JP2019082683A - ミロー型光学干渉顕微鏡法を結合する光切断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ミロー型光学干渉顕微鏡法及び蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置を提供する。【解決手段】ブロードバンド光源装置１００と第１側辺はブロードバンド光源装置１００に対向して入射ビームを透過ビーム及び第２側辺から射出される反射ビームに分割する光サーキュレータ３００と、短波ビーム２０を発生させる短波光源装置２００と、短波光源装置２００に対向する３側辺とを有し、所定波長より短い波長を遮断し、短波ビーム２０の波長は所定波長より短い第１の２色スプリッタ４００と、コリメート側は第１の２色スプリッタの第２側辺に対向するミロー型干渉対物レンズ５００と、ミロー型干渉対物レンズ５００の集光側に対向しサンプルを載置させるサンプルキャリアユニット６００と、光入射側は光サーキュレータ３００の第３側辺に対向する投影レンズ７００と、投影レンズ７００の光射出側に対向する感知ユニット８００とを備える光切断装置。【選択図】図１
Description
本発明は、光切断装置（optical sectioning apparatus）に関し、更に詳しくは、ミロー（Mirau）型光学干渉顕微鏡法及び蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置（an optical sectioning apparatus combining Mirau optical interference microscopy and fluorescence microscopy.）に関する。
腫瘍切除手術を行う場合、通常は病理科の医師が凍結切片（frozen section）の検査を行ってから腫瘍を切除するべきかどうか決めるため、時間がかかるばかりではなく、時間が切迫している場合には全ての腫瘍組織が切除されているかを完全に確かめることができなくなる。
凍結切片の過程において、多水分のサンプルの場合、凍結後に発生する結晶氷（crystal ice）が組織構造を破壊してしまう。多脂肪（fat）のサンプルの場合、一般的な組織の凍結固化温度（〜-２０℃）では脂肪組織が凍結固化されないため切片から脱落しやすく、切片組織が不完全になる。
光干渉断層撮影（optical coherence tomography、OCT）は近年新たに発展した光学結像技術であり、その動作原理は超音波と相似するが解像度は超音波よりも高く、主に各組織が光を反射、吸収、拡散させる特性の違い及び光学干渉原理を利用してサンプルに対する結像及び識別を行う。常温下の組織に対して直接スキャンを行うため冷凍及び切片の切断等のプロセスが不要であり、多水分や多脂肪の組織の凍結切片に発生する形態学的アーチファクト（morphological artifacts）が回避可能であり、組織サンプルの完全性が維持される。ゆえに、病理検査の正確性が高まり、手術時間が短縮され、手術の効率も高まる。然しながら、一般的な従来の光学結像技術ではその焦点深度（depth of focus）が深すぎるため、検査時に通常４?５ｍｍの組織の実体の切片（real sectioning）が必要になる。こうして、異なる深度の組織の画像が重畳するのを回避し、明晰な画像が得られる。
従来の特許文献では、例えば、特許文献１にはフルフィールド光コヒーレンストモグラフィーを用いた光学組織切片（Optical tissue sectioning using full field optical coherence tomography）が開示され、フルフィールドイメージング干渉計及び光学分割結像システムを備えることを特徴としている。光学干渉計により焦点深度の問題を改善させ、組織内の構造の画像を直接取得可能にし、前記画像の横方向及び縦方向の解像度が１ｍｍ以内になるようにし、組織の固定（fixation）プロセスを省略させ、例えば、冷凍、パラフィン（paraffin）被覆、実体の切片（sectioning）等のプロセスを省略させる。
