DE102014221541A1

DE102014221541A1 - Bildgebende Mikroskopieeinrichtung, bildgebendes Mikroskopieverfahren und bildgebendes Mikroskopieprogramm

Info

Publication number: DE102014221541A1
Application number: DE201410221541
Authority: DE
Inventors: c/o KEYENCE CORPORATION 1-3-14 Fujiwara Masaki
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JP2015084058A; US20150116478A1; JP6327830B2; US9772483B2

Abstract

Es wird eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung bereitgestellt, mit der das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden kann. Während einer Teilbeobachtung und Normalbeobachtung wird ein Messobjekt mit gemustertem Messlicht und gleichförmig Messlicht, die entsprechend von einem Lichtmodulationselement erzeugt werden, bestrahlt. Das Messobjekt wird mit dem gemusterten Messlicht und dem gleichförmigen Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt. Während der Teilbeobachtung wird eine räumliche Phase des Musters sequentiell auf das Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement bewegt, und Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, werden basierend auf mehreren Bereichen von Bilddaten erzeugt, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters basierend auf dem Lichtempfangssignal erzeugt werden. Während der Normalbeobachtung werden Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf dem Lichtempfangssignal erzeugt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung, ein bildgebendes Mikroskopieverfahren und ein bildgebendes Mikroskopieprogramm.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung, die ein Bild erzeugt, das zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bilds durch optisches Teilen (Schneiden) anwendbar ist, wurde vorgeschlagen (vgl. JP 2000-506634 A ).
Bei der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung, die in der JP 2000-506634 A beschrieben ist, ist in einer Lichtquelle eine Maske angeordnet, so dass ein Objekt mit einem räumlich periodischen Muster beleuchtet wird. Dadurch wird ein Maskenmuster auf eine Probe projiziert. Die Maske wird mittels eines Schlittens an wenigstens drei Positionen bewegt, um eine räumliche Phase des Maskenmusters einzustellen. Die drei oder mehr Bilder des Objekts, das an wenigstens drei Positionen mit der Maske beleuchtet wird, werden analysiert, um ein dreidimensionales Bild des Objekts zu erzeugen.
Es wird eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung nachgefragt, die imstande ist, zwischen einem Bildgebungsverfahren, das Licht mit einem Muster anwendet, und einem Bildgebungsverfahren, das Licht ohne Muster anwendet, umzuschalten. Allerdings muss bei der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung der JP 2000-506634 A eine Maske in den Lichtweg eingebracht oder entfernt werden, wenn das Bildgebungsverfahren umgeschaltet wird. Somit ist es schwierig, das Bildgebungsverfahren umzuschalten. Ferner wird die bildgebende Mikroskopieeinrichtung groß und schwer, wenn ein Lichtprojektionsabschnitt, der Licht mit einem Muster aussendet, und ein Lichtprojektionsabschnitt, der Licht ohne Muster aussendet, in der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung vorgesehen sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung, ein bildgebendes Mikroskopieverfahren und ein bildgebendes Mikroskopieprogramm bereitzustellen, mit denen das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden kann, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts erzielt werden.

(1) Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung auf: einen ersten Lichtprojektionsabschnitt, der Licht aussendet; ein Lichtmodulationselement, das aufgebaut ist, um erstes Messlicht mit einem Muster und zweites Messlicht ohne Muster aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, selektiv zu erzeugen; ein erstes optisches Lichtprojektionssystem, das ein Messobjekt mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt; einen Lichtempfangsabschnitt, der Licht von dem Messobjekt empfängt und ein Lichtempfangssignal, das einen empfangenen Lichtbetrag kennzeichnet, ausgibt; einen Bilddatenerzeugungsabschnitt, der Bilddaten basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird, erzeugt; einen Mustererzeugungsabschnitt, der ein Muster, mit dem das Messobjekt zu bestrahlen ist, erzeugt, während eine räumliche Phase um einen bestimmten Betrag sequentiell bewegt wird; einen Befehlsabschnitt, der zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des ersten Messlichts und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des zweiten Messlichts umschaltet; und eine Steuereinheit, welche das Lichtmodulationselement basierend auf dem Muster steuert, das von dem Mustererzeugungsabschnitt erzeugt wird, und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuert, um Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Bereichen bzw. Teilen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen von Mustern erzeugt werden, während des ersten Beobachtungsmodus zu erzeugen, und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuert, um Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, während des zweiten Beobachtungsmodus zu erzeugen.

Bei der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung wird ein Befehl zum Umschalten des ersten Beobachtungsmodus und des zweiten Beobachtungsmodus akzeptiert. Der erste Beobachtungsmodus ist ein Modus zum Betrachten des Messobjekts unter Verwendung des ersten Messlichts mit einem Muster und der zweite Beobachtungsmodus ist ein Modus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des zweiten Messlichts ohne ein Muster.
Das erste Messlicht wird durch das Lichtmodulationselement aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, in dem ersten Beobachtungsmodus erzeugt, und das zweite Messlicht wird durch das Lichtmodulationselement aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, in dem zweiten Beobachtungsmodus erzeugt. In dem ersten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt von dem ersten optischen Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht bestrahlt, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, und in dem zweiten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt von dem ersten optischen Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht bestrahlt, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird. Das Messobjekt wird von dem ersten und zweiten Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt. In dem ersten Beobachtungsmodus wird eine räumliche Phase des erzeugten Musters von dem Lichtmodulationselement um einen bestimmten Betrag auf dem Messobjekt sequentiell bewegt.
Das Licht von dem Messobjekt wird von dem Lichtempfangsabschnitt empfangen, und das Lichtempfangssignal, das die empfangene Lichtmenge kennzeichnet, wird ausgegeben. In dem ersten Beobachtungsmodus werden Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, erzeugt, basierend auf mehreren Bereichen bzw. Teilen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird. In dem zweiten Beobachtungsmodus werden die Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf dem Lichtempfangssignal erzeugt, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird.
In diesem Fall wird das erste und zweite Messlicht von dem Lichtmodulationselement selektiv erzeugt, so dass keine mehreren Lichtprojektionsabschnitte zum Erzeugen des ersten und zweiten Messlichts in der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung vorgesehen sein müssen. Ferner kann das Messobjekt mit dem ersten und zweiten Messlicht unter Verwendung eines gemeinsamen optischen Lichtprojektionssystems bestrahlt werden, da das erste und zweite Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg tritt.
Ferner können das Strahlzentrum und der Strahlbereich des ersten Messlichts und das Strahlzentrum und der Strahlbereich des zweiten Messlichts in Übereinstimmung gebracht werden, ohne die optischen Achsen des ersten und zweiten Messlichts ausrichten zu müssen. Als Folge davon kann das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung erzielt werden.

(2) Das Lichtmodulationselement kann einen Lichtdurchlasszustand des Führens bzw. Durchlassens des ersten oder zweiten Messlichts an ein erstes optisches Lichtprojektionssystem und einen Lichtabschirmungszustand aufweisen, in dem das erste und zweite Messlicht nicht zum ersten optischen Lichtprojektionssystem zugeführt wird, und die Steuereinheit kann den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand des Lichtmodulationselements steuern.

In diesem Fall kann die Bestrahlung des Messobjekts mit dem ersten und zweiten Messlicht abgeschirmt bzw. verhindert werden, wenn das Messobjekt nicht zu betrachten ist. Somit kann eine etwaige Beschädigung des Messobjekts vermindert werden, die auftritt, wenn das Messobjekt kontinuierlich mit dem ersten und zweiten Messlicht bestrahlt wird.

(3) Der Befehlsabschnitt kann aufgebaut sein, um einen Beobachtungsbereich anzuweisen, und die Steuereinheit kann den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand für jeden aus einer Mehrzahl von Abschnitten des Lichtmodulationselements steuern, so dass ein Beobachtungsbereich, der von dem Beobachtungsabschnitt angewiesen wird, mit dem ersten oder zweiten Messlicht bestrahlt wird, und ein Bereich, der sich von dem Beobachtungsbereich unterscheidet, nicht mit erstem und zweitem Messlicht bestrahlt wird.

In diesem Fall wird der Bereich, der sich von dem Beobachtungsbereich des Messobjekts unterscheidet, nicht mit dem ersten und zweiten Messlicht bestrahlt. Eine Beschädigung des Messobjekts, die auftreten kann, wenn das Messobjekt kontinuierlich mit dem ersten und zweiten Messlicht bestrahlt wird, kann somit minimiert werden.

(4) Die Steuereinheit kann ein Verhältnis aus einer Periode bzw. Dauer des Lichtdurchlasszustands relativ zu einer Periode bzw. Dauer des Lichtabschirmungszustands des Lichtmodulationselements in einer Lichtempfangsperiode bzw. einem Lichtempfangszeitraum des Lichtempfangsabschnitts steuern. In diesem Fall kann die Helligkeit des Bilds des Messobjekts eingestellt werden.
(5) Die Steuereinheit kann ein Verhältnis der Dauer des Lichtdurchlasszustands relativ zur Dauer des Lichtabschirmungszustands für jeden der mehreren Abschnitte des Lichtmodulationselements einstellen.

In diesem Fall kann eine Ungleichmäßigkeit der Helligkeit verschiedener Abschnitte des Bildes vermindert werden. Die Helligkeit des Bilds kann somit vergleichmäßigt werden.
Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung kann ferner einen Lichtabschirmungsmechanismus aufweisen, der einen Lichtdurchlasszustand des Durchlasssens von Licht von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement und einen Lichtabschirmungszustand, in dem kein Licht von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement zugeführt wird, annehmen kann, wobei die Steuereinheit den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus steuern kann.
In diesem Fall kann die Bestrahlung des Lichtmodulationselements mit Licht verhindert werden, wenn das Messobjekt nicht zu betrachten ist. Somit kann eine etwaige Beschädigung des Lichtmodulationselements vermindert werden, die auftritt, wenn das Lichtmodulationselement kontinuierlich mit dem Licht bestrahlt wird.

(7) Die Steuereinheit kann den Lichtabschirmungsmechanismus nach Ablauf einer bestimmten Zeit in den Lichtabschirmungszustand steuern, wenn das Lichtmodulationselement sich in einem Lichtabschirmungszustand befindet.

Gemäß einem solchen Aufbau wird die Bestrahlung des Messobjekts mit dem ersten und zweiten Messlicht durch das Lichtmodulationselement abgeschirmt, wenn das Messobjekt nicht betrachtet wird. Wenn eine bestimmte Zeit in diesem Zustand abgelaufen ist, wird die Bestrahlung des Lichtmodulationselements mit dem Licht durch den Lichtabschirmungsmechanismus abgeschirmt. Eine etwaige Beschädigung des Lichtmodulationselements, die auftritt, wenn das Lichtmodulationselement kontinuierlich mit Licht bestrahlt wird, kann somit verringert werden.

(8) Der Lichtabschirmungsmechanismus kann einen mechanischen Verschlussmechanismus aufweisen und kann in einem Lichtweg von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Bestrahlung des Lichtmodulationselements mit Licht einfach abgeschirmt bzw. unterbrochen werden.
(9) Der Lichtabschirmungsmechanismus kann einen Umschaltmechanismus aufweisen und kann die Zufuhr von Leistung zum ersten Lichtprojektionsabschnitt stoppen. In diesem Fall kann die Bestrahlung des Lichtmodulationselements mit Licht einfach abgeschirmt werden.
(10) Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung kann ferner aufweisen: einen zweite Lichtprojektionsabschnitt, der drittes Messlicht aussendet; und ein zweites optisches Lichtprojektionssystem, welches das Messobjekt mit dem dritten Messlicht, das von dem zweiten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, bestrahlt, wobei der Befehlsabschnitt ferner aufgebaut sein kann, um zwischen dem ersten oder zweiten Beobachtungsmodus und einem dritten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des dritten Messlichts umzuschalten; und die Steuereinheit kann den Lichtabschirmungsmechanismus in den Lichtabschirmungszustand steuern und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuern, um Durchlassbilddaten, die ein Bild des Messobjekts während des dritten Beobachtungsmodus kennzeichnen, zu erzeugen.

In diesem Fall werden die ersten bis dritten Beobachtungsmodi von dem Befehlsabschnitt angewiesen. In dem dritten Beobachtungsmodus werden die Durchlassbilddaten erzeugt, die ein Bild des Messobjekts basierend auf dem dritten Messlicht, mit dem das Messobjekt durchstrahlt wird, kennzeichnen. Das Beobachtungsverfahren des Messobjekts wird somit diversifiziert. Ferner wird in dem dritten Beobachtungsmodus der Lichtabschirmungsmechanismus in den Lichtabschirmungszustand gesteuert, so dass eine etwaige Beschädigung des Lichtmodulationselements, die auftreten kann, wenn das Lichtmodulationselement mit dem Licht kontinuierlich bestrahlt wird, verringert werden kann.

(11) Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist ein bildgebendes Mikroskopieverfahren die Schritte auf: Akzeptieren eines Befehls zum Umschalten zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens eines Messobjekts unter Verwendung eines ersten Messlichts mit einem Muster und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung eines zweiten Messlichts ohne Muster; Aussenden von Licht von einem ersten Lichtprojektionsabschnitt; Erzeugen des ersten Messlichts mittels eines Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen des zweiten Messlichts mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; Bestrahlen des Messobjekts von einem ersten optischen Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht, das durch das Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; sequentielles Bewegen einer räumlichen Phase des erzeugten Musters auf dem Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement während des ersten Beobachtungsmodus; Empfangen von Licht von dem Messobjekt mit einem Lichtempfangsabschnitt und Ausgeben eines Lichtempfangssignals, das einen empfangenen Lichtbetrag kennzeichnet; und Erzeugen von Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Bereichen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen von Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des zweiten Beobachtungsmodus, wobei das Messobjekt durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt wird.

Gemäß dem bildgebenden Mikroskopieverfahren wird ein Befehl zum Umschalten zwischen dem ersten Beobachtungsmodus und dem zweiten Beobachtungsmodus akzeptiert. Der erste Beobachtungsmodus ist ein Modus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des ersten Messlichts mit einem Muster, und der zweite Beobachtungsmodus ist ein Modus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des zweiten Messlichts ohne Muster.
Das erste Messlicht wird von dem Lichtmodulationselement aus dem Licht erzeugt, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt in dem ersten Beobachtungsmodus ausgesendet wird, und das zweite Messlicht wird von dem Lichtmodulationselement aus dem Licht erzeugt, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt in dem zweiten Beobachtungsmodus ausgesendet wird. In dem ersten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht bestrahlt, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, und in dem zweiten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt von dem ersten optischen Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, bestrahlt. Das Messobjekt wird mit dem ersten und zweiten Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt. In dem ersten Beobachtungsmodus wird eine räumliche Phase des erzeugten Musters sequentiell auf dem Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement bewegt.
Das Licht von dem Messobjekt wird von dem Lichtempfangsabschnitt empfangen, und das Lichtempfangssignal, das die empfangene Lichtmenge kennzeichnet, wird ausgegeben. In dem ersten Beobachtungsmodus werden die Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Werten von Bilddaten erzeugt, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird. In dem zweiten Beobachtungsmodus werden die Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf dem Lichtempfangssignal erzeugt, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird.
In diesem Fall wird das erste und zweite Messlicht selektiv von dem Lichtmodulationselement erzeugt, so dass keine mehreren Lichtprojektionsabschnitte zum Erzeugen des ersten und zweiten Messlichts in der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung vorgesehen sein müssen. Ferner kann das Messobjekt mit dem ersten und zweiten Messlicht unter Verwendung eines gemeinsamen optischen Lichtprojektionssystems bestrahlt werden, da das erste und zweite Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg tritt.
Ferner können das Strahlzentrum und der Strahlbereich des ersten Messlichts und das Strahlzentrum und der Strahlbereich des zweiten Messlichts miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, ohne die optischen Achsen des ersten und zweiten Messlichts ausrichten zu müssen. Als Folge davon kann das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung erzielt werden.

(12) Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein bildgebendes Mikroskopieprogramm bereitgestellt, das von einer Verarbeitungseinrichtung ausführbar ist, wobei das bildgebende Mikroskopieprogramm die Verarbeitungseinrichtung veranlasst, die folgenden Prozesse auszuführen: Akzeptieren eines Befehls zum Umschalten zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens eines Messobjekts unter Verwendung von erstem Messlicht mit einem Muster und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung von zweitem Messlicht ohne Muster; Aussenden von Licht von einem ersten Lichtprojektionsabschnitt; Erzeugen des ersten Messlichts mittels eines Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen des zweiten Messlichts mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; sequentielles Bewegen einer räumlichen Phase des erzeugten Musters auf dem Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement während des ersten Beobachtungsmodus; Empfangen von Licht von dem Messobjekt mit einem Lichtempfangsabschnitt und Ausgeben eines Lichtempfangssignals, das eine empfangene Lichtmenge kennzeichnet; und Erzeugen von Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf einer Mehrzahl von Bereichen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen von Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des zweiten Beobachtungsmodus, wobei das Messobjekt durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt werden.

