CN114755813B - 带有可移动激光束的模块化物镜组件 - Google Patents

Abstract

在各种实施例中，本发明提供一种微型可移动束激光物镜，其构造成装配在标准物镜的非常小的尺寸内。该小型便携式可移动激光源允许束射向计算机生成的目标或聚焦的目标指示器束的斑。

Description

带有可移动激光束的模块化物镜组件

本申请是申请号为201980010711.8、申请日为2019年1月29日、名称为“带有可移动激光束的模块化物镜组件”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

该申请要求保护2018年1月29日提交的编号为62/623,375的美国临时申请的权益，该申请通过引用以其整体并入本文中。

背景技术

红外激光器已成为用于辅助再现技术(ART)中某些操作的选择方法。调谐到水吸收带的小型红外激光器的可用性允许通过非接触的I类红外束来对胚胎和精子操作。ART的实践指示，近红外(例如，1450至1480nm的波长)激光在该领域中是无价的。它们可用于例如透明带的钻孔和消融(用于切断活检组织(biopsy)与胚胎之间的连接以及操纵活检组织和胚胎)以及极体提取，它们已在大多数国家中用于应用。它们也可用于胚胎去核和辅助核移植。

发明内容

本发明的各种实施例提供一种供显微镜使用的激光物镜(objective)组件，其可提供可移动的二向色镜且因此提供可移动的激光束。在一些实施例中，指示器束也可设在相同装置内。当镜移动时，指示器束将保持与激光束相反，提供关于后者位置的基本信息。当通过显微镜的相机系统观察时，指示器束叠加在显微镜图像上且指示激光在发射时的位置。

在一些实施例中，本发明提供一种模块化显微镜物镜组件，其提供可移动的激光束和相反的指示器束，包括：可移动镜框，该可移动镜框用于支承二向色镜，该镜具有用于引导激光束穿过物镜且朝向目标以用于执行激光显微手术的第一侧，以及用于将指示器束朝向相机在与激光束相反的方向上引导以用于提供目标上激光束位置的可见指示的第二侧；以及促动系统，该促动系统用于移动镜框和镜，该促动系统包括构造成向镜框提供基本垂直于其平面的恢复力的恢复支承系统，以及构造成反抗恢复力的运动学支承系统，该运动学支承系统包括至少一个线性促动器。

在一些实施例中，每个线性促动器包括构造成接触镜框的杆，以及构造成移动相应杆的压电换能器。

在一些实施例中，运动学支承系统是三点支承系统，该三点支承系统包括两个线性促动器和构造成接触镜框的销。

在一些实施例中，组件还包括安装到镜框的两个位置测量磁体和定位于其附近的两个霍尔效应传感器。

在一些实施例中，恢复支承系统包括定位在镜框与物镜本体之间的一个或多个磁体或者一个或多个弹簧。

在一些实施例中，恢复支承系统为磁性支承系统，该磁性支承系统包括至少三个磁体：上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到可移动镜框，具有由上磁体吸引的上面和由下磁体排斥的下面，使得上磁体与下磁体之间的空间为中间磁体提供基本恒定的恢复力。

在一些实施例中，恢复支承系统为磁性支承系统，该磁性支承系统包括六个磁体，镜框的每侧上三个，每组的三个包括：上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到可移动镜框，具有由上磁体吸引的上面和由下磁体排斥的下面，使得上磁体与下磁体之间的空间为中间磁体提供基本恒定的恢复力。

下文进一步描述本发明的额外特征和优点。该概述部分仅意在说明本发明的某些特征，且不意在以任何方式限制本发明的范围。未论述本发明的特定的特征或实施例或者一个或多个特征包括于该概述部分中不应解释成限制如所要求保护的本发明。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及该申请的优选实施例的以下详细描述。出于说明本申请的系统和方法的目的，图中示出优选实施例。然而，应理解的是，该申请不限于所示出的精确布置和手段(instrumentality)。图中：

