還包括 用于將所述光源聚焦在所述聚光器的進入狹縫上的構件，其中，所述聚焦構件包括準直透鏡和光導(lightguide)和/或平面反射鏡。在本發明的另一方面， 一種照明樣品的方法，包括步驟將光源聚焦在聚光器的進入狹縫上、將物鏡與所述聚光器對準、以及調整所 述物鏡和所述聚光器以在樣品上獲得焦點。利用聚焦構件將所述光源 聚焦在所述聚光器的所述進入狹縫上，其中，所述聚焦構件包括準直 透鏡和光導和/或平面反射鏡。 在本發明的另一方面， 一種用于產生混合照明的高分辨率系統，包括光源，聚焦在聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，與所述聚光器對準，其中耦合到所述物鏡的光圈打開以便容許光直接進入所述 物鏡。所述物鏡的前透鏡由進入所述物鏡的空光錐產生的圓環光照 明，并且所述物鏡是大孔徑顯微鏡物鏡。所述系統還包括適配器，用于照明所述聚光器的所述進入狹縫；展像透鏡，用于照明所述聚光器 的所述進入狹縫。所述聚光器與所述光源的進入端口和準直透鏡預對 準，并且光導在所述光源和所述準直透鏡和/或平面反射鏡之間耦合， 該平面反射鏡用于將來自所述光源的光反射到所述聚光器的所述進 入狹縫。此外，所述照明系統生成衍射條紋，并提供窄化的點擴展函 數(PSF)。在本發明的另一方面， 一種產生高分辨率系統中的混合照明的方 法，包括步驟將光源聚焦到聚光器的圓環入口上、將物鏡與所述聚 光器對準、以及打開耦合到所述物鏡的光圈以便容許光直接進入所述 物鏡。所述方法還包括通過進入所述物鏡的空光錐產生的圓環光照明 所述物鏡的前透鏡的步驟，其中，所述物鏡是大孔徑顯微鏡物鏡。所述方法還包括利用適配器或利用展像透鏡照明所述聚光器的所 述進入狹縫的步驟。所述方法還包括步驟將所述聚光器與所述光源 的進入端口和準直透鏡預對準、在所述光源和所述準直透鏡之間耦合 光導、以及提供平面反射鏡以將來自所述光源的光反射到所述聚光器 的所述進入狹縫。此外，所述照明系統生成衍射條紋，并提供窄化的 點擴展函數(PSF)。在本發明的另一方面， 一種用于產生暗場照明的高分辨率系統， 包括光源，聚焦到聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，所述物鏡耦合到光圈并與所述聚光器對準，其中所述光圈被關閉，以便僅產生 暗場圖像。所述物鏡的前透鏡由進入所述物鏡的空光錐產生的圓環光 照明，并且所述物鏡是大孔徑顯微鏡物鏡。所述系統還包括適配器， 用于照明所述聚光器的所述進入狹縫；和/或展像透鏡，用于照明所 述聚光器的進入狹縫。所述聚光器與所述光源的進入端口和準直透鏡 預對準。在本發明的另一方面， 一種用于產生混合照明的高分辨率系統， 包括光源，聚焦到聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，所述物鏡 耦合到光圈并與所述聚光器對準，其中，當所述光圈打開以便容許光 直接進入所述物鏡時，基本上產生亮場照明，并且當關閉所述光圈時， 僅產生暗場照明。所述物鏡的前透鏡由進入所述物鏡的空光錐產生的 圓環光照明，并且所述物鏡是大孔徑顯微鏡物鏡。所述系統還包括適 配器，用于照明所述聚光器的所述進入狹縫；和/或展像透鏡，用于 照明所述聚光器的所述進入狹縫，并且另外，其中所述聚光器與所述 光源的進入端口和準直透鏡預對準。
