CN111433652A - 显微镜***和用于采用这种显微镜***显微地成像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显微镜***(200)，其具有一个或多个探测单元(10、20)。所述探测单元(10)或所述多个探测单元(10、20)中的至少一个探测单元具有彩色光束分光器设备(100)，该彩色光束分光器设备带有三个分光器棱镜(11、12、13)。每个分光器棱镜(11、12、13)都具有第一、第二和第三棱镜面(F1、F2、F3)，在所述分光器棱镜(11、12、13)的每个第二棱镜面(F2)上或者与该第二棱镜面平行地提供了二色性层(1、2、3)。所述分光器棱镜(11、12、13)的各第一棱镜面(F1)朝向同一方向，并且相互平行地相对于光轴(A)成直角地朝向，该光轴穿过所述分光器棱镜(11、12、13)的第一和第二棱镜面(F1、F2)。所述分光器棱镜(11、12、13)的第一和第二棱镜面(F1、F2)彼此间分别布置成锐角的第一角度，所述分光器棱镜(11、12、13)的第二和第三棱镜面(F2、F3)彼此间分别布置成直角或钝角的第二角度，所述分光器棱镜(11、12、13)的第三和第一棱镜面(F3、F1)彼此间分别布置成锐角的第三角度。给每个所述分光器棱镜(11、12、13)都指配了带有第一和第二棱镜面(F1'、F2')的棱柱形的补偿部件(21、22、23)，其中，每个所述补偿部件(21、22、23)的第二棱镜面(F2')都布置在与分别指配的所述分光器棱镜(11、12、13)的第二棱镜面(F2)共同的平面或与该第二棱镜面平行的平面中。一种用于采用相应的显微镜***(200)显微地成像的方法同样是本发明的主题。

Description

显微镜***和用于采用这种显微镜***显微地成像的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的相应的前序部分的一种显微镜***、特别是组合的宽视野和共焦显微***和一种用于采用相应的显微镜***显微地成像的方法，该显微镜***具有第一探测单元或者具有多个探测单元，所述多个探测单元包括第一探测单元和至少一个第二探测单元。

背景技术

颜色选择性的探测对于显微术特别是荧光显微术非常重要，因为在这种情况下在样本中通常同时使用多种颜料。为了在荧光显微术和显微术中进行颜色选择性的探测，通常由现有技术已知多种不同的方法和装置。基本上可以分为顺序地和同时地或并行地探测多种颜色或荧光团。尽管下面主要介绍荧光显微术，但相应的说明也适用于其它显微检查方法。下述说明还以同样的方式适用于宽视野显微***和共焦显微***。

对于顺序的探测，例如可以使用单色摄像机。为了确保借助这些单色摄像机分别仅仅探测一个荧光通道，例如通过把分别合适的单波段的荧光分光立方体切换至显微镜的垂直光轴平面中，对分别待探测的荧光颜料进行选择。通过这种方式，可以确保激发和发射波长范围的分别正确的组合。然而在这种情况下，在不同的激发和探测模式之间的切换却比较缓慢。在相应的发射波长范围之间的切换时间通常约为300～400ms，这特别是对于检查可移动的物体比如特别是活细胞来说往往表明不够快。

为了在使用一个单独的单色摄像机情况下即可实现更快的探测，也可以采用多波段-荧光分光立方体，其允许所有可能的激发波长范围到达样本，并相应地允许所有可能的发射波长范围到达摄像机。在此可以通过在显微镜与摄像机之间的可快速切换的发射滤光轮，对分别探测的荧光颜料进行选择。同时，通过同样可快速切换的激发滤光轮或者可快速调制的光源(例如LED)来合适地选择激发。相应方法和装置的缺点依旧是，特别是在活细胞实验中，它们的在不同的激发和探测模式之间的切换时间有些始终仍然不够快。

对于同时探测，也可以使用带有Bayer传感器或Foveon传感器的彩色摄像机。在这种情况下，可以采用多波段-荧光分光立方体，如同刚刚介绍的快速顺序探测一样，其允许所有可能的激发波长范围到达样本，并允许所有可能的发射波长范围到达摄像机。摄像机的显色能力允许探测不同颜色通道中的不同发射波长范围。然而，相应方法和装置的缺点是，探测效率低，因为每个摄像机像素只能探测在相应范围中出现的观察光的一部分：在Bayer传感器—其中采用类似棋盘状的颜色掩模情况下，为了探测每种单独的颜色，对于整体敏感性关键的传感器面当然分别仅有一定的部分可供使用。尽管由于缺乏彩色掩模而使Foveon传感器在理论上具有更高的灵敏度，但该传感器在实践中通常没有任何优势。

对于同时探测，也可以使用各个单色相机。和以前一样，在这种情况下可以使用多波段荧光分光器立方体，其允许所有可能的激发波长范围到达样本，并允许所有可能的发射波长范围到达摄像机。然而，在显微镜和摄像机之间布置了光学的中间模块，该中间模块减小并光谱地分割显微镜的中间图像，从而中间图像的多个副本在不同光谱范围内并排地成像到摄像机传感器上。为了光谱分割，在这种布置中通常使用可更换的二色性分割小板。

最后，也可以使用多个单色摄像机，用于荧光探测。同样，可以使用多波段荧光分光器立方体，其允许所有可能的激发波长范围到达样本，并允许所有可能的发射波长范围到达摄像机。在此，在显微镜和摄像机之间布置了光学的中间模块，该中间模块在光谱上分割显微镜的中间图像，从而不同的光谱范围成像到不同的摄像机上。在此也可以使用可更换的二色性分割小板或相应的分割层。

刚描述类型的方法和装置特别是由申请人的WO 2016/166374 A1和WO 2016/166375 A1已知。通常，为了中间图像的光谱划分，在相应的方法和设备中可以使用彩色光束分光器设备，其由彩色电视技术领域已知特别是有一段时间了，但其特别是在显微术中分别具有某些缺点。

如在US 3,659,918 A和US 4,084,180 A中针对用于彩色电视摄像机的应用所描述的所谓的飞利浦-棱镜，因而例如导致玻璃中的较长的光路。此外，借助飞利浦-棱镜只能将光分为三个通道。当查看US 4,084,180 A的图1时可看出另一缺点，在该段落中使用的标号涉及该图，并且在此具体地参见该图。虽然这里的光线rl在层2上反射后可以在棱镜A的底面上全反射，并且因此在理想情况下不需要反射涂层，但对于光线r2来说，对于从A到B的透射，界面必须首先是透明的，但是随后对于在层1上反射的光却起反射作用。因此，相应的涂层可能由于散射而导致相当大的光损失。

由US 2009/0323192 A1已知的彩色光束分光器，由于其尺寸会导致安装空间问题，并且同样具有玻璃路径长的缺点。由于使用了大量的光学部件，因此制造和调节复杂且昂贵。大量的界面也会导致光损失和散射。

此外由DE 10 2008 062 791 A1已知一种具有分光器立方体的显微镜(所谓的X-Cube)，其总共包括四个棱镜。例如在US 8,988,564 B2中也公开了用于摄像机的相应设备。然而，在分光器立方体中以45°发生的偏转非常强烈地取决于偏振，因此是不利的。棱镜边缘在光路中的定位也会导致散射和光损失。

由现有技术已知的其它的彩色光束分光器机构需要其它的复杂的组件，例如中继光学元件，或者特别是出于结构上的或光学上的原因，不适用于或不利于在显微镜中的应用。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是，能在显微镜中实现同时地、多光谱地、很大程度上无损失地摄取多个荧光团。特别地，在本发明的范畴内，要提出一种显微镜***和一种相应的方法，该显微镜***带有相比于现有技术有所改善的彩色光束分光器设备。

在这种背景下，本发明提出具有相应的独立权利要求的特征的一种显微镜***和一种用于采用这种显微镜***显微地成像的方法。优选的设计分别是从属权利要求以及后续说明的主题。

本发明提出一种显微镜***，其具有第一探测单元或者具有多个探测单元，所述多个探测单元包括第一探测单元和至少一个第二探测单元。相应的探测单元尤其可以设计成多探测器模块或多探测器模块的一部分，其带有用于并行探测的多个探测器。在此，相应的多探测器模块特别是包括可安置在显微镜的探测出口上的光学适配器以及用于耦接多个探测器的多个输出端或相应的探测器本身。多探测器模块例如可以与单色摄像机或其它探测器耦接，或者在构造上被设计用于相应的耦接。也可以提供多个机械-光学的接口，用于特别是无工具地、可松开地与相应的摄像机耦接。如下面还将介绍，术语“传感器”、“摄像机”和“探测器”在此在很大程度上同义地使用。由于本发明同样可以结合宽视野显微镜***和共焦显微镜***使用，或者在本发明的一种设计中提供了一种组合的宽视野和共焦显微镜***，所以相应的探测器可以是能够实现在图像平面中进行两维探测的摄像机，即平面探测器，但也可以是仅仅测量分别入射的光束的强度的一维探测器，即点探测器。

对显微镜观察光的光谱划分是通过在彩色光束分光器设备中的下面详细说明的棱镜进行的，其中，在彩色光束分光器设备中分别设置了三个棱镜(以下称为分光器棱镜)，这些棱镜带有具有彼此不同的光谱选择性的二色性的层或涂层。

所述的适配器可以经过特殊设计，使得它将显微镜的中间图像放大一定程度，从而如果将摄像机用作探测器，则该中间图像至少在很大程度上相应于所用的摄像机的传感器尺寸。该适配器尤其具有最终焦距，该最终焦距的大小足以能够在适配器与摄像机之间安装彩色光束分光器设备。如果不需要放大率调整，适配器也可以仅由纯机械的部件构件，该部件用于相距摄像机保持正确的间距。

本发明提出一种显微镜***，其具有第一探测单元或者具有多个探测单元，所述多个探测单元包括第一探测单元和至少一个第二探测单元。例如可以设置恰好两个探测单元，即第一探测单元和第二探测单元。第一探测单元或者多个探测单元中的至少一个探测单元具有彩色光束分光器设备，该彩色光束分光器设备带有三个前后相继地布置的分光器棱镜。不言而喻，可以存在其它的不必具有相应的彩色光束分光器设备的探测单元。

如果下面谈及“根据本发明的彩色光束分光器设备”，则这里是指如下彩色光束分光器设备，其是根据本发明的显微镜***的探测单元的一部分。换句话说，下面针对这种彩色光束分光器设备所做的说明以同样的方式适用于根据本发明的显微镜***或者其一个探测单元或多个探测单元。

多个分光器棱镜—其数量根据本发明为三个—分别具有第一、第二和第三棱镜面。不言而喻，除了三个下面详述的分光器棱镜外，还可以存在其它分光器棱镜和无分光器特性的其它棱镜。

在本发明的范畴内，为每个分光器棱镜都设置了二色性的层，其中，在分光器棱镜的每个第二棱镜面上或与其平行地提供二色性的层。相关地也可理解的是，除了特别提到的二色性层外，还可以存在其它的二色性层。