图1A是说明性模块化显微镜物镜组件的示意图；

图1B是安装在显微镜转台上的图1A的模块化显微镜物镜的侧视图；

图2是图1A的模块化显微镜物镜的剖面图；

图3是图1A的模块化显微镜物镜的透视图，壳体以透明示出；

图4是图1A的模块化显微镜物镜的透视图，示为没有壳体；

图5是图1A的激光器模块的透视图，该激光器模块壳体以透明示出；

图6是从图5的激光器模块的相反侧的透视图；

图7是带有用于接纳激光器模块和指示器模块的槽的图1A的安装模块化本体的透视图；

图8是根据本发明的一些实施例的可移动束激光物镜组件的示意性左手侧视图，壳体以透明示出；

图9A是根据本发明的一些实施例的可移动束激光物镜组件的左手侧视图，示为没有壳体；

图9B示出旋转90°到围绕光轴的平面中以示出指示器模块的图9A的可移动束物镜；

图9C示出旋转额外90°以示出右手侧的图9B的可移动束物镜；

图9D示出旋转额外90°以示出激光器模块的图9C的可移动束物镜；

图10是图9A-9D的可移动束物镜的顶(物镜端)视图；

图11是图9A-9D的可移动束物镜的底(面向相机端)视图；

图12是图8的镜框的透视图；

图13是图9A和图9C的镜框的顶视图；

图14是图13的镜框的底视图；

图15是根据本发明的一些实施例的可移动束激光物镜组件的透视图；

图16是图15的可移动束物镜的另一透视图；

图17是图15的可移动束物镜的左手侧的透视图，示为没有壳体；

图18是图17的可移动束物镜的前透视图，示出其物镜端；

图19是图17的可移动束物镜的前透视图，示出其面向相机端；

图20是图17的可移动束物镜的左手侧的透视图，示出与物镜本体分开的控制板；

图21是图15的可移动束物镜的右手侧的透视图，示为没有壳体且没有控制板；

图22是根据本发明的一些实施例的销和销保持器的透视图；以及

图23是根据本发明的一些实施例的镜框的顶视图。

具体实施方式

例如在编号为8,422,128的美国专利和编号为9,335,532的美国专利中描述了激光物镜组件，诸如LYKOS®和ZILOS-tk®，该专利都转让给Hamilton Thorne, Inc.且通过引用以其整体并入本文中。

LYKOS®和ZILOS-tk®通常提供静态脉冲聚焦的红外(IR)束，其在场中心的固定位置。大体上在反置的显微镜上，使用操纵器使目标(例如，胚胎或胚胎活检组织)横跨束焦点移动。焦斑的位置由叠加在显微镜图像上的计算机生成的目标图像或可见的目标束(在本文中也称为RED-i®；例如，见编号为8,149,504的美国专利和编号为8,422,128的美国专利，该专利都转让给Hamilton Thorne, Inc.且通过引用以其整体并入本文中)所指示。激光以短暂的能量脉冲对选择的目标发射。为了照射期望的部分，用户可将激光正好设置于焦斑中且发射激光脉冲。在某些应用中，可使用一系列的激光脉冲，在其它应用中，可使用单个脉冲。出于该原因，优选地包括多脉冲能力，且例如，挤压的活检组织可用一系列的单个或多个脉冲来切割。

本领域中需要可提供可移动束的改进的激光物镜组件。

本发明的实施例提供一种微型可移动束激光物镜，其构造成装配在标准物镜的非常小的尺寸内。该小型便携式可移动激光源允许束射向计算机生成的目标或射向聚焦的目标指示器(例如，RED-i®)束的斑。

如在图1A-B和图2-7中示出且在编号为8,422,128的美国专利(其通过引用并入本文中)中详细描述的，用于横跨场生成和移动显微镜激光束的微型机构优选地构造在大体上像LYKOS®那样操作的紧凑的激光物镜内。参照图1A(其为说明可移动束激光物镜的大体操作的示意图)，并入壳体110中的显微镜物镜组件100内的壳体600中的激光器组件/模块500布置成具有反平行于光轴122的外照射(epi-illuminate)准直IR激光束522。从激光源510沿第一路径524通过准直透镜520提供的IR激光束522由45°镜530(带有可选涂层532，例如，可增强离开镜530的红外激光束522的反射率的红外反射器)沿第二路径534反射到安装在本发明的镜框(图1A的示意图中未示出镜框；例如，见图8、图9A、图9C、图12-14)中的45°二向色镜124的第一侧表面124a上，束从其沿第三路径535反射通过光学系统且由物镜120聚焦在目标上。它被吸收于目标中。来自显微镜聚光器的标准可见束从其它方向照射目标，且目标的图像由物镜形成且传输到相机。因此，激光和图像束在相反方向上行进。