圖la示出現有技術的亮場照明系統的框圖；圖lb示出現有技術的暗場照明系統的框圖；圖lc示出現有技術的暗場照明系統的框圖；圖2a示出現有技術的臨界照明系統的圖示；圖2b示出現有技術的柯勒照明系統的圖示；圖3示出根據本發明的實施例的暗場適配器的圖示；圖4示出根據本發明的實施例的系統的框圖；圖5示出根據本發明的實施例的系統的框圖；圖6a和6b示出根據本發明的實施例的具有聚光器的照明系統和 物鏡和圓環光圈的圖示；圖7a示出對于NA二1.4的半徑為50nm的不透明圓盤的心形聚光 器的圖像和強度曲線；圖7b示出對于NA二1.4的半徑為50nm的不透明圓盤的亮場聚光器的圖像和強度曲線；圖7c示出對于NA二1.1的半徑為50nrn的不透明圓盤的心形聚光 器的圖像和強度曲線；圖7d示出對于NA二0.7的半徑為50nm的不透明圓盤的心形聚光 器的圖像和強度曲線。
具體實施方式
本發明包括照明系統，其包括光源、光導、準直系統，它們能夠 耦合到適配器或展像透鏡、反射鏡和聚光器。照明系統能夠具有幾乎 完美的光學對準。系統提供大的光節省的完美的圓對稱。可選適配器 和可選展像透鏡節省光并將所有可利用的光送入聚光器的狹縫。聚光 器能夠防止球形像差。光適配器和/或可選展像透鏡通過聚光器的進 入狹縫提供圓環光進入。本發明的照明系統的特點是柯勒照明的主原理和臨界照明的主性 質。柯勒照明由系統中的光學設計預設定和固定(fixed)，從而將光 源聚焦到聚光器的進入狹縫上。然后能夠(向上或向下)調整照明系 統以將從聚光器出來的源光聚焦到樣品上，其特征是臨界照明的主性 質的一個。這樣，初始地固定了柯勒照明，并且然后能夠向上或向下 調整本發明的照明系統以獲得照明點的合適位置和大小，其是臨界照 明的主特征。以上照明系統的所述特征提供當前標準的暗場、落射熒光 (epi-fluorescence)、以及TIRF顯微鏡學不能獲得的提高的反差和分 辨率。TIRF (全內反射熒光)顯微鏡僅提供單邊照明。本發明的照明 系統提供360。對稱的圓形照明。該系統提供在活細胞和細胞過程發生時它們的獨特視圖。小的照 明體積造成不掃描而作三維橫截面圖的能力。選擇的熒光激發消除焦 點未對準的光并減小傳統的落射熒光中的光褪色。與傳統的落射熒光 系統相比，本發明的照明系統具有至少四倍好的光節省和更高的透射 效率。因此，較小的點大小產生提高的反差并降低樣品的褪色。本發明的照明系統優選地是自包含(self-contained)和便攜式的。能夠將其容易地安裝到標準透射光顯微鏡上。該裝置提供簡單的定 位、定中心和聚焦并且不需要熟練的操作員來對準和操作。本發明的照明系統能夠用于藥物領域、生物醫療工業、制藥工業、 血液學、法醫學、食品工業、軍事和其它應用中。圖5示出本發明的照明系統40的一個實施例。圖5中，來自光源 18的光經由光導60傳遞到至少一個準直透鏡58。光然后被可選平面 反射鏡62反射并聚焦在暗場聚光器20的進入狹縫或孔徑26上。聚 光器20將光導引并聚焦到樣品32上。如圖5中所示，經由進入狹縫 或孔徑26中的至少一個將光導引到聚光器20。通過調整系統40的 透鏡中的一個，能夠將輸入光移向狹縫26的內部邊緣或狹縫26的外 部邊緣。將光移向狹縫26的內部邊緣導致較低的分辨率但是較大的 光強。將光移向狹縫26的外部邊緣導致較高的分辨率但是較小的光 強。圖4示出本發明的照明系統40的另一實施例。圖4中，適配器 42在光導60和聚光器20之間耦合。適配器42提供較好的光節省， 并且能夠用于與聚光器20組合以便適配器有合適的大小和形狀以裝 配在暗場聚光器的腔內，其由此提供光源18和聚光器20之間的裝配。 如上述，適配器42能夠用展像透鏡(未示出)代替。圖3示出如照明系統40中使用的適配器。適配器包括外部間隔物 48、內部間隔物50、光纖52、第一端部44附近的平行光束54、以 及第二端部46附近的柱形光束56。中心軸通過適配器42在通常平 行于使用的顯微鏡和聚光器的方向的方向上延伸。除了由于提高照明質量而改善由暗場顯微鏡觀察的樣品的清晰度 外，此適配器42能夠將需要的光源功率減小80-87%。此外，適配器 42易于用于現有暗場顯微鏡中。