根据本发明，彩色光束分光器设备中的各分光器棱镜的第一棱镜面具有同一方向。此外根据本发明，这些分光器棱镜的第一棱镜面相互平行地并且相对于共同的光轴成直角地朝向，该光轴穿过各分光器棱镜的第一棱镜面和第二棱镜面伸展。如果按下述作为分光器棱镜分别采用了Bauernfeind-棱镜，则“第一棱镜面”是相应的Bauernfeind棱镜的基面，即最大的面。

本发明与现有技术例如DE 24 46 923 A1的区别已经是，在此提出在显微镜中而不是在传统的电视技术中采用棱镜设备。相比于在DE 24 46 923 A1和其它文献的公开时间点通常低分辨率的电视技术中，在显微术中对精度和成像质量及安装空间的要求明显较高。本领域技术人员因此特别是不会将电视技术领域的老旧的文献视为与显微镜中的应用有关。

此外，电视技术基本上只需要将光分成三个颜色通道(红色、绿色、蓝色；RGB)，而不是像在显微术中那样分成三个以上的分别具有所希望的波长范围的颜色通道。合乎逻辑地，在DE 24 46 923 A1和其它文献中也规定了相应的设计；但在任何情况下都不使用如本发明提出的三个分光器棱镜。由电视技术领域的现有技术，不存在进行相应拓展的启示。

最后，在DE 24 46 923 A1中也未公开如下设备：在该设备中，各分光器棱镜的第一棱镜面相互平行地并且相对于共同的光轴成直角地朝向。确切地说，在这里，图2中所示的棱镜7和9的光入射面分别相对于光轴倾斜，这通过棱镜8和10的光出射面的相反的倾斜予以补偿。由此因增大的像差和散射损失而产生缺点。

此处所使用的关于各棱镜面指向“同一方向”的说法应理解为是指，从光学密度较小的介质向光学密度较高的介质(特别是作为光学密度较小的介质的空气，向分光器棱镜的作为光学密度较高的介质的玻璃或另一种材料)的顺序，沿着作为界面的第一棱镜面，在沿着共同光轴的方向上，对于每个分光器棱镜来说，都分别是相同的。这里称为“棱镜面”的面，原则上是指分光器棱镜的垂直于共同的参考面的三个或更多个面。相应的分光器棱镜也具有其它面，例如Bauernfeind-棱镜具有基本上三角形的侧面。但是这些面并不垂直于所提到的共同的参考面，而是特别是与该参考面平行。此外，它们不被光学地使用，并且可以例如被消光，以避免并非所愿的反射并因此避免干涉光。

另外根据本发明规定，第一和第二棱镜面彼此间分别布置成锐角的第一角度，第二和第三棱镜面彼此间分别布置成直角或钝角的第二角度，第三和第一棱镜面彼此间分别布置成锐角的第三角度。所说明的各角度分别是相应棱镜面所在的各平面之间的角度及棱镜内角。分别提到的各棱镜面不必直接彼此邻接，而是特别是出于生产原因可以具有在它们之间布置的斜棱。但是这些斜棱分别处于相应的平面内。

“分别”存在所述角度这种表述在此是指，这些角度说明单独地涉及到每个分光器棱镜。换句话说，对于第一分光器棱镜，第一和第二棱镜面彼此间布置成锐角的第一角度，第二和第三棱镜面彼此间布置成直角或钝角的第二角度，第三和第一棱镜面彼此间布置成锐角的第三角度。相应地，对于第二分光器棱镜，第一和第二棱镜面彼此间布置成锐角的第一角度，第二和第三棱镜面彼此间布置成直角或钝角的第二角度，第三和第一棱镜面彼此间布置成锐角的第三角度。此外，同样对于第三分光器棱镜，第一和第二棱镜面彼此间布置成锐角的第一角度，第二和第三棱镜面彼此间布置成直角或钝角的第二角度，第三和第一棱镜面彼此间布置成锐角的第三角度。然而，第一分光器棱镜的第一棱镜面例如不必一定相对于第二和/或第三分光器棱镜的第二棱镜面布置成锐角的第一角度。

如刚刚已经提到的，每一个棱镜的第一、第二和第三棱镜面在此垂直于参考平面。在此对于不同的分光器棱镜，各第一角度也可以具有根本上不同的角度量。相应的情况也适用于第二和第三角度。换句话说，各分光器棱镜因而可以具有几何形状，这些几何形状的差异并不局限于在保持棱镜角的情况下单纯的放大和缩小，而是也可以附加地包括不同的棱镜角。

在本发明的设计中，各个分光器棱镜尤其也可以围绕共同的光轴彼此相对旋转。旋转在此是指围绕与共同的光轴相应的旋转轴的旋转。在此，每个分光器棱镜的第一棱镜面可以独立于其它分光器棱镜布置在第一平面中，每个分光器棱镜的第二棱镜面可以独立于另一个或另外多个分光器棱镜布置在第二平面中，并且每个分光器棱镜的第三棱镜面可以独立于另一个或另外多个分光器棱镜布置在第三平面中。于是，对于每个分光器棱镜，第一平面和第二平面在第一相交线上相交，第二平面和第三平面在第二相交线上相交，第一平面和第三平面在第三相交线上相交。简化地且为了避免冗长的表述，下面代替由分光器棱镜的各棱镜面所在的彼此相交的平面所形成的相交线，分别称为相应分光器棱镜的“相交线”。在此，每个棱镜的第一、第二和第三相交线在空间中平行地延伸，然而不同的分光器棱镜的相应的相交线也可以在空间上彼此相对倾斜。对这些布置的具体选择尤其取决于构造上的规定或限制。

特别地，各分光器棱镜可以分别布置成围绕光轴彼此相对旋转180°。在这种情况下，当沿着共同的光轴向平行于第一棱镜面的投影面投影时，两个分光器棱镜的各第一相交线相互平行，然而处于参考线的不同侧，该参考线在投影面中同样平行于第一相交线，并且延伸穿过共同的光轴与第一平面的交点。相应的情况也适用于这些相应的分光器棱镜的第二和第三相交线。

特别地，如果使用第一、第二和第三分光器棱镜，则第一分光器棱镜的第一交线可以位于参考线的第一侧，第二分光器棱镜的第一交线可以位于参考线的第二侧，并且第三分光器棱镜的第一交线可以同样位于参考线的第一侧。第一、第二和第三分光器棱镜的各第一相交线在空间中彼此平行地伸展。相应的情况同样也适用于这些相应的分光器棱镜的第二和第三相交线。这里在本发明的范畴内，第一、第二和第三分光器棱镜的顺序使得共同的光轴依次通过第一分光器棱镜的第一和第二棱镜面、第二分光器棱镜的第一和第二棱镜面及第三分光器棱镜的第一和第二棱镜面延伸。

在本发明的范畴内，共同的光轴通常穿过分光器棱镜的第一和第二棱镜面，而不管各个分光器棱镜围绕共同的光轴的取向如何，并且，具有不同光谱选择性的二色性层分别涂覆到第二棱镜面上，或者与第二棱镜面平行地布置，特别是与其相距预定距离。在此，每个二色性层尤其具有一致的分别与其它二色性涂层不同的光谱选择性。二色性层可以特别地以一种或多种金属氧化物层的形式涂覆到棱镜或棱镜面上。术语“层”和“涂层”在此同义地使用。

除了对棱镜面—这里是第二棱镜面—的直接涂层外，基本上也可以提供具有相应二色性层的分开的例如平面平行的部件。相应的分开的部件可以布置成相距相应的棱镜面例如5μm或更大的规定距离。在一种布置中，在二色性层和相应的棱镜面之间形成气隙，并且因此在折射率上存在较大差异，通过这种布置，必要时可以有利地设计光束分离。

光以参照共同的光轴居中的特别是与其同心的光束的形式，特别是会聚地朝向第一分光器棱镜的第一棱镜面射入到彩色光束分光器设备中，通过相应的布置，该光可以在分光器棱镜的第二棱镜面上或处，在相应的二色性层上被光谱选择性地反射。由于第一和第二棱镜面彼此间布置成第一角度，相应反射的分量(如果存在的话)被反射回到第一棱镜面上，在这里这些分量尤其可以被全反射，并穿过第三棱镜面，从相应的分光器棱镜中射出。

然后在可选的附加的例如借助带通滤波器的进一步滤波之后，这些相应的分量可以射入到摄像机或相应的探测器中，并在那里分别被探测。相应地，进入到相应棱镜中的光的光谱分量—这些分量在第二棱镜面上或处在相应的二色性层上没有被反射，穿过二色性层，并从分光器棱镜中射出。这些分量然后可以被探测到，或进入另一个分光器棱镜中，在那里这些分量在第二棱镜面上或处再次射到二色性层上，但该二色性层具有不同的光谱选择性。

因而换句话说，根据本发明提出的彩色光束分光器设备包括多个(至少三个)在光路中前后相继的具有二色性层的分光器棱镜，这些二色性层给每个部分光路都指配了一个波长范围。在此，对于每个波长范围都可以使用一个用于探测的探测器。通过采用本发明，可以利用相应简单的、便宜且灵敏的单色探测器，例如单色摄像机，来检测射入到分光器设备中的光的不同的光谱分量。因此，并非一定需要使用多色探测器，但是仍然可以规定。

总之，需要的分光器棱镜通常少于所用探测器的数量，因此少于要探测的波长范围的数量，因为在透射的分光器棱镜的“最后的”二色性层之后留下来的光分量，有利地同样可以被探测为相应的波长范围。

此外根据本发明，在探测单元中设置了多个棱柱形的补偿部件。在此，“棱柱形”的补偿部件的特征在于棱柱效应。这意味着，与平面平行的光学部件相反，相应的补偿部件具有彼此间以一定角度布置的入射面和出射面。入射面和出射面尤其是指补偿部件的下面介绍的第一和第二棱镜面。因此，入射面和出射面不相互平行布置。每个补偿部件都包括一个或多个补偿棱镜。换句话说，在也于附图中示出的最简单的情况下，补偿部件是补偿棱镜。如果补偿部件具有多个补偿棱镜，则这些补偿棱镜特别是至少部分地相互间具有平面接触，也就是无气隙地组装在一起并且尤其是彼此胶合。在胶合时，通过胶合层产生平面接触。在此，分别给多个分光器棱镜中的每一个都指配一个补偿部件。这些补偿部件分别具有第一和第二棱镜面。如果补偿部件由多个补偿棱镜构成，则这些棱镜面也可以分别是一个补偿部件的不同补偿棱镜的棱镜面。

通过使用补偿部件，也如下所述，尤其可以确保在彩色光束分光器设备中形成的光谱光分量，在彩色光束分光器设备中，直至它们的相应的探测，历经相同的玻璃路径，或者如下所述，历经相互间相差不超过预定量的玻璃路径。“玻璃路径”在此是指光线在玻璃中，在当前情况下尤其是在一个或多个分光器棱镜和一个或多个补偿部件的一个或多个补偿棱镜中历经的距离。不言而喻，除了补偿部件的补偿棱镜和在根据本发明的显微镜***中使用的探测单元内的分光器棱镜外，必要时还可以存在任何其它的棱镜。