また、従来のＨ＆Ｅ染色切片（H&E section）ではヘマトキシリン（hematoxylin）及びエオシン（eosin）という２種類の染料を使用し、細胞核（nucleus）及び細胞質（cytoplasm）に対して青紫色及びピンク色の着色をそれぞれ行う。然しながら、取得される画像中の細胞核は青紫の信号を呈するため細胞核内の仔細が見えにくかった。例えば、前記特許では、核小体（nucleolus）やヘテロクロマチン（heterochromotin）について、病理検査の要求を満たすために蛍光染色方式で細胞核の細部の画像を補充している。
しかしながら、前記特許の構成では、（１）２つの対物レンズを使用するためシステムの使用空間及びコストが増加する。（２）スプリッタの反射防止膜は４００ ｎｍ未満の波長の紫外光バンドの透過率が低いため、サンプルの蛍光信号が非常に弱くなる。本分野では、蛍光信号の強度を増強し、露光時間を短縮し、像取得速度を速め、システムの使用空間を縮減させるために新規の光切断装置が求められている。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、ミロー型干渉対物レンズを採用して対物レンズの使用数を減らし、システムの使用空間を縮減させる光切断装置を提供することを主目的とする。。
また、本発明の他の目的はサンプルが発する蛍光ビームが第１の２色スプリッタを通過させる際に、前記第１の２色スプリッタが先行して短波ビームをフィルタすることでコントラストの高い蛍光信号を取得可能にし、露光時間を短縮させ、像取得速度も速い、光切断装置を提供することである。
なお、本発明のさらなる他の目的は、感知ユニットが前記短波ビームを更にフィルタして蛍光信号の強度を高めるための長波長パスフィルタを有し、露光時間を短縮させ、像取得速度を速める、光切断装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のある態様のミロー型光学干渉顕微鏡法を結合する光切断装置は、
ブロードバンドビームを発生させるためのブロードバンド光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有し、前記第１側辺は前記ブロードバンド光源装置に対向して入射ビームを透過ビーム及び前記第２側辺から射出される反射ビームに分割する光サーキュレータと、
短波ビームを発生させるための短波光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有する第１の２色スプリッタであって、前記第１側辺は前記短波光源装置に対向し、前記第１の２色スプリッタは、所定の波長より短い波長のビームを透過させないようにし、且つ前記短波ビームの波長は前記所定の波長より短いことと、
コリメート側及び集光側を有し、前記コリメート側が前記第１の２色スプリッタの前記第２側辺に対向するミロー型干渉対物レンズと、
前記ミロー型干渉対物レンズの集光側に対向すると共に蛍光剤を含むサンプルを載置させるためのサンプルキャリアユニットと、
光入射側及び光射出側を有し、前記光入射側が前記光サーキュレータの前記第３側辺に対向する投影レンズと、
前記投影レンズの前記光射出側に対向する感知ユニットとを備える。
ブロードバンドビームを発生させるためのブロードバンド光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有し、前記第１側辺は前記ブロードバンド光源装置に対向して入射ビームを透過ビーム及び前記第２側辺から射出される反射ビームに分割する光サーキュレータと、
短波ビームを発生させるための短波光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有する第１の２色スプリッタであって、前記第１側辺は前記短波光源装置に対向し、前記第１の２色スプリッタは、所定の波長より短い波長のビームを透過させないようにし、且つ前記短波ビームの波長は前記所定の波長より短いことと、
コリメート側及び集光側を有し、前記コリメート側が前記第１の２色スプリッタの前記第２側辺に対向するミロー型干渉対物レンズと、
前記ミロー型干渉対物レンズの集光側に対向すると共に蛍光剤を含むサンプルを載置させるためのサンプルキャリアユニットと、