本發明的照明系統獲得低于120nm的分辨率和50nm以下的探測。傳統的和光學的顯微鏡學的分辨率受到光的波動性限制并且傳統 地受限于Rayleigh標準；這通常稱作衍射限制的分辨率( 240nm的 限制)。在本發明的照明系統40中，產生無衍射限制的光學效果和改 善的點擴展函數，這將系統的分辨率擴展得遠高于衍射限制。這些光學效果的一些包括駐消失波、等離子體諧振、以及熒光。系統40的幾何形狀和數值孔徑產生理想的用于生成類似于TIRF的駐 消失波的條件。還有，取決于樣品的導電性，會生成局域化的表面等 離子體諧振(LSPR)，這容許觀察諸如碳納米管和其它納米材料的樣 品并提供較好的反差而沒有空間分辨率的損失。因為光子也如粒子那 樣運轉，所以它們能夠被非常小的物體偏轉和散射。因此，由于高的 反差，使用系統40易于觀察到非常小的物體(例如，病毒粒子)。高分辨率光學顯微鏡學中最近的進展受到了對細胞生物學和納米 科學的需求的推動。在熒光顯微鏡學中，證實了數十納米的圖像分辨 率。然而，在透射和反射顯微鏡學中，使用可見光照明，即使針對現 代共焦儀器，報道的橫向圖像分辨率也沒有超過180nm。90nm的分辨率本發明的系統40報道了使用大孔徑心形圓環聚光器20 (以后， 圓環A-聚光器)獲得的圖像中90nm的分辨率。參照圖6a和b，系 統產生高度傾斜的空光錐。用光圈65與大孔徑顯微鏡物鏡12耦合， 系統提供兩個不同的照明方式(regime)。當光圈65關閉以便在通過 樣品32后沒有光直接進入物鏡12 (圖6a)時，僅有折射的、散射的、 或衍射的光進入物鏡12 (圖6a)。如果光圈65打開，以使得容許光 直接進入物鏡12，則物鏡12的前透鏡由進入物鏡12 (圖6b)的空 光錐產生的圓環光照明。在這種情況下，產生混合照明，其組合暗場 和傾斜的空錐亮場照明。心形聚光器20是照明系統的組成部分，以 便系統包括準直透鏡和將光集中到聚光器的圓環進入狹縫上的第一 面反射鏡。作為照明系統的部分，聚光器被預對準并因此不需要另外 的對準。通過代替常規的亮場聚光器(以下，圓形C-聚光器)，照明系統 設置在Olympus BX51顯微鏡上。照明系統通過液態光導與光源連接。 用于此工作的物鏡是來自Leica的無限校正的物鏡HCXPLAPO 100x/1.40-0.70、油、光圈。圖像利用縮放中間透鏡(自制的 中 繼鏡)放大，并由Peltier冷卻相機和Dimension 8200 Ddl計算機俘 獲。顯微鏡放在振動隔離的平臺上。通過用Olympus亮場聚光器代替照明系統并由Olympus XCitel2適配器將EXFO120光源與后顯微鏡 光端口連接，獲得了亮場圖像。所有圖像通過使用Richardson測試 載片獲得。選擇用于成像的高放大倍數的幾何圖案包括垂直光柵陣列，該陣 列提供一系列在中心有200nm間隔的寬度為100nm的線、從250nm 到50nm范圍的垂直/水平分辨率條組、以及從4pm到60nm范圍的實 心圓。理查森載片的圖案用JEOL 7000F場發射掃描電鏡測試。刻度 由NIST可跟蹤主系統校準。因為確定了測試載片上圓的真實直徑， 所以這些圓被用于成像和分析衍射圖案。為了理解增強的分辨能力，呈現了針對C-和A-照明系統(C-圓形， A-圓環)的情況的光學圖像的衍射理論的結果。為簡單，在圖像由容 易評估的緊湊的部分給出時，針對半徑r=50nm的不透明盤的軸對稱 情況，執行計算。此外，與使用的光波長Xo二546nm相當的小的物體 大小確保整體地干涉的照明條件。實驗上，針對從N二0.7到1.4的 范圍中的不同顯微鏡物鏡數值孔徑，測量了半徑為50nm的盤(玻璃 Richardson載片上的鉻薄膜圓)的圖像。理論與實驗非常一致并且因 此清楚地揭示了改善分辨率的機制。