在本发明的范畴内，每个补偿部件的第二棱镜面都布置在与分别指配的分光器棱镜的第二棱镜面共同的或平行的平面中。有利地，根据本发明的布置还包括：每个补偿部件的第一棱镜面平行于分别指配给它的分光器棱镜的第一棱镜面。以这种方式，可以分别实现分别从补偿部件的第一棱镜面垂直地射出光。如已述，在现有技术中例如在DE 24 46923A1中未规定这种布置，因为在那里相应的面相对于光轴倾斜地布置。

原则上，在本发明的范畴内的显微镜***可以设计为宽视野或共焦显微镜***，并且为此具有相应的光路。本发明的一种特别有利的设计涉及其中存在两个光路的组合的宽视野和共焦显微镜***。

众所周知，宽视野显微镜和共焦显微镜的区别尤其在于分别被照明并通过摄像机或探测器予以检测的样本份额。

在宽视野显微镜中，样本基本上被平面地照明。因此，相应的宽视野显微镜***具有与所用的照明光学元件相结合地设计的光源，该照明光学元件用于样本或样本所在的物体平面的一部分的这种平面照明。相应地，通常借助所提及的二维摄像机也对样本光进行平面检测。

相反，在共焦显微镜中，使用一个或多个狭窄地界定的聚焦光点或者一个或多个光线以点状或线状扫描样本。因而在共焦显微镜中在任何时间点都不会对样本的大面积照明，就像在宽视野显微镜***中的情况一样。下面，在此特别地描述点状扫描的情况。

在共焦显微镜中，与照明相对应地进行点状或线状的探测。为此，在探测光的光路中，在与物体平面共轭的平面中存在一个孔眼光圈或狭缝光圈，基本上仅仅如下光穿过该光圈：该光来自物体平面，进而来自一个平面，照明光聚焦到该平面中。来自在图像平面的上方和下方的平面的光基本上被挡住了。以此方式，仅仅相应区域—照明光集中到该区域上—周围的少量的光到达检测器，从而可以产生具有高的对比度的光学截面图像，这些截面图像几乎仅仅含有来自在相应聚焦平面周围的窄层的光。

宽视野和共焦显微镜***具有提供照明光的照明单元和将照明光射入到物体平面内的照明光路。此外分别存在探测光路。照明光路和探测光路在此可以部分地彼此重合，其中，尤其显微镜物镜是照明和探测光路的一部分，并且既可以用于将照明光射入到物体平面中，又可以用于汇集从物体平面射出的光并且使探测可行。换句话说，照明光路和探测光路可以在相应的显微镜***中部分地重合。

如已述，在宽视野显微镜***中规定了在物体平面内对样本予以平面照明，从而照明单元与照明光路一起被设计用于对规定的样本区域予以照明。不言而喻，被照明的样本区域可以通过使用光圈等予以限定。特别地，照明单元可以与照明光路一起被设计用于对样本提供柯而勒

照明。在这种情况下，照明光路借助第一和第二透镜或者借助第一和第二透镜***，将照明单元的图像成像到孔径光圈平面和显微镜物镜的后面的物镜光瞳所在的平面中。照明光因而优选以基本上平行的光束形式透射穿过物体平面。照明单元的平面、孔径光圈平面和显微镜物镜的后面的物镜光瞳所在的平面因而是第一组共轭的平面。此外，在照明光路中存在第二组共轭的平面，它们是物体平面和照明场光圈平面。照明场光圈平面因而成像到物体平面中。

而在共焦显微术中采用点光源，其基本上设计成单点光源或多点光源，也就是说，可以产生单个的或多个光点，这些光点于是可以被照明光学元件聚焦到物体平面中。作为单点光源，例如可以使用聚焦到(单)孔眼光圈的光圈孔上的激光束。通过这种方式，可以进行特别密集的照明。多点光源尤其可以借助Nipkow-转盘形式的可旋转的多孔光圈来实现，例如Toomre,D.和Pawley,J.B.的《Disk-Scanning Confocal Microscopy(转盘扫描共聚焦显微术)》，第10章，Pawley,J.B(出版商)所描述的，《Handbook of Biological ConfocalMicroscopy(生物共聚焦显微术手册)》，第3版，Springer-出版社，2006年。在这种可旋转的多孔光圈中，提供了以多个螺旋臂的形式布置的多个光圈孔。现在例如可以借助同样旋转的微透镜转盘，从背离物体平面的一侧，将例如白光源或激光的光聚焦到多孔光圈或其光圈孔上。相应设计的优点是可以快速、多行扫描样本。

在这两种情况下即在使用单孔光圈或可旋转的多孔光阑时，照明光路经过设计，从而来自物体平面的光也穿过单孔光圈或多孔光圈。特别是在可旋转的多孔光阑的情况下，所述光圈可以是也用于照明的同一个光圈。有关详细信息，请参考引用的专业文献。但是，特别是当使用单点光源或相应的单孔光圈时，所述光圈也可以是单独的光圈。

在使用带有光圈孔—这些光圈孔以螺旋臂的形式布置—的旋转的多孔光阑时，仅仅通过旋转就已经可以对样本进行扫描，无需单独的偏转***(扫描器)。而单点光源需要比如由现有技术已知的相应的偏转***或扫描机构。相关地例如参见Stelzer,E.H.K.的《The Intermediate Optical System of Laser-Scanning Confocal Microscopes(激光扫描共聚焦显微镜的中间光学***)》，第9章，Pawley,J.B.(出版商)，《Handbook ofBiological Confocal Microscopy(生物共聚焦显微术手册)》第3版，Springer-出版社，2006年。

相应的扫描机构尤其布置在远心的平面或者与其共轭的平面中，因为在该平面中的光束的角度规定了其在物体平面中的焦点的横向位置。在此尤其可以使用可摆动的反射镜，其旋转点位于远心平面的中间。为了能够实现在x-方向和y-方向(即在物体平面中彼此垂直的两个方向)上的偏转，可以使用一个单独的反射镜，其在支架中可围绕第一轴翻摆，其中，该支架本身又可围绕与第一轴垂直的第二轴翻摆。也已知两个反射镜分别可围绕不同的轴翻摆的一些布置，这些反射镜于是分别布置在远心平面或者与其共轭的平面的上方或下方。

在根据本发明的显微镜***中，提供了物镜和布置在该物镜的图像侧的管式光学元件，其中，有利地在物镜和管式光学元件之间形成无限远光路，并且管式光学元件使得光从无限远光路聚焦到图像平面中，该图像平面布置在管式光学元件的图像侧并且与物体平面共轭。管式光学元件特别地可以设计为管式透镜或一组相应的透镜。带有无限远光路的显微镜具有特别的优势，即可以(在尺度上)延长相应的无限远光路，因此可以容易地装入其它的光学部件。这例如适用于下面说明的宽视野照明***的各部分。

根据本发明的显微镜***在此有利地具有相应的宽视野照明***和宽视野探测***，其中，宽视野照明***和宽视野探测***被设置用于平面地照明和检测物体平面的区域。不言而喻，照明***和探测***通常也可以具有共同的部件。因而如所述，出于上述原因，显微镜物镜是照明***的一部分和探测***的一部分。换句话说，照明***的光路和探测***的光路也可以在某些部分中彼此叠合地延伸。

宽视野照明***有利地包括布置在无限远光路中的分光镜，该分光镜使得光源的光输入到在物镜与管式光学元件之间的无限远光路中，或者输入到特别是可以在管式光学元件的图像侧形成的另一个无限远光路中，该光源同样是宽视野照明***的一部分，并且例如可以构造成冷光光源或LED-光源。宽视野照明***在此有利地具有照明光学元件，该照明光学元件以合适的方式例如按会聚的、发散的或准直的光束形式提供光源的光。

如所述，根据本发明的一种特别有利的设计，显微镜***被设计为组合的宽视野和共焦显微镜***。因此，除了宽视野照明***和宽视野探测***之外，该显微镜***有利地还具有共焦照明***和共焦探测***，用于点状地扫描物体平面的区域。宽视野照明***和宽视野探测***在此特别是至少部分地与共焦照明***和共焦探测***分开。特别地，给宽视野探测***和共焦探测***分别指配所使用的探测单元之一，如下面还将说明。共焦照明***和共焦探测***原则上可以如先前参照现有技术所解释的那样设计。

特别地，在根据本发明的显微镜***中，共焦照明***在与物体平面和图像平面共轭的平面中具有点光源，共焦探测***尤其在与物体平面和图像平面共轭的平面中或者在另一个与物体平面和图像平面共轭的平面中具有孔眼光圈。

“点光源”在此是指能够实现对样本进行点照明的任何光源。特别地，点光源可以是光纤的端部，通过该光纤将光供应给共焦照明***。特别地，点光源也可以是位于使得照明光聚焦的光学元件的聚焦平面中的孔眼光圈的光圈孔。点光源位于与物体平面和图像平面共轭的平面中，由此在根据本发明的显微镜***中实现对样本中点进行聚焦的照明。通过把孔眼光圈布置在与物体平面和图像平面共轭的平面或者共焦探测***内的另一共轭的平面中，可以实现所提到的优点，即基本上仅来自聚焦平面的光到达探测器。

如果在此分别谈及“点状”照明或扫描，则应理解，相应的“点”不是指数学意义上的无扩展的点，而是指相应于衍射光学的点冲洗功能的点。该点的延展基本上由所用光的波长和聚焦的光学元件的数值孔径给定。

在根据本发明的显微镜***中，共焦照明***尤其可以具有用于使得照明光偏转的扫描机构，该扫描机构按所述方式来构造，并且特别是可以布置在远心平面或与其共轭的平面中。

优选地，根据本发明的显微镜***包括多个探测单元，所述多个探测单元包括第一探测单元和至少一个第二探测单元，其中，第一探测单元指配给宽视野探测***，至少一个第二探测单元指配给共焦探测***。这些探测单元在此尤其可以配备不同的探测器，即带有面式探测器或摄像机的第一探测单元和带有点式探测器的至少一个第二探测单元。

有利地，在根据本发明的显微镜***中，可以在宽视野工作和共焦工作之间进行切换。为此特别是可以在管式光学元件的图像侧提供可布置在两个位置的切换反射镜，其中，在切换反射镜的第一位置，光射入到宽视野探测***中(尤其不射入到共焦探测***中)，在切换反射镜的第二位置，光射入到共焦探测***中(尤其不射入到宽视野探测***中)。该反射镜在此尤其在所述各位置之一引起光路偏转到相应的被施加光的探测***中。

根据本发明的一种特别优选的实施方式，一个或多个补偿部件的第二棱镜面分别胶合到分别指配的分光器棱镜的第二棱镜面的至少一部分上。通过这种方式，无需其它的固定和调节器件就能实现对相应的各棱镜面的平行布置或者实现布置在一个平面中。在这种情况下，分别位于相应的分光器棱镜的第二棱镜面上或处的二色性层可以至少部分地引入到这种胶合层中，或者被该胶合层覆盖。通过这种方式，相应的二色性层可以相应地受到保护，或者可以确保能够缓和或消除例如穿过二色性层的光所遭受到的界面效应。