同时，从指示器光源310沿第一指示器路径324通过指示器准直透镜320提供的准直LED指示器束322(波长典型地约633nm，但可在各种应用中使用不同的波长，例如400至700nm，以提供与像场的对照)与激光束路径535反平行地生成，且由可调节镜330沿第二指示器路径334反射到镜框(图1A的示意图中未示出镜框；例如，见图8、图9A、图9C、图12-14)中的二向色镜124的第二(面向相机)侧表面124b上，且以约90°反射到与激光束路径535相反的方向上。LED光提供目标上的激光位置的指示器，且沿第三指示器路径335通过透镜336和转台50上的转台安装部130行进到相机。同时，由显微镜系统提供目标图像：来自LED指示器的红点看起来叠加在它上，且指示激光在目标上的位置。

在一些实施例中，光从指示器源310的反射和/或光从激光源510离开二向色镜124的反射可通过其一个或两个表面上的涂层来增强。例如，第一侧表面124a可涂覆有设计成增强入射激光束的红外波长中的反射率且以可见光和紫外光传输的层。第二侧表面124b可包括反射涂层或其它反射增强机构。备选地，可使第二侧表面124b不涂覆或涂覆有抗反射涂层，使得最大限度地减小指示器束从其上的反射，在该情况下第一侧表面124a可用来在相反方向上反射激光束和指示器束两者。在该备选实施例中，路径334上的指示器束行进通过二向色镜的面向相机的表面124b，在内部由二向色镜的表面124a(其面向物镜)上的涂层来反射，且由表面124b在与激光束路径535正好反平行的方向上传输。侧124a上的涂层可设计成优先同时反射激光源波长和指示器源波长两者。

由于如上文描述的那样来自壳体400中的指示器组件/模块300的LED指示器光反射离开二向色镜的侧124a或侧124b，在两种情况下，沿路径335离开二向色镜124的指示器束322将与从表面124a反射的激光束路径535反平行。因此，可调节镜330可设置成使沿路径335的指示器束与相机/目镜中的目标的图像重合。尽管二向色镜124运动，LED图像保持与激光目标重合且看起来叠加在该激光目标上，所述运动如下文详细描述的那样由本发明提供。

带有分别用于接纳激光器模块500和指示器模块300的槽210、220的图7中大体上示出的模块化本体200优选地在本发明中适于具有相对于光轴122以45°切割的槽823(见图8)，可移动二向色镜124装配到槽823中，支承在其镜框805上，如下文详细描述的。

参照图8、图9A-D和图10-14，在一些实施例中，激光可如下通过可移动束激光物镜800的内部系统来操纵。

激光束朝向目标反射约90°离开二向色镜124。二向色镜124安装在镜框805上，使得它可在两个轴线上移动，且沿路径535的激光束可射向目标上的任何点。

二向色镜框805由恢复力推动，例如，相对于销808垂直于镜表面向上。在一些实施例中，销808是静态顶点销，其可形成镜框805的三点支承的一点(如下文描述的由促动器杆814、828的末端提供的另两个支承件)。杯状物809可设在镜框805上，销808构造成装配到镜框805中。在一些实施例中，杯状物809可包括在镜框805的顶点处的机加工的蓝宝石锥形枢转孔。

恢复力可例如通过弹簧、一个或多个磁体或其它恢复器件(其例如附接在镜框805与物镜本体之间)来提供。在一些实施例中，恢复力通过六个右圆柱磁体(例如，直径1.5mm，高度1.5mm)来提供，在镜框805的每侧上三个，如下文描述的那样布置。

第一磁体810安装在物镜本体中，且吸引第二磁体811，第二磁体811安装在镜框805的周边处，从而迫使镜框805向上。

安装在镜框805中的第二磁体811的上面受第一磁体810的下面吸引。

第三磁体812安装成与第一磁体810和第二磁体811大致同轴，与二向色镜124下方的物镜本体中的第一磁体810相反。第三磁体812设置成排斥第二磁体811的下面。因此，它也排斥第一磁体810的下面。