光入射側及び光射出側を有し、前記光入射側が前記光サーキュレータの前記第３側辺に対向する投影レンズと、
前記投影レンズの前記光射出側に対向する感知ユニットとを備える。
好ましい実施形態では、前記光サーキュレータは第１ビームスプリッタを有する。
好ましい実施形態では、前記光サーキュレータは前記第１側辺に位置される第１偏光板と、前記第２側辺に位置される第１の四分の一波長板と、前記第３側辺に位置される第２偏光板とを更に有する。前記第１偏光板は第１偏光方向を有し、前記第２偏光板は第２偏光方向を有する。前記第１偏光板方向と前記第２偏光方向とは互いに垂直になり、前記第１の四分の一波長板は第１光軸方向を有すると共に前記第１光軸方向が前記第１偏光方向と前記第２偏光方向との間で干渉効率及び画像品質の強化効果を提供する。
好ましい実施形態では、前記光サーキュレータは偏光ビームスプリッタ及び前記第２側辺に位置される第２の四分の一波長板を更に有する。
好ましい実施形態では、前記ブロードバンド光源装置及び前記短波光源装置は共に、光源、または光源及び格子、或いは光源と、格子と、傾斜角度を調節可能な反射鏡と、もしくはＬＥＤ線状分布光源を備える。
好ましい実施形態では、前記サンプルキャリアユニットは適度な透過輝度を提供する白色光源を更に有し、前記白色光源は白色ＬＥＤ、白色ハロゲンランプ、或いはタングステンランプを備える。
好ましい実施形態では、前記感知ユニットは第２の２色スプリッタと、カラー２次元感光素子と、長波長パスフィルタと、モノクローム２次元感光素子とを備える。前記第２の２色スプリッタは第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有し、前記第１側辺は前記投影レンズに対向し、前記蛍光ビーム及び前記白色光ビームは前記第３側辺を経由して反射されると共に前記カラー２次元感光素子に結像され、前記ブロードバンドビームが前記第２側辺を経由して透過されると共に前記モノクローム２次元感光素子に結像される。或いは、前記感知ユニットはフリップ型反射鏡と、カラー２次元感光素子と、長波長パスフィルタと、モノクローム２次元感光素子とを含む。前記フリップ型反射鏡がフリップオン状態の場合は前記白色光ビームが前記カラー２次元感光素子に結像され、フリップオフ状態の場合は前記ブロードバンドビーム及び前記蛍光ビームがモノクローム２次元感光素子に順に連続結像される。前記長波長パスフィルタは前記投影レンズと前記フリップ型反射鏡との間、前記投影レンズと第２の２色スプリッタとの間、前記フリップ型反射鏡と前記モノクローム２次元感光素子との間、或いは前記第２の２色スプリッタと前記モノクローム２次元感光素子との間に設置される。
好ましい実施形態では、前記ブロードバンドビームの波長が４７０ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲にある場合、前記短波ビームの波長が３６５ｎｍ乃至４６０ｎｍの間の範囲になり、前記光サーキュレータの稼働波長が４００ｎｍ乃至８００ｎｍの間の範囲になり、前記第１の２色スプリッタ及び前記長波長パスフィルタの遮断波長が共に４００ｎｍ乃至４７０ｎｍの間の範囲になる。前記ブロードバンドビームの波長が６５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲にある場合、前記短波ビームの波長が３６５ｎｍ乃至６３０ｎｍの間の範囲になり、前記光サーキュレータの稼働波長が４００ｎｍ乃至１０００ｎｍの間の範囲になり、前記第１の２色スプリッタ、前記第２の２色スプリッタ、及び前記長波長パスフィルタの遮断波長が共に４００ｎｍ乃至６５０ｎｍの間の範囲になる。
好ましい実施形態では、画像処理プロセスを実行するための情報処理装置を更に備える。
好ましい実施形態では、前記ミロー型干渉対物レンズは軸方向運動ステージを更に有し、前記サンプルキャリアユニットは三次元モーションプラットフォームを更に有する。前記軸方向運動ステージによりミロー型干渉対物レンズが移動され、前記三次元モーションプラットフォームにより前記蛍光剤を含むサンプルが移動され、前記情報処理装置により前記サンプルの三次元画像が算出される。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るミロー型光学干渉顕微鏡法を結合する光切断装置について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