但原则上也可以如下布置：在一个或多个补偿部件的第二棱镜面与分别指配的分光器棱镜的第二棱镜面之间设置气隙，由此如所述，必要时可以积极地影响分光效果。但这种布置有时会引起提高的装配和调节成本。

在任何情况下，每个分光器棱镜的二色性层都至少部分地位于其第二棱镜面与所指配的补偿部件的第二棱镜面之间。在此，在这里所用的措辞中，无论当把相应的二色性层涂覆到这些棱镜面之一上时，还是当把带有二色性层的前述类型的另一部件引入到相应的各棱镜面之间时，不管是否存在气隙，都存在将分光层布置在各棱镜面“之间”。

在一种相应的彩色光束分光器设备中有利地，各第一角度具有相同的角度量值，各第二角度具有相同的角度量值，各第三角度具有相同的角度量值。因此在这种设计中，各分光器棱镜在它们的角度方面相同地设计。但它们在各角度相应地相同情况下可以具有不同的大小，即不同的体积。这可以被规定用来与其它措施如附加的棱镜相组合地确保通过二色性的分光分别形成的光分量历经相同的或彼此匹配的玻璃路径，如下面还将介绍。

在此，各第一角度尤其可以分别为30°，各第二角度尤其可以分别为90°，各第三角度尤其可以分别为60°。替代于此，各第一角度也可以分别为22.5°，各第二角度分别为112.5°，各第三角度分别为45°。特别地，如所述，在本发明的范畴内，各分光器棱镜可以分别设计成Bauernfeind-棱镜。

对于根据本发明的显微镜***的探测单元，彩色光束分光器设备的多个分光器棱镜特别是包括第一、第二和第三分光器棱镜，其中，共同的光轴垂直于第一分光器棱镜的第一棱镜面进入到分光器设备中，并且垂直于指配给第三分光器棱镜的补偿部件的第一棱镜面从分光器设备中射出。

在一种彩色光束分光器设备中，仅仅提供第一、第二和第三分光器棱镜，在采用该彩色光束分光器设备时产生了特别有利的设计，其中，共同的光轴相继地穿过第一分光器棱镜的第一和第二棱镜面、第二分光器棱镜的第一和第二棱镜面、第三分光器棱镜的第一和第二棱镜面伸展。通过这种方式，分别相关的各补偿部件或其棱镜面也相继地被光轴穿过。以此方式可以实现把光分成总共四个可借助最少量的光学部件实现的波长范围，其中，玻璃路径和界面数量相比于开篇所述的传统的彩色光束分光器设备有所减少。在这种布置中，各个分光器棱镜尤其可以按前述方式彼此错开地或者相对扭转地布置。

在这种布置中，光以光束的形式沿着共同的光轴经由第一棱镜面在整体上射入到第一分光器棱镜中，进而射入到彩色光束分光器设备中，该光在此因彩色光束分光器设备或其分光器棱镜而受到如下影响：

涂覆到第一分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于射入到第一分光器棱镜中的光的第一波长范围或光谱分量来说，是选择性的或者说有反射作用，所述第一波长范围或光谱分量在第一分光器棱镜的第二棱镜面上，或者在涂覆到该第二棱镜面上的二色性层上，被反射回到第一分光器棱镜的第一棱镜面，在该第一棱镜面上被再次反射，并且穿过第一分光器棱镜的第三棱镜面，从第一分光器棱镜中射出。涂覆到第一分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于射入到第一分光器棱镜中的光的第二波长范围或光谱分量来说，不是选择性的或者说是透明的，所述第二波长范围或光谱分量穿过该二色性层或涂层，并且在其随后已透射穿过所指配的补偿部件的第二和第一棱镜面之后，经由第二分光器棱镜的第一棱镜面射入到第二分光器棱镜中。

涂覆到第二分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于以此方式射入到第二分光器棱镜中的光的同样第一波长范围或光谱分量来说，是选择性的或者说有反射作用，所述第一波长范围或光谱分量在第二分光器棱镜的第二棱镜面上，或者在涂覆到该第二棱镜面上的二色性层上，被反射回到第二分光器棱镜的第一棱镜面，在该第一棱镜面上被再次反射，并且穿过第二分光器棱镜的第三棱镜面，从第二分光器棱镜中射出。涂覆到第二分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于射入到第二分光器棱镜中的光的第二波长范围或光谱分量来说，不是选择性的或者说是透明的，所述第二波长范围或光谱分量穿过该二色性层或涂层，并且在其随后已透射穿过所指配的补偿部件的第二和第一棱镜面之后，经由第三分光器棱镜的第一棱镜面射入到第三分光器棱镜中。

涂覆到第三分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于以此方式射入到第三分光器棱镜中的光的同样第一波长范围或光谱分量来说，是选择性的或者说有反射作用，所述第一波长范围或光谱分量在第三分光器棱镜的第二棱镜面上，或者在涂覆到该第二棱镜面上的二色性层上，被反射回到第三分光器棱镜的第一棱镜面，在该第一棱镜面上被再次反射，并且穿过第三分光器棱镜的第三棱镜面，从第三分光器棱镜中射出。涂覆到第三分光器棱镜的第二棱镜面上的二色性层或涂层，对于射入到第三分光器棱镜中的光的第二波长范围或光谱分量来说，不是选择性的或者说是透明的，所述第二波长范围或光谱分量穿过该二色性层或涂层，并且在其随后已透射穿过所指配的补偿部件的第二和第一棱镜面之后射出，但现在可以探测到。

射入到第一分光器棱镜中的光的第一分量，经由第三棱镜面从该第一分光器棱镜中射出，有利地被供应给第一摄像机或第一探测器，或者特别是经由相应的界面从探测单元中射出。该第一分量也可以事先按合适的方式例如借助带通滤波器被滤波。射入到第二分光器棱镜中的光的第一分量，经由第三棱镜面从该第二分光器棱镜中射出，有利地被供应给第二摄像机或第二探测器，或者特别是经由相应的界面从探测单元中射出。该第一分量也可以事先按合适的方式例如借助带通滤波器被滤波。射入到第三分光器棱镜中的光的第一分量，经由第三棱镜面从该第三分光器棱镜中射出，有利地被供应给第三摄像机或第三探测器，或者特别是经由相应的界面从探测单元中射出。该第一分量也可以事先按合适的方式例如借助带通滤波器被滤波。射入到第三分光器棱镜中的光的第二分量，经由第二棱镜面从该第三分光器棱镜中射出，然后透射穿过相关补偿部件的第二和第一棱镜面，有利地被供应给第四摄像机或第四探测器，或者特别是经由相应的界面从探测单元中射出。该第二分量也可以事先按合适的方式例如借助带通滤波器被滤波。

借助第一、第二、第三和第四探测器(如果存在的话)检测的数据，例如借助相应的摄像机摄取的图像，特别是单色的图像，可以采用合适的成像机构特别是数字器件予以处理，如也参照根据本发明的方法及其设计还将详述。特别地，可以对相应的图像予以记录，其中，特别是可以采用成像固有的即来自于所考察的结构的或者人为的标记。如果在共焦探测***中借助点式探测器进行分析，则可以把相应地检测到的数据与扫描机构的已知的控制数据组成图像。

不管分光器棱镜和补偿部件的具体数量如何，根据本发明可使用的探测单元的彩色光束分光器设备有利地把多色光分成多个光谱分量，这些分量分别可以被探测到，所述光沿着共同的光轴经由第一分光器棱镜的第一棱镜面射入到彩色光束分光器设备中。

在此有利地，多个光谱分量之一经由指配给第三分光器棱镜的补偿部件的第一棱镜面，从分光器设备中射出。其它的光谱分量，如果存在的话，分别经由第一、第二和第三分光器棱镜从分光器设备中射出。在一种实施方式中，光谱分量的数量比分光器棱镜的数量大，在该实施方式中产生对探测单元的最大程度的充分利用，其中，光谱分量之一经由指配给最后的分光器棱镜的补偿部件的第一棱镜面从分光器设备中射出，并且，其余光谱分量中的每一个都经由多个分光器棱镜中的每一个分光器棱镜的第三棱镜面从分光器设备中射出。通过这种方式可以实现以最少量的构件最大程度地分成光谱分量。

在根据本发明可使用的探测单元中，指配给最后的分光器棱镜的补偿部件的第一棱镜面，和/或多个分光器棱镜的至少一个第三棱镜面，可以分别配设有用于安置探测器的接口或输出端，和/或配设有相应的探测器本身。在这种设计中，尤其可自由选择的探测器可以模块化地安置到该接口或者这些接口的一部分上。在此特别地，这些接口可以设置成机械的标准接口，其形式例如为所谓的C-Mount、卡口适配器等，这些标准接口能实现特别是无工具地更换探测器或摄像机。相应的机械接口尤其也可以设计成可调节，以便例如沿着或者垂直于光轴调节图像位置。

根据另一种设计，根据本发明可使用的探测单元也可以已经包括多个探测器，其中，多个探测器中的每一个都具有探测平面。探测器的数量在原则上是任意的。但在本发明的一种特别优选的设计中，探测器的数量至多比分光器棱镜的数量大一个。在这种设计中，所提到的最大程度的分光可以借助最少数量的光学器件来实现。在这种情况下，在彩色光束分光器设备中形成的各光谱分量中的每一个都分别供应给探测器，且在该探测器中予以探测。在此，探测器之一的探测平面布置在与指配给最后的分光器棱镜的补偿部件的第二棱镜面共同的平面或与其平行的平面中，而其余的探测器经过布置，从而它们的相应的探测平面位于与每一个分光器棱镜的第三棱镜面共同的平面或与其平行的平面中。

如多次提及，应用在本发明中的彩色光束分光器设备经过设计，从而给这些分光器棱镜分别指配相应的补偿部件，这些补偿部件带有第一和第二棱镜面。通过相应的布置，尤其可以实现的是，在彩色光束分光器设备的输入侧例如相应的与显微镜匹配的适配器与相应的摄像机或探测器之间的光学路径或玻璃路径，在全部的通过按所述以光谱选择方式输出波长分量而形成的部分光路中都相同或者经过优化或者彼此协调，从而补偿例如摄像机适配器或另一光学设备的特别是在彩色光束分光器设备与显微镜之间的纵向色差的残余。

因而根据本发明的一种特别优选的实施方式规定，各补偿部件经过设计，从而多色光的光谱分量的光学路径，特别是从第一分光器棱镜的第一棱镜面到探测器的相应的探测面，分别在彩色光束分光器设备中经历玻璃路径，该玻璃路径的各长度相差不超过预定的量值。相应的玻璃路径至多允许相差的或者按有利的方式至多应相差的预定的量值|d|，在此尤其可以按下式来确定：