因此，磁力组合以使镜框805在第一磁体810与第三磁体812之间浮动，迫使镜框805朝向第一磁体810向上。相互排斥的第一磁体810和第三磁体812提供用于第二磁体811移动其中的空间，其中对第二磁体811的力在第一磁体810与第三磁体812之间的中间的第二磁体811的位置范围内几乎恒定。因此，该布置对第二磁体811且因此对镜框805的左手侧提供准均匀恢复力。

在镜框805的相反(右手)侧上，第四磁体824、第五磁体825和第六磁体826分别与镜框805的左手侧上的磁体810、811、812对称地布置，使得由于第五磁体825受第四磁体824的吸引以及第五磁体825与第六磁体826之间的排斥，镜框805的右手侧浮动。第五磁体825嵌入镜框805中，在与第二磁体811的相反侧上。

该布置的准均匀恢复力通过保持来自压电促动器的更恒定力平衡要求来改进镜框805的压电定位的可再现性(在下文详细描述)，且增加它们的有效操作范围(给定它们为镜框定位供应相反力的能力有限)。

因此，镜框805从左手侧和右手侧都经受磁恢复力，将它相对于销808垂直于镜表面向上推动。

提供两个可调节的压电促动器880、890，在物镜800的每侧上一个，每个具有可延伸或收缩的杆814、828。促动器880、890中的每个是线性机器，且可包括例如本体813、827；杆814、828；换能器829、830；以及保持器831、832。本体813、827有惯性且不移动，但支承系统的其余部分。杆814、828与在杆的端部处附接到杆的换能器829、830移动。换能器829、830是压电驱动器，其将振动向下发送到相应的杆814、828。铜或黄铜保持器831、832保持相应的杆814、828，使得当由附接的换能器振动时，杆沿本体813、827移动。换能器829、830包含线(未示出)，该线为它内部的压电振荡器提供功率。通过使换能器829、830的振荡变化，可使杆814、828下降或上升。这对镜框805提供力且使它移动，从而改变镜124的角度，移动激光束路径535和相反的指示器(例如，RED-i®)束路径335。

杆814、828构造和布置成向下压在镜框805的顶表面上的转角安置平面820、821上。这些杆814、828可在成分和/或尺寸上变化，但在本实施例中为碳纤维复合物，带有在长度上大致1.2cm且在直径上大致1mm的尺寸，全都提供对镜框805大致垂直于其平面向下施加压力的力，左边上的恢复磁体810、811、812和右边上的对称磁体824、825、826相对于其提供向上的恢复力。通过使这些杆814、828的竖直位置压电地变化，用户可将镜框805移动到期望的平面中，且从而布置成用从二向色镜124反射的激光束来扫描目标。

在一些实施例中，短杆815(例如，碳、黄铜或铝)在一端处附接到物镜本体(见图8)，且在镜框805的左手侧上装配到特殊形状的槽816中(见图12)。它设计成防止镜框805中的偏转(yaw)，镜框805在垂直于镜框805的方向上自由地滑动经过它，但相对于横向(偏转)运动受约束。

在其它实施例中，可使用不同的机构来防止偏转(镜框805的侧向运动；即，镜框805的平面中的移动)。

例如，参照图9A、图9C和图13，在一些实施例中，相对于偏转运动的约束通过在物镜本体的每侧上安装细碳纤维833、834(例如，直径上约0.5mm)来提供，每个纤维使用粘合剂或螺钉固定器来附接到物镜本体，且被引导横跨相应的横向槽835、836。该碳纤维833、834提供障碍物，在激光束方向535改变时，镜框805相对于该障碍物上下滑动。碳纤维833、834的功能在于防止镜框805在垂直于光轴的方向上沿槽轴线移动(偏转运动)。例如，碳纤维833、834可通过胶滴来附接(在图9A和图9C中示为两个圆)。碳纤维(或下文描述的备选钢杆)具有弹性性质，其可用来提供力，使得镜框805保持在其中心位置中且不偏转，且/或如果可移动束激光物镜800突然加速(例如，冲击或下落)，允许吸收一些震动。