以下に、図１〜７を参照しながら、本実施例の発明はをさらに詳しく説明する。まず、図１は本発明のミロー型光学干渉顕微鏡法及び蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置の実施形態を示したブロック図である。図２は図１に示すスプリッタ及び集束の操作を示す概略図である。図１及び図２に示すように、本発明のミロー型光学干渉顕微鏡法及び蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置は、ブロードバンド光源装置１００と、短波光源装置２００と、光サーキュレータ３００と、第１の２色スプリッタ４００と、ミロー型干渉対物レンズ５００と、サンプルキャリアユニット６００と、投影レンズ７００と、感知ユニット８００とを備える。
前記ブロードバンド光源装置１００はブロードバンドビーム１０を発生させるために用いられ、前記ブロードバンドビームの進行方向は中空の矢印で表示する。前記短波光源装置２００は短波ビーム２０を発生させるために用いられ、前記短波ビームの進行方向は実線の矢印で表示する。前記サンプルキャリアユニット６００は蛍光剤を含むサンプル６１０を載置させるために用いられる。前記蛍光剤を含むサンプル６１０中の蛍光剤が前記短波ビーム２０を照射されると蛍光ビーム３０を放射させ、前記蛍光ビーム３０の進行方向は破線の矢印で表示する。前記サンプルキャリアユニット６００は前記ミロー型干渉対物レンズ５００に適度な透過輝度を提供するための白色光源６２０を更に有し、前記白色光源６２０が放射させる白色光ビーム４０の進行方向は頭が中空の矢印で表示する。
前記光サーキュレータ３００は、第１側辺Ｓ３０１と、第２側辺Ｓ３０２と、第３側辺Ｓ３０３とを有する。前記ブロードバンド光源装置１００はブロードバンドビーム１０を発生させて前記光サーキュレータ３００の前記第１側辺Ｓ３０１を照射させるために用いられ、前記光サーキュレータ３００は前記第１側辺Ｓ３０１から入射される前記ブロードバンドビーム１０を前記第２側辺Ｓ３０２から反射及び透過されるように分割する。
前記短波光源装置２００は短波ビーム２０を発生させるために用いられる。前記第１の２色スプリッタ４００は第１側辺Ｓ４０１と、第２側辺Ｓ４０２と、第３側辺Ｓ４０３とを有する。前記第１側辺Ｓ４０１は前記短波光源装置２００に対向すると共に前記短波ビーム２０を反射させ、前記第３側辺Ｓ４０３は前記光サーキュレータ３００の前記第２側辺Ｓ３０２に対向すると共に前記ブロードバンドビーム１０を透過させるために用いられる。
前記ミロー型干渉対物レンズ５００はコリメート側Ｓ５０１及び集光側Ｓ５０２を有し、前記コリメート側Ｓ５０１は前記第１の２色スプリッタ４００の前記第２側辺Ｓ４０２に対向する。
前記サンプルキャリアユニット６００は前記ミロー型干渉対物レンズ５００の前記集光側Ｓ５０２に対向すると共に蛍光剤を含むサンプル６１０を載置させるために用いられる。
前記投影レンズ７００は光入射側Ｓ７０１及び光射出側Ｓ７０２を有し、前記光入射側Ｓ７０１は前記スプリッタ３００の前記第３側辺Ｓ３０３に対向する。前記感知ユニット８００は前記投影レンズ７００の前記光射出側Ｓ７０２に対向する。
可能な実施形態では、前記白色光源６２０は白色ＬＥＤ及び白色ハロゲンランプ、またはタングステンランプを含む。前記ミロー型干渉対物レンズ５００の稼働波長は限定されないが、例えば、３５０乃至１０００ｎｍの範囲である。前記ブロードバンド光源装置１００及び前記短波光源装置２００は共に、光源を備え、或いは光源及び格子を備え、または光源と、格子と、傾斜角度を調節可能な反射鏡とを備え、もしくはＬＥＤ線状分布光源（図示省略）を備える。これら前記光源装置は全て従来の装置であるため更なる説明は省く。