通過干涉光學系統形成的圖像中的光幅度U,(x,，y,)能夠寫作在物 平面上的輸入Uo(Xo,yo)和點擴展函數(PSF) P(x，y)的巻積<formula>formula see original document page 14</formula> (1)首先，當幾何上通過物體的透明部分的光束到達進入瞳孔時，考慮亮場照明方式。C-聚光器形成數值孔徑N二1.4的填滿整個瞳孔的 光錐。對于A-聚光器，N從1.2到1.4的空光錐僅照明進入瞳孔的對 應周邊環(圖6B)。例如，在孔徑N二1.4、半徑為a的瞳孔中，被照 明的環的內部和外部半徑是sa和a，其中s= 1.2/1.4=0.86(小于N二 1.2 的進入孔徑對應于暗場方式并且將在下面分開考慮)。省略推導，從 方程(1)，不透明屏中的圓孔的圖像是<formula>formula see original document page 14</formula> (2)這里，p,是像平面的半徑，Jq(x)和J"x)是Bessd函數，并且ko二 2兀/00，其中Xo是真空中的光波長。此結果由Martin針對s二0 (C-聚 光器)推得，并且這里對亮場方式中的A-聚光器(0<"1)推廣。 如預期的，在類似點的孔的情況r—0下，對于圓環(s"pSa)進入 瞳孑l，方程(2)減小到已知PSF函數。如果進入孔徑無限地提高a—oo， 則衍射條紋消失，并且圖像僅是亮圓。然而，在通常情況下，對于方 程(2)中的積分，沒有顯式的方程可用，但是能夠使用商用軟件對 其進行計算。最后，使用Babinet原理，不透明圓盤的圖像是Ud(p^U-U"p,) (3)這里U是沒有任何物體時的幅度，因為盤r=50mm的小的角度大 小，在這種情況下其恒定。實驗中，根據Id(pD叫Ud(p^測量強度。接下來，考慮暗場方式(圖6A)。對于A-聚光器20，當光圈65 光闌將進入孔徑減小到N〈1.2時，這發生。為了描述由鉻盤散射的 光波，我們根據Mie的理論的指導，因為衍射由傳導球跟隨。對于球 半徑r<Xo，散射的極圖是強烈地各向異性的，最大值沿入射光束方 向指向，如Uo(《)=COSm《(4)隨m增加，光圍繞正向《=0集中。 導致的進入孔徑中的光分布表示為w(6>)=——[w。(《)^ =——f(sinPsineo cosp + cos0coseo)m<^ (5)禾擁PSF的通式，我們針對暗場方式寫出 P暗場(P,) = 。J" W。f ^^)沖 (6 )最后，將方程(6)代入方程(1)中，給出暗場中的圖像 其中，為簡單，向量p表示點(x， y)。圖7a和7b包括半徑為50mm的不透明盤的圖像和強度曲線圖， 其中在圖7a中使用心形聚光器，而在圖7b中使用Olympus亮場聚光器，獲得NA二1.4。圖7c針對NA二U的心形聚光器示出相同的內 容，而圖7d針對NA=0.7的心形聚光器示出相同的內容。圖7a和 7b證實，對C-和A-聚光器，理論和實驗非常一致。尤其是，對于 A-聚光器，理論精確地描述了中心最小值的形狀和第一衍射環的位置 和高度(圖7a)。擬合規定方程(5)中僅有的未知參數為m二6。從預測R=0.61(VN)=238nm的著名的Rayleigh標準的觀點來考 慮圖7a&b中的結果是有趣的。如所知，R是針對各向同性的照明點 源和圓形進入孔徑的Airy圖案中的第一暗環的半徑。實驗上，對于 C-聚光器，半徑為260nm (圖7b)，如預料的稍高于R=238nm，因 為被成像的盤的有限大小r二50mn。顯著地，對于A-聚光器，觀察的 半徑165nm (圖7a)比R小(238/165) =1.44倍。實際上，這不是 意外的事情，而是與己知的當進入孔徑是環形的時對衍射圖案中的中 心點的窄化一致，因為亮場方式中A-聚光器僅照明進入瞳孔上的周 邊環。