Gemäß dem bildgebenden Mikroskopieprogramm wird ein Befehl zum Umschalten zwischen dem ersten Beobachtungsmodus und dem zweiten Beobachtungsmodus akzeptiert. Der erste Beobachtungsmodus ist ein Modus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des ersten Messlichts mit einem Muster, und der zweite Beobachtungsmodus ist ein Modus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des zweiten Messlichts ohne Muster.
Das erste Messlicht wird mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionssystem ausgesendet wird, in dem ersten Beobachtungsmodus erzeugt, und das zweite Messlicht wird mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionssystem ausgesendet wird, in dem zweiten Beobachtungsmodus erzeugt. In dem ersten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt mittels des ersten optischen Lichtprojektionssystems mit dem ersten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, bestrahlt, und in dem zweiten Beobachtungsmodus wird das Messobjekt mittels des ersten Lichtprojektionssystems mit dem zweiten Messlicht, das durch das Lichtmodulationselement erzeugt wird, bestrahlt. Das Messobjekt wird mittels des ersten und zweiten Messlichts durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt. In dem ersten Beobachtungsmodus wird eine räumliche Phase des erzeugten Musters um einen bestimmten Betrag auf dem Messobjekt mittels des Lichtmodulationselements sequentiell bewegt.
Das Licht von dem Messobjekt wird von dem Lichtempfangsabschnitt empfangen, und das Lichtempfangssignal, das die empfangene Lichtmenge kennzeichnet, wird ausgegeben.
In dem ersten Beobachtungsmodus werden Teilbilddaten erzeugt, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Werten von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird. In dem zweiten Beobachtungsmodus werden Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird, erzeugt.
In diesem Fall wird das erste und zweite Messlicht selektiv durch das Lichtmodulationselement erzeugt, so dass keine mehreren Lichtprojektionsabschnitte zum Erzeugen des ersten und zweiten Messlichts in der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung vorgesehen sein müssen. Ferner kann das Messobjekt mit dem ersten und zweiten Messlicht unter Verwendung eines gemeinsamen optischen Lichtprojektionssystems bestrahlt werden, da das erste und zweite Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg tritt.
Ferner können das Strahlzentrum und der Strahlbereich des ersten Messlichts und das Strahlzentrum und der Strahlbereich des zweiten Messlichts in Übereinstimmung gebracht werden, ohne die optischen Achsen des ersten und zweiten Messlichts in Übereinstimmung bringen zu müssen. Als Folge davon kann das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung erzielt werden.
Das Bildgebungsverfahren kann somit einfach umgeschaltet werden, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung erzielt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht, die einen Hardware-Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung der 1 beschreibt;
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Lichtweg in einer Messeinheit und einer Messlichtzufuhreinheit zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung der 1 zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer CPU zeigt;
6 ist eine schematische Ansicht, die Fluoreszenz zeigt, dass von einem Messobjekt ausgesendet wird, wenn das Messobjekt mit Messlicht bestrahlt wird;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Fluoreszenzbeobachtungsbilds zeigt, das durch Bestrahlen eines bestimmten Beobachtungsbereichs des Messobjekt mit gleichförmigem bzw. einheitlichem Messlicht erhalten wird;
8A bis 8E sind Ansichten, die Beispiele eines Teilbeobachtungsverfahrens zeigen;
9A bis 9D sind Ansichten, die Beispiele des Messlichts zeigen, das ein zeitliches Muster aufweist;
10A bis 10D sind Ansichten, die Beispiele eines Normalbildes basierend auf Normalbilddaten zeigen, die unter Verwendung des Messlichts der 9A bis 9D erzeugt werden;
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Normalbildes basierend auf Normalbilddaten zeigt, die unter Verwendung des gleichförmigen Messlichts erzeugt werden;
12 ist eine Ansicht, die ein Bild zeigt, in dem ein Teil eines Lichtmodulationselements vergrößert ist;
13 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung eines Musteranwendungsabschnitts;
14A bis 14B sind perspektivische Ansichten einer äußeren Erscheinung, die einen Zustand der Messeinheit bei einer Arbeit zum Ersetzen des Messobjekts, einer Objektivlinse und eines Filterkubus zeigen;
15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Displays einer Displayeinheit zeigt;
16A und 16B sind Ansichten, die Beispiele eines Beobachtungsbilds zeigen, das in einem Bilddisplaybereich der 15 dargestellt ist;
17A und 17B sind Ansichten, die Beispiele des Beobachtungsbilds, das in dem Bilddisplaybereich der 15 gezeigt ist, zeigen;
18A und 18B sind Ansichten, die Beispiele des Beobachtungsbilds zeigen, das in dem Bilddisplaybereich der 15 dargestellt ist;
19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Beobachtungsbilds zeigt, das in dem Bilddisplaybereich der 15 dargestellt ist;
20 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer ersten Variante zeigt;
21 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer zweiten Variante zeigt;
22 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer dritten Variante zeigt;
23 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer vierten Variante zeigt;
24 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer fünften Variante zeigt;
25 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer sechsten Variante zeigt; und
26 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer siebten Variante zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
(1) Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung
Im Folgenden wird eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Mit der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Fluoreszenzbeobachtung des Messobjekts ausgeführt werden. Ferner können mit der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung Hellfeldbeobachtungen, Dunkelfeldbeobachtungen, Phasendifferenzbeobachtungen, Differentialinterferenzbeobachtungen, Abweichungsbeobachtungen (deviation observation) und Polarisationsbeobachtungen, die Licht verwenden, mit dem das Messobjekt durchstrahlt wird, ausgeführt werden. In der folgenden Beschreibung werden die Hellfeldbeobachtung, die Dunkelfeldbeobachtung, die Phasendifferenzbeobachtung, die Differentialinterferenzbeobachtung, die Abweichungsbeobachtung und die Polarisationsbeobachtung, welche Licht verwenden, mit dem das Messobjekt durchstrahlt wird, gemeinsam als Durchlassbeobachtung bezeichnet.
1 ist eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich aus einer Messeinheit 100, einem PC (Personalcomputer) 200, einer Messlichtzufuhreinheit 300 und einer Displayeinheit 400 aufgebaut. Die Messeinheit 100 und der PC 200 sind mittels einer Verdrahtung WR1 verbunden. Die Messeinheit 100 und die Messlichtzufuhreinheit 300 sind mittels einer Verdrahtung WR2 und ein Lichtführungselement 330 verbunden.
In dem Beispiel der 1 wird ein Notebook als Einheit, in der der PC 200 und die Displayeinheit 400 integriert sind, verwendet. Ein LAN-(Local Area Network)-Kabel, ein USB-(Universal Serial Bus)-Kabel oder dergleichen werden für die Verdrahtung WR1 verwendet. Ein Kabel, in dem eine Leistungszufuhrleitung und eine Signalleitung integriert sind, wird für die Verdrahtung WR2 verwendet.
2 ist eine Ansicht, die einen Hardware-Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 der 1 zeigt. In 2 sind die Längsquerschnitte der Messeinheit 100 und der Messlichtzufuhreinheit 300 schematisch gezeigt.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Messlichtzufuhreinheit 300 ein Gehäuse 301, eine Leistungszufuhreinheit 310, einen Lichtprojektionsabschnitt 320 und eine Wärmeabgabeeinrichtung 340 auf. Die Leistungszufuhreinheit 310, der Lichtprojektionsabschnitt 320 und die Wärmeabgabeeinrichtung 340 sind in dem Gehäuse 301 aufgenommen. Die Leistungszufuhreinheit 310 führt dem Lichtprojektionsabschnitt 320 Leistung zu und führt ferner der Messeinheit 100 Leistung über die Verdrahtung WR2 zu.
Öffnungen 309 für eine Wärmeabgabe sind in dem Gehäuse 301 der Messlichtzufuhreinheit 300 ausgebildet. Die Wärmeabgabeeinrichtung 340 weist ein Wärmeabgabegebläse und einen Motor zur Betätigung des Wärmeabgabegebläses auf und gibt die Wärme, die in der Leistungszufuhreinrichtung 310 und dem Lichtprojektionsabschnitt 320 erzeugt wird, durch die Öffnungen 309, bezüglich des Gehäuses 301 nach außen, ab.
Die Messeinheit 100 weist ein äußeres Gehäuse 101, mehrere Unterstützungsträger 106, einen Sitz 107, einen Musteranwendungsabschnitt 110, einen Lichtempfangsabschnitt 120, einen Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130, einen Objekttisch 140, eine Objekttischbetätigungseinrichtung 141, eine Filtereinheit 150, eine Linseneinheit 160 und eine Steuerplatine 170 auf.
Das äußere Gehäuse 101 nimmt den Musteranwendungsabschnitt 110, den Lichtempfangsabschnitt 120, den Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130, den Objekttisch 140, die Objekttischbetätigungseinrichtung 141, die Filtereinheit 150, die Linseneinheit 160, die Steuerplatine 170 und einen Betriebsschaltkreis (nicht gezeigt) jeder Komponente auf. Das äußere Gehäuse 101 weist einen Vorderflächenabschnitt 101a, einen Rückflächenabschnitt 101b, einen Flächenabschnitt 101c einer Seite (1), den Flächenabschnitt 101d der anderen Seite (1) und einen oberen Flächenabschnitt 101e auf. Ein Deckel 102 der oberen Fläche ist an dem oberen Flächenabschnitt 101e angebracht. Ein Deckel 103 der Vorderfläche ist im mittleren Bereich des Vorderflächenabschnitts 101a angebracht. Ein Raum, der den Objekttisch 140 und den Lichtempfangsabschnitt 120 enthält, befindet sich in einem dunklen Zustand, wenn der Deckel 102 der oberen Fläche und der Deckel 103 der Vorderfläche geschlossen sind.
In dem äußeren Gehäuse 101 sind ein Basisrahmen 91, ein Objekttischrahmen 92 und ein oberer Rahmen 93 angeordnet, so dass diese übereinander und parallel zur horizontalen Ebene angeordnet sind.
Der Basisrahmen 91, der Objekttischrahmen 92 und der obere Rahmen 93 bauen einen Teil eines Unterstützungskörpers auf, der den Musteranwendungsabschnitt 110, den Lichtempfangsabschnitt 120, den Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130, den Objekttisch 140, die Objekttischbetätigungseinrichtung 141, die Filtereinheit 150, die Linseneinheit 160 und die Steuerplatine 170 unterstützt bzw. trägt, wobei der Unterstützungskörper von mehreren Unterstützungsträgern 106 und dem Sitz 107 unterstützt bzw. getragen wird.
Der Objekttischrahmen 92 ist oberhalb des Basisrahmens 91 angeordnet, und der obere Rahmen 93 ist oberhalb des Objekttischrahmens 92 angeordnet. Der Basisrahmen 91 und der Objekttischrahmen 92 sind mit einer Öffnung zum Durchlassen von Licht, das zur Betrachtung eines Messobjekts S verwendet wird, ausgebildet.
Ferner ist eine Öffnung an einem zentralen Teil des Objekttisches 140 ausgebildet. Der Objekttisch 140 ist integral an der oberen Fläche des Objekttischrahmens 92 angebracht, so dass die Öffnungen des Objekttischrahmens 92 und der Objekttisch 140 einander überlappen. Ferner sind der Objekttisch 140 und die Objekttischbetätigungseinrichtung 141 an der oberen Fläche des Objekttischrahmens 92 angebracht.
Das Messobjekt S ist auf dem Objekttisch 140 unter Verwendung einer Petrischale, eines Präparats oder dergleichen vorgesehen. Eine Ebene des Objekttisches 140, auf der das Messobjekt S vorgesehen ist, wird als Anbringfläche bezeichnet. In dem vorliegenden Beispiel liegt die Anbringfläche im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene.
In der folgenden Beschreibung werden, wie es mit einem Pfeil in 2 gezeigt ist, zwei Richtungen, die auf der Anbringfläche senkrecht aufeinander stehen, als X-Richtung und Y-Richtung bezeichnet, und eine Richtung, die senkrecht auf der Anbringfläche steht, wird als Z-Richtung bezeichnet. Die X-Richtung entspricht der Links- und Rechtsrichtung der Messeinheit 100, die Y-Richtung entspricht der Vor- und Zurückrichtung der Messeinheit 100 und die Z-Richtung entspricht der Hoch- und Runterrichtung der Messeinheit 100. Der Objekttisch 140 ist ein X-Y-Objekttisch und ist aufgebaut, um in der X-Richtung und der Y-Richtung verfahrbar zu sein. Die Objekttischbetätigungseinrichtung 141 bewegt den Objekttisch 140 in der X-Richtung und der Y-Richtung als Antwort auf ein Signal, das von der Steuerplatine 170 bereitgestellt wird.
In dem vorliegenden Beispiel ist das Messobjekt S eine biologische Probe, die verschiedene Arten von Proteinen enthält. Wenn eine Fluoreszenzbeobachtung ausgeführt wird, wird eine Fluoreszenzreagenzie, die mit einem speziellen Protein fusioniert, auf das Messobjekt S aufgebracht. Die Fluoreszenzreagenzie enthält beispielsweise GFP (Grün fluoreszierendes Protein), Texas Red und DAPI (Diamidinphenylindol). Das GFP absorbiert Licht einer Wellenlänge um 490 nm und emittiert Licht einer Wellenlänge um 510 nm. Das Texas Red absorbiert Licht einer Wellenlänge um 596 nm und emittiert Licht einer Wellenlänge um 620 nm. Das DAPI absorbiert Licht einer Wellenlänge um 345 nm und emittiert Licht einer Wellenlänge um 455 nm.
Der Musteranwendungsabschnitt 110, die Filtereinheit 150 und die Linseneinheit 160 sind an der oberen Fläche des Basisrahmens 91 angebracht, und der Lichtaufnahmeabschnitt 120 ist auf der unteren Seite des Basisrahmens 91 angeordnet.
Die Filtereinheit 150 ist an einer Position auf der Vorderseite des Musteranwendungsabschnitts 110 an dem Basisrahmen 91 positioniert. Der Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130 ist an der oberen Fläche des oberen Rahmens 93 angebracht.
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Lichtweg in der Messeinheit 100 und der Messlichtzufuhreinheit 300 zeigt. In 3 sind die Details der Komponenten der Messeinheit 100 und der Messlichtzufuhreinheit 300 gemeinsam mit dem Lichtweg gezeigt. Wie bei der 2, sind die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung auch in 3 mit Pfeilen gezeigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Lichtprojektionsabschnitt 320 der Messlichtzufuhreinheit 300 eine Messlichtquelle 321, einen Lichtauslöschungsmechanismus 322, einen Lichtabschirmungsmechanismus 323 und einen optischen Verbinder 324 auf. Ein Ende des Lichtführungselements 330 ist mit dem optischen Verbinder 324 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Lichtführungselement 330 eine Flüssiglichtführung. Das Lichtführungselement 330 kann beispielsweise eine Glasfaser oder eine Quarzfaser sein.
Die Messlichtquelle 321 ist beispielsweise eine Metalldampflampe. Die Messlichtquelle 321 kann aber auch eine andere Lichtquelle sein, wie beispielsweise eine Quecksilberlampe, eine Xenonlampe, eine weiße LED (Leuchtdiode) oder dergleichen. Die Messlichtquelle 321 wird als Lichtquelle für die Fluoreszenzbeobachtung des Messobjekts S verwendet. Das Licht, das von der Messlichtquelle 321 emittiert wird, wird im Folgenden als Messlicht bezeichnet.
Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 ist beispielsweise eine mechanische Verschlusseinrichtung. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 ist vorgesehen, um in dem Lichtweg des Messlichts, das von der Messlichtquelle 321 emittiert wird, angeordnet zu sein. Wenn der Lichtabschirmungsmechanismus 323 sich in einem Lichtdurchlasszustand befindet, tritt das Messlicht durch den Lichtabschirmungsmechanismus 323 und tritt in ein Ende des Lichtführungselements 330 ein. Wenn auf der anderen Seite der Lichtabschirmungsmechanismus 323 sich in einem Lichtabschirmungszustand befindet, wird das Messlicht abgeschirmt und tritt somit nicht in ein Ende des Lichtführungselements 330 ein. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 kann ein Lichtmodulationselement aufweisen, das zwischen dem Durchlassen und Abschirmen des Messlichts umschaltet. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 befindet sich beispielsweise in dem Lichtdurchlasszustand, wenn die Fluoreszenzbeobachtung des Messobjekts S ausgeführt wird, und befindet sich in dem Lichtabschirmungszustand, wenn eine Durchlassbeobachtung des Messobjekts S ausgeführt wird. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 befindet sich ferner beispielsweise in dem Lichtabschirmungszustand während einer Arbeit des Ersetzens einer Objektivlinse und eines Filterkubus und der Verarbeitung eines Beobachtungsbilds, was später beschrieben wird.
Der Lichtauslöschungsmechanismus 322 weist mehrere ND-(Neutrale Dichte)-Filter, die unterschiedliche Durchlässigkeiten haben, und mehrere Gitter auf, die unterschiedliche Öffnungsraten haben. Der Lichtauslöschungsmechanismus 322 ist so angeordnet, dass jeder der mehreren ND-Filter in dem Lichtweg des Messlichts, das durch den Lichtabschirmungsmechanismus 323 getreten ist, positioniert werden kann. Der ND-Filter, der in dem Lichtweg des Messlichts positioniert ist, wird selektiv umgeschaltet, um die Intensität des Messlichts, das durch den Lichtauslöschungsmechanismus 322 tritt, einzustellen. Anstelle der mehreren ND-Filter kann der Lichtauslöschungsmechanismus 322 auch ein Lichtmodulationselement, das die Intensität des Messlichts einstellen kann, und dergleichen aufweisen.
Der Musteranwendungsabschnitt 110 der Messeinheit 100 weist ein internes Gehäuse 10, ein Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11, eine Lichtprojektionslinse 12, einen optischen Verbinder 111, ein Lichtmodulationselement 112 und mehrere (im vorliegenden Beispiel zwei) Spiegel 113 auf.
Das interne Gehäuse 10 ist kastenförmig. Die Lichtprojektionslinse 12 ist an einem Vorderflächenabschnitt des internen Gehäuses 10 angeordnet. Das Lichtmodulationselement 112 ist auf der Innenseite eines Rückflächenabschnitts des internen Gehäuses 10 angebracht. Das Lichtmodulationselement 112 ist auf einer optischen Achse der Lichtprojektionslinse 12 positioniert. Das Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11, das im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist, ist an einem unteren Flächenabschnitt des internen Gehäuses 10 angebracht. Ein unteres Ende des Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuses 11 ist geschlossen. Die zwei Spiegel 113 und der optische Verbinder 111 sind in dem Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11 angeordnet.
Der optische Verbinder 111 ist in der Umgebung des unteren Endes des Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuses 11 angeordnet. Das andere Ende des Lichtführungselements 330 ist mit dem optischen Verbinder 111 über den Rückflächenabschnitt 101b von der Rückseite der Messeinheit 100 verbunden. Der optische Verbinder 111 unterstützt das andere Ende des Lichtführungselements 330, so dass das Messlicht, das von dem Lichtführungselement 330 geführt wird, zur Zeit der Fluoreszenzbeobachtung von der Rückseite zur Vorderseite der Messeinheit 100 ausgesendet wird.
Ein Spiegel 113 ist angeordnet, um vor dem optischen Verbinder 111 bezüglich der X-Y-Ebene geneigt zu sein. Der andere Spiegel 113 ist angeordnet, um auf der oberen Seite des einen Spiegels 113 bezüglich der X-Y-Ebene geneigt zu sein. In einem solchen Zustand ist das Lichtmodulationselement 112 auf der Rückseite der zwei Spiegel 113 und auf der oberen Seite bezüglich der zwei Spiegel 113 positioniert. Das Messlicht, das von dem anderen Ende des optischen Verbinders 111 ausgesendet wird, wird von dem einen Spiegel 113 reflektiert, um von der unteren Seite zu der oberen Seite der Messeinheit 100 gerichtet zu sein. Das Messlicht, das von dem einen Spiegel 113 reflektiert wurde, wird von dem anderen Spiegel 113 reflektiert, um von der diagonal unteren Vorderseite zur diagonal oberen Rückseite ausgerichtet zu sein, so dass dieses in das Lichtmodulationselement 112 eintritt.
Das Lichtmodulationselement 112 ist beispielsweise eine DMD (Digital Micro-mirror Device). Das Lichtmodulationselement 112 kann ein LCOS (Liquid Crystal on Silicon: reflective liquid crystal element) sein. In dem vorliegenden Beispiel wird eine reflektierende Einrichtung, wie beispielsweise die DMD, das LCOS oder dergleichen für das Lichtmodulationselement 112 verwendet. Die ist allerdings nicht die einzige Möglichkeit, stattdessen kann etwa eine durchlässige Einrichtung, wie beispielsweise eine LCD (Flüssigkristalldisplay) und dergleichen anstelle der reflektierenden Einrichtung für das Lichtmodulationselement 112 verwendet werden.
Das Lichtmodulationselement 112 ist aus mehreren Pixeln, die in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, aufgebaut. Zur Unterscheidung der Pixel einer Kamera 121 des Lichtaufnahmeabschnitts 120, der später beschrieben wird, werden die Pixel des Lichtmodulationselements 112 als Modulationspixel bezeichnet. Das Modulationspixel ist ein Mikrospiegel, wenn das Lichtmodulationselement 112 eine DMD ist, und das Modulationspixel ist ein Flüssigkristallpixel, wenn das Lichtmodulationselement 112 eine LCOS oder ein LCD ist.
Das Licht, das in das Lichtmodulationselement 112 eintritt, wird umgewandelt, so dass dieses ein Muster und eine Intensität (Helligkeit) aufweist, die im Voraus durch einen Mustererzeugungsabschnitt 212, der später zu beschreiben ist, festgelegt wird, und in die Richtung von der Rückseite zur Vorderseite der Messeinheit 100 reflektiert. Das Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement 112 reflektiert wurde, tritt durch die Lichtprojektionslinse 12 in die Filtereinheit 150 ein.
Die Filtereinheit 150 weist mehrere Filterkuben 151, einen Filterrevolver 152 und eine Filterrevolverbetätigungseinheit 153 auf. Jeder Filterkubus 151 weist einen Rahmen 151a, einen Anregungsfilter 151b, einen Spektralspiegel 151c und einen Absorptionsfilter 151d auf. Der Rahmen 151a ist ein Element, das eine Quaderform aufweist, die den Anregungsfilter 151b, den Spektralspiegel 151c und den Absorptionsfilter 151d unterstützt.
Die mehreren Filterkuben 151 entsprechen jeweils mehreren Arten von Fluoreszenzreagenzien, die bei der Fluoreszenzbeobachtung des Messobjekts S verwendet werden. Beispielsweise, wenn GFP, Texas Red und DAPI als Fluoreszenzreagenzien verwendet werden, sind drei Arten von Filterkuben 151, die dem GFP, dem Texas Red und dem DAPI entsprechend, in der Filtereinheit 150 angeordnet.
In diesem Fall lässt der Anregungsfilter 151b des Filterkubus 151, der dem GFP entspricht, Licht, das eine Wellenlänge um 490 nm aufweist, durch, und der Absorptionsfilter 151d lässt Licht durch, das eine Wellenlänge um 510 nm aufweist. Der Spektralspiegel 151c reflektiert Licht mit einer Wellenlänge um 490 nm und lässt Licht mit einer Wellenlänge um 510 nm durch.
Der Anregungsfilter 151b des Filterkubus 151, der dem Texas Red entspricht, lässt Licht mit einer Wellenlänge um 596 nm durch, und der Absorptionsfilter 151d lässt Licht mit einer Wellenlänge um 620 nm durch. Der Spektralspiegel 151c reflektiert Licht mit einer Wellenlänge um 596 nm und lässt Licht mit einer Wellenlänge um 620 nm durch.
Ferner lässt der Anregungsfilter 151b des Filterkubus 151, der dem DAPI entspricht, Licht mit einer Wellenlänge um 345 nm durch, und der Absorptionsfilter 151d lässt Licht mit einer Wellenlänge um 455 nm durch. Der Spektralspiegel 151c reflektiert Licht mit einer Wellenlänge um 345 nm und lässt Licht mit einer Wellenlänge um 455 nm durch.
Der Filterrevolver 152 weist eine Kreisscheibenform auf. Vier Durchgangsöffnungen sind in dem Filterrevolver 152 in einem Winkelabstand von 90 Grad bezüglich der Mittelachse als Referenz ausgebildet. Der Filterrevolver 152 ist drehbar auf dem Basisrahmen 91 der 2 um die Mittelachse des Filterrevolvers 152 gelagert. Die Filterrevolverbetätigungseinheit 153 betätigt den Filterrevolver 152, wodurch der Filterrevolver 152 gedreht wird.