図３ａ乃至図３ｃを参照し、図３ａは図１に示す光サーキュレータの実施形態を示したブロック図である。図３ｂは図１に示す光サーキュレータの他の実施形態を示したブロック図である。図３ｃは図１に示す光サーキュレータのさらなる他の実施形態を示したブロック図である。図３ａに示すように、前記光サーキュレータ３００は第１ビームスプリッタ３１０を有する。図３ｂに示すように、前記光サーキュレータ３００は前記第１側辺Ｓ３０１に位置される第１偏光板３２０と、前記第２側辺Ｓ３０２に位置される第１の四分の一波長板３４０と、前記第３側辺Ｓ３０３に位置される第２偏光板３３０とを更に有する。
前記第１偏光板３２０は第１偏光方向を有し、前記第２偏光板３３０は第２偏光方向を有し、前記第１偏光板方向と前記第２偏光方向とは互いに垂直になる。前記第１の四分の一波長板３４０は第１光軸方向を有し、且つ前記第１光軸方向は前記第１偏光方向と前記第２偏光方向との間で干渉効率及び画像品質を高める効果を提供する。
また、図３ｃに示すように、前記光サーキュレータ３００には偏光ビームスプリッタ３５０（Polarizing beam splitter）及び前記第２側辺Ｓ３０２に位置される第２の四分の一波長板３６０が設置される。
図４は図１に示すビーム合成動作及び画像投影操作を示す概略図である。前記サンプルキャリアユニット６００は前記短波ビーム２０及び前記ブロードバンドビーム１０を反射させ、前記蛍光剤を含むサンプル６１０（図示省略）中の蛍光剤が前記短波ビーム２０を照射された後に蛍光ビーム３０を放射させる。前記サンプルキャリアユニット６００が有する前記白色光源６２０（図示省略）も白色光ビーム４０を放射させる。
前記第１の２色スプリッタ４００は所定の波長より短い波長のビームを透過させないようにし、且つ前記短波ビーム２０の波長は前記所定の波長より短い。即ち、前記短波ビーム２０は前記第１の２色スプリッタ４００を通過できず、前記ブロードバンドビーム１０、前記蛍光ビーム３０、及び前記白色光ビーム４０だけが前記第１の２色スプリッタ４００をそれぞれ通過させる。
次は、図５ａ乃至図５ｂを参照し、図５ａは図１に示す感知ユニットの実施形態を示したブロック図である。図５ｂは図１に示す感知ユニットの他の実施形態を示したブロック図である。
前記感知ユニット８００は、フリップ型反射鏡８１５と、カラー２次元感光素子８２０と、長波長パスフィルタ８３０と、モノクローム２次元感光素子８４０とを備える。
前記長波長パスフィルタ８３０は前記短波ビーム２０（図示省略）を更にフィルタするために使用される。前記フリップ型反射鏡８１５はフリップオン（flip on）状態またはフリップオフ（flip off）状態にするためのフリップマウント（flip mount、図示省略）を有する。前記フリップマウントは従来の技術に属するため、ここでは更なる説明は省略する。
図５ａに示すように、前記長波長パスフィルタ８３０は前記投影レンズ７００と前記フリップ型反射鏡８１５との間に設置される。前記フリップ型反射鏡８１５がフリップオン状態 （flip on） の場合、前記白色光ビーム４０が前記カラー２次元感光素子８２０に結像される。前記フリップ型反射鏡８１５がフリップオフ状態（flip off） の場合、前記ブロードバンドビーム１０及び前記蛍光ビーム３０がモノクローム２次元感光素子８４０に連続結像される。
図５ｂに示すように、前記長波長パスフィルタ８３０は前記フリップ型反射鏡８１５と前記モノクローム２次元感光素子８４０との間に設置される。前記フリップ型反射鏡８１５がフリップオン状態 （flip on） の場合、前記白色光ビーム４０が前記カラー２次元感光素子８２０に結像される。前記フリップ型反射鏡８１５がフリップオフ状態（flip off） の場合、前記ブロードバンドビーム１０及び前記蛍光ビーム３０がモノクローム２次元感光素子８４０に連続結像される。
次は、図５ｃ乃至図５ｄを参照し、図５ｃは図１に示す感知ユニットのさらなる他の実施形態を示したブロック図である。図５ｄは図１に示す感知ユニットの又別の実施形態を示したブロック図である。
前記感知ユニット８００は、第２二色ビームスプリッタ８１０と、カラー２次元感光素子８２０と、長波長パスフィルタ８３０と、モノクローム２次元感光素子８４０とを備える。前記長波長パスフィルタ８３０は前記短波ビーム２０（図示省略）を更にフィルタするために用いられる。