在另外的实施例中，可在镜框805的每侧上提供两个碳纤维，覆盖每个槽835、836的两个开放端。第一纤维可安装在槽的一端处，且第二纤维可安装在槽的相反端处，约束镜框以免在垂直于光轴的槽轴线平行的相反方向上移动。两个纤维可对称地放置在相应的横向槽835、836的任意端上，使镜框805保持在槽835、836内，但能够自由地朝向槽的一侧或另一侧移动，从而改变保持在镜框805中的镜124的角度且改变从它反射的光的方向。

在上文的实施例中，可使用(不锈)钢杆代替碳纤维来防止偏转。在一些实施例中，可使用具有约1mm直径的不锈钢杆代替上文描述的碳纤维。

在一些实施例中，额外的槽或小沟可构建到镜框805的底脚中每侧上，促动器杆814、828的端部装配到其中。由于镜框805不能将杆814、828移动到沟外(其因此防止偏转)，镜框805中额外的槽/沟防止侧向运动(偏转)。

对镜框805的控制通过附接到物镜本体的两个小的线性压电促动器880、890来提供，该促动器在与恢复力相反的方向上生成相对于镜框805的力，且该促动器形成设置束镜124的角位置的三点运动学支承件中的两个(第三为销808)。由促动器杆814、828向前或向后移动的距离由计算机控制下的电压脉冲格式和脉冲长度来确定。因此，这些促动器880、890提供横跨整个目标场移动IR激光器和其RED-i®指示器的自由。

在一些实施例中，如下文描述的，镜框805的定向以两种方式得到。

1. 磁性位置

镜框805的定向可通过使用安装在镜框805上的两个另外的磁体817、818来确定，其优选地居中位于转角杆座820、821(压电促动器杆814、828压在其上)上或转角杆座820、821与悬架销插座809之间的线上。在这些磁体817、818的正下方，两个对称放置的霍尔效应传感器819、837安装在物镜本体上。当镜框805在其两个轴线上移动时，两个霍尔传感器819、837处的场给出镜框805定向的量度。霍尔传感器819、837(其输出可提供给控制计算机)提供从镜框霍尔磁体817到左手侧上的霍尔传感器819的距离以及类似的霍尔磁体818到右手侧上的霍尔传感器837的距离的快速确定，且允许快速计算镜框805的定向以及如何到达指定的目的地。

2. RED-i®探测器(finder)位置

镜框805的定向也可通过红色探测器LED点在目标图像上的位置来确定。点的位置可通过识别(通常为红色)点和由图像分析得到其质心坐标来定位。镜框805的定向可从那些坐标快速获得。

在一些实施例中，压电线性促动器880、890分别放置在位置测量磁体817、818的中心正上方，或正好在杯状物809与压电促动器杆814、828末端(其在转角820、821处压在镜框805上)之间的轴线上。

可移动束物镜组合压电线性促动器880、890来定位镜框805和霍尔传感器819、837以确定它的角定向。大体上，压电促动器对控制脉冲的位置响应将取决于单独的促动器和为实现期望的镜框805位置所需要施加的力来变化。在一些实施例中，以一定占空比(例如，3/4开，1/4关)提供给促动器马达的脉冲可提供向上/向后的移动，而相反的脉冲(1/4关，3/4开)可提供向下/向前的移动。脉冲的长度确定杆814、828移动多远。霍尔传感器819、837对镜框805上的定位磁体810、811、812和824、825、826的局部场强的响应也可略微不同。对于镜框805的每个2D位置(以及因此目标上激光焦点的位置)，将存在来自霍尔传感器819、837的对应的2D响应。在控制计算机中编程的反馈回路可用来控制压电促动器880、890到达如由霍尔传感器819、837所确定的特定2D位置。可由控制计算机执行校准，以将(如直接通过相机上的RED-i®斑的图像分析所确定的)镜框805的2D角位置映射到由霍尔传感器819、837测量的对应2D坐标来用作对促动器反馈回路的输入。