Jeder der mehreren Filterkuben 151 ist an dem Filterrevolver 152 angeordnet, so dass der Anregungsfilter 151b in einer Richtung entgegengesetzt zur Mittelachse des Filterrevolvers 152 ausgerichtet ist, und überlappt eine der vier Durchgangsöffnungen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind drei Filterkuben 151, die den drei Arten der Fluoreszenzreagenzien entsprechen, an dem Filterrevolver 152 angebracht, um drei Durchgangsöffnungen des Filterrevolvers 152 zu überlappen.
Ein Benutzer dreht den Filterrevolver 152 während der Fluoreszenzbeobachtung, um den gewünschten Filterkubus 151 auszuwählen. Der ausgewählt Filterkubus 151 ist auf einer Beobachtungsachse OA parallel zur Z-Richtung, die durch das Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 tritt, angeordnet, so dass das Messlicht in den Anregungsfilter 151b eintritt. Die Beobachtungsachse OA ist eine optische Achse des Lichtempfangsabschnitts 120, die sich in der Z-Richtung erstreckt. Wenn das Messlicht in den Anregungsfilter 151b eintritt, tritt Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs des Messlichts durch den Anregungsfilter 151b. Das Licht, das durch den Anregungsfilter 151b getreten ist, wird von dem Spektralspiegel 151c nach oben reflektiert.
Wie es oben beschrieben ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform drei Filterkuben 151 an drei Durchgangsöffnungen des Filterrevolvers 152 angebracht, und an der einen verbleibenden Durchgangsöffnung ist kein Filterkubus 151 angebracht. Somit kann eine Hellfeldbeobachtung, die keinen Filterkubus 151 verwendet, ausgeführt werden, indem die Durchgangsöffnung, an der kein Filterkubus 151 angebracht ist, auf der Beobachtungsachse OA (Lichtweg des Messlichts) angeordnet wird.
Die Linseneinheit 160 weist mehrere Objektivlinsen 161, einen Linsenrevolver 162, einen Brennweiteneinstellmechanismus 163, eine Linsenunterstützungsplatte 163p, eine Linsenrevolverbetätigungseinheit 164 und eine Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 auf. Die mehreren Objektivlinsen 161 weisen unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren auf.
Der Brennweiteneinstellmechanismus 163 ist an dem Basisrahmen 91 der 2 angebracht. Der Brennweiteneinstellmechanismus 163 unterstützt die Linsenunterstützungsplatte 163p, so dass diese parallel zur X-Y-Ebene liegt und in der Z-Richtung bewegbar ist.
Der Linsenrevolver 162 und die Linsenrevolverbetätigungseinheit 164 sind an der Linsenunterstützungsplatte 163p angebracht. Der Linsenrevolver 162 weist eine Kreisscheibenform auf. Sechs Durchgangsöffnungen sind in dem Linsenrevolver 162 in einem Winkelabstand von 60 Grad mit einer Mittelachse als Referenz ausgebildet. Der Linsenrevolver 162 ist drehbar um die Mittelachse des Linsenrevolvers 162 gelagert. Die Linsenrevolverbetätigungseinheit 164 betätigt den Linsenrevolver 162, so dass der Linsenrevolver 162 gedreht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind sechs Objektivlinsen 161, die verschiedene Vergrößerungsfaktoren aufweisen, an dem Linsenrevolver 162 angebracht, so dass die sechs Durchgangsöffnungen des Linsenrevolvers 162 von diesen überlappt werden. In diesem Zustand sind die sechs Objektivlinsen 161 auf der unteren Seite des Objekttisches 140 und auf der oberen Seite der Filtereinheit 150 positioniert.
Der Benutzer dreht den Linsenrevolver 162, um eine Objektivlinse 161 zur Verwendung bei der Betrachtung des Messobjekts S auszuwählen. Die ausgewählte Objektivlinse 161 ist auf der Beobachtungsachse OA angeordnet.
Die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 betätigt den Brennweiteneinstellmechanismus 163, um die Linsenunterstützungsplatte 163p in der Z-Richtung zu bewegen. Der relative Abstand in der Z-Richtung zwischen dem Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 und der ausgewählten Objektivlinse 161 wird somit eingestellt.
Während der Fluoreszenzbeobachtung des Messobjekts S tritt das Messlicht, das von dem Spektralspiegel 151c des Filterkubus 151 reflektiert wird, durch die Öffnung des Objekttisches 140, während dieses von der ausgewählten Objektivlinse 161 gesammelt wird und auf das Messobjekt S gestrahlt wird. Wenn das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt wird, wird Fluoreszenz von der Fluoreszenzreagenzie, die auf das Messobjekt S angewendet wurde, ausgesendet. Die Fluoreszenz, die zur unteren Seite des Messobjekts S ausgesendet wird, tritt durch die ausgewählte Objektivlinse 161, den Filterkubus 151, der auf der unteren Seite der Objektivlinse 161 positioniert ist, und die Öffnung, die in dem Basisrahmen 91 ausgebildet ist, und tritt in den Lichtaufnahmeabschnitt 120 ein.
Der Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130, der an dem oberen Rahmen 93 der 2 angebracht ist, weist einen Fixierungsabschnitt 130A und einen Schwenkabschnitt 130B auf. Der Fixierungsabschnitt 130A weist eine Durchlasslichtquelle 131, einen Blendeneinstellabschnitt 132 und ein optisches Durchlasssystem 133 auf und ist an der oberen Fläche des oberen Rahmens 93 (2) fixiert.
Die Durchlasslichtquelle 131 ist beispielsweise eine weiße LED. Die Durchlasslichtquelle 131 kann eine andere Lichtquelle sein, wie beispielsweise eine Halogenleuchte. Die Durchlasslichtquelle 131 wird als Lichtquelle für die Durchlassbeobachtung des Messobjekts S verwendet. Das Licht, das von der Durchlasslichtquelle 131 emittiert wird, wird im Folgenden als Durchlasslicht bezeichnet. Der Blendeneinstellabschnitt 132 weist eine Blende und einen Phasendifferenzspalt auf und wird zur Einstellung der Helligkeit des Durchlasslichts, das auf das Messobjekt S anzuwenden ist, und zur Durchführung der Phasendifferenzbeobachtung mittels des Durchlasslichts verwendet. Das optische Durchlasssystem 133 weist eine Relais-Linse auf und führt das Durchlasslicht, das von der Durchlasslichtquelle 131 emittiert wird, zur Vorderseite des Fixierungsabschnitts 130A. Die Relais-Linse ist so angeordnet, dass eine konjugierte Beziehung zwischen der Blende und dem Phasendifferenzspalt des Blendeneinstellabschnitts 132 und der vorderseitigen Brennpunktposition einer Kondensorlinse 135 beibehalten wird.
Der Schwenkabschnitt 130B weist einen Spiegel 134, die Kondensorlinse 135 und einen Schwenkmechanismus (nicht gezeigt) auf. Der Schwenkabschnitt 130B ist aufgebaut, um bei geöffnetem Deckel 102 der oberen Fläche der 2 bezüglich einer Achse parallel zur X-Richtung als Zentrum schwenkbar zu sein. Somit bewegt sich der Schwenkmechanismus 130B zwischen einer regulären Position, bei der die Kondensorlinse 135 dem Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 in der Z-Richtung zugewandt ist, und einer separaten Position, bei der die Kondensorlinse 135 nicht dem Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 in der Z-Richtung zugewandt ist.
Während der Durchlassbeobachtung des Messobjekts S bewegt der Benutzer manuell den Schwenkmechanismus 130B zur regulären Position. Wenn der Schwenkmechanismus 130B sich in der regulären Position befindet, wird das Durchlasslicht, das von dem Fixierungsabschnitt 130A zur Vorderseite geführt wird, durch den Spiegel 134 nach unten reflektiert und durchdringt das Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 durch die Kondensorlinse 135.
Wie es oben beschrieben ist, wird die Durchgangsöffnung des Filterrevolvers 152, an der kein Filterkubus 151 angeordnet ist, während der Durchlassbeobachtung in der Filtereinheit 150 ausgewählt. In diesem Fall tritt das Durchlasslicht, das durch das Messobjekt S dringt, durch die Objektivlinse 161, die von dem Benutzer ausgewählt wurde, die Durchgangsöffnung des Filterrevolvers 152 und die Öffnung, die in dem Basisrahmen 51 ausgebildet ist, und tritt in den Lichtempfangsabschnitt 120 ein.
Der Lichtempfangsabschnitt 120 weist die Kamera 121, einen Farbfilter 122 und eine Abbildungslinse 123 auf. Die Kamera 121 ist beispielsweise eine CCD-Kamera (Charge Coupled Device), die ein Bildgebungselement enthält. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kamera 121 eine Digitalzoomfunktion auf. Das Bildgebungselement ist beispielsweise eine monochrome CCD. Das Bildgebungselement kann eine Farb-CCD oder ein anderes Bildgebungselement sein, wie beispielsweise ein CMOS-(Complementary Metal Oxide Semiconductor)-Bildsensor und dergleichen. Wenn das Bildelement eine Farb-CCD ist, ist kein Farbfilter 122 in dem Lichtempfangsabschnitt 120 vorgesehen.
Die Fluoreszenz oder das Durchlasslicht, das in den Lichtempfangsabschnitt 120 eintritt, wird gesammelt und von der Abbildungslinse 123 abgebildet und danach von der Kamera 121 empfangen. Dadurch wird das Bild des Messobjekts S empfangen. Ein analoges elektrisches Signal (im Folgenden als Lichtempfangssignal bezeichnet), das dem empfangenen Lichtbetrag entspricht, wird von jedem Pixel des Bildgebungselements der Kamera 121 zur Steuerplatine 170 ausgegeben.
Ein A/D-Wandler (Analog/Digital-Wandler) (nicht gezeigt) und eine FIFO-(First in First Out)-Speicher sind in der Steuerplatine 170 angebracht. Das Lichtempfangssignal, das von der Kamera 121 ausgegeben wird, wird mit einer konstanten Abtastrate abgetastet und von dem A/D-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt, basierend auf einer Steuerung durch den PC 200. Das Digitalsignal, das von dem A/D-Wandler ausgegeben wird, wird sequentiell in dem FIFO-Speicher gesammelt. Die Digitalsignale, die in dem FIFO-Speicher gesammelt werden, werden sequentiell als Pixeldaten zum PC 200 übertragen.
(2) Steuersystem der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 der 1 zeigt. In der Messeinheit 100 steuert die Steuerplatine 170 die Funktionen des Musteranwendungsabschnitts 110, des Lichtempfangsabschnitts 120, des Durchlasslichtzufuhrabschnitts 130, des Objekttischbetätigungsabschnitts 141, der Filtereinheit 150 und der Linseneinheit 160 als Antwort auf einen Befehl, der von dem PC 200 bereitgestellt wird. Die Steuerplatine 170 überträgt ferner ein Digitalsignal basierend auf der Lichtempfangsausgabe von der Kamera 121 (3), wie es oben beschrieben ist, zum PC 200. Die Steuerplatine 170 steuert ferner die Funktionen der Leistungszufuhreinrichtung 310 und des Lichtprojektionsabschnitts 320 der Messlichtzufuhreinheit 300 als Antwort auf den Befehl von dem PC 200.
Der PC 200 weist eine CPU (Hauptprozessor) 210, einen ROM (Read Only Memory) 220, einen RAM (Random Access Memory) 230, eine Speichereinrichtung 240 und den Bedienabschnitt 250 auf. Der Bedienabschnitt 250 ist aufgebaut, um von einem Benutzer bedienbar zu sein, so dass dieser einen Befehl an die Steuerplatine 170 der Messeinheit 100 gibt, und weist eine Tastatur und ein Zeigegerät auf.
Die Displayeinheit 400 ist beispielsweise mittels eines LCD-Felds oder eines organischen EL-(Electro Luminescence)-Felds aufgebaut. Der ROM 220 speichert ein Systemprogramm. Der RAM 230 speichert verschiedene Arten von Daten und fungiert ferner als Arbeitsbereich für die CPU 210. Die Speichereinrichtung 240 weist eine Festplatte oder dergleichen auf. Die Speichereinrichtung 240 speichert ein Steuerprogramm und ein Bildverarbeitungsprogramm der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500. Die Speichereinrichtung 240 wird verwendet, um verschiedene Arten von Daten, wie beispielsweise Pixeldaten und dergleichen, die von der Messeinheit 100 bereitgestellt werden, zu speichern.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der CPU 210 zeigt. Wie es in 5 gezeigt ist, weist die CPU 210 einen Bilddatenerzeugungsabschnitt 211, einen Mustererzeugungsabschnitt 212 und eine Steuereinheit 213 auf. Der Bilddatenerzeugungsabschnitt 211 erzeugt die Bilddaten basierend auf den Pixeldaten, die von der Messeinheit 100 bereitgestellt werden, durch Ausführen des Steuerprogramms und des Bildverarbeitungsprogramms. Die Bilddaten sind eine Sammlung mehrerer Bereiche bzw. Teile bzw. Abschnitte von Pixeldaten.
Der Mustererzeugungsabschnitt 212 erzeugt ein Muster, mit dem das Messobjekt S zu bestrahlen ist, während die räumliche Phase um einen bestimmten Betrag als ein Muster des Messlichts, das von dem Lichtmodulationselement 112 der 3 ausgesendet wird, sequentiell bewegt wird. Die Steuereinheit 213 steuert das Lichtmodulationselement 112 durch die Steuerplatine 170 der 2 basierend auf dem Muster, das von dem Mustererzeugungsabschnitt 212 erzeugt wird, um die Phase des Musters zu bewegen, während das Messobjekt S mit Messlicht, das ein bestimmtes Muster aufweist, bestrahlt wird.
Die Steuereinheit 213 steuert die Arbeitsabläufe des Lichtempfangsabschnitts 120, des Durchlasslichtzufuhrabschnitts 130, des Objekttisches 140, der Filtereinheit 150, der Linseneinheit 160 und des Lichtprojektionsabschnitts 320 durch die Steuerplatine 170, indem ein Befehl an die Steuerplatine 170 ausgegeben wird. Ferner führt die Steuereinheit 213 verschiedene Verarbeitungen an den erzeugten Bilddaten unter Verwendung des RAM 230 aus und zeigt das Bild basierend auf den Bilddaten auf der Displayeinheit 400 an.
(3) Funktion des Musteranwendungsabschnitts
(a) Anwendung eines räumlichen Musters
6 ist eine schematische Ansicht, die Fluoreszenz zeigt, die von dem Messobjekt S ausgesendet wird, wenn das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt wird. Wie es in 6 gezeigt ist, wenn ein Beobachtungszielabschnitt sp1 des Messobjekts S im Fokus der Objektivlinse 161 angeordnet ist, wird das Messlicht, das durch die Objektivlinse 161 tritt, bezüglich des Beobachtungszielabschnitts sp1 des Messobjekts S gesammelt, wie es mit einer gepunkteten Linie gezeigt ist. Wenn an dem Beobachtungszielabschnitt sp1 des Messobjekts S eine Fluoreszenzreagenzie vorhanden ist, wird somit die Fluoreszenz bzw. das Fluoreszenzlicht von dem Beobachtungszielabschnitt sp1 ausgesendet. Wie es mit einem dicken Pfeil gezeigt ist, tritt ein Teil der Fluoreszenz in den Lichtempfangsabschnitt 120 (3) durch die Objektivlinse 161 ein.
Wenn das Messlicht am Beobachtungszielabschnitt sp1 des Messobjekts S durch die Objektivlinse 161 gesammelt wird, emittiert auch eine Fluoreszenzreagenzie, die an einer Position vorhanden ist, die von dem Fokus der Objektivlinse 161 abweicht, Fluoreszenz bei Empfang des Messlichts. In dem Beispiel der 6 wird Fluoreszenz auch von den Abschnitten sp2, sp3, die sich von dem Beobachtungszielabschnitt sp1 unterscheiden, emittiert. Wenn die Abschnitte sp2, sp3 sich an Positionen außerhalb einer Schärfentiefe DF der Objektivlinse 161 befinden, tritt die Fluoreszenz, die von den Abschnitten sp2, sp3 ausgesendet wird, in den Lichtempfangsabschnitt 120 als Streulicht.
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Fluoreszenzbeobachtungsbilds zeigt, das durch Bestrahlen eines bestimmten Beobachtungsbereichs des Messobjekts S mit gleichförmigem bzw. einheitlichem Messlicht erhalten wird. Wenn der bestimmte Beobachtungsbereich des Messobjekts S einheitlich mit Messlicht bestrahlt wird, tritt aus den obigen Gründen die Fluoreszenz, die von der Position außerhalb der Schärfentiefe DF der Objektivlinse 161 ausgesendet wird, in den Lichtempfangsabschnitt 120 als Streulicht ein und verringert den Kontrast des Fluoreszenzbeobachtungsbilds insgesamt, wie es in 7 gezeigt ist.
Mit der Messeinheit 100 des vorliegenden Beispiels wird die Fluoreszenzbeobachtung, welche das gemusterte Messlicht verwendet, ausgeführt, um ein Fluoreszenzbeobachtungsbild mit hohem Kontrast zu erhalten. In der folgenden Beschreibung wird die Fluoreszenzbeobachtung, welche das gleichförmige bzw. einheitliche Messlicht verwendet, als Normalbeobachtung bezeichnet, und die Fluoreszenzbeobachtung, die gemustertes Messlicht verwendet, wird als Teilbeobachtung bezeichnet.
Bei der Teilbeobachtung wird eine räumliche Phase eines bestimmten Musters um einen bestimmten Betrag bewegt, während das Messobjekt S mit Messlicht, das ein bestimmtes Muster aufweist, bestrahlt wird. Das Messlicht, welches das bestimmte Muster aufweist, hat eine Intensität, die sich beispielsweise in einer Richtung (beispielsweise der Y-Richtung) oder zwei Richtungen (beispielsweise der X-Richtung und Y-Richtung) in der XY-Ebene periodisch ändert. Das Messlicht, das ein Muster aufweist, wird im Folgenden als gemustertes Messlicht bezeichnet.
Das Muster und die Phase des gemusterten Messlichts werden durch das Lichtmodulationselement 112 gesteuert. Ein Bereich des gemusterten Messlichts, in dem die Intensität größer oder gleich einem bestimmten Wert ist, wird als ein heller Bereich bezeichnet, und ein Bereich des gemusterten Messlichts, in dem die Intensität kleiner als der bestimmte Wert ist, wird als dunkler Bereich bezeichnet.
Als gemustertes Messlicht kann ein streifenförmiges Messlicht angewendet werden, das einen Querschnitt aufweist, der mehrere gerade bzw. lineare helle Bereiche, die parallel in einer Richtung (beispielsweise der X-Richtung) linienförmig vorgesehen sind und in einem im Wesentlichen gleichen Abstand in einer anderen Richtung (beispielsweise der Y-Richtung) senkrecht auf der einen Richtung vorgesehen sind, und mehrere gerade bzw. lineare dunkle Bereiche zwischen den mehreren hellen Bereichen aufweist.
Die 8A bis 8E sind Ansichten, die Beispiele des Teilbeobachtungsverfahrens zeigen. Wie es in den 8A bis 8D gezeigt ist, wird bei der Teilbeobachtung die Phase des Musters des gemusterten Messlichts um einen bestimmten Betrag bewegt, so dass der gesamte Strahlungsbereich des Messlichts wenigstens einmal mit dem hellen Bereich des gemusterten Messlichts (in dem vorliegenden Beispiel des streifenförmigen Messlichts) eingestrahlt wird. Ferner wird die Fluoreszenz, die von dem Messobjekt S emittiert wird, jedes Mal detektiert, wenn die Phase des Musters um einen bestimmten Betrag bzw. Weg bewegt wurde. Mehrere Abschnitte bzw. Teile von Bilddaten des Messobjekts S werden dadurch erzeugt.
Die Bilddaten, die erhalten werden, wenn das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht bestrahlt wird, werden als gemusterte Bilddaten bezeichnet. Ein Bild basierend auf den gemusterten Bilddaten wird als gemustertes Bild bezeichnet.
Für jeden Bereich der gemusterten Bilddaten gilt, dass die Pixeldaten, die den hellen Abschnitt des gemusterten Messlichts entsprechen, einen hohen Wert (Helligkeitswert) aufweisen und die Pixeldaten, die dem dunklen Bereich des gemusterten Messlichts entsprechen, einen niedrigen Wert (Helligkeitswert) aufweisen. Wie es mit Pfeilen in den 8A bis 8D gezeigt ist, ist somit bei jedem gemusterten Messlicht der Bereich des Pixels, der dem hellen Bereich des gemusterten Messlichts entspricht, hell, und ist der Bereich des Pixels, der dem dunklen Bereich des gemusterten Messlichts entspricht, dunkel.
Jedes gemusterte Bild ist dem Einfluss von Streulicht ausgesetzt. Die folgenden Prozesse werden ausgeführt, um Bilddaten zu erhalten, in denen der Einfluss des Streulichts entfernt ist.
Zunächst wird eine Komponente (im Folgenden als Fokuskomponente bezeichnet), die ein Maß der Hell- und Dunkeldifferenz darstellt, unter Verwendung der mehreren Bereiche der Pixeldaten für jedes Pixel von den mehreren Bereichen der gemusterten Bilddaten berechnet. Die Pixel, welche die Fokuskomponente aufweisen, werden verbunden, um die Bilddaten zu erzeugen. Die Bilddaten, die auf eine solche Weise erzeugt werden, werden als Teilbilddaten bezeichnet. Ein Bild basierend auf den Teilbilddaten wird als Teilbild bezeichnet.
In den gemusterten Bilddaten, die unter Verwendung des streifenförmigen Messlichts erzeugt werden, ist die Fokuskomponente beispielsweise eine Differenz zwischen einem Maximalwert (maximaler Helligkeitswert) und einem Minimalwert (minimaler Helligkeitswert) der Pixeldaten oder eine Standardabweichung der Werte der Pixeldaten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Differenz der Pixeldaten der gemusterten Bilddaten, wenn der helle Bereich und der dunkle Bereich des gemusterten Messlichts eingestrahlt werden, als Fokuskomponente für jedes Pixel berechnet. Die berechneten Fokuskomponenten für alle Pixel werden verbunden, um die Teilbilddaten zu erzeugen. Der Wert der Pixeldaten der gemusterten Bilddaten, wenn der dunkle Bereich des gemusterten Messlichts eingestrahlt wird, entspricht der Komponente des Streulichts für jedes Pixel. Folglich können Teilbilddaten, aus denen der Einfluss von Streulicht entfernt ist, erhalten werden. Folglich kann ein Fluoreszenzbeobachtungsbild (Teilbild) mit hohem Kontrast, in dem der Einfluss von Streulicht entfernt ist, erhalten werden, wie es in 8E gezeigt ist.
In der folgenden Beschreibung werden, im Unterschied zu den Teilbilddaten und dem Teilbild, die Bilddaten, die bei der Normalbeobachtung erhalten werden, als Normalbilddaten bezeichnet, und das Fluoreszenzbeobachtungsbild basierend auf den Normalbilddaten wird als Normalbild bezeichnet.
Für das gemusterte Messlicht kann beispielsweise Messlicht einer eindimensionalen Sinuswelle, das einen Querschnitt aufweist, der ein Muster parallel zur X-Richtung enthält und in dem die Intensität sich sinuswellenförmig in der Y-Richtung ändert, als streifenförmiges Messlicht verwendet werden. Alternativ kann als gemustertes Messlicht beispielsweise ein zweidimensional sinusförmiges Messlicht, das einen Querschnitt aufweist, der ein Muster enthält, in dem sich die Intensität sinuswellenförmig in der X-Richtung und in der Y-Richtung ändert, als streifenförmige Messlicht verwendet werden. In den gemusterten Bilddaten, die unter Verwendung des eindimensional sinuswellenförmigen Messlichts oder des zweidimensional sinuswellenförmigen Messlichts erzeugt werden, ist die Fokuskomponente beispielweise die Amplitude (Peak zu Peak) der Pixeldaten.
Alternativ kann für das gemusterte Messlicht ein punktförmiges Messlicht, das einen Querschnitt aufweist, der mehrere punktförmige helle Bereiche enthält, die in einem im Wesentlichen gleichen Abstand in der X-Richtung und der Y-Richtung linienförmig vorgesehen sind, anstelle des streifenförmigen Messlichts verwendet werden. Bei den gemusterten Bilddaten, die unter Verwendung des punktförmigen Messlichts erzeugt werden, ist die Fokuskomponente beispielsweise die Differenz zwischen dem Maximalwert (maximaler Helligkeitswert) und dem Minimalwert (minimaler Helligkeitswert) der Pixeldaten oder die Standardabweichung der Werte der Pixeldaten.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Benutzer einen ROI (Region of Interest) unter Verwendung des Bedienabschnitts 250 der 4 festlegen. In diesem Fall wird der Musteranwendungsabschnitt 110 so gesteuert, dass lediglich der Bereich des Messobjekts S, der dem ROI entspricht, mit Messlicht bestrahlt wird, und die anderen Bereiche nicht mit Messlicht bestrahlt werden.
Wenn die Digitalzoomfunktion der Kamera 121 verwendet wird, wird der ROI oft klein festgelegt. Somit können die Teilbilddaten oder die Normalbilddaten mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Wenn die Messeinheit 100 ein Fluoreszenzmikroskop ist, verliert die Fluoreszenzreagenzie des Messobjekts S durch Bestrahlen des Messobjekts S mit Messlicht Farbe. Die Aktivität der Zellen verringert sich, wenn das Messobjekt S eine biologische Probe ist. Somit ist es sinnvoll, lediglich den notwendigen minimalen Bereich mit Messlicht zu bestrahlen.
(b) Anwendung des zeitlichen Musters
Das Lichtmodulationselement 112 des Musteranwendungsabschnitts 110 kann zusätzlich zur Anwendung des räumlichen Musters des Messlichts, wie es oben beschrieben ist, ein zeitliches Muster für das Messlicht anwenden. Somit fungiert das Lichtmodulationselement 112 als Lichtabschirmelement zum Umschalten des Durchlassen und Abschirmens des Messlichts und fungiert ferner als Dimmelement zum Einstellen der Helligkeit des Bilds, das auf der Displayeinheit 400 angezeigt wird.
Das Timing des emittierten Lichts durch den Musteranwendungsabschnitt 110 ist mit dem Lichtempfangstiming von dem Lichtempfangsabschnitt 120 synchronisiert. Die CPU 210 steuert das Lichtempfangstiming von dem Lichtempfangsabschnitt 120 und steuert die Lichtdurchlassdauer und die Lichtabschirmungsdauer des Musteranwendungsabschnitts 110 basierend auf dem Timingsignal.
