[发明专利]用于对样本中的点状目标进行三维定位的显微装置和方法

摘要

用于对样本中点状目标实现三维定位的显微装置，包括探测光学系统，以三维聚焦光分布的形式将布置在物空间的点状目标成像至像空间；分色装置，将光分成至少两个独立的光束，其波长落入不同的波长区域；至少两个探测单元，布置在像空间中，其中的一个接收两个光束中的一个，而另一个接收两个光束中的另一个，每个探测单元都包括布置与各光束的入射方向垂直的探测表面，用于感测光斑；评价单元，通过评价在探测表面上感测的光斑，确定在相关点状目标的横向X‑Y位置，以及相关点状目标在垂直于清晰度平面的光轴方向上相对于清晰度平面的轴向Z位置；用于两个波长区域中的至少一个区域的至少一个Z位置校正值，存储在评价单元中，校正值表示了探测光学系统在该波长区域上的纵向色差；以及评价单元使用相关Z位置校正值来校正在各波长区域上确定的Z位置。

主权项

一种用于对样本(112)中的点状目标(30,114)实现三维定位的显微装置(100)，包括：探测光学系统(36,108)，以三维聚焦光分布的形式将布置在物空间的点状目标(30,114)成像至像空间；影响各聚焦光分布的装置(44,124)，使得当点状目标(30,114)位于清晰度平面(40)中时，其相关的光斑(42)具有对称的形状；当点状目标(30,114)位于清晰度平面(40)背向探测光学系统(36,108)的一侧时，其相关的光斑(42)具有第一非对称形状；而当点状目标(30,114)位于清晰度平面(40)朝向探测光学系统(36,108)的一侧时，其相关的光斑(42)具有可区分于第一非对称形状的第二非对称形状；分色装置(126)，将用于对点状目标(30,114)成像的探测光学系统(36,108)产生的光分成至少两个独立的光束，其波长位于不同的波长区域；至少两个探测单元(146,148)，它们布置在像空间中，其中的一个探测单元接收两个光束中的一个，而另一探测单元接收两个光束中的另一个，每个探测单元(146,148)都包括布置为与相应的光束的入射方向垂直的探测表面(38,150,152)，用于感测光斑(42)，每个光斑表示穿过相关聚焦光分布的平面横截面；评价单元(154)，通过评价在探测表面(38,150,152)上感测的光斑(42)，确定在与清晰度平面(40)平行的物平面内的相关点状目标(30,114)的横向X‑Y位置，以及相关点状目标(30,114)在垂直于清晰度平面(40)的光轴(O)方向上相对于清晰度平面(40)的轴向Z位置，清晰度平面(40)是与像空间中布置有探测表面(38,150,152)的探测平面光学共轭的物空间中的平面；用于可被探测单元(146,148)探测的不同波长区域的各个Z位置校正值，存储在评价单元(154)中，Z位置校正值表示探测光学系统(36,108)在相应波长区域上的纵向色差；以及评价单元(154)使用相关Z位置校正值来校正在各波长区域上确定的各点状目标(30,114)的Z位置。