類似地，但是較小的窄化被在圖7c和7d中的暗場圖像中觀察 到了，其中，測得的暗處的半徑在N-l.l時為270nm (圖7c)而在 N二0.7時為420nm(圖7d)，對應地比Rayleigh的標準值小1.1和1.5 倍。再次，這由進入瞳孔上的類圓環的散射光的分布引起。我們的對 于任意幅度瞳孔濾光器的數學分析(未示出)限定針對PSF窄化的較 上界限為xl/x()=3.83/2.40=1.6倍，其中x。和x,是Bessel函數J。(x)和 J"x)的第一正根。在亮場中使用環形A-聚光器的實際分辨率比、/5好。對于使用的 數值孔徑N二1.4，這超過Rayleigh的標準R=Xo/2.3 2.2倍。所述的 理論解釋來源于兩個原因的增強的圖像分辨率。首先，對于環形A-聚光器，PSF較窄。其次，對于A-聚光器，PSF的衍射條紋強(圖 7a)并且隨后將相位改變兀。因此，方程(1)中PSF與物體形狀的 巻積較少涂抹(smear)圖像的邊緣；該作用僅對相干照明出現。現在我們將理論與實驗比較。亮場中，計算不包含任何擬合參數， 因為方程(2)中所有的值是已知的并且在上述文本中列出。總之，使用標準研究透射光學顯微鏡在成像中證實了 Xo/5或比 90nm好的分辨率，僅通過使用具有心形環形聚光器20 (圖6)的自制的照明系統對該顯微鏡做了修改。此分辨能力在視覺觀察或CCD相機記錄中獲得，沒有任何圖像后處理。除了報道的數據，觀察到了 對活細胞的實時成像中的高分辨率。計算顯示增強的分辨率完全與成 像系統的經典衍射理論一致并且源于大孔徑相干圓環照明。已經根據具體實施例描述了本發明，具體實施例結合了細節以促 進對本發明的構成和操作原理的理解。這里對其具體實施例和細節的 該參考不是意在限定所附權利要求的范圍。對本領域技術人員，可以 在選作示例的實施例中作出修改而不脫離本發明的精神和范圍是明 顯的。
權利要求
1、一種用于照明樣品的照明系統，包括光源，聚焦在聚光器的進入狹縫上；以及物鏡，與所述聚光器對準，其中，所述物鏡和所述聚光器被調整以在所述樣品上獲得焦點。
2、 如權利要求1所述的照明系統，所述系統還包括用于將所述 光源聚焦在所述聚光器的所述進入狹縫上的構件。
3、 如權利要求2所述的照明系統，其中，所述聚焦構件包括準 直透鏡和光導。
4、 如權利要求2所述的照明系統，其中，所述聚焦構件包括平 面反射鏡。
5、 一種照明樣品的方法，所述方法包括步驟 將光源聚焦在聚光器的進入狹縫上； 將物鏡與所述聚光器對準；以及調整所述物鏡和所述聚光器以在所述樣品上獲得焦點。
6、 如權利要求5所述的方法， 在所述聚光器的所述進入狹縫上。
7、 如權利要求6所述的方法， 鏡和光導。
8、 如權利要求6所述的方法， 射鏡。其中，所述光源用固定構件固定 其中，所述固定構件包括準直透 其中，所述固定構件包括平面反
9、 一種用于產生混合照明的高分辨率系統，所述系統包括 光源，聚焦在聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，與所述聚光器對準，其中耦合到所述物鏡的光圈是打開的 以便容許光直接進入所述物鏡。
10、 如權利要求9所述的系統，其中，所述物鏡的前透鏡由進入 所述物鏡的空光錐產生的圓環光照明。
11、 如權利要求9所述的系統，其中，所述物鏡是大孔徑顯微鏡 物鏡。
12、 如權利要求9所述的系統，還包括適配器，用于照明所述聚光器的所述進入狹縫。
13、 如權利要求9所述的系統，還包括展像透鏡，用于照明所述 聚光器的所述進入狹縫。
14、 如權利要求9所述的系統，其中，所述聚光器與所述光源的 進入端口和準直透鏡預對準。
15、 如權利要求14所述的系統，還包括光導，在所述光源和所 述準直透鏡之間耦合。
16、 如權利要求15所述的系統，還包括平面反射鏡，用于將來 自所述光源的光反射到所述聚光器的所述進入狹縫。