Die 9A bis 9D sind Ansichten, die Beispiele eines Messlichts zeigen, das ein zeitliches Muster aufweist. Die 10A bis 10D sind Ansichten, die Beispiele eines Normalbildes basierend auf den Normalbilddaten zeigen, die unter Verwendung des Messlichts der 9A bis 9D erzeugt wurden. In 9A bis 9D kennzeichnet die horizontale Achse die Zeit und kennzeichnet die vertikale Achse die Intensität des Messlichts. Die 10A bis 10D zeigen entsprechend das Normalbild basierend auf den Normalbilddaten, die erzeugt werden, wenn das Messobjekt S mit Messlicht der 9A bis 9D bestrahlt wird.
In dem Beispiel der 9A wird der Lichtdurchlasszustand während einer bestimmten Zeitdauer Tp, die der Lichtempfangsdauer des Lichtempfangsabschnitts 120 entspricht, beibehalten. In diesem Fall, wie es in 10A gezeigt ist, werden die Normalbilddaten, die ein helles Normalbild zeigen, erzeugt. In dem Beispiel der 9B werden der Lichtdurchlasszustand und der Lichtabschirmungszustand während der bestimmten Dauer Tp abwechselnd wiederholt. In der Zeitdauer Tp sind in Summe die Lichtdurchlassdauer und in Summe die Lichtabschirmungsdauer im Wesentlichen gleich. In diesem Fall werden, wie es in 10B gezeigt ist, Normalbilddaten erzeugt, die ein dunkleres Normalbild zeigen als das Normalbild der 10A.
In dem Beispiel der 9C werden der Lichtdurchlasszustand und der Lichtabschirmungszustand während der bestimmten Zeitdauer Tp abwechselnd wiederholt. In Summe ist die Lichtdurchlassdauer kürzer als die Lichtabschirmungsdauer in der Zeitdauer Tp. In diesem Fall, wie es in 10C gezeigt ist, werden Bilddaten erzeugt, die ein dunkleres Normalbild zeigen, als das Normalbild der 10B. In dem Beispiel der 9D wird der Lichtabschirmungszustand während der bestimmten Zeitdauer Tp beibehalten. In diesem Fall, wie es in 10D gezeigt ist, werden Normalbilddaten erzeugt, die ein insgesamt schwarzes Normalbild zeigen.
Somit kann die Helligkeit des Normalbildes durch Steuern des Verhältnisses (relative Einschaldauer) der Summe der Lichtführungsdauer zur Summe der Lichtabschirmungsdauer in der bestimmten Zeitdauer Tp eingestellt werden.
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Normalbildes basierend auf den Normalbilddaten zeigt, die unter Verwendung des gleichförmigen Messlichts erzeugt wurden. Selbst wenn der Lichtempfangsabschnitt 120 das gleichförmige Messlicht empfängt, müssen die mehreren Bereiche der Pixeldaten der erzeugten Normalbilddaten nicht einheitlich werden. Der Grund liegt darin, dass die Intensität des Messlichts nicht notwendigerweise einheitlich ist, das Bestrahlungsprofil (Intensitätsverteilung) des Messlichts auf das Messobjekt S aufgrund des Designs des optischen Systems nicht einheitlich ist, eine Vignettierung (Verringerung des Lichtwerts am Rand) durch die optischen Elemente auftritt und dergleichen.
Wie es in 11 gezeigt ist, tritt somit ein Schattierungsphänomen, in dem ein Teil des Normalbildes hell wird oder Bereiche der vier Ecken des Bilds dunkel werden, auf. Somit wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die relative Einschaltdauer für jeden einer Mehrzahl von Modulationspixeln des Lichtmodulationselements 112 gesteuert, so dass die Helligkeit der mehreren Pixel des Normalbildes einheitlich wird. Somit können Normalbilddaten mit unterdrücktem Schattierungsphänomen erzeugt werden.
Der Lichtdurchlasszustand der 9A und der Lichtabschirmungszustand der 9D werden so umgeschaltet, dass das Durchlassen und die Abschirmung des gleichförmigen bzw. einheitlichen Messlichts bei höherer Geschwindigkeit und geringerer Schwingung, verglichen mit dem Fall, in dem der Lichtabschirmungsmechanismus 323 der 3 verwendet wird, umgeschaltet werden kann. Insbesondere, wenn die Messeinheit 100 das Fluoreszenzmikroskop ist, verliert die Fluoreszenzreagenzie des Messobjekts S Farbe, wenn das Messobjekt S für eine lange Zeitdauer mit Messlicht bestrahlt wird. Es ist somit sinnvoll, mit hoher Geschwindigkeit zwischen der Lichtprojektion und der Lichtabschirmung des Messlichts umzuschalten. Ferner wird vermieden, dass das Messobjekt S mit Messlicht in einer Zeit, in der der Lichtempfangsabschnitt 120 nicht belichtet wird, bestrahlt wird, so dass ein unnötiger Farbverlust der Fluoreszenzreagenzie des Messobjekts S verringert werden kann.
In dem Fluoreszenzmikroskop wird die Fluoreszenz von verschiedenen Fluoreszenzreagenzien, die auf das Messobjekt S angewendet werden, emittiert, und somit enthält das Messlicht Wellenlängenkomponenten, die sich über eine große Bandbreite vom Ultraviolettbereich zum nahen Infrarotbereich erstrecken. Wenn das Messlicht, das eine Wellenlängenkomponente des Ultraviolettbereichs oder des nahen Infrarotbereichs aufweist, für eine lange Zeitdauer in das Lichtmodulationselement 112 eintritt, kann dies eine Beschädigung des Lichtmodulationselements 112 zur Folge haben.
12 ist eine Ansicht, die ein Bild zeigt, in dem ein Teil des Lichtmodulationselements 112 vergrößert ist. In dem Beispiel der 12 sind mehrere der Modulationspixel defekte Pixel, aufgrund einer Beschädigung des Lichtmodulationselements 112. In der vorliegenden Ausführungsform wird folglich das Messlicht durch den Lichtabschirmungsmechanismus 323 abgeschirmt, wenn das Messlicht für eine relativ lange Zeitdauer abgeschirmt wird, wenn zum Beispiel eine Durchlassbeobachtung ausgeführt wird, eine Vorschau ausgeführt wird, die später beschrieben wird, oder dergleichen. Eine Beschädigung des Lichtmodulationselements 112 kann somit minimiert werden.
(4) Struktur des internen Gehäuses
Das interne Gehäuse 10 des Musteranwendungsabschnitts 110 der 3 wird im Folgenden beschrieben. 13 ist eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung des Musteranwendungsabschnitts 110. In 13 ist ein Zustand gezeigt, in dem ein Teil des internen Gehäuses 10 aufgeschnitten ist.
Wie es in 13 gezeigt ist, weist das interne Gehäuse 10 einen Vorderflächenabschnitt 21, einen Rückflächenabschnitt 22, einen Flächenabschnitt einer Seite 23, den Flächenabschnitt der anderen Seite 24, einen oberen Flächenabschnitt 25 und einen unteren Flächenabschnitt 26 auf. Der Vorderflächenabschnitt 21, der Rückflächenabschnitt 22, der Flächenabschnitt der einen Seite 23, der Flächenabschnitt der anderen Seite 24, der obere Flächenabschnitt 25 und der untere Flächenabschnitt 26 sind rechteckige plattenförmige Elemente und sind miteinander gekoppelt.
Eine Ausgabeöffnung 10a ist an einem mittleren Abschnitt des Vorderflächenabschnitts 21 ausgebildet. Die Lichtprojektionslinse 12 ist an der Ausgabeöffnung 10a angebracht. Eine Einfallsöffnung 10b ist in einem mittleren Abschnitt des unteren Flächenabschnitts 26 ausgebildet. Das Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11 ist an dem unteren Flächenabschnitt 26 angebracht, wodurch die Einfallsöffnung 10b blockiert wird. In 13 ist das Messlicht, das durch das Lichtführungselement 330 der 3 in das Lichtmodulationselement 112 eintritt, mit einem dicken Pfeil L0 gezeigt.
Während der Teilbeobachtung reflektiert das Lichtmodulationselement 112 das Messlicht, das von dem Lichtführungselement 330 geführt wird, zur Ausgabeöffnung 10a, wie es mit einem dicken Pfeil L1 der 13 gezeigt ist. Der helle Abschnitt des gemusterten Messlichts wird dadurch erzeugt. Das Lichtmodulationselement 112 reflektiert auch das Messlicht, das von dem Lichtführungselement 330 zu einer Position geführt wird, die von der Ausgabeöffnung 10a abweicht, wie es mit einem dicken Pfeil L2 in 13 gezeigt ist. Dadurch wird der dunkle Abschnitt des gemusterten Messlichts erzeugt. Licht, das zur Position reflektiert wird, die von der Ausgabeöffnung 10a abweicht, ist Licht, das nicht gebraucht wird. Das überflüssige Licht wird an der inneren Oberfläche des internen Gehäuses 10 reflektiert und es wird somit vermieden, dass dieses direkt von der Ausgabeöffnung 10a nach draußen, bezüglich des internen Gehäuses 10, ausgesendet wird.
In diesem Fall wird ein Entweichen des überflüssigen Lichts nach draußen, bezüglich des internen Gehäuses 10, unterdrückt. Das überflüssige Licht erreicht somit nicht den Raum, der den Objekttisch 140 und den Lichtempfangsabschnitt 120 enthält. Folglich wird vermieden, dass das überflüssige Licht in den Lichtempfangsabschnitt 120 eintritt, und eine Verringerung des Kontrasts des Teilbilds aufgrund von Streulicht wird vermieden.
Wie es oben beschrieben ist, werden in dem Musteranwendungsabschnitt 110 die Ausgabeöffnung 10a und die Einfallsöffnung 10b des internen Gehäuses 10 durch die Lichtprojektionslinse 12 und das Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11 entsprechend blockiert, wobei das Lichtmodulationselement 112 in dem internen Gehäuse 10 aufgenommen ist. Selbst wenn Staub in das externe Gehäuse 101 eindringt, wird somit vermieden, dass derartiger Staub an dem Lichtmodulationselement 112 anhaftet. Es wird somit vermieden, dass der Staub in dem Teilbild und dem Normalbild des Messobjekts S auftaucht.
Als Folge davon kann ein hoch zuverlässiges Bild des Messobjekts S erhalten werden. Ferner werden eine Vergrößerung und höhere Kosten der Messeinheit 100 vermieden, da keine Staubvermeidung für das gesamte externe Gehäuse 101 ausgeführt werden muss. Ferner können eine durchlässige Einrichtung, wie beispielsweise eine LCD und dergleichen, für das Lichtmodulationselement 112 anstelle der reflektierenden Einrichtung, wie beispielsweise der DMD, dem LCOS oder dergleichen, verwendet werden.
(5) Ersetzungsarbeit des Messobjekts, der Objektivlinse und des Filterkubus
Die 14A und 14B sind perspektivische Ansichten der äußeren Erscheinung, die einen Zustand der Messeinheit 100 bei der Ersetzungsarbeit des Messobjekts S, der Objektivlinse 161 und des Filterkubus 151 zeigen. Wie es in 14A gezeigt ist, ist eine obere Öffnung OP1 in dem externen Gehäuse 101 der Messeinheit 100 ausgebildet. Der Deckel 102 der oberen Fläche, der die obere Öffnung OP1 öffnen und schließen kann, ist an einem Teil eines oberen Flächenabschnitt 101e des externen Gehäuses 101 mittels eines Gelenks 102H (2) angebracht.
Bei der Ersetzungsarbeit des Messobjekts S, das auf den Objekttisch 140 aufgelegt wird, wird der Deckel 102 der oberen Fläche geöffnet, wie es mit einem dicken Pfeil in der 14A gezeigt ist. Danach, wie es mit einem dicken Pfeil in der 14B gezeigt ist, wird der Schwenkabschnitt 130B des Durchlasslichtzufuhrabschnitts 130 manuell von der regulären Position np1 zur separaten Position cp1 geschwenkt. Der Benutzer kann dann einfach die Ersetzungsarbeit des Messobjekts S durch die obere Öffnung OP1 von der Vorderseite der Messeinheit 100 ausführen.
Ein Schwenkabschnittdetektor s1 ist in der Umgebung des Fixierungsabschnitts 130A angeordnet. Der Schwenkabschnittdetektor s1 ist beispielsweise ein Magnetsensor, der einen Magneten und ein Hall-Element aufweist und detektiert, ob oder ob nicht der Schwenkabschnitt 130B sich in der regulären Position np1 befindet, und das Detektionsresultat an die Steuerplatine 170 (2) sendet.
Wenn sich der Schwenkabschnitt 130B nicht an der regulären Position np1 befindet, bewirkt die Steuerplatine 170, dass sich der Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) des Lichtprojektionsabschnitts 320 (3) im Lichtabschirmungszustand befindet und stoppt somit die Zufuhr der Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 zur Durchlasslichtquelle 131 (3). Somit werden die Bestrahlung des Objekttisches 140 mit Messlicht und die Aussendung des Durchlasslichts zur Vorderseite der Messeinheit 100 von dem Fixierungsabschnitt 130A vermieden.
Wenn sich der Schwenkabschnitt 130B nicht an der regulären Position np1 befindet, kann die Steuerplatine 170 das Lichtmodulationselement 112 des Musteranwendungsabschnitts 110 steuern, um zu vermeiden, dass das Messlicht auf den Objekttisch 140 eingestrahlt wird, anstelle den Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) in den Lichtabschirmungszustand zu bringen.
Ferner ist eine vordere Öffnung OP2 in dem externen Gehäuse 101 ausgebildet. Der Deckel 103 der Vorderfläche, der die vordere Öffnung OP2 öffnen und schließen kann, ist an einem Teil des Vorderflächenabschnitts 101a des externen Gehäuses 101 mittels eines Gelenks 103H (2) angebracht.
Bei der Arbeit zum Ersetzen der Objektivlinse 161, die an dem Linsenrevolver 162 der 3 angebracht ist, wird der Deckel 103 der vorderen Fläche manuell geöffnet, wie es mit einem dicken gepunkteten Pfeil in 14A gezeigt ist. Ferner wird bei der Arbeit zum Ersetzen des Filterkubus 151, der an dem Filterrevolver 152 der 3 angebracht ist, auch der Deckel 103 der Vorderfläche manuell geöffnet. In diesen Fällen kann der Benutzer die Arbeit zum Ersetzen der Objektivlinse 161 und des Filterkubus 151 einfach durch die vordere Öffnung OP2 von der Vorderseite der Messeinheit 100 ausführen.
Ein Deckeldetektor der Vorderfläche s2 ist in der Umgebung des Deckels 103 der Vorderfläche vorgesehen. Der Deckeldetektor der Vorderfläche s2 ist beispielsweise ein Magnetsensor, der einen Magneten und ein Hall-Element aufweist, und detektiert den Öffnungs-/Schließzustand des Deckels 103 der Vorderfläche und stellt das Detektionsresultat der Steuerplatine 170 zur Verfügung. Die Steuerplatine 170 schaltet den Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) des Lichtprojektionsabschnitts 320 (3) von dem Lichtdurchlasszustand zum Lichtabschirmungszustand um, wenn der Deckel 103 der Vorderfläche von dem geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand umgeschaltet wird, basierend auf dem Detektionsresultat. Die Steuerplatine 170 stoppt ferner die Zufuhr der Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 zur Durchlasslichtquelle 131 (3). Somit werden das Aussenden des Messlichts von dem Musteranwendungsabschnitt 110 (3) zur Filtereinheit 150 und das Aussenden des Durchlasslichts von dem Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130 (3) zur Filtereinheit 150 vermieden.
Die Steuerplatine 170 kann das Lichtmodulationselement 112 des Musteranwendungsabschnitts 110 steuern, um zu vermeiden, dass das Messlicht zur Filtereinheit 150 ausgesendet wird, anstatt den Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) in den Lichtabschirmungszustand zu bringen, wenn der Deckel 103 der Vorderfläche von dem geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand umgeschaltet wird.
Somit wird vermieden, dass das Messlicht und das Durchlasslicht, bezüglich des externen Gehäuses 101 nach außen, entweichen. Folglich wird vermieden, dass das Messlicht und das Durchlasslicht in die Augen des Benutzers geraten.
Der Deckel 102 der oberen Fläche und der Deckel 103 der vorderen Fläche werden von dem Benutzer manuell geschlossen. In diesem Fall wird vermieden, dass Licht in das Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 und in den Lichtempfangsabschnitt 120 von außerhalb, bezüglich des externen Gehäuses 101, eintritt. Der Raum, der das Messobjekt S, das auf der Anbringfläche des Objekttisches 140 vorgesehen ist, und der Lichtempfangsabschnitt 120 aufweist, ist somit dunkel. Folglich kann nur die Fluoreszenz, die von dem Messobjekt S emittiert wird, in den Lichtempfangsabschnitt 120 während der Fluoreszenzbeobachtung eintreten.
(6) Displayinhalt der Displayeinheit
Wenn das Durchlasslicht, das von dem Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130 der 2 durch das Messobjekt S übertragen wird und von dem Lichtempfangsabschnitt 120 empfangen wird, werden die Bilddaten des Messobjekts S erzeugt. Im Folgenden werden die Bilddaten des Messobjekts S, die unter Verwendung des Durchlasslichts erzeugt werden, als Durchlassbilddaten bezeichnet. Ein Bild basierend auf den Durchlassbilddaten wird als Durchlassbild bezeichnet.
15 ist eine Ansicht, die ein Displaybeispiel der Displayeinheit 400 zeigt. Wie es in 15 gezeigt ist, sind ein Bilddisplaybereich 410 und ein Einstelldisplaybereich 420 in der Displayeinheit 400 nebeneinander angeordnet. In dem Bilddisplaybereich 410 werden verschiedene Bilder, wie beispielsweise das gemusterte Bild, das Teilbild, das Normalbild, das Durchlassbild oder dergleichen angezeigt. Insbesondere ist der Bilddisplaybereich 410 aufgebaut, um eine Normalanzeige und eine Vorschau selektiv oder gleichzeitig auszuführen.
Die Normalanzeige betrifft ein Verfahren des Anzeigens des gemusterten Bilds, des Teilbilds, des Normalbilds, des Omnifokusbilds oder dergleichen, basierend auf den bereits erzeugten Bilddaten. Bei der Normalanzeige werden mehrere Bilder auf eine überlagerte Weise in dem Bilddisplaybereich 410 basierend auf den bereits erzeugten Bilddaten dargestellt.
Die Vorschau betrifft ein Verfahren des Anzeigens des gemusterten Bilds oder des Teilbilds basierend auf den Bilddaten, die erzeugt werden, wenn die Messbedingung geändert wird. Die Messbedingung enthält die Art des Musters des Messlichts, die Anzahl der Aufnahmen, den Bewegungsbetrag der Phase des gemusterten Messlichts, die Breiten des hellen Bereichs und des dunklen Bereichs des gemusterten Messlichts und die räumliche Periode der Phase des gemusterten Messlichts. Die Anzahl der Aufnahmen betrifft die Anzahl der zu erzeugenden gemusterten Bilddaten.
Die Messbedingung enthält das Sichtfeld des Lichtempfangsabschnitts 120, die Belichtungszeit des Lichtempfangsabschnitts 120, den Zuwachs (gain) des Lichtempfangsabschnitts 120, die Binningzahl (number of binning) in den Bilddaten und die Intensität der Fluoreszenz (des Messlichts). Die Binningzahl bezeichnet die Anzahl der Bereiche von Pixeldaten, die in dem Binningprozess des Pseudo-Koppelns der mehreren Bereiche von Pixeldaten, die als ein Bereich von Pixeldaten anzusehen sind, gekoppelt werden.
Bei der Vorschauanzeige wird das Messobjekt S nur dann abermals mit Messlicht bestrahlt, wenn die Messbedingung geändert wird. Beispielsweise, wenn die Art des Musters, der Bewegungsbetrag der Phase des gemusterten Messlichts, die Breite des hellen Bereichs oder die räumliche Periode der Phase, die Belichtungszeit des Lichtempfangsabschnitts 120, die Binningzahl oder dergleichen geändert wird, wird das Messobjekt S abermals mit Messlicht bestrahlt. Alternativ, wenn die Digitalzoomfunktion der Kamera 121 betätigt wird oder wenn der Objekttisch 140, die Filtereinheit 150 oder die Linseneinheit 160 betätig wird, wird das Messobjekt S abermals mit Messlicht bestrahlt.
Somit werden das gemusterte Bild oder die Teilbilddaten basierend auf der empfangenen Fluoreszenz erzeugt. Als Folge davon wird das Teilbild, das in dem Bilddisplaybereich 410 angezeigt wird, aktualisiert.
Wenn die Messbedingung nicht geändert wird, muss das Messobjekt S nicht abermals mit Messlicht bestrahlt werden, und folglich steuert die CPU 210 das Lichtmodulationselement 112, um das Bestrahlen des Messobjekts S mit Messlicht abzuschirmen. Somit kann ein unnötiger Farbverlust der Fluoreszenzreagenzie, der auftritt, wenn das Messobjekt S kontinuierlich mit Messlicht bestrahlt wird, verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann zwischen der Bestrahlung und dem Abschirmen der Bestrahlung mit Messlicht auf das Messobjekt S mit hoher Geschwindigkeit durch das Lichtmodulationselement 112 umgeschaltet werden. Folglich können mehrere Bereiche der gemusterten Bilddaten mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Die Teilbilddaten, die aus den mehreren Bereichen der gemusterten Bilddaten erzeugt werden, können somit mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Als Folge davon kann das Teilbild, wenn die Messbedingung geändert wird, mit schnellem Antwortverhalten als Vorschaubild angezeigt werden.
Bei der Vorschauanzeige kann beispielsweise die Einstellung getätigt werden, um die gemusterten Bilddaten mit einer großen Binningzahl zu erzeugen. In diesem Fall können die gemusterten Bilddaten und die Teilbilddaten mit höherer Geschwindigkeit erzeugt werden. Somit können in dem Vorschaudisplay das gemusterte Bild oder das Teilbild mit höherer Geschwindigkeit angezeigt werden. Der Benutzer kann die geeignete Messbedingung einfach und in kurzer Zeitdauer auswählen, während er die Vorschau des angezeigten gemusterten Bilds oder Teilbilds betrachtet.
Die Abschirmung des Messlichts zum Messobjekt S wird mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt, durch Umschalten des Lichtmodulationselements 112 in den Lichtabschirmungszustand, aber diese kann stattdessen auch durch Umschalten des Lichtabschirmungsmechanismus 323 des Lichtprojektionsabschnitts 320 der 4 in den Lichtabschirmungszustand ausgeführt werden. Nachdem eine konstante Zeit abgelaufen ist, kann alternativ, wenn das Lichtmodulationselement 112 sich in dem Lichtabschirmungszustand befindet, der Lichtabschirmungsmechanismus 323 in den Lichtabschirmungszustand umgeschaltet werden. Beschädigungen des Lichtmodulationselements 112 können somit minimiert werden. Wenn die Messbedingung das nächste Mal geändert wird, werden das Lichtmodulationselement 112 und das Lichtabschirmelement 123 in den Lichtdurchlasszustand umgeschaltet, so dass das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt werden kann.
Wenn das gemusterte Bild in dem Bilddisplaybereich 410 angezeigt wird, steuert die CPU 210 das Lichtmodulationselement 112, so dass das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt werden kann, indem die Phase des Musters um einen bestimmten Betrag jedes Mal wenn die Messbedingung geändert wird bewegt wird. In diesem Fall wird vermieden, dass das Messlicht lediglich auf einem spezifischen Abschnitt des Messobjekts S angewendet wird. Somit wird ein Farbverlust der Fluoreszenzreagenzie ausschließlich an dem spezifischen Abschnitt des Messobjekts S vermieden.
Der Benutzer betrachtet das Messobjekt S beispielsweise mittels des folgenden Ablaufs. Wenn das Messobjekt S, das mit mehreren Fluoreszenzreagenzien versehen ist, auf dem Objekttisch 140 liegt, führt der Benutzer zunächst die Durchlassbeobachtung des Messobjekts S aus. Der Benutzer prüft anschließend die Form des Messobjekts S und stellt verschiedene Messbedingungen zum Ausführen der Fluoreszenzbeobachtung ein.
Danach führt der Benutzer die Teilbeobachtung oder die Normalbeobachtung aus. Mit dem Start der Teilbeobachtung oder der Normalbeobachtung wird der Lichtabschirmungsmechanismus 323 der 3 in dem Lichtdurchlasszustand beibehalten, und das Messobjekt S wird mit Messlicht bestrahlt.
Wenn die Messbedingung nicht geändert wird, muss das Messobjekt S nicht für eine lange Zeitdauer mit Messlicht bestrahlt werden. Wenn die Messbedingung für eine bestimmte Zeitdauer, nachdem die Teilbilddaten oder Normalbilddaten erzeugt wurden, nicht geändert wird, steuert die Steuerplatine 170 somit das Lichtmodulationselement 112 des Musteranwendungsabschnitts 110, um die Bestrahlung des Messobjekts S mit Messlicht zu unterbinden. Ein unnötiger Farbverlust der Fluoreszenzreagenzie, die auftritt, wenn das Messobjekt S kontinuierlich mit Messlicht bestrahlt wird, kann somit vermindert werden.
Danach führt der Benutzer die Analyse der Teilbilddaten oder der Normalbilddaten, die durch die Teilbeobachtung oder die Normalbeobachtung erhalten werden, aus. Mit dem Start der Analyse der Teilbilddaten oder der Normalbilddaten wird der Lichtabschirmungsmechanismus 323 der 3 von dem Lichtdurchlasszustand in den Lichtabschirmungszustand umgeschaltet, und das Eindringen des Messlichts in das Lichtmodulationselement 112 wird beendet.
Wie es oben beschrieben ist, wird der Lichtabschirmungsmechanismus 323 der 3 während der Analyse der Teilbilddaten oder der Normalbilddaten oder während der Durchlassbeobachtung in dem Lichtabschirmungszustand beibehalten. Eine Verschlechterung des Lichtmodulationselements 112, die durch ein etwaiges Eindringen von Messlicht bewirkt wird, wird somit unterdrückt, und eine längere Lebensdauer des Lichtmodulationselements 112 wird realisiert.