図５ｃに示すように、前記長波長パスフィルタ８３０は前記投影レンズ７００と前記第２二色ビームスプリッタ８１０との間に設置され、前記第２の２色スプリッタ８１０により前記蛍光ビーム３０及び前記白色光ビーム４０が前記第３側辺Ｓ８０３を経由して反射されると共に前記カラー２次元感光素子８２０に結像され、前記ブロードバンドビーム１０が前記第２側辺Ｓ８０２を経由して透過されると共に前記モノクローム２次元感光素子８４０に結像される。
図５ｄに示すように、前記長波長パスフィルタ８３０は前記第２の２色スプリッタ８１０と前記モノクローム２次元感光素子８４０との間に設置され、前記第２の２色スプリッタ８１０により前記蛍光ビーム３０及び前記白色光ビーム４０が前記第３側辺Ｓ８０３を経由して反射されると共に前記カラー２次元感光素子８２０に結像され、前記ブロードバンドビーム１０が前記第２側辺Ｓ８０２を経由して透過されると共に前記モノクローム２次元感光素子８４０に結像される。
図６ａは図１に示すミロー型干渉対物レンズの実施形態を示したブロック図である。
図６ａに示すように、前記ミロー型干渉対物レンズ５００は対物レンズ５１０と、第２ビームスプリッタ５２０と、反射ユニット５３０とを備える。
前記対物レンズ５１０は内側コリメート側Ｓ５１１及び内側焦点面Ｓ５１２を有し、前記内側コリメート側Ｓ５１１はコリメート側Ｓ５０１を介して前記第１の２色スプリッタ４００（図示省略）の前記第２側辺Ｓ４０２（図示省略）に対向する。前記第２ビームスプリッタ５２０は第１側辺Ｓ５２１及び第２側辺Ｓ５２２を有し、前記第１側辺Ｓ５２１は前記対物レンズ５００の前記内側焦点面Ｓ５１２に対向し、入射ビームを前記第２側辺Ｓ５２２から射出される第１集束ビームＬ１及び前記第１側辺Ｓ５２１から反射される第２集束ビームＬ２に分割する。反射ユニット５３０は前記対物レンズ５００と前記第２ビームスプリッタ５２０との間に位置され、前記第２ビームスプリッタ５２０の前記第２集束ビームＬ２を反射させるために用いられる。前記反射ユニット５３０が反射させる第２集束ビームＬ２は前記サンプルキャリアユニット６００が反射させる前記第１集束ビームＬ１との光学干渉現象を発生させる。
操作時には、前記ブロードバンドビーム１０の波長が４７０ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲にある場合、前記フリップ型反射鏡８１５を使用して前記短波ビーム２０の波長が３６５ｎｍ乃至４６０ｎｍの間の範囲になるようにし、前記光サーキュレータ３００の稼働波長が４００ｎｍ乃至８００ｎｍの間の範囲になるようにし、前記第１の２色スプリッタ４００の遮断波長が共に４００ｎｍ乃至４７０ｎｍの間の範囲になるようにする。
前記ブロードバンドビーム１０の波長が６５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲にある場合、前記短波ビーム２０の波長が３６５ｎｍ乃至６３０ｎｍの間の範囲になり、前記光サーキュレータ３００の稼働波長が４００ｎｍ乃至１０００ｎｍの間の範囲になり、前記フリップ型反射鏡８１５または前記第２の２色スプリッタ８１０を使用して前記第１の２色スプリッタ４００、前記第２の２色スプリッタ８１０、及び前記長波長パスフィルタ８３０の遮断波長が共に４００ｎｍ乃至６５０ｎｍの間の範囲になるようにする。
次は、図６ｂ乃至図７を参照し、図６ｂは図１に示すミロー型干渉対物レンズの他の実施形態を示したブロック図である。図７は本発明のミロー型光学干渉顕微鏡法及び蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置の他の実施形態を示したブロック図である。
図６ｂに示すように、前記ミロー型干渉対物レンズ５００は、対物レンズ５１０と、第２ビームスプリッタ５２０と、反射ユニット５３０と、軸方向運動ステージ５４０とを備える。
なお、図７に示すように、前記サンプルキャリアユニット６００は三次元モーションプラットフォーム６３０を更に有し、前記ミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置は画像処理プロセスを実行するための情報処理装置（図示省略）を備える。