其中，n₁表示在所考察的光的波长下限情况下分别针对分光器设备的组件所采用的材料的折射率，n₂表示在波长上限情况下相应的折射率，λ表示平均采用的波长，NA表示在探测器或相应的探测面上成像的数值孔径。如果例如考察在400～500nm的波长范围内的光，则n₁表示400nm时的折射率，n₂表示500nm时的折射率。平均采用的波长尤其可以为465nm。数值孔径NA是射到探测器或探测面上的光束的半个张角的正弦。

通过使用相应的最大允许的差量值|d|，可以实现使得成像的纵向色差小于清晰深度，因而不会出现负面影响。

特别地，在本发明的范畴内，代替量值d，可以选择最多相当于根据上述方程式求得的量值|d|的25％、50％或75％的量值。通过这种方式，除了有时不同的玻璃路径外，在本发明的范畴内还可以考虑对纵向色差的其它影响。

特别有利地，各补偿部件或它们的补偿棱镜由与它们所指配的相应的分光器棱镜相同的材料或者相同或相仿光密度的材料构成。全部的棱镜，即全部的分光器棱镜和全部的补偿部件或补偿棱镜，也可以由相同的材料或者相同或相仿光密度的材料构成。

在根据本发明提出的显微镜***的探测单元中，光束经由分光器棱镜之一的第二棱镜面并且经由指配给该分光器棱镜的补偿部件的第二棱镜面进入到补偿部件中，该光束在相应的分光器棱镜及其指配的补偿部件中，特别是无平行偏移地且沿同一方向伸展。相应地，光束经由指配给一个分光器棱镜的补偿部件的第一棱镜面，从补偿棱镜射出并且射入到后置的分光器棱镜中，该光束在后置的分光器棱镜中，如同在相应的补偿部件中一样，无平行偏移地且沿同一方向伸展。通过使用补偿部件，特别是实现了使得入射面和出射面在从或向光学密度较低的介质过渡时垂直于光轴。

特别有利地，如开篇已述，彩色光束分光器设备是多摄像机模块的一部分。为此，探测单元有利地具有壳体，该壳体具有被设计用来与显微镜的合适的光输出端或探测输出端耦接的输入端。相应的“输入端”在此被设计用来把显微镜的光，特别是由多个光谱的波长分量组成的光，射入到彩色光束分光器设备中。该光例如可以是经由多波段-荧光分光立方体从显微镜中射出的光。相应的输入端尤其可以设计成光学-机械的接口，其连接面同样垂直于多次提到的穿过分光器棱镜的第一和第二棱镜面的共同的光轴。相应的输入端尤其被设计用来直接地或间接地与显微镜的相应的光输出端耦接，其中，“直接”耦接在此是指无中间连接的其它机械的和/或光学的部件的耦接，“间接”耦接在此是指借助机械的和/或光学的适配器与任意其它的部件耦接，如开篇已述。

在这里所用的措辞中，“光输出端”是指显微镜的光学-机械的接口，观察光即由所观察的样本射出或反射回去的光，可以经由该接口从显微镜中射出。该观察光可以是全部的观察光，但相应的光输出端也可以仅仅得到观察光的一部分，例如如果通过在这种情况下非光谱选择性的分光器，光分量从显微镜的观察光路中输出。特别是在共焦显微镜***的情况下，相应的论述适用于“探测输出端”。

光输出端可以设计成无限远光接口，观察光或样本的相应图像因而可以成像至无限远。光输出端也可以例如被设计用于以准直的形式，即利用传统的有限远光学元件提供观察光。

光输出端、探测单元和/或中间连接的适配器也可以具有聚焦的光学元件，该光学元件经过设计，从而观察光聚焦到分别使用的摄像机或探测器的探测面上。有利地，不管具体设计如何，在所有情况下，观察光都在探测单元中以会聚光束的形式射入到相应的分光器棱镜中，其中，焦平面分别位于所用的摄像机或探测器的平面中。在此，通过前述措施来确保通过二色性的分光而产生的相应的部分光路具有相同的或者例如为了补偿纵向色差而彼此协调的长度，特别是具有相同的或彼此协调的玻璃路径。

一种用于采用显微镜***显微地成像的方法同样是本发明的主题，该显微镜***具有先前在多种不同的设计中介绍过的第一探测单元或者多个这种探测单元，所述多个探测单元包括第一探测单元和至少一个第二探测单元。在此，借助该显微镜把具有多个波长分量的光射入到带有相应的分光器设备的该探测单元或至少一个探测单元中，并且分成不同的光谱分量。不同的光谱分量分别通过探测器予以检测。至于以相应的方式也适用于根据本发明的方法的相应的特征和优点，具体参见针对彩色光束分光器设备所做的上述说明。

在此尤其可以使用一种显微镜***，其具有：宽视野观察***和宽视野探测***，用于平面地照明和检测物体平面的区域；以及共焦照明***和共焦探测***，用于点状地扫描物体平面的区域，其中，该方法包括宽视野工作方式和共焦工作方式，在它们之间根据用户设定进行切换。在此例如可以使用前述的切换反射镜，从而总是仅仅***之一得到光。

在根据本发明的方法中，通过探测器检测的不同的光谱分量至少部分地借助计算单元予以处理，其中，处理尤其包括分析特别是以数字的图像数据的形式被检测的各个光谱分量。不同的光谱分量也可以至少部分地相互融合，例如组成总体图像数据，其中，也可以或者仅仅分析总体图像数据。相应的分析尤其可以作为数据分析、特别是图像分析来进行，并且包括分析图像亮度或强度、对比度和/或不同的颜色分量，特别是如果使用多色探测器的话。处理例如也可以包括其它的由图像处理领域已知的方法步骤，比如白色平衡或色颜平衡、零值减法、数字滤波、归一化、对比度补偿、对比度增强、锐化或分割。

基于相应的数据分析，尤其可以调节显微镜的探测参数和照明参数，和/或调节至少一个探测器的探测参数，以便以此方式有针对性地得到其它的样本信息。

作为照明参数，尤其可以调节在显微镜的照明单元中的至少一个光源的光的强度、波长和/或偏振。通过这种方式也可以例如通过有选择性地激发仅仅一个荧光团来便于光谱的分离，如下所述。此外，例如通过适当地调节波长的光强，可以防止因相应地激发的荧光团的荧光应答所致的图像过度曝光。

探测参数例如可以包括一个或多个所用的探测器的不同的电子放大率(增益)。除了借助射入的光或激发波长的移动进行激发的变型方案外，通过调节电子放大率来调整探测通道也可以便于光谱分离。也可以相应地调节曝光时间。

如已述，对不同的光谱分量的处理尤其也可以包括记录和叠加至少一部分不同的光谱分量。在此，如已述，特别是可以采用成像固有的即来自于所考察的结构的或者人为的标记。通过这种方式可以特别可靠地进行记录。

根据本发明的一种特别有利的设计也可以规定，针对至少一部分不同的光谱分量提供位置偏差数据并且用于记录。例如，在本发明的范畴内使用的探测单元可以在制造或调节之后予以测量，其中，针对每个光谱通道都可以检测图像位置相对于标准位置或给定位置或全部光谱通道的平均图像位置的偏差。如刚刚介绍的，这种检测尤其可以使用成像固有的结构来进行，这些结构尤其可以使用标定件或标准件予以检测。

在本发明的范畴内，相应的偏差尤其可以按校准数据的形式保存，并且在以后的检查和处理时使用。校准数据也可以例如在共同的壳体中例如存储在一个或多个特别是非易失性的指配给探测单元或特定探测器的数据存储器中。

根据本发明的一种特别有利的实施方式，特别是在光谱分量以单张图像数据的形式已被检测、记录并组成总体图像数据之后，对不同光谱分量的处理可以包括光谱分离。在本发明的范畴内，光谱分离尤其可以包括用来弱化或增强探测通道的前述措施。

光谱分离尤其可以包括线性的光谱分离。这特别是当用一种或多种荧光颜料来标记相应的样本时适用。相应的分离例如可以使用参考光谱来进行，借助这些参考光谱可以确定或者估计相应的荧光团的贡献。通过基本上由现有技术已知的光谱分离，尤其可行的是，对一系列不同的具有非常类似的发射光谱的荧光颜料进行精确的分离。至于其它细节，参见相关的专业文献。

可以通过如下措施来便于光谱分离：通过控制照明单元，或者必要时也控制不同的探测器，如前所述，可以提高或降低一个或多个荧光团对总体光谱的贡献。通过这种方式例如可以得到参考光谱，这些参考光谱由激发具有特定地选择的特性的光而导致，且将该特性与总体光谱相比较。换句话说，可以有针对性地影响其它荧光团对光谱的贡献，以便能够更好地评估待检查的荧光团的贡献。

如果进行光谱分离，则对单张图像数据的分析有利地包括相量分析，并且基于相量分析进行控制。特别是与这种相量分析相结合地，根据本发明提出的显微镜***已表明是特别有利的，因为在此信号/噪声-比对于分离或光谱分离可以是决定性的。因此在此特别有利的是，存在如下可行性：各个颜色或光谱通道在其强度方面予以提高，或者针对存在的噪声予以调整。这在本发明的范畴内是可行的。

在相量分析中，各个像素的分量在相量图中显示为点。在这种分析中，各个光谱分量代表点云。这些点云的直径取决于噪声，并且在此理想地尽量最小，从而可以足够精确地识别出各个颜料对像素色值的贡献。通过使用根据本发明提出的探测单元，为用户提供了在光谱分离的精度和由于更强的照明而导致的样品负荷之间的决策选择。

在根据本发明提出的方法的特别优选的设计中，不同的光谱分量以像素数据的形式被检测，和/或处理包括像素数据的产生。在这种情况下，可以在像素数据中确定出像素数据中的一个或多个像素的内容，所述像素的光谱仅由恰好一个荧光团的贡献引起。该或这些内容然后可以用作光谱分离的参考值。因此，一个或多个这种参考值尤其可以是一个或多个像素的内容，其光谱仅由一个荧光团的贡献引起。

下面再次总结地介绍本发明的其它方面和优点及其它设计，这些设计可以与全部前述实施方式相组合地规定并且是有利的。

摄像机机或探测器可以在本发明的范畴内安装在探测单元中，或者可以与相应的彩色光束分光器设备耦接，或者可以安装在彩色光束分光器设备中，这些摄像机机或探测器有利地具有相同的像素大小和像素布局，从而可以按电子方式叠加所有摄像机的图像，而没有可能易出错的缩放。这当然仅涉及到平面式探测器。借助于根据本发明提出的彩色光束分光器设备，特别是可以实现在各摄像机或相应的各探测器之间的设定好的不可更改的光谱划分。通过这种方式，可以实现高度的可再现性和操作简便性。由于分别相同的且均匀次数的反射，可以在所有摄像机或探测器上得到位置相同的图像。

使用Bauernfeind-棱镜是特别有利的，因为在尤其是30°的小入射角的情况下，第二棱镜面上的二色性层的光学特性尤其比由现有技术已知的装置好。分光器棱镜上的两次反射确保所有摄像机或探测器上的图像都相同地朝向，因此无需考虑摄像机或探测器的用来在硬件侧执行图像镜像的能力。由于第二次反射因光照射到第一棱镜面上的相应小的入射角而有利地是全反射，因此这对透射或成像特性没有负面影响。