17、 如權利要求9所述的系統，其中，所述照明系統生成衍射條紋。
18、 如權利要求9所述的系統，其中，所述照明系統提供窄化的點擴展函數(PSF)。
19、 一種產生高分辨率系統中的混合照明的方法，所述方法包括步驟將光源聚焦到聚光器的圓環進入口上； 將物鏡與所述聚光器對準；以及打開耦合到所述物鏡的光圈以便容許光直接進入所述物鏡。
20、 如權利要求19所述的方法，還包括由進入所述物鏡的空光 錐產生的圓環光照明所述物鏡的前透鏡的步驟。
21、 如權利要求13所述的方法，其中，所述物鏡是大孔徑顯微 鏡物鏡。
22、 如權利要求20所述的方法，還包括利用適配器照明所述聚 光器的所述進入狹縫的步驟。
23、 如權利要求20所述的方法，還包括經由展像透鏡照明所述 聚光器的所述進入狹縫的步驟。
24、 如權利要求19所述的方法，還包括將所述聚光器與所述光 源的進入端口和準直透鏡預對準的步驟。
25、 如權利要求24所述的方法，還包括在所述光源和所述準直 透鏡之間耦合光導的步驟。
26、 如權利要求25所述的方法，還包括提供平面反射鏡以將來 自所述光源的光反射到所述聚光器的所述進入狹縫的步驟。
27、 如權利要求19所述的方法，其中，所述照明系統生成衍射條紋。
28、 如權利要求19所述的方法，其中，所述照明系統提供窄化 的點擴展函數(PSF)。
29、 一種用于產生暗場照明的高分辨率系統，所述系統包括 光源，聚焦到聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，所述物鏡耦合到光圈并與所述聚光器對準，其中，所述光 圈是關閉的，以便僅產生暗場圖像。
30、 如權利要求29所述的系統，其中，所述物鏡的前透鏡由進 入所述物鏡的空光錐產生的圓環光照明。
31、 如權利要求29所述的系統， 鏡物鏡。
32、 如權利要求29所述的系統， 聚光器的所述進入狹縫。
33、 如權利要求29所述的系統， 述聚光器的所述進入狹縫。
34、 如權利要求29所述的系統， 的進入端口和準直透鏡預對準。其中，所述物鏡是大孔徑顯微 還包括適配器，用于照明所述 還包括展像透鏡，用于照明所 其中，所述聚光器與所述光源
35、 一種用于產生混合照明的高分辨率系統，所述系統包括光源，聚焦到聚光器的圓環進入狹縫上；以及物鏡，所述物鏡耦合到光圈并與所述聚光器對準，其中，當所述 光圈打開以便容許光直接進入所述物鏡時，基本上產生亮場照明， 并且當所述光圈關閉時，僅產生暗場照明。
36、 如權利要求35所述的系統，其中，所述物鏡的前透鏡由進 入所述物鏡的空光錐產生的圓環光照明。
37、 如權利要求35所述的系統，其中，所述物鏡是大孔徑顯微 鏡物鏡。
38、 如權利要求35所述的系統，還包括適配器，用于照明所述 聚光器的所述進入狹縫。
39、 如權利要求35所述的系統，還包括展像透鏡，用于照明所 述聚光器的所述進入狹縫。
40、 如權利要求35所述的系統，其中，所述聚光器與所述光源 的進入端口和準直透鏡預對準。
全文摘要
本發明是暗場照明系統，包括光源，其聚焦在聚光器的圓環進入狹縫(64)上；以及物鏡(12)，與聚光器對準，使得物鏡和聚光器被調準以在樣品(32)上獲得焦點。本發明本質上使用結構照明以獲得改善的照明系統。本發明還包括系統和方法，其中，物鏡耦合到光圈(65)并且與聚光器對準，使得當光圈關閉時，僅產生暗場圖像，而當光圈打開時，容許光直接進入物鏡并產生亮場照明。
文檔編號G02B21/12GK101263411SQ200680033702
公開日2008年9月10日 申請日期2006年7月14日 優先權日2005年7月15日
發明者A·魏呂布, O·M·普斯特伊, V·J·沃佳諾伊 申請人:奧本大學