Die 16A bis 19 sind Ansichten, die Beispiele des Beobachtungsbilds zeigen, das in dem Bilddisplaybereich 410 der 15 angezeigt wird. 16A zeigt ein Beispiel eines Teilbilds, wenn das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt wird, das eine Absorptionswellenlänge des GFP aufweist, und 16B zeigt ein Beispiel eines Teilbilds, wenn das Messobjekt S mit Messlicht, das eine Absorptionswellenlänge des Texas Red aufweist, bestrahlt wird. 17A zeigt ein Beispiel eines Normalbilds, wenn das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt wird, das eine Absorptionswellenlänge von DAPI aufweist, und 17B zeigt ein Beispiel eines Durchlassbilds, das durch eine Phasendifferenzbeobachtung unter Verwendung des Durchlasslichts erhalten wird.
Wenn beispielsweise ein Multifotografieschalter 452 der 15 betätigt wird, werden ein Bild, in dem zwei oder mehr Bilder der Bilder der 16A und 16B und der 17A und 17B überlagert sind, in dem Bilddisplaybereich 410 angezeigt.
In dem Beispiel der 18A wird das Teilbild der 16A und 16B auf eine überlagerte Weise angezeigt. In dem Beispiel der 18B ist ferner das Durchlassbild der 17B auf eine überlagerte Weise mit dem Bild der 18A dargestellt. In dem Beispiel der 19 ist das Normalbild der 17A auf eine überlagerte Weise mit dem Bild der 18B angezeigt.
Wenn das Messobjekt S eine biologische Probe ist, ist es nützlich, das Teilbild und das Durchlassbild (beispielsweise das Phasendifferenz-Beobachtungsbild) auf eine überlagerte Weise anzuzeigen, wenn die Form der Zellen des Messobjekts S betrachtet werden. Der Benutzer kann somit einfach den Abschnitt des Messobjekts S, in dem die Fluoreszenz erzeugt wird, erkennen, wenn dieses nur mit Licht einer speziellen Wellenlänge bestrahlt wird, aufgrund der Proteinzusammensetzung. Als Folge davon können der Zellkern, die Zellmembran, die DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder dergleichen einfach identifiziert werden.
(7) Funktionsweise der Messeinheit
Beispielsweise werden in dem Einstellbereich des Displays 420 der 15 ein Filterauswahlfeld 430, ein Messbedingungseinstellfeld 440, ein Fotografieanalysefeld 450 und ein Fotografieklassenauswahlfeld 490 angezeigt. Auch mehrere Karten werden in dem Einstellbereich 420 des Displays angezeigt. Die mehreren Karten enthalten eine Fokuspositionseinstellkarte 470. Der Benutzer verwendet den Bedienabschnitt 250 des PCs 200 der 4, um die GUI (Graphical User Interface), die auf der Displayeinheit 400 angezeigt wird, zu bedienen, wodurch der CPU 210 und der Steuerplatine 170 der 4 verschiedene Befehle übermittelt werden.
In dem Filterauswahlfeld 430 werden mehrere (in dem vorliegenden Beispiel vier) Filterauswahlschalter 431, 432, 433, 434 angezeigt. Die drei Filterauswahlschalter 431 bis 433 entsprechen den drei Filterkuben 151, die in dem Filterrevolver 152 angeordnet sind, und der Filterauswahlschalter 434 entspricht der Durchgangsöffnung des Filterrevolvers 152, in dem kein Filterkubus 151 angeordnet ist.
Einer der Filterauswahlschalter 431 bis 434 wird von dem Benutzer ausgewählt. Die Steuerplatine 170 betätigt die Filterrevolverbetätigungseinheit 153 der 3, so dass der Filterkubus 151 oder die Durchgangsöffnung des Filterrevolvers 152, die dem ausgewählten Filterauswahlschalter entspricht, auf der Beobachtungsachse OA (optische Achse des Lichtempfangsabschnitts 120) der 3 positioniert wird. Somit kann der Benutzer den Filterkubus 151 einfach und in kurzer Zeit von außen, bezüglich des externen Gehäuses 101, durch Bedienen des Bedienabschnitts 250 der 4 umschalten.
Wenn einer der Filterauswahlschalter 431 bis 433 durch den Benutzer ausgewählt wird, steuert die Steuerplatine 170 den Musteranwendungsabschnitt 110, den Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130 und den Lichtprojektionsabschnitt 320, so dass das Messobjekt S mit Messlicht bestrahlt wird und das Messobjekt S nicht mit dem Durchlasslicht bestrahlt wird. Ferner, wenn der Filterauswahlschalter 434 durch den Benutzer ausgewählt wird, steuert die Steuerplatine 170 den Musteranwendungsabschnitt 110, den Durchlasslichtzufuhrabschnitt 130 und den Lichtprojektionsabschnitt 320, so dass das Messobjekt S mit dem Durchlasslicht bestrahlt wird und das Messobjekt S nicht mit Messlicht bestrahlt wird.
Ein Teilbeobachtungsschalter 441, ein Normalbeobachtungsschalter 442 und mehrere Einstellschalter zum Einstellen der Messbedingung sind in dem Messbedingungs-Einstellfeld 440 angezeigt. Die mehreren Einstellschalter enthalten beispielsweise einen Schalter zum Einstellen der Form des Musters, das auf das Messlicht anzuwenden ist, und einen Schalter zum Einstellen der Belichtungszeit.
Der Teilbeobachtungsschalter 441 wird von dem Benutzer betätigt, wobei einer der drei Filterauswahlschalter 431 bis 433 ausgewählt ist. In diesem Fall steuert die Steuerplatine 170 das Lichtmodulationselement 112, so dass das Muster für das Messlicht angewendet wird, als Antwort auf den Befehl von dem PC 200. Somit wird das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht bestrahlt. Der Normalbeobachtungsschalter 442 wird von dem Benutzer betätigt, wobei einer der drei Filterauswahlschalter 431 bis 433 ausgewählt ist. In diesem Fall steuert die Steuerplatine 170 das Lichtmodulationselement, so dass kein Muster auf das Messlicht angewendet wird, als Antwort auf den Befehl von dem PC 200.
Somit wird das Messobjekt S mit einem gleichförmigen bzw. einheitlichen Messlicht bestrahlt. Somit kann der Benutzer zwischen der Teilbeobachtung und der Normalbeobachtung einfach und in kurzer Zeit von außen, bezüglich des externen Gehäuses 101, durch Bedienen des Bedienabschnitts 250 der 4 umschalten. Das Messobjekt S kann mit dem gemusterten Messlicht und dem einheitlichen Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt werden.
Ein Objektivlinsenauswahlfeld 471, ein Fokuspositionseinstellfeld 472 und ein Objekttischpositionseinstellfeld 473 werden in dem Einstellbereich 420 des Displays angezeigt, wobei die Fokuspositionseinstellkarte 470 der mehreren Karten ausgewählt ist.
In dem Objektivlinsenauswahlfeld 471 werden mehrere (in dem vorliegenden Beispiel sechs) Objektivlinsenauswahlschalter 471a, 471b, 471c, 471d, 471e und 471f angezeigt. Die sechs Objektivlinsenauswahlschalter 471a bis 471f entsprechen den sechs Objektivlinsen 161.
Einer der Objektivlinsenauswahlschalter 471a bis 471f wird durch den Benutzer ausgewählt. Die Steuerplatine 170 betätigt die Linsenrevolverbetätigungseinheit 164, so dass die Objektivlinse 161, die dem ausgewählten Objektivlinsenauswahlschalter 471a bis 471f entspricht, auf der Beobachtungsachse OA positioniert wird. Somit kann der Benutzer die Objektivlinse 161 schnell und in kurzer Zeit von außerhalb des externen Gehäuses 101 durch Bedienen des Bedienabschnitts 250 der 4 auswählen.
Ein Fokuspositionseinstellbalken 472a, ein Initialabstandsschalter 472b und ein Autofokusschalter 472c werden in dem Fokuspositionseinstellfeld 472 angezeigt. Der Fokuspositionseinstellbalken 472a enthält einen Schieber, der in der Hoch- und Runterrichtung bewegbar ist. Die Position des Schiebers des Fokuspositionseinstellbalkens 472a entspricht dem Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161.
Der Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 wird durch Bewegen des Schiebers des Fokuspositionseinstellbalkens 472a eingestellt. Die Steuerplatine 170 steuert die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 der 3, so dass der Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 zu einem Abstand wird, der von dem Schieber eingestellt ist.
Wenn der Initialabstandsschalter 472b betätigt wird, steuert die Steuerplatine 170 die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165, so dass der Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 ein Abstand wird, der im Voraus als initialer Zustand eingestellt wurde. Wenn der Autofokusschalter 472c betätigt wird, steuert die Steuerplatine 170 die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165, so dass der Fokus der Objektivlinse 161 sich auf dem Messobjekt S befindet.
Somit kann der Benutzer den Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 einfach und in kurzer Zeit von außerhalb des externen Gehäuses 101 durch Bedienen des Bedienabschnitts 250 der 4 einstellen.
In dem Objekttischpositionseinstellfeld 173 werden Objekttischbewegungsschalter 473a, 473b, 473c, 473d und ein Initialialpositionsschalter 473e angezeigt. Wenn der Objekttischbewegungsschalter 473a, 473b betätigt wird, steuert die Steuerplatine 170 die Objekttischbetätigungseinheit, so dass der Objekttisch 140 in einer Richtung und der entgegengesetzten Richtung der X-Richtung bewegt wird.
Wenn der Objekttischbewegungsschalter 473c, 473d betätigt wird, steuert die Steuerplatine 170 die Objekttischbetätigungseinrichtung 141 der 4, so dass der Objekttisch 140 in einer Richtung und der entgegengesetzten Richtung der Y-Richtung bewegt wird. Wenn der Initialialpositionsschalter 473e betätigt wird, steuert die Steuerplatine 170 die Objekttischbetätigungseinrichtung 141, so dass die Position des Messobjekts S zur Position bewegt wird, die im Voraus als initiale Bedingung eingestellt wurde.
Somit kann der Benutzer durch Bedienen des Bedienabschnitts 250 der 4 das Messobjekt S auf dem Objekttisch 140 in der X-Richtung und der Y-Richtung einfach und in kurzer Zeit von außerhalb des externen Gehäuses 101 einstellen und den Beobachtungsbereich einstellen.
In dem Fotografieanalysefeld 450 werden ein Einzelfotografieschalter 451, ein Multifotografieschalter 452 und ein Analyseschalter 453 angezeigt. Der Einzelfotografieschalter 451 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Fall bestrahlt die Steuerplatine 170 das Messobjekt S mit Messlicht, das durch den gegenwärtig ausgewählten Filterkubus 151 tritt, oder mit Durchlasslicht, das durch die Durchgangsöffnung des Filterrevolvers 152 tritt, und überträgt die Pixeldaten basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von der Kamera 121 zum PC 200. In dem PC 200 werden Bilddaten basierend auf mehreren Bereichen von Pixeldaten erzeugt, und die erzeugten Bilddaten werden in der Speichereinrichtung 240 gespeichert. Das Bild basierend auf den erzeugten Bilddaten wird in dem Bilddisplaybereich 410 angezeigt.
Der Multifotografieschalter 452 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Falle bestrahlt die Steuerplatine 170 das Messobjekt S mit Messlicht oder dem Durchlasslicht, während die Filterrevolverbetätigungseinheit 153 gesteuert wird und der Filterkubus 151 umgeschaltet wird. Die Steuerplatine 170 überträgt die Pixeldaten basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von der Kamera 121 zum PC 200 jedes Mal, wenn der Filterkubus 151 umgeschaltet wird.
Somit werden in dem PC 200 die Bilddaten, die jedem der mehreren Filterkuben 151 entsprechen, und die Bilddaten, die durch die Durchlassbeobachtung erhalten werden, erzeugt, und die erzeugten mehreren Bereiche von Bilddaten werden in der Speichereinrichtung 240 gespeichert. Die erzeugten mehreren Bereiche von Bilddaten werden überlagert, so dass ein Bild, in dem mehrere Arten von Fluoreszenzbeobachtungsbildern und Durchlassbeobachtungsbildern überlagert sind, in dem Bilddisplaybereich 410 angezeigt wird.
Mehrere Beobachtungskanäle werden während der Betätigung des Multifotografieschalters 452 eingestellt. Der Benutzer spezifiziert das Beobachtungsverfahren für jeden Beobachtungskanal mit einem Beobachtungsschalter (nicht gezeigt). Wenn etwa vier Beobachtungskanäle eingestellt sind, ordnet der Benutzer beispielsweise die Teilbeobachtung unter Verwendung des GFP dem ersten Beobachtungskanal zu. Der Benutzer ordnet die Teilbeobachtung unter Verwendung von Texas Red dem zweiten Beobachtungskanal zu. Ferner ordnet der Benutzer die Normalbeobachtung unter Verwendung von DAPI und die Phasendifferenzbeobachtung mittels des Durchlasslichts entsprechend dem dritten und vierten Beobachtungskanal zu.
In diesem Fall werden die Teilbeobachtung durch GFP, die Teilbeobachtung durch Texas Red, die Normalbeobachtung durch DAPI und die Phasendifferenzbeobachtung mittels des Durchlasslichts automatisch in dieser Reihenfolge umgeschaltet, durch Umschalten des Filterkubus 151. Die erzeugten zwei Bereiche von Teilbilddaten, Normalbilddaten und Durchlassbilddaten werden überlagert, und die zwei Teilbilder, das Normalbild und das Durchlassbild werden in dem Bilddisplaybereich 410 auf eine überlagerte Weise angezeigt.
Der Analyseschalter 453 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Fall wird beispielsweise in dem PC der Analyseprozess der Bilddaten, die in der Speichereinrichtung 240 der 4 gespeichert sind, ausgeführt. Hier schaltet die Steuerplatine 170 den Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) des Lichtprojektionsabschnitts 320 (3) von dem Lichtdurchlasszustand in den Lichtabschirmungszustand um. Somit wird vermieden, dass das Messlicht von dem Musteranwendungsabschnitt 110 (3) zur Filtereinheit 150 ausgesendet wird. Folglich kann ein unnötiger Farbverlust der Fluoreszenzreagenzie, der auftritt, wenn das Messobjekt S kontinuierlich mit Messlicht bestrahlt wird, während der Analyse der Bilddaten verringert werden.
Die Steuerplatine 170 kann das Lichtmodulationselement 112 steuern, so dass das Messlicht nicht von dem Musteranwendungsabschnitt 110 zur Filtereinheit 150 emittiert wird, anstatt während der Analyse der Bilddaten den Lichtabschirmungsmechanismus 323 (3) des Lichtprojektionsabschnitts 320 (2) von dem Lichtdurchlasszustand in den Lichtabschirmungszustand umzuschalten. Die Steuerplatine 170 kann die Leistungszufuhr der Messlichtquelle 321 vorübergehend abschalten.
In dem Fotografieklassenauswahlfeld 490 werden ein Z-Stack-Fotografieschalter 491, ein Sperrfotografieschalter 492 und ein Omnifokusfotografieschalter 493 angezeigt.
Der Z-Stack-Fotografieschalter 491 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Fall überträgt die Steuerplatine 170 die Pixeldaten basierend auf der Ausgabe des Lichtempfangsabschnitts 120 zum PC 200, während der Abstand zwischen der ausgewählten Objektivlinse 161 und dem Messobjekt S geändert wird, beispielsweise durch Steuern der Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 der 3. Somit werden in dem PC 200 die Bilddaten an jeder Position des Fokus der Objektivlinse 161 erzeugt. Die erzeugten mehreren Bereiche von Bilddaten werden beispielsweise in der Speichereinrichtung 240 der 4 gespeichert.
Wenn das Messobjekt S eine dreidimensionale Struktur aufweist, kann der Benutzer somit mehrere Teilbilder, ein Normalbild oder Durchlassbild, das mit dem Fokus der Objektivlinse 161 betrachtet wird, der auf mehrere Abschnitte des Messobjekts S positioniert ist, erhalten.
Der Sperrfotografieschalter 492 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Fall steuert die Steuerplatine 170 beispielsweise die Objekttischbetätigungseinrichtung 141 der 4, um den Beobachtungsbereich des Messobjekts S durch den Lichtempfangsabschnitt 120 in der X-Richtung oder der Y-Richtung zu bewegen. Die Pixeldaten basierend auf der Ausgabe des Lichtempfangsabschnitts 120 werden jedes Mal, wenn der Beobachtungsbereich des Messobjekts S um einen bestimmten Betrag bewegt wird, zum PC 200 übertragen. Somit werden in dem PC 200 mehrere Bereiche von Bilddaten, die einer Mehrzahl von Beobachtungsbereichen, die sich voneinander unterscheiden, entsprechen, erzeugt. Die erzeugten mehreren Bereiche von Bilddaten werden miteinander gekoppelt. Die gekoppelten Bilddaten werden in der Speichereinrichtung 240 der 4 gespeichert. Somit kann der Benutzer das Fluoreszenzbeobachtungsbild oder das Durchlassbild mit hoher Vergrößerung über einen weiten Bereich erhalten.
Der Omnifokusfotografieschalter 493 wird von dem Benutzer betätigt. In diesem Fall überträgt die Steuerplatine 170 die Pixeldaten basierend auf der Ausgabe des Lichtempfangsabschnitts 120 zum PC 200, während der Abstand zwischen der ausgewählten Objektivlinse 161 und dem Messobjekt S verändert wird, vergleichbar mit dem Fall, wenn der Z-Stack-Fotografieschalter 491 betätigt wird. Somit werden in dem PC 200 die Bilddaten an jeder Position des Fokus der Objektivlinse 161 erzeugt.
Wenn das Messobjekt S eine dreidimensionale Struktur aufweist, befindet sich, selbst wenn der Fokus der Objektivlinse 161 sich an einem Abschnitt des Messobjekts S befindet, der Fokus der Objektivlinse 161 nicht an anderen Abschnitten des Messobjekts S. Folglich werden Pixeldaten einiger Bereiche der Bilddaten an einer bestimmten Fokusposition mit dem Fokus auf dem Abschnitt des Messobjekts S erhalten, während Pixeldaten der anderen Bereiche mit einem Fokus erhalten werden, der sich nicht auf dem Abschnitt des Messobjekts S befindet. Im Folgenden werden die Pixeldaten, die mit dem Fokus auf einigen Abschnitten des Messobjekts S erhalten werden, als Fokuspunktpixeldaten bezeichnet.
Die Fokuspunktpixeldaten der mehreren Bereiche von Bilddaten, die an mehreren Fokuspositionen erhalten werden, werden synchronisiert, so dass Bilddaten, die mit dem Fokus auf dem gesamten Messobjekt S erhalten werden, erzeugt werden. Im Folgenden werden die Bilddaten, die mit dem Fokus auf dem gesamten Messobjekt S erhalten werden, als Omnifokusbilddaten bezeichnet. Ein Bild basierend auf Omnifokusbilddaten wird als Omnifokusbild bezeichnet. Die erzeugten Omnifokusbilddaten werden in der Speichereinrichtung 240 der 4 gespeichert.
Wie es oben beschrieben ist, wenn das Messobjekt S eine dreidimensionale Struktur aufweist, kann der Benutzer das Omnifokusbild erhalten, in dem der Fokus der Objektivlinse 161 sich an jedem der mehreren Abschnitten des Messobjekts S befindet.
(8) Wirkung
In der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann zwischen der Teilbeobachtung und der Normalbeobachtung umgeschaltet werden. Das gemusterte Messlicht wird während der Teilbeobachtung von dem Lichtmodulationselement 112 aus dem Licht erzeugt, das von dem Lichtprojektionsabschnitt 320 ausgesendet wird, und das einheitliche Messlicht wird während der Normalbeobachtung durch das Lichtmodulationselement 112 aus dem Licht erzeugt, das von dem Lichtprojektionsabschnitt 320 ausgesendet wird.
Zur Zeit der Teilbeobachtung wird das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht bestrahlt, das mittels des Lichtmodulationselements 112 durch ein optisches Lichtprojektionssystem erzeugt wird, das die Lichtprojektionslinse 12, den Filterkubus 151 und die Objektivlinse 161 aufweist. Zur Zeit der Normalbeobachtung wird das Messobjekt S mit dem einheitlichen Messlicht bestrahlt, das mittels des Lichtmodulationselements 112 durch ein optisches Lichtprojektionssystem erzeugt wird, das die Lichtprojektionslinse 12, den Filterkubus 151 und die Objektivlinse 161 aufweist. Somit wird das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht und dem einheitlichen Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt.
Das Licht von dem Messobjekt S wird von dem Lichtempfangsabschnitt 120 empfangen, und ein Lichtempfangssignal, das den empfangenen Lichtbetrag kennzeichnet, wird ausgegeben. Zur Zeit der Teilbeobachtung wird die räumliche Phase des erzeugten Musters von dem Lichtmodulationselement 112 sequentiell um einen bestimmten Betrag über das Messobjekt S bewegt. Die Beobachtungsbilddaten, welche das Bild des Messobjekts S kennzeichnen, werden basierend auf mehreren Bereichen von Bilddaten erzeugt, die bezüglich mehrerer Phasen der Muster basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt 120 ausgegeben wird, erzeugt werden. Zur Zeit der Normalbeobachtung werden die Normalbilddaten, welche das Bild des Messobjekts S kennzeichnen, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt 120 erzeugt.
In diesem Fall werden das gemusterte Messlicht und das einheitliche Messlicht selektiv von dem Lichtmodulationselement 112 erzeugt, so dass keine mehreren Lichtprojektionsabschnitte zum Erzeugen des gemusterten Messlichts und des einheitlichen Messlichts in der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 vorgesehen sein müssen. Ferner treten das gemusterte Messlicht und das einheitliche Messlicht durch einen gemeinsamen Lichtweg, so dass das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht und dem einheitlichen Messlicht unter Verwendung der gemeinsamen Lichtprojektionslinse 12, des Filterkubus 151 und der Objektivlinse 161 bestrahlt werden kann.
Ferner kann das Strahlzentrum und der Strahlbereich des gemusterten Messlichts und das Strahlzentrum und der Strahlbereich des einheitlichen Messlichts in Übereinstimmung gebracht werden, ohne die optischen Achsen des gemusterten Messlichts und des einheitlichen Messlichts ausrichten zu müssen. Als Folge davon kann das Bildgebungsverfahren einfach umgeschaltet werden, während eine Verkleinerung und eine Verringerung des Gewichts der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 erzielt werden.
(9) Varianten
(a) Erste Variante
Zusätzlich zu dem Lichtmodulationselement 112 können andere optische Elemente in dem internen Gehäuse 10 angeordnet sein. Zusätzlich zu den zwei Spiegeln 113 oder anstelle der zwei Spiegel 113 können andere optische Elemente in dem Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11 vorgesehen sein. 20 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der mikroskopischen Bildgebungseinrichtung 500 gemäß einer ersten Variante zeigt.
In 20 ist die Darstellung des PCs 200 und der Displayeinheit 400 ausgelassen. In der Messeinheit 100 ist die Darstellung des Lichtempfangsabschnitts 220, des Durchlasslichtzufuhrabschnitts 130, des Objekttischs 140, der Filtereinheit 150 und der Linseneinheit 160 ausgelassen. Ferner ist bei der Messlichtzufuhreinheit 300 die Darstellung der Leistungszufuhreinrichtung 310 und des Lichtauslöschungsmechanismus 322 des Lichtprojektionsabschnitts 320 ausgelassen. Dies ist gleich wie in den 21 bis 26, die später beschrieben werden.
Wie es in 20 gezeigt ist, ist gemäß einer ersten Variante ein optisches Element 114 zusätzlich zu dem Lichtmodulationselement 112 der 3 in dem internen Gehäuse 10 angeordnet. Das optische Element 114 weist beispielsweise wenigstens eines aus den folgenden auf: eine Kollektorlinse, eine Relais-Linse, eine Blende, einen Spiegel, ein Lichtmodulationselement zum Einstellen der Intensität des Messlichts und/oder einen Lichtauslöschungsmechanismus. Ein optisches Element 115 ist anstelle des Spiegels 113 der 3 in dem Lichtführungskomponenten-Unterstützungsgehäuse 11 angeordnet. Das optische Element 115 weist beispielsweise wenigstens eines der folgenden auf: eine Kollektorlinse, eine Relais-Linse, eine Blende, ein Lichtmodulationselement zum Einstellen der Intensität des Messlichts und/oder einen Lichtauslöschungsmechanismus.
Ferner ist ein optisches Element 325 in dem Lichtprojektionsabschnitt 320 (3) der Messlichtzufuhreinheit 300 angeordnet. Das optische Element 326 weist beispielsweise wenigstens eines der folgenden auf: eine Kollektorlinse, einen Spiegel, ein Lichtmodulationselement zur Einstellung der Intensität des Messlichts und/oder einen Lichtauslöschungsmechanismus.
In dem vorliegenden Beispiel tritt das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321 ausgesendet wird, durch den Lichtabschirmungsmechanismus 323 und das optische Element 325 und tritt in ein Ende des Lichtführungselements 330 ein. Das Messlicht, das von dem anderen Ende des Lichtführungselements 330 ausgesendet wird, tritt durch das optische Element 115 und tritt in das Lichtmodulationselement 112 ein. Das Messlicht, das in das Lichtmodulationselement 112 eintritt, wird umgewandelt, um eine Intensität aufzuweisen, die im Voraus festgelegt wurde, und wird reflektiert. Das Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement 112 reflektiert wird, tritt durch das optische Element 114 und die Lichtprojektionslinse 12 und tritt in die Filtereinheit 150 der 3 ein.
In dem vorliegenden Beispiel wird das Messobjekt S mit dem gemusterten Messlicht und dem einheitlichen Messlicht, die von dem Lichtmodulationselement 112 erzeugt werden, durch den gemeinsamen Lichtweg bestrahlt, und folglich können Wirkungen, die gleich den Wirkungen der oben beschriebenen Ausführungsform sind, erhalten werden.