在本发明的范畴内，基本上以两个目标方向对棱镜中的玻璃路径进行选择，即分光器棱镜和有利地设置的补偿部件。由于所有玻璃路径都可以相同长度或者通过补偿部件而相互协调，因此仅需针对该玻璃路径优化任选地设置的摄像机适配器的光学元件，或者优化射入到彩色光束分光器设备中的光束参数，并且所有摄像机或探测器的成像质量仅取决于摄像机适配器的质量。通至不同摄像机或探测器的玻璃路径的长度，或者通过各分光器棱镜的尺寸和可能的造型以及指配给这些分光器棱镜的补偿部件的尺寸和可能的造型对相应玻璃路径的调整，在本发明的范畴内特别是可以用于补偿不同通道中的纵向色差的小残余。

在本发明的范畴内，可以使用对于其各自的光谱范围具有优化的灵敏度的摄像机或探测器。以此方式，整体上提高了探测的灵敏度。摄像机或探测器的各图像可以借助于计算单元，例如现场可编程门阵列(FPGA)、主处理器(CPU)或图形处理器(GPU)，特别是以像素精度叠加。在此例如可以补偿在横向图像位置或摄像机架设方面的机械误差。具有相应***的特定校准信息的数据载体例如可以集成在相应摄像机模块或彩色光束分光器设备中的非易失性电子存储模块(EEPROM)内，利用该***例如可以数字地补偿机械误差或光学残留误差(失真、横向色差等)。

基于摄像机或探测器的图像对由颜料发出的发射光的分配，可以特别地通过已知的所谓的光谱解混来完成。在此，各个荧光团的光谱信息之和被分离为单独的图像。对于光谱解混，可以使用如下算法：该算法使得比如通过叠加获得的像素堆叠的每个像素的光谱内容与样本的荧光团分子的已知光谱的可能的总和组合进行比较。

可以根据图像位置或图像侧的孔径来选择所说明的光谱解混的参数，以便能够补偿在部分光路的光谱特性中的细微差异(例如由于二色性层上的入射角的变化而引起)。在此尤其可行的是，代替单个探测器的原始数据，仅传输各种颜料的亮度值。

光谱探测的目的是，划分成足够数量的通道，以便也能够分离各颜料，这些颜料的光谱彼此之间只有很小程度的差异。但是，必须注意不要选择太多的颜色通道，因为否则通道中的信号将变弱并且信噪比将太高。在本发明的范畴内，例如可以通过选择三个分光器棱镜来实现特别有利的划分。但是原则上，在本发明的范畴内也可以使用两个或三个以上的分光器棱镜。

附图说明

下面将参照附图详述本发明，其中，这些附图详细示出了本发明的优选实施方式和其它方面。

图1以非常简化的示意性的局部视图示出了用于根据本发明的一种实施方式的显微镜***的探测单元；

图2以非常简化的示意性的局部视图示出了根据本发明的一种实施方式的带有一个探测单元的显微镜***；

图3以非常简化的示意性的局部视图示出了根据本发明的一种实施方式的带有两个探测单元的显微镜；

图4以量子产率图的形式示出在根据本发明的一种实施方式的带有一个探测单元的显微镜***中的彩色光分割；

图5以非常简化的示意图示出根据本发明可工作的显微镜***。

具体实施方式

在下面的附图中，在构造或功能上彼此相应的部件至少部分地用相同的标号标出，且在这种情况下为明了起见不予赘述。如果下面涉及到装置例如彩色光束分光器设备，则针对以这些装置实施的方法所做的相应说明以同样的方式适用。

图1中以非常简化的示意性的局部视图的形式示出了用于根据本发明的一种特别优选的实施方式的显微镜***的探测单元。在此，该探测单元在整体上标有10，作为探测单元10的一部分提供的彩色光束分光器设备用100概括地标出。摄像机适配器可以作为探测单元10的一部分提供，或者与其分开地提供，该摄像机适配器在整体上带有标号110。

如此前多次介绍，带有或没有相应的摄像机适配器110的相应的探测单元10可以与图1中未示出的显微镜适配，由此形成根据本发明的一种实施方式的显微镜***。在此如多次介绍的，相应的摄像机适配器110也可以仅仅构造成机械的接口，该接口没有在根据图1的视图中存在的那些光学部件111。摄像机适配器110的机械的耦接器件未示出，这些耦接器件被设计用来与探测单元10和图1中未示出的显微镜机械地耦接。相应的摄像机适配器110的光学部件111尤其也可以集成在探测单元10的壳体中，该壳体在此局部地且未相连在一起地用虚线示出，并且用120标出。摄像机适配器110也可以持久地与壳体120或者与相应的显微镜耦接。

图1中所示的彩色光束分光器设备100包括第一分光器棱镜11、第二分光器棱镜12和第三分光器棱镜13。第一分光器棱镜11、第二分光器棱镜12和第三分光器棱镜13在所示实施例中在此分别构造成Bauernfeind-棱镜。下面介绍各棱镜面之间的相应的角度。

第一分光器棱镜11、第二分光器棱镜12和第三分光器棱镜13分别具有第一棱镜面F1、第二棱镜面F2和第三棱镜面F3。在此，第一棱镜面F1和第二棱镜面F2分别彼此间布置成锐角的第一角度。该锐角的第一角度在所示例子中为30°。第二棱镜面F2和第三棱镜面F3分别彼此间布置成直角或钝角的第二角度，其中，在所示例子中，第二角度是直角。第三棱镜面F3和第一棱镜面F1在此分别彼此间形成锐角的第三角度，其中，该角度在所示例子中分别为60°。相应的角度是在这里分别垂直于纸面布置的第一、第二或第三棱镜面F1、F2、F3之间的棱镜内角度。在此，每个棱镜11、12、13的第一、第二和第三棱镜面F1、F2、F3本身且在图1所示的设计中全部棱镜11、12、13的第一、第二和第三棱镜面F1、F2、F3也垂直于参考面，该参考面在图1的视图中位于纸面上或者平行于纸面。

各第一棱镜面F1分别相互平行，并且与共同的光轴A形成直角，该光轴在此在纸面上伸展地且相对于其实际位置略微向上偏移地示出。共同的光轴A延伸穿过所示棱镜11、12、13的第一棱镜面F1和第二棱镜面F2。各第二棱镜面F2分别在用1、2或3标明的在此附加地用粗线示出的区域中带有二色性层，这些二色性层带有特定的边缘波长。在所示例子中，二色性层1的边缘波长例如约为490nm。二色性层2的边缘波长例如约为565nm。二色性层3的边缘波长例如约为650nm。二色性层1、2、3因而是长通滤镜。

给第一分光器棱镜11、第二分光器棱镜12和第三分光器棱镜13分别配设了棱柱形的补偿部件。在这里所示的例子中，这些补偿部件构造成各个补偿棱镜，并且用21、22和23标出。补偿棱镜21、22、23分别同样具有第一棱镜面F1'和第二棱镜面F2'。

补偿棱镜21、22、23的各第一棱镜面F1'同样相互平行并且垂直于共同的光轴A朝向。在补偿棱镜21、22、23的相应的第一棱镜面F1'和第二棱镜面F2'之间的间距经过特殊选择，从而与分光器棱镜11、12、13的相应的、根据图1中的视图不同的大小相组合地，分别形成的光分量的玻璃路径相同或者彼此协调，从而例如补偿摄像机适配器110或者所指配的显微镜的光学***的各光学部件111的纵向色差。如已述，分光器棱镜11、12和13可以具有不同的尺寸。有利地，补偿棱镜21、22、23的第二棱镜面F2'和分光器棱镜11、12、13的第二棱镜面F2分别相互平行地朝向，此外尤其相互胶合。如已述，但也可以分别设置气隙。

对于彩色光束分光器设备100的其它特征和优点，具体参见以上说明。特别地，彩色光束分光器设备100的壳体120具有输入端121，该输入端被设计用来与在此图1中未示出的显微镜直接地或间接地耦接。耦接尤其可以通过在此示出的摄像机适配器110或相应的纯机械的单元进行。另外，相应的壳体特别是具有多个输出端122，经由这些输出端能够分别把射入到彩色光束分光器设备100中的光的光分量输出。在这些输出端122上可以分别耦接摄像机或探测器130，因而它们并非必须是彩色光束分光器设备100本身的一部分。耦接例如可以通过符合标准的接口以机械方式进行，例如通过所谓C-Mount进行，但这里仅仅示出。摄像机或探测器130在此分别参照探测平面131例如探测器芯片的表面布置在规定的纵向位置。不同的摄像机或探测器130可以探测在彩色光束分光器设备100中光谱地分离的光的相应的光谱分量。探测平面131例如也可以通过相应的聚焦或细微调节而移位到所示位置之前或之后。

借助图1中示出的彩色光束分光器设备，可以把多个波长范围的在此以光束L的形式示出的光分成各光谱分量，该光例如通过摄像机适配器110及其光学元件111射入到彩色光束分光器设备100中。为此，光束L的光首先经由第一分光器棱镜11的第一棱镜面F1进入到该第一分光器棱镜中。在二色性层1上，该光的相应的分量被反射，并且如以光束L1的形式所示射到该分光器棱镜11的第一棱镜面F1上，所述分量在该第一棱镜面上可以再次特别是全部地被反射。光束L的相应地输出的光分量以光束L1的形式穿过第一分光器棱镜11的第三棱镜面F3，从第一分光器棱镜11出来，并且射到相应的摄像机或相应的探测器130。

光束L的剩下的光谱分量穿过二色性层1，透射过补偿棱镜21，从该补偿棱镜出来，并且如以光束L2的形式所示，经由第二分光器棱镜12的第一棱镜面F1进入到该第二分光器棱镜中。如仍以光束L3的形式所示，相应的光的分量也在光谱上有选择地在二色性层2上输出。相应的情况适用于第三分光器棱镜13，如用光束L4和L5所示。在此，未在相应的二色性层3上反射的光以光束L6的形式穿过该二色性层和指配的补偿棱镜23，并且进入到在右边示出的摄像机130中。

图2中以非常简化的局部视图示出了根据本发明的一种实施方式的带有彩色光束分光器设备100的显微镜***200，该彩色光束分光器设备是探测单元10的一部分。探测单元10在此也称为“第一”探测单元10。彩色光束分光器设备100和摄像机适配器110已经在前面介绍过了，并在此再次简化地示出。壳体120及其输入端和输出端121、122以及各棱镜面的命名。此外仅示出了与光束L6相应的光分量，该光分量射到在这里在右边示出的摄像机上。彩色光束分光器设备100可以如同根据图1的彩色光束分光器设备100那样设计，或者不同地设计。图2并非尺寸精准，因而相比于显微镜***200的其它组件，尤其可以把彩色光束分光器设备100设计得明显较小。