校准优选为自动的且通过位置记录的控制计算机软件分析来提供。镜框805的定向通过N个位置(其中N通过测量来确定；例如，10<N<2000)。在每个位置中，确定和存储两个霍尔效应信号和单个RED-i®探测器点的两个坐标。

得到霍尔值与RED-i®位置之间的关系，且生成预测模型。优选地，这以设置的间隔来进行以确保校准不改变。在一些实施例中，自动校准可每早在使用之前进行。在其它实施例中，它可在使用激光时实时动态地进行。

在一些实施例中，霍尔传感器819、837可用来提供视场的磁图，其中对于RED-i®指示器束的所有位置(x，y)，已知在霍尔传感器819、837中的每个处的磁场，且对于任何给定(x，y)位置，可得到霍尔传感器819、837上所需要磁场的预测相关性。在一些实施例中，提供一种程序代码，该程序代码通过确定RED-i®点在屏幕上的位置且使它直接与磁场测量相关以自动运行算法来生成磁图。该算法可在初始时间或所需要的任何时间执行。因此，控制计算机可配置成以笛卡尔坐标测量指示器束的位置；在指示器束处于测量位置时测量来自霍尔传感器的信号；以及使坐标与关于多个指示器束位置的信号相关，从而生成视场的磁图。

在一些实施例中，可使用一个或多个人工智能(AI)模块和/或一个或多个优化算法来获悉和预测激光束在目标上的位置。

图15-21示出根据本发明的某些说明性实施例的可移动束激光物镜组件800。图15和图16示出物镜壳体110内的可移动束物镜800的透视图。物镜120以图15-21中示出的定向处于组件的上端。可(例如，在相反侧上)提供保持螺钉838、839，以用于将盖110固定在组件800上。可提供输入连接器840(例如，微型HDMI)。为指示器(例如，RED-i®)镜330调节螺钉851、852(见图19)提供孔口841、842。

图17示出图16的可移动束物镜的左手侧，其中移除壳体110。激光器组件/模块500(连同激光器线缆843)在该视图中处于左边，且指示器组件/模块300(连同RED-i®线缆845)处于右边。柔性控制板846包绕物镜800的三个侧部(例如，覆盖图9A的图中示出的特征中的一些)。示出线性促动器880的压电头829、本体813和线缆844，以及霍尔检测器819。

图18是图17的可移动束物镜的前透视图，示出其物镜端。指示器模块300在该视图中处于前部；促动器880和对应的保持螺钉847、848处于左边；且促动器890和对应的保持螺钉849、850处于左边。图19也是图17的可移动束物镜的前透视图，示出其面向相机端。如图19中指示的，柔性控制板846(在RED-i®“bullet”300上)也包绕该前侧，且指示器镜330调节螺钉851、852连同分别用于霍尔传感器819、837的支承螺钉853、854可见。

图20是图17的可移动束物镜的左手侧的透视图，示出与物镜本体分开的控制板846。在控制板846的左手侧上(在图20的视图中的顶部处)，霍尔传感器819连同促动器头829和本体813以及连接器840可见。在控制板846的右手侧上(在图20的视图中的底部处)，霍尔传感器837连同促动器头830和本体827可见。

图21示出图15的可移动束物镜的右手侧，其中移除壳体110和控制板846。激光器模块500连同激光器线缆843在该视图中处于右边。镜框805示为在槽823中，带有霍尔磁体818和恢复力磁体824、825、826。示出用于反偏转杆834的保持器857。霍尔插入螺钉854、霍尔支承件858和促动器支承件859设在物镜本体上，在左手侧和右手侧上。RMS螺纹855设在物镜的面向相机端上(例如，作为转台安装部130的部分)。提供销保持器856，其可保持销808(固定于其或一起形成为单个零件)。图22是根据本发明的一些实施例的销808和销保持器856的透视图。

图23是根据本发明的一些实施例的置于镜框负载固定物862上的可移动镜框805的顶视图。中间磁体811、825安装在框805的任意侧上，且蓝宝石插座809设在上部中心处。在下转角中，为磁体817、818(未示出)提供霍尔插座860、861，且为线性促动器880、890(未示出)提供壁架820、821作为接触点。二向色插座863设在框805的中心，以容纳二向色镜124(未示出)。