(b) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Lichtprojektionsabschnitt 320 separat bezüglich der Messeinheit 100 vorgesehen. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit, vielmehr kann der Projektionsabschnitt 320 in der Messeinheit 100 angeordnet sein. 21 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer zweiten Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der zweiten Variante wird mit Bezug auf die Unterschiede bezüglich der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der ersten Variante beschrieben.

Wie es in 21 gezeigt ist, sind in der zweiten Variante die Messlichtquelle 321 und der Lichtabschirmungsmechanismus 323 der 3 in der Messeinheit 100 angeordnet. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 ist in dem internen Gehäuse 10 zwischen dem optischen Element 115 und dem Lichtmodulationselement 112 angeordnet. Das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321 ausgesendet wird, tritt durch das optische Element 115 und den Lichtabschirmungsmechanismus 323 und tritt in das Lichtmodulationselement 112 ein. Das Licht, das in das Lichtmodulationselement 112 eintritt, wird umgewandelt, um eine im Voraus festgelegte Intensität aufzuweisen, und reflektiert. Das Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement 112 reflektiert wird, tritt durch das optische Element 114 und die Lichtprojektionslinse 12 und tritt in die Filtereinheit 150 der 3 ein.
Somit kann der Lichtabschirmungsmechanismus 323 an jeder Position angeordnet sein, solange sich dieser auf dem Lichtweg von der Messlichtquelle 321 zum Lichtmodulationselement 112 befindet. Folglich muss der Lichtabschirmungsmechanismus 323 nicht zwischen dem optischen Element 115 und dem Lichtmodulationselement 112 angeordnet sein, sondern kann zwischen der Messlichtquelle 321 und dem optischen Element 115, wie es mit einer gepunkteten Linie in 21 gezeigt ist, angeordnet sein. Wenn das Messlicht über einen relativ langen Zeitraum abgeschirmt wird, wird das Messlicht von dem Lichtabschirmungsmechanismus 323 abgeschirmt, und somit können Beschädigungen des Lichtmodulationselements 112 minimiert werden.