操作時には、軸方向運動ステージ５４０により前記ミロー型干渉対物レンズ５００内の対物レンズ５１０、第２ビームスプリッタ５２０、及び反射ユニット５３０が移動され、三次元モーションプラットフォーム６３０により前記蛍光剤を含むサンプル６１０が移動される。前記情報処理装置（図示省略）により前記サンプルの三次元画像（図示省略）が算出される。前記三次元画像の計算方式は従来の技術にあたるため、ここでは詳述しない。
前述の設計により、本発明は次のような利点がある。
１．本発明に係る光切断装置は、ミロー型干渉対物レンズが採用されるため対物レンズの使用数が減り、システムの使用空間も縮減する。
２．本発明に係る光切断装置は、サンプルが発する蛍光ビームが第１の２色スプリッタを通過する際に、前記第１の２色スプリッタが先行して短波ビームをフィルタすることで高いコントラストの蛍光信号が得られ、露光時間が短縮し、像取得速度が速まる。
３．本発明に係る光切断装置は、感知ユニットが前記短波ビームを更にフィルタして蛍光信号の強度を増強するための長波長パスフィルタを有し、露光時間を短縮させ、像取得速度を速める。
１．本発明に係る光切断装置は、ミロー型干渉対物レンズが採用されるため対物レンズの使用数が減り、システムの使用空間も縮減する。
２．本発明に係る光切断装置は、サンプルが発する蛍光ビームが第１の２色スプリッタを通過する際に、前記第１の２色スプリッタが先行して短波ビームをフィルタすることで高いコントラストの蛍光信号が得られ、露光時間が短縮し、像取得速度が速まる。
３．本発明に係る光切断装置は、感知ユニットが前記短波ビームを更にフィルタして蛍光信号の強度を増強するための長波長パスフィルタを有し、露光時間を短縮させ、像取得速度を速める。
従って、本明細書に開示された実施例は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１０ ブロードバンドビーム
２０ 短波ビーム
３０ 蛍光ビーム
４０ 白色光ビーム
１００ ブロードバンド光源装置
２００ 短波光源装置
３００ 光サーキュレータ
Ｓ３０１ 第１側辺
Ｓ３０２ 第２側辺
Ｓ３０３ 第３側辺
３１０ 第１ビームスプリッタ
３２０ 第１偏光板
３３０ 第２偏光板
３４０ 第１の四分の一波長板
３５０ 偏光ビームスプリッタ
３６０ 第２の四分の一波長板
４００ 第１の２色スプリッタ
Ｓ４０１ 第１側辺
Ｓ４０２ 第２側辺
Ｓ４０３ 第３側辺
５００ ミロー型干渉対物レンズ
５１０ 対物レンズ
Ｓ５０１ コリメート側
Ｓ５０２ 集光側
Ｓ５１１ 内側コリメート側
Ｓ５１２ 内側焦点面
５２０ 第２ビームスプリッタ
Ｓ５２１ 第１側辺
Ｓ５２２ 第２側辺
５３０ 反射ユニット
５４０ 軸方向運動ステージ
６００ サンプルキャリアユニット
６１０ 蛍光剤を含むサンプル
６２０ 白色光源
６３０ 三次元モーションプラットフォーム
７００ 投影レンズ
Ｓ７０１ 光入射側
Ｓ７０２ 光射出側
８００ 感知ユニット
８１０ 第２の２色スプリッタ
Ｓ８０１ 第１側辺
Ｓ８０２ 第２側辺
Ｓ８０３ 第３側辺
８１５ フリップ型反射鏡
８２０ カラー２次元感光素子
８３０ 長波長パスフィルタ
８４０ モノクローム２次元感光素子
Ｌ１ 第１集束ビーム
Ｌ２ 第２集束ビーム
２０ 短波ビーム
３０ 蛍光ビーム
４０ 白色光ビーム
１００ ブロードバンド光源装置
２００ 短波光源装置
３００ 光サーキュレータ
Ｓ３０１ 第１側辺
Ｓ３０２ 第２側辺
Ｓ３０３ 第３側辺
３１０ 第１ビームスプリッタ
３２０ 第１偏光板
３３０ 第２偏光板
３４０ 第１の四分の一波長板
３５０ 偏光ビームスプリッタ
３６０ 第２の四分の一波長板
４００ 第１の２色スプリッタ
Ｓ４０１ 第１側辺
Ｓ４０２ 第２側辺
Ｓ４０３ 第３側辺
５００ ミロー型干渉対物レンズ
５１０ 対物レンズ
Ｓ５０１ コリメート側
Ｓ５０２ 集光側
Ｓ５１１ 内側コリメート側
Ｓ５１２ 内側焦点面
５２０ 第２ビームスプリッタ
Ｓ５２１ 第１側辺
Ｓ５２２ 第２側辺
５３０ 反射ユニット
５４０ 軸方向運動ステージ
６００ サンプルキャリアユニット
６１０ 蛍光剤を含むサンプル
６２０ 白色光源
６３０ 三次元モーションプラットフォーム
７００ 投影レンズ
Ｓ７０１ 光入射側
Ｓ７０２ 光射出側
８００ 感知ユニット
８１０ 第２の２色スプリッタ
Ｓ８０１