作为显微镜***200的组件，示出了物镜103、分光镜102、照明光学元件101、任选地存在的截止滤光器105、管式光学元件106例如单管透镜和任选地存在的偏转镜107。在物镜103与管式光学元件106之间设计了无限远光路U。在偏转镜107上，光轴A在所示例子中在纸面中向右弯折，如果没有偏转镜107，该光轴就会向下延伸，并且其它的各部件相应地对准。本领域技术人员特别是根据现有的场地提供，从这些和其它的替代方案中做出选择。物镜103和管式光学元件106作为光学***主要规定了显微镜***200的成像特性，如多次介绍，摄像机适配器110和/或彩色光束分光器设备100可以与这些成像特性相匹配，用来例如补偿剩余的纵向色差。

通过照明光学元件101，借助光源141提供的照明光照射到样本104或样品上。该光源可以是通常的低压光源或LED光源，其光例如也可以通过未示出的光导体输入。该光源与照明光学元件101和分光镜102一起形成这里在整体上标有140的宽视野照明***，该宽视野照明***对物体平面104或布置在该物体平面上的样本104'予以平面式照明。物镜103在此也是宽视野照明***140的一部分，因为它用于将照明光射入到样本104'或物体平面140中。

被物体平面104中的样本104'反射的光或荧光通过物镜103和分光镜102，经由管式光学元件106和偏转镜107成像到中间图像平面108中。如果存在截止滤光器105，则在此已经可以将光分量滤出。摄像机适配器110被设计用于把相应的光聚焦到摄像机或探测器130的图像平面中。观察光因而会聚地进入到彩色光束分光器设备中。通过所述的组件，特别是管式光学元件106和摄像机适配器110的光学元件111，提供了一种宽视野探测***150，该宽视野探测***的特征尤其是，在其中在与物体平面共轭的平面中未布置单孔光圈或多孔光圈。物镜103在此也是宽视野探测***150的一部分，因为它被用来汇集由样本104'或从物体平面140射出的光。摄像机或探测器130在此构造成平面探测器，特别是单色摄像机。

图3中示出了根据本发明的另一种特别优选的实施方式的显微镜***，且在整体上标有300。与根据图2的显微镜***200相反，显微镜***300具有两个探测单元10、20，即“第一”探测单元10和“第二”探测单元20。借助可切换的或者沿箭头方向可移动的切换反射镜301，光可以沿着相应的光路有选择地被引导至第一探测单元10或第二探测单元20中。在图3所示的快照中，光通过切换反射镜301被引导至第二探测单元20中，且在图像平面中在切换反射镜处向右输出。如果切换反射镜未处于所示位置，则光进一步向下射出。

如同在根据图2的显微镜***200中一样，第一探测单元10连接到宽视野探测***150或其一部分上。与根据图2的视图相反，由于偏转镜107的不同布置，光路在此在宽视野探测***150中首先向下伸展，并且在偏转镜107处在纸面中向左弯折。这里也可以采用不同的设计。如同在根据图2的显微镜***200中一样，在根据图3的显微镜***300中也存在宽视野照明***140。因此具体参见针对图2所做的说明。

然而在根据图3的显微镜***300中附加地设置了共焦照明***，其在此在整体上标有160。共焦照明***160具有点光源161。在所示例子中，点光源尤其可以是单孔光圈，激光在其光圈孔中聚焦，或者是未示出的光纤的端部，光呈点状地从其中射出。点光源161与中间图像面208和物体平面104共轭，从而共焦照明***160的照明光呈点状地聚焦到物体平面104中。

共焦照明***160的零部件还有照明光学元件201、分光镜205和xy-扫描单元210。借助照明光学元件201和分光镜205，点光源161的照明光可以输入到光路中。这通常是在分光镜205上被反射的荧光激发光，而由样本104'射出的光可以不受妨碍地至少部分地通过分光镜205。如已述，xy-扫描单元210有利地位于远心平面或与其共轭的平面中，借助该xy-扫描单元，点光源161的输入光可以按本已公知的方式偏转，因而其焦点在物体平面104中横向地移动。通过这种方式，可以实现在物体平面104中扫描样本104'，如在根本上是已知的。作为同样本身已知的另一光学部件，存在扫描目镜209。

由样本104'从物体平面104射出的光，在其特别是已通过物镜103和管式光学元件106之后，经由扫描目镜209进入到xy-扫描单元210中，因此在与照明光相反的方向上经历了偏转。该光然后经过分光镜205，并且经由孔眼光学元件211聚焦到单孔光圈212(孔眼)上。由于单孔光圈212布置在与物体平面104共轭的平面中，来自物体平面104的光基本上只能穿过单孔光圈212，并且经由探测光学元件213和另一偏转镜107射入到探测单元20中。孔眼光学元件211、单孔光圈212和探测光学元件213因而形成在图3中用170标出的共焦探测***。不同于图3中的视图，可以在单孔光圈212和探测光学元件213之间布置光导体。代替配备通常的摄像机130，探测单元20可以配备点探测器130'，这些点探测器仅仅在有限的范围内测量光强度。

如果上面分别提及“宽视野照明***”、“共焦照明***”、“宽视野探测***”和“共焦探测***”，则不言而喻的是，图2和3中分别明确地用标号140、150、160和170标出的光学组件单独分别不足以进行相应的照明或探测，而需要其它所示出的组件，但这些组件未明确地被标号140、150、160和170概括在内，且必要时也可以是多个相应***的一部分。在全部情况下，光路都可以借助偏转镜107任意地偏转。

图4中以量子产率图400的形式示出根据本发明的一种特别优选的实施方式采用彩色光束分光器的光分割。在这里，参照于横轴上的以纳米为单位的波长，在纵轴上绘出了量子产率。

这里用W1、W2、W3和W4示出了可以由相应的彩色光束分光器设备的不同的光谱通道探测到的波长分量。W1表示蓝色-通道，W2表示绿色-通道，W3表示橙色-通道，W4表示红色-通道。不同荧光颜料的光谱用它们各自的在本领域中已知的缩写表示。

图5中非常简化地示出另一种显微镜***，其根据本发明可工作，或者可以被设计用来实施根据本发明的方法，并且如此前在图2中一样，整体上用200标出。如这里同样非常简化地示出，该显微镜***200包括如先前已在不同的设计中介绍过的彩色光束分光器设备100。如先前一样，该彩色光束分光器设备在图5中作为探测单元10的一部分被示出。

在这里所示的例子中，探测单元10包括多个如已经在上面介绍过的传感器或摄像机，并且根据显微镜***200的设计而定，包括任意其它的光学元件，比如尤其是带通滤波器等。根据彩色光束分光器设备100和由此提供的光分量而定，可以存在相应数量的传感器或摄像机。这些传感器或摄像机，就像可以指配给探测单元10中的传感器或摄像机的摄像机构或分析机构一样，在图4中为明了起见，仅以唯一的摄像机130的形式再次示出。参见上述说明。

借助于探测单元10中的传感器或摄像机130，尤其可以得到数字的图像数据，这些图像数据尤其可以通过数据连接401，由探测单元10传递至计算单元402，例如PC或专用的显微镜控制器。这里可以在计算单元402中安装合适的软件，借助该软件可以分析相应地得到的图像数据。不言而喻，在此得到的图像数据的至少一部分也可以在硬件例如图形处理器(GPU)中予以分析。相应的软件例如可以与图形处理器进行交互。

通过同一个数据连接401或单独的控制线，也可以对探测单元10或其在此未详细示出的彩色光束分光器设备100进行控制，但也可以对传感器或摄像机130进行控制。为此采用同样以软件和/或硬件实施的控制单元403。

显微镜***200在此可以借助探测单元10的传感器来检测单张图像数据，借助计算单元402来分析单张图像数据和/或利用单张图像数据得到的图像数据，并且基于该分析进行控制，如先前同样详细介绍过。

如已述，例如可以相应地控制探测单元10的传感器或摄像机130。例如可以借助相应的控制单元403来调节至少一个传感器或至少一个摄像机130的放大倍数，或者调节其它参数，比如所谓的像素-Binning(合并)的感兴趣的区域或参数。也可以按照相应的控制对相应的传感器或摄像机130进行移动或更换。

通过另一数据连接404，可以将显示设备405例如监视器连接到计算单元402上。替代地，显示设备405也可以是计算单元402的一部分，或者安置在与计算单元共用的壳体中。在显示设备405上，用户可以观察图像数据，这些图像数据已借助探测单元10中的传感器或摄像机得到并且在计算单元402中予以处理。在计算单元402中对图像数据的处理在此尤其可以包括光谱分离、来自不同光谱通道的图像数据的叠加，特别是伴随着相应的强度调整，和由图像处理领域已知的任何措施。例如，可以对来自某些或全部颜色通道的图像数据或者组合的图像予以白色平衡或色颜平衡、零值减法、数字滤波、归一化、对比度补偿、对比度增强、锐化或分割。

基于显示在显示设备405上的图像，用户可以通过用户界面406来改变图像处理的参数和/或探测单元10的控制参数，该用户界面可以通过另一数据连接407与计算单元402耦接。替代于这种手动的控制，也可以规定纯自动的控制，这种自动控制例如借助存储的特别是以查询表格、特性曲线等为形式的规则来改变相应的参数。在本发明的范畴内也可以采用控制的混合形式。如同显示设备405一样，用户界面406可以是计算单元402的一部分，或者安置在与计算单元共用的壳体中。用户界面406尤其可以具有已知的输入器件，比如真实的或虚拟的按键。也可以设置鼠标、轨迹球、触控板或其它特别适合于操纵图像数据的输入器件。用户界面406和显示设备405也可以至少部分地构造成设备，其形式例如为触摸屏。

在显微镜***200的图4所示的实施方式中，借助控制单元403，也可以通过另一数据连接408控制照明单元409。该照明单元409在此尤其被设计用于以一个或多个规定波长或波长范围的荧光激发光的形式提供照明光。该照明光可以按相干或不相干的形式，特别是使用可调制的光源比如LED予以提供。但这些波长或波长范围也可以特别是借助合适的、尤其是可更换的滤光器或滤光器设备比如滤光轮、滤光片、滤光立方体等来选取。照明单元409可以包括一个或多个在图4中未单独示出的光源，这些光源可以分别提供单色或多色的、线性的、圆形的或非偏振的光。在多个光源的情况下，它们的光尤其也可以例如借助分光器或其它输入机构被输入到共同的照明光路中。如图4所示的例子中所示，一个或多个光源的光例如可以借助光纤元件410照射到这里也用104'标出的样本上。代替使用光纤元件410，也可以采用传统的利用部分透明的部件、透镜、反射镜等工作的入射光或透射光机构，如先前借助图2和3所示。也可以规定样本104'的位置可调节性。也可以分别设置如先前已参照图2和3介绍过的照明单元140或160。在本发明的设计中，也可以相应地控制这些照明单元。