(c) In der oben beschriebenen Ausführungsform schaltet die Steuerplatine 170, die an der Messeinheit 100 angeordnet ist, zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 um, aber dies ist nicht die einzige Möglichkeit. 22 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer dritten Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der dritten Variante wird mit Bezug auf die Unterschiede bezüglich der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der ersten Variante beschrieben.

Wie es in 22 gezeigt ist, ist in der dritten Variante eine Steuerplatine 350 an der Messlichtzufuhreinheit 300 angeordnet. Die Steuerplatine 170 und die Steuerplatine 350 sind durch eine Signalleitung der Verdrahtung WR2 der 1 verbunden. Die Steuerplatine 350 schaltet zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 basierend auf der Steuerung durch die CPU 210 der 4 durch die Steuerplatine 170 um. Die Steuerplatine 350 kann zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 basierend auf der Steuerung durch die CPU 210 umschalten, ohne Zwischenschaltung der Steuerplatine 170.
Die CPU (nicht gezeigt), die an der Steuerplatine 170 angeordnet ist, kann zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 basierend auf dem Zustand der Messlichtzufuhreinheit 300 umschalten. Beispielsweise kann die CPU der Steuerplatine 170 zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 basierend auf dem Detektionsresultat des Öffnungs-/Schließzustands des Deckels 102 der oberen Fläche oder des Deckels 103 der Vorderfläche umschalten. Die CPU der Steuerplatine 170 kann zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 umschalten, basierend auf dem Detektionsresultat ob oder ob nicht das Lichtführungselement 330 zwischen den optischen Verbindern 111, 324 verbunden ist. Die CPU der Steuerplatine 170 kann zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus 323 zur Zeit der Ersetzung der Messlichtquelle 321 umschalten.