虽然示出和描述了本发明的如应用于其优选和示例性实施例的基本的新颖特征，将理解的是，所公开的发明的形式和细节上的省略和替换以及改变可在不脱离本发明的精神的情况下由本领域技术人员做出。而且，如显而易见的，本领域技术人员可容易想到许多修改和改变。例如，一个或多个实施例中的任何特征可适用且与一个或多个其它实施例组合。因此，不期望使本发明限于示出和描述的确切构造和操作，且因此可采取落入如要求保护的本发明的范围内的所有合适的修改等同物。因此，本发明仅如由其所附权利要求书的范围所指示的那样被限制。

Claims (31)

1.一种提供可移动激光束和相反的指示器束的模块化显微镜物镜组件，包括：

可移动镜框，所述可移动镜框支承二向色镜，所述二向色镜构造成引导激光束穿过物镜且朝向目标以用于执行激光显微手术，以及构造成将指示器束朝向相机在与所述激光束的方向相反的方向上引导以用于提供所述目标上的激光束位置的可见指示；以及

促动系统，所述促动系统用于移动所述镜框和所述二向色镜，所述促动系统包括构造成向所述镜框提供基本垂直于其平面的恢复力的恢复支承系统，以及构造成反抗所述恢复力的运动学支承系统，所述运动学支承系统包括至少一个线性促动器。

2.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，每个线性促动器包括构造成接触所述镜框的杆，以及构造成移动相应杆的压电换能器。

3.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述运动学支承系统是三点支承系统，所述三点支承系统包括两个线性促动器和构造成接触所述镜框的销。

4.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述物镜组件还包括安装到所述镜框的两个位置测量磁体，以及定位于其附近的两个霍尔效应传感器。

5.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述恢复支承系统包括定位在所述镜框与物镜本体之间的一个或多个磁体或者一个或多个弹簧。

6.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述恢复支承系统为磁性支承系统，所述磁性支承系统包括至少三个磁体：上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到所述可移动镜框，具有由所述上磁体吸引的上面和由所述下磁体排斥的下面，使得所述上磁体与所述下磁体之间的空间为所述中间磁体提供基本恒定的恢复力。

7.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述恢复支承系统为磁性支承系统，所述磁性支承系统包括六个磁体，所述镜框的每侧上三个，每组的三个包括：上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到所述可移动镜框，具有由所述上磁体吸引的上面和由所述下磁体排斥的下面，使得所述上磁体与所述下磁体之间的空间为所述中间磁体提供基本恒定的恢复力。

8.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述物镜的第一侧表面具有其上的涂层。

9.根据权利要求8所述的物镜组件，其特征在于，在所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层构造成增强所述激光束的红外波长中的反射率，并且以可见光和紫外光传输。

10.根据权利要求8所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述相机的第二侧表面不涂覆或涂覆有抗反射涂层，并且所述指示器束通过所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层反射。

11.根据权利要求10所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层构造成优先同时反射所述激光束波长和所述指示器束波长两者。

12.根据权利要求8所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述相机的第二侧表面包括反射涂层或其它反射增强机构，并且所述指示器束通过所述二向色镜的所述第二侧表面反射。

13.根据权利要求1所述的物镜组件，其特征在于，所述物镜组件还包括固定到物镜本体的至少一个杆或纤维，所述杆或纤维构造和布置成相对于偏转运动约束所述镜框。

14.一种提供可移动激光束和相反的指示器束的模块化显微镜物镜组件，包括：

可移动镜框，所述可移动镜框支承二向色镜，所述二向色镜构造成引导激光束穿过物镜且朝向目标以用于执行激光显微手术，以及构造成将指示器束朝向相机在与所述激光束的方向相反的方向上引导以用于提供所述目标上的激光束位置的可见指示；

三点运动学支承件，所述三点运动学支承件包括两个压电线性促动器杆和构造成接触所述镜框并且设置所述二向色镜的角位置的悬架销，所述杆构造成延伸或收缩并且提供对所述镜框基本垂直于其平面向下施加压力的力；以及

磁性位置系统，所述磁性位置系统包括安装到所述镜框上的两个位置测量磁体和安装到所述物镜本体在其附近的两个霍尔效应传感器，其中所述两个霍尔传感器处的磁场提供所述镜框定向的量度。