尤其可以在图4所示的显微镜***200中规定，根据借助探测单元10得到的且在计算单元402中分析的图像数据，对照明机构409进行自适应的控制。通过这种方式，可对一个或多个照明单元的照明参数例如光强或所选波长进行有针对性的调整。这种调整可以手动地、部分自动地或全自动地进行。特别是在使用多种可以通过不同的激发波长予以激发的荧光颜料时，通过这种方式例如可以使得不同的光强彼此匹配，以便防止所得的图像被荧光通道过度曝光。换句话说，通过调整照明同样可以实现不同荧光通道之间的强度补偿。因为在此始终都仅照射对于最佳探测所需的光量，所以通过这种方式可以保护样本和防止过快老化。

通过另一数据连接411可以调整样本104'的位置和方向。

作为显微镜***200的其它部件—该显微镜***还可以具有(荧光)显微镜***的全部已知的部件，示出了物镜103、尤其构造为多带通滤波器的截止滤光器105、管式光学元件103，它们标有与根据图2的相应部件相同的标号。

不言而喻，可以在所示设计或其它设计的显微镜***200中采用的全部提到的数据连接和全部其它的数据连接，可以按单向的或双向的数据连接的形式来实现，有线地或无线地实现，例如按Wi-Fi、蓝牙、红外或其它已知的远程传输技术的形式来实现。

附图标记清单

10、20 探测单元

100 彩色光束分光器设备

110 摄像机适配器

111 摄像机适配器中的光学部件

120 壳体

121 壳体的输入端

122 壳体的输出端

130、130' 摄像机、探测器

131 探测平面

200、300 显微镜***

11、12、13 第一、第二、第三分光器棱镜

1、2、3 第一、第二、第三二色性层

Fl、F2、F3 分光器棱镜上的第一、第二、第三棱镜面

21、22、23 第一、第二、第三补偿棱镜

F1'、F2' 补偿棱镜上的第一、第二棱镜面

A 光轴

U 无限远光路

L、L1-L6 光束、部分光束

101、201 照明光学元件

102、205 分光镜

103 物镜

104 物体平面

104' 物体

105 截止滤光器

106 管式光学元件

107 偏转镜

108、208 中间图像

140 宽视野照明***

141 光源

150 宽视野探测***

160 共焦照明***

161 点光源

170 共焦探测***

209 扫描目镜

210 xy-扫描单元

211 孔眼光学元件

212 单孔光圈

213 探测光学元件

300 量子产率图

301 切换反射镜

W1-W4 量子产率颜色通道

402 计算单元

403 控制单元

405 显示设备

406 用户界面

409 照明单元

410 光纤元件

401、404、407、408、411 数据连接

Claims (26)

1.一种显微镜***(200、300)，具有第一探测单元(10)或者具有多个探测单元(10、20)，所述多个探测单元包括第一探测单元(10)和至少一个第二探测单元(20)，其中，所述第一探测单元(10)或所述多个探测单元(10、20)中的至少一个探测单元具有彩色光束分光器设备(100)，该彩色光束分光器设备带有三个分光器棱镜(11、12、13)，

其特征在于，

-每个分光器棱镜(11、12、13)都具有第一、第二和第三棱镜面(F1、F2、F3)，在所述分光器棱镜(11、12、13)的每个第二棱镜面(F2)上或者与该第二棱镜面平行地提供了二色性层(1、2、3)；

-所述分光器棱镜(11、12、13)的各第一棱镜面(F1)朝向同一方向，并且相互平行地相对于光轴(A)成直角地朝向，该光轴穿过所述分光器棱镜(11、12、13)的第一和第二棱镜面(F1、F2)；

-所述分光器棱镜(11、12、13)的第一和第二棱镜面(F1、F2)彼此间分别布置成锐角的第一角度，所述分光器棱镜(11、12、13)的第二和第三棱镜面(F2、F3)彼此间分别布置成直角或钝角的第二角度，所述分光器棱镜(11、12、13)的第三和第一棱镜面(F3、F1)彼此间分别布置成锐角的第三角度；

-给每个所述分光器棱镜(11、12、13)都指配了带有第一和第二棱镜面(F1'、F2')的棱柱形的补偿部件(21、22、23)，其中，每个所述补偿部件(21、22、23)的第二棱镜面(F2')都布置在与分别指配的所述分光器棱镜(11、12、13)的第二棱镜面(F2)共同的平面或与该第二棱镜面平行的平面中。

2.如权利要求1所述的显微镜***(300)，其具有物镜(103)和布置在所述物镜(103)的图像侧的管式光学元件(106)，其中，在所述物镜(103)和所述管式光学元件(106)之间形成无限远光路(U)，并且所述管式光学元件(106)使得光从所述无限远光路(U)聚焦到图像平面(108、208)中，该图像平面布置在所述管式光学元件(106)的图像侧并且与物体平面(104)共轭。

3.如权利要求2所述的显微镜***(200、300)，其具有宽视野照明***(140)和宽视野探测***(150)，用于平面地照明和检测所述物体平面(104)的区域。

4.如权利要求3所述的显微镜***(200、300)，其中，所述宽视野照明***(140)具有布置在所述无限远光路(U)中的分光镜(102)，该分光镜使得光源(141)的光输入到在所述物镜(103)与所述管式光学元件(106)之间的所述无限远光路(U)中，或者输入到另一个无限远光路中。

5.如权利要求1～4中任一项所述的显微镜***(300)，其具有共焦照明***(160)和共焦探测***(170)，用于点状地扫描所述物体平面(104)的区域。

6.如权利要求5所述的显微镜***(300)，其中，所述共焦照明***(160)在与所述物体平面(104)和所述图像平面(208)共轭的平面中具有点光源(161)，其中，所述共焦探测***(170)在与所述物体平面(104)和所述图像平面(208)共轭的所述平面中或者在另一个与所述物体平面(104)和所述图像平面(208)共轭的平面中具有孔眼光圈(212)。

7.如权利要求5或6所述的显微镜***(300)，其中，所述共焦照明***(160)具有用于使得照明光偏转的扫描机构(210)。

8.如权利要求5～7中任一项所述的显微镜***(300)，其具有多个探测单元(10、20)，所述多个探测单元包括第一探测单元(10)和至少一个第二探测单元(20)，其中，所述第一探测单元(10)指配给所述宽视野探测***(150)，所述至少一个第二探测单元(20)指配给所述共焦探测***(170)。

9.如权利要求5～8中任一项所述的显微镜***(300)，其中，在所述管式光学元件(106)的图像侧提供可布置在两个位置的切换反射镜(301)，其中，在所述切换反射镜(301)的第一位置，光射入到所述宽视野探测***(150)中，在所述切换反射镜的第二位置，光射入到所述共焦探测***(170)中。

10.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，对于所述分光器棱镜(11、12、13)，各所述第一角度具有相同的角度量值，各所述第二角度具有相同的角度量值，各所述第三角度具有相同的角度量值。

11.如权利要求10所述的显微镜***(200、300)，其中，各所述第一角度分别为30°，各所述第二角度分别为90°，各所述第三角度分别为60°，或者其中，各所述第一角度分别为22.5°，各所述第二角度分别为112.5°，各所述第三角度分别为45°。

12.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，各所述分光器棱镜(11、12、13)分别设计成具有相同棱镜角度的Bauernfeind-棱镜。

13.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，各所述分光器棱镜(11、12、13)具有彼此不同的体积。

14.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，所述第一探测单元(10)或者所述多个探测单元(10、20)中的每个探测单元包括带有输入端(121)的壳体(120)，该输入端可无工具地与显微镜(200)的探测输出端松开。

15.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，所述第一探测单元(10)的或者所述多个探测单元(10、20)中的每个探测单元的各所述分光器棱镜(11、12、13)包括第一、第二和第三分光器棱镜(13)，其中，所述光轴(A)垂直于所述第一分光器棱镜(11)的第一棱镜面(F1)射入到所述分光器设备(100)中，并且垂直于指配给所述第三分光器棱镜(13)的所述补偿部件(23)的第一棱镜面(F1')从所述分光器设备(100)中射出，其中，沿着所述光轴(A)射入到所述分光器设备(100)中的多色光(L)借助所述二色性层(1、2、3)被分成光谱分量(L1-L6)，其中，所述光谱分量之一(L6)经由指配给所述第三分光器棱镜(13)的所述补偿部件(23)的第一棱镜面(F1')从所述分光器设备(100)中射出，其中，其它的所述光谱分量(L1、L3、L5)分别经由第一、第二和第三分光器棱镜(11、12、13)的第三棱镜面(F3)从所述分光器设备(100)中射出。

16.如权利要求15所述的显微镜***(200、300)，其中，在所述第一探测单元(10)内或者在所述多个探测单元(10、20)中的每个探测单元内，分别为指配给所述第三分光器棱镜(13)的所述补偿部件(23)的第一棱镜面(F1')和所述分光器棱镜(11、12、13)的第三棱镜面(F3)分别后置了用于安置探测器(130、130')的输出端(122)和/或后置了探测器(130、130')。

17.如前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，各所述补偿部件(21、22、23)经过设计，从而多色光的光谱分量在所述彩色光束分光器设备(100)中分别经历玻璃路径，该玻璃路径的各长度相差不超过预定的量值。

18.一种用于采用显微镜***(200、300)显微地成像的方法，该显微镜***具有第一探测单元(10)或者多个探测单元(10、20)，所述多个探测单元包括第一探测单元(10)和至少一个第二探测单元(20)，其特征在于，使用根据前述权利要求中任一项所述的显微镜***(200、300)，其中，借助所述显微镜***(200、300)把多色光射入到所述第一探测单元(10)，或者分别射入到所述多个探测单元(10、20)之一中，并且分成不同的光谱分量，其中，分别通过探测器(130、130')来检测各光谱分量。

19.如权利要求18所述的方法，其中，使用了显微镜***(300)，该显微镜***具有：宽视野照明***(140)和宽视野探测***(150)，用于平面地照明和检测所述物体平面(104)的区域；以及共焦照明***(160)和共焦探测***(170)，用于点状地扫描所述物体平面(104)的区域，其中，该方法包括宽视野工作模式和共焦工作模式，在这些工作模式之间根据用户设定进行切换。

20.如权利要求18或19所述的方法，其中，通过所述探测器(130、130')检测的不同的光谱分量至少部分地借助计算单元来处理。

21.如权利要求20所述的方法，其中，对不同的光谱分量的处理包括记录和叠加至少一部分不同的光谱分量。

22.如权利要求19所述的方法，其中，针对至少一部分不同的光谱分量提供位置偏差数据并且用于记录。

23.如权利要求20～22中任一项所述的方法，其中，对不同的光谱分量的处理包括数据分析。

24.如权利要求23所述的方法，其中，基于所述数据分析，调节所述显微镜***(200、300)的一个或多个探测参数和/或照明参数，和/或调节至少一个所述探测器(130、130')的一个或多个探测参数。

25.如权利要求20～24中任一项所述的方法，其中，对不同的光谱分量的处理包括光谱分离。

26.如权利要求25所述的方法，其中，检测像素数据形式的不同的光谱分量，和/或所述处理包括像素数据的产生，其中，在所述像素数据中确定出一个或多个像素的内容，所述像素的光谱仅由恰好一个荧光团的贡献引起，并且将所述内容用作所述光谱分离的参考值。

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