(d) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Lichtabschirmungsmechanismus 323 eine mechanische Verschlusseinrichtung, aber dies ist nicht die einzige Möglichkeit. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 kann auch ein anderer Lichtabschirmungsmechanismus sein. 23 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer vierten Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der vierten Variante wird mit Bezug auf Unterschiede bezüglich der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der ersten Variante beschrieben.

Wie es in 23 gezeigt ist, ist in der vierten Variante der Lichtabschirmungsmechanismus 323 beispielsweise ein Umschaltmechanismus und ist elektrisch mit der Messlichtquelle 321 verbunden. Die Steuerplatine 170 schaltet zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand um, durch Umschalten des Lichtabschirmungsmechanismus 323 zwischen AN und AUS. Wenn die Leistungszufuhreinrichtung 310 eine Funktion des Lichtabschirmungsmechanismus 323 in dem vorliegenden Beispiel aufweist, muss der Lichtabschirmungsmechanismus 323 nicht in der Messlichtzufuhreinheit 300 vorgesehen sein.
Wenn sich der Lichtabschirmungsmechanismus 323 in dem Lichtdurchlasszustand befindet, wird Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 der 2 zur Messlichtquelle 321 zugeführt. In diesem Fall emittiert die Messlichtquelle 321 das Messlicht. Das Messobjekt S wird dadurch mit Messlicht bestrahlt. Wenn der Lichtabschirmungsmechanismus 323 sich in dem Lichtabschirmungszustand befindet, wird die Zufuhr von Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 zur Messlichtquelle 321 gestoppt. In diesem Fall wird kein Messlicht von der Messlichtquelle 321 emittiert. Die Bestrahlung des Messobjekts S mit Messlicht wird dadurch abgeschirmt.

(e) 24 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer fünften Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der fünften Variante wird mit Bezug auf die Unterschiede bezüglich der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der zweiten Variante beschrieben.

Wie es in 24 gezeigt ist, ist in der fünften Variante der Lichtabschirmungsmechanismus 323 beispielsweise ein Umschaltmechanismus vergleichbar mit der vierten Variante. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 ist elektrisch mit der Messlichtquelle 321 verbunden. Die Steuerplatine 170 schaltet zwischen dem Lichtdurchlasszustand und dem Lichtabschirmungszustand durch Umschalten des Lichtabschirmungsmechanismus 323 zwischen AN und AUS um.
Wenn sich der Lichtabschirmungsmechanismus 323 in dem Lichtdurchlasszustand befindet, wird Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 der 2 zur Messlichtquelle 321 zugeführt. In diesem Fall emittiert die Messlichtquelle 321 das Messlicht. Das Messobjekt S wird dadurch mit Messlicht bestrahlt. Wenn der Lichtabschirmungsmechanismus 323 sich in dem Lichtabschirmungszustand befindet, wird die Zufuhr der Leistung von der Leistungszufuhreinrichtung 310 zur Messlichtquelle 321 gestoppt. In diesem Fall wird kein Messlicht von der Messlichtquelle 321 emittiert. Die Bestrahlung des Messobjekts S mit Messlicht wird dadurch unterbunden.

(f) In der oben beschriebenen Ausführungsform weist der Lichtprojektionsabschnitt 320 die Messlichtquelle 321 auf, aber dies ist nicht die einzige Möglichkeit. Der Lichtprojektionsabschnitt 320 kann mehrere Messlichtquellen 321 enthalten. 25 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer sechsten Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der sechsten Variante wird bezüglich der Unterschiede zur bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der ersten Variante beschrieben.

Wie es in 25 gezeigt ist, weist in der sechsten Variante der Lichtprojektionsabschnitt 320 zwei Messlichtquellen 321 oder Messlichtquellen 321A, 321B auf. Die Messlichtquelle 321A ist beispielsweise eine Halogenleuchte und emittiert weißes Licht. Die Messlichtquelle 321B ist beispielsweise eine Ultraviolett-LED oder eine Infrarot-LED und emittiert ultraviolettes Licht oder Infrarotlicht.
Ein Halbspiegel 326 ist vorgesehen, um das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321A emittiert wird, zum Lichtführungselement 330 zu reflektieren und das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321B emittiert wird, zum Lichtführungselement 330 zu übertragen. Der Lichtabschirmungsmechanismus 323 ist zwischen der Messlichtquelle 321B und dem Halbspiegel 326 vorgesehen.
In dem vorliegenden Beispiel wird von dem Lichtmodulationselement 112 zwischen dem Durchlassen und der Abschirmung des Messlichts, das von der Messlichtquelle 321A ausgesendet wird, umgeschaltet. Zwischen dem Durchlassen und Abschirmen des Messlichts, das von der Messlichtquelle 321B ausgesendet wird, wird von dem Lichtabschirmungsmechanismus 323 umgeschaltet. Gemäß einem solchen Aufbau wird eine Verschlechterung des Lichtmodulationselements 112 aufgrund des Messlichts des Ultraviolettbereichs oder des Infrarotbereichs von der Messlichtquelle 321B weiter unterdrückt. Eine längere Lebensdauer des Lichtmodulationselements 112 wird dadurch realisiert.

(g) 26 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß einer siebten Variante zeigt. Die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der siebten Variante wird mit Bezug auf die Unterschiede bezüglich der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 gemäß der sechsten Variante beschrieben.

Wie es in 26 gezeigt ist, sind in der siebten Variante die Messlichtquelle 321B, der Lichtabschirmungsmechanismus 323 und der Halbspiegel 326 in der Messeinheit 100 angeordnet. Der Halbspiegel 326 ist vorgesehen, um das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321B emittiert wird und durch den Lichtabschirmungsmechanismus 323 tritt, zum optischen Element 115 zu reflektieren und das Messlicht, das von der Messlichtquelle 321A emittiert wird, durch das Lichtführungselement 330 zum optischen Element 115 zu übertragen.
Gemäß einem solchen Aufbau kann eine optische Kunststofffaser, die eine geringe Haltbarkeit bezüglich des Lichts des Ultraviolettbereichs und des Infrarotbereichs aufweist, für das Lichtführungselement 330 verwendet werden. Somit können die Herstellungskosten der bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500 verringert werden.

(h) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Objektivlinse 161 zur Verwendung für die Beobachtung aus mehreren Objektivlinsen 161 in der Linseneinheit 160 ausgewählt. Die ausgewählte Objektivlinse 161 wird durch Drehen des Linsenrevolvers 162 auf der Beobachtungsachse OA positioniert. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit, und eine Zoomlinse und eine Betätigungseinrichtung können in der Linseneinheit 160 anstelle der mehreren Objektivlinsen 161, des Linsenrevolvers 162 und der Linsenrevolverbetätigungseinheit 164 angeordnet sein. In diesem Fall betätigt der Benutzer beispielsweise den Bedienabschnitt 250 der 4, um die Vergrößerung einzustellen. Somit stellt die Steuerplatine 170 die Vergrößerung der Zoomlinse ein, um die spezielle Vergrößerung zu realisieren.
(i) In der oben beschriebenen Ausführungsform bewegt die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 die Objektivlinse 161 in der Z-Richtung, um den Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 einzustellen. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit, und die Brennweiteneinstellbetätigungseinheit 165 kann auch den Objekttisch 140 in der Z-Richtung bewegen, um den Abstand zwischen dem Messobjekt S und der Objektivlinse 161 einzustellen.
(j) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird zwischen mehreren Objektivlinsen 161 umgeschaltet, so dass das Messobjekt S in mehreren unterschiedlichen Vergrößerungen beobachtet werden kann. Das ist nicht die einzige Möglichkeit, und lediglich eine Objektivlinse 161 kann in der Messeinheit 100 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Objektivlinse 161 so aufgebaut sein, um in der Messeinheit 100 entfernbar angebracht werden zu können. Somit können eine Verkleinerung der Messeinheit 100 und eine Vereinfachung des Aufbaus erzielt werden.

Gleichermaßen werden in der oben beschriebenen Ausführungsform mehrere Filterkuben 151 umgeschaltet, so dass das Messobjekt S durch Fluoreszenz beobachtet werden kann, wobei das Messlicht unterschiedliche Wellenlängenbereiche aufweist. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit, und lediglich ein Filterkubus 151 kann in der Messeinheit 100 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Filterkubus 151 so aufgebaut sein, um in der Messeinheit 100 entfernbar angebracht werden zu können. Somit können eine Verkleinerung der Messeinheit 100 und eine Vereinfachung des Aufbaus realisiert werden.

(k) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Lichtprojektionslinse 12 vorgesehen, um die Ausgabeöffnung 10a, die in dem internen Gehäuse 10 ausgebildet ist, zu blockieren. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit, und die Lichtprojektionslinse 12 kann auch auf der Innenseite des internen Gehäuses 10 angeordnet sein oder kann auf der Außenseite des internen Gehäuses 10 angeordnet sein. In diesen Fällen wird die Ausgabeöffnung 10a des Innengehäuses 10 nicht durch die Lichtprojektionslinse 12 blockiert. Ein lichtdurchlässiges Element, welches das Messlicht durchlässt, kann an der Ausgabeöffnung 10a vorgesehen sein. Somit wird vermieden, dass Staub von der Ausgabeöffnung 10a in das interne Gehäuse 10 dringt.

(10) Korrespondenzbeziehung zwischen den Merkmalen der Ansprüche und den Einheiten der Ausführungsform
Ein Beispiel der Korrespondenz der Merkmale der Ansprüche und den Einheiten der Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das folgende Beispiel beschränkt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform dient das Messobjekt S als ein Beispiel eines Messobjekts; dient der Bedienabschnitt 250 als ein Beispiel eines Befehlsabschnitts; dient der Lichtprojektionsabschnitt 320 als ein Beispiel eines ersten Lichtprojektionsabschnitts; dient die Durchlasslichtquelle 131 als ein Beispiel eines zweiten Lichtprojektionsabschnitts; und dient das Lichtmodulationselement 112 als ein Beispiel eines Lichtmodulationselements. Die Lichtprojektionslinse 12, der Filterkubus 151 und die Objektivlinse 161 dienen als ein Beispiel eines ersten optischen Lichtprojektionssystems; das optische Durchlasssystem 133 dient als ein Beispiel eines zweiten Lichtprojektionsabschnitts; der Lichtempfangsabschnitt 120 dient als ein Beispiel eines Lichtempfangsabschnitts; und der Bilddatenerzeugungsabschnitt 211 dient als ein Beispiel eines Bilddatenerzeugungsabschnitts. Der Mustererzeugungsabschnitt 212 dient als ein Beispiel eines Mustererzeugungsabschnitts; die Steuereinheit 213 dient als ein Beispiel einer Steuereinheit und einer Verarbeitungseinrichtung; der Lichtabschirmungsmechanismus 323 dient als ein Beispiel eines Lichtabschirmungsmechanismus; und die bildgebende Mikroskopieeinrichtung 500 dient als ein Beispiel einer bildgebenden Mikroskopieeinrichtung 500.
Verschiedene andere Elemente, die den in den Ansprüchen beschriebenen Aufbau oder die darin beschriebene Funktion aufweisen, können für die Komponenten bzw. Merkmale der Ansprüche angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann nutzbringend in verschiedenen bildgebenden Mikroskopieeinrichtungen, bildgebenden Mikroskopieverfahren und bildgebenden Mikroskopieprogrammen angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-506634 A [0002, 0003, 0004]

Claims

Bildgebende Mikroskopieeinrichtung, die aufweist: einen ersten Lichtprojektionsabschnitt, der Licht aussendet; ein Lichtmodulationselement, das aufgebaut ist, um erstes Messlicht mit einem Muster und zweites Messlicht ohne Muster aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, selektiv zu erzeugen; ein erstes optisches Lichtprojektionssystem, das ein Messobjekt mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg zu bestrahlen; einen Lichtempfangsabschnitt, der Licht von dem Messobjekt empfängt und ein Lichtempfangssignal, das einen empfangenen Lichtbetrag kennzeichnet, ausgibt; einen Bilddatenerzeugungsabschnitt, der Bilddaten basierend auf dem Lichtempfangssignal, das von dem Lichtempfangsabschnitt ausgegeben wird, erzeugt; einen Mustererzeugungsabschnitt, der ein Muster, mit dem das Messobjekt zu bestrahlen ist, erzeugt, während eine räumliche Phase um einen bestimmten Betrag sequentiell bewegt wird; einen Befehlsabschnitt, der zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des ersten Messlichts und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des zweiten Messlichts umschaltet; und eine Steuereinheit, welche das Lichtmodulationselement basierend auf dem Muster steuert, das von dem Mustererzeugungsabschnitt erzeugt wird, und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuert, um Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Bereichen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen von Mustern erzeugt werden, während des ersten Beobachtungsmodus zu erzeugen, und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuert, um Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, während des zweiten Beobachtungsmodus zu erzeugen.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Lichtmodulationselement einen Lichtdurchlasszustand des Durchlassens des ersten oder zweiten Messlichts zum ersten optischen Lichtprojektionssystem und einen Lichtabschirmungszustand hat, in dem das erste und zweite Messlicht nicht zum ersten optischen Lichtprojektionssystem durchgelassen wird, und die Steuereinheit den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand des Lichtmodulationselements steuert.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Befehlsabschnitt aufgebaut ist, um einen Beobachtungsbereich anzuweisen, und die Steuereinheit den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand für jeden einer Mehrzahl von Abschnitten des Lichtmodulationselements steuert, so dass ein Beobachtungsbereich, der von dem Befehlsabschnitt angewiesen wurde, mit dem ersten oder zweiten Messlicht bestrahlt wird, und ein Bereich, der sich von dem Beobachtungsbereich unterscheidet, nicht mit dem ersten und zweiten Messlicht bestrahlt wird.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Steuereinheit ein Verhältnis einer Dauer des Lichtdurchlasszustands relativ zu einer Dauer des Lichtabschirmungszustands des Lichtmodulationselements in einem Lichtempfangszeitraum des Lichtempfangsabschnitts steuert.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Steuereinheit ein Verhältnis der Dauer des Lichtdurchlasszustands relativ zur Dauer des Lichtabschirmungszustands für jeden der mehreren Abschnitte des Lichtmodulationselements steuert.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, die ferner aufweist: einen Lichtabschirmungsmechanismus, der einen Lichtdurchlasszustand des Durchlassens von Licht von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement und einen Lichtabschirmungszustand hat, in dem kein Licht von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement durchgelassen wird, wobei die Steuereinheit den Lichtdurchlasszustand und den Lichtabschirmungszustand des Lichtabschirmungsmechanismus steuert.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach Anspruch 6, bei der die Steuereinheit nach Ablauf einer bestimmten Zeit den Lichtabschirmungszustand bei dem Lichtabschirmungsmechanismus einstellt, wenn das Lichtmodulationselement sich in dem Lichtabschirmungszustand befindet.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Lichtabschirmungsmechanismus eine mechanische Verschlusseinrichtung aufweist und in dem Lichtweg von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt zum Lichtmodulationselement angeordnet ist.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welcher der Lichtabschirmungsmechanismus einen Umschaltmechanismus aufweist und die Zufuhr der Leistung zum ersten Lichtprojektionsabschnitt stoppt.
Bildgebende Mikroskopieeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, die ferner aufweist: einen zweiten Lichtprojektionsabschnitt, der drittes Messlicht aussendet; und ein zweites optisches Lichtprojektionssystem, welches das Messobjekt mit dem dritten Messlicht, das von dem zweiten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, bestrahlt, wobei der Befehlsabschnitt aufgebaut ist, um ferner zwischen dem ersten oder zweiten Beobachtungsmodus und einem dritten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung des dritten Messlichts umzuschalten, und die Steuereinheit bei dem Lichtabschirmungsmechanismus den Lichtabschirmungszustand einstellt und den Bilddatenerzeugungsabschnitt steuert, um während des dritten Beobachtungsmodus Durchlassbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, zu erzeugen.
Bildgebendes Mikroskopieverfahren, das die Schritte aufweist: Akzeptieren eines Befehls zum Umschalten zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens eines Messobjekts unter Verwendung eines ersten Messlichts mit einem Muster und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung eines zweiten Messlichts ohne Muster; Aussenden von Licht von einem ersten Lichtprojektionsabschnitt; Erzeugen des ersten Messlichts mittels eines Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen des zweiten Messlichts mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht, das durch das Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; sequentielles Bewegen einer räumlichen Phase des erzeugten Musters auf dem Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement während des ersten Beobachtungsmodus; Empfangen von Licht von dem Messobjekt mit einem Lichtempfangsabschnitt und Ausgeben eines Lichtempfangssignals, das einen empfangenen Lichtbetrag kennzeichnet; und Erzeugen von Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf mehreren Bereichen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen von Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des zweiten Beobachtungsmodus, wobei das Messobjekt durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt wird.
Bildgebendes Mikroskopieprogramm, das von einer Verarbeitungseinrichtung ausführbar ist, wobei das bildgebende Mikroskopieprogramm die Verarbeitungseinrichtung veranlasst, die folgenden Prozesse auszuführen: Akzeptieren eines Befehls zum Umschalten zwischen einem ersten Beobachtungsmodus des Betrachtens eines Messobjekts unter Verwendung von erstem Messlicht mit einem Muster und einem zweiten Beobachtungsmodus des Betrachtens des Messobjekts unter Verwendung von zweitem Messlicht ohne Muster; Aussenden von Licht von einem ersten Lichtprojektionsabschnitt; Erzeugen des ersten Messlichts mittels eines Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen des zweiten Messlichts mittels des Lichtmodulationselements aus dem Licht, das von dem ersten Lichtprojektionsabschnitt ausgesendet wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des ersten Beobachtungsmodus, und Bestrahlen des Messobjekts durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, während des zweiten Beobachtungsmodus; sequentielles Bewegen einer räumlichen Phase des erzeugten Musters auf dem Messobjekt um einen bestimmten Betrag durch das Lichtmodulationselement während des ersten Beobachtungsmodus; Empfangen von Licht von dem Messobjekt mit einem Lichtempfangsabschnitt und Ausgeben eines Lichtempfangssignals, das eine empfangene Lichtmenge kennzeichnet; und Erzeugen von Teilbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf einer Mehrzahl von Bereichen von Bilddaten, die bezüglich mehrerer Phasen des Musters erzeugt werden, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des ersten Beobachtungsmodus, und Erzeugen von Normalbilddaten, die ein Bild des Messobjekts kennzeichnen, basierend auf der Lichtempfangssignalausgabe von dem Lichtempfangsabschnitt, während des zweiten Beobachtungsmodus, wobei das Messobjekt durch das erste optische Lichtprojektionssystem mit dem ersten und zweiten Messlicht, das von dem Lichtmodulationselement erzeugt wird, durch einen gemeinsamen Lichtweg bestrahlt werden.