15.根据权利要求14所述的物镜组件，其特征在于，每个线性促动器杆构造成响应于附接到所述杆的端部的压电换能器的振荡向下或向上移动。

16.根据权利要求15所述的物镜组件，其特征在于，由所述线性促动器杆移动的距离由计算机控制下的电压脉冲格式和脉冲长度来确定。

17.根据权利要求14所述的物镜组件，其特征在于，所述两个霍尔效应传感器提供视场的磁图，其中对于所述指示器束的多个位置(x，y)已知在所述霍尔传感器中的每个处的磁场。

18.根据权利要求14所述的物镜组件，其特征在于，所述物镜组件还包括恢复支承件，所述恢复支承件构造成向所述镜框提供基本垂直于其平面的恢复力，相对于所述销向上推动所述镜框。

19.根据权利要求18所述的物镜组件，其特征在于，所述恢复支承件为磁性支承件，所述磁性支承件包括至少三个磁体，上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到所述镜框，具有由所述上磁体吸引的上面和由所述下磁体排斥的下面，使得所述上磁体与所述下磁体之间的空间为所述中间磁体提供基本恒定的恢复力。

20.根据权利要求18所述的物镜组件，其特征在于，所述恢复支承件为磁性支承件，所述磁性支承件包括六个磁体。

21.根据权利要求20所述的物镜组件，其特征在于，所述六个磁体包括所述镜框的每侧上三个，每组的三个包括：上磁体和下磁体，其安装在物镜本体中且布置成以相互排斥的模式隔开预定距离；以及中间磁体，其安装到所述镜框，具有由所述上磁体吸引的上面和由所述下磁体排斥的下面，使得所述上磁体与所述下磁体之间的空间为所述中间磁体提供基本恒定的恢复力。

22.根据权利要求14所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述物镜的第一侧表面具有其上的涂层。

23.根据权利要求22所述的物镜组件，其特征在于，在所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层构造成增强所述激光束的红外波长中的反射率，并且以可见光和紫外光传输。

24.根据权利要求22所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述相机的第二侧表面不涂覆或涂覆有抗反射涂层，并且所述指示器束通过所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层反射。

25.根据权利要求24所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜的所述第一侧表面上的涂层构造成优先同时反射所述激光束波长和所述指示器束波长两者。

26.根据权利要求22所述的物镜组件，其特征在于，所述二向色镜面向所述相机的第二侧表面包括反射涂层或其它反射增强机构，并且所述指示器束通过所述二向色镜的所述第二侧表面反射。

27.根据权利要求14所述的物镜组件，其特征在于，所述物镜组件还包括固定到物镜本体的至少一个杆或纤维，所述杆或纤维构造和布置成相对于偏转运动约束所述镜框。

28.一种提供可移动激光束和相反的指示器束的模块化显微镜物镜组件，包括：

可移动镜框，所述可移动镜框支承二向色镜，所述二向色镜构造成引导激光束穿过物镜且朝向目标以用于执行激光显微手术，以及构造成将指示器束朝向相机在与所述激光束的方向相反的方向上引导以用于提供所述目标上的激光束位置的可见指示，

其中所述镜框包括在框的中心的二向色插座，所述二向色插座构造成在四侧上围绕所述二向色镜；在所述框的上部中心部分处的悬架销插座；安装在所述框的任意侧上的两个恢复磁体；以及安装在所述框的下转角上的霍尔插座中的两个位置测量磁体。

29.根据权利要求28所述的物镜组件，其特征在于，每个恢复磁体为位于第一磁体和第三磁体之间的第二中间磁体，所述第一磁体安装在所述物镜本体中并且构造成吸引所述第二磁体，所述第三磁体安装成与所述第一磁体和所述第二磁体基本同轴，并且构造成排斥所述第一磁体和所述第二磁体。

30.根据权利要求28所述的物镜组件，其特征在于，两个霍尔效应传感器安装在所述物镜本体上在所述两个位置测量磁体下方。

31.根据权利要求28所述的物镜组件，其特征在于，所述镜框还包括至少一个槽或小沟，所述槽或小沟构造成容纳杆或纤维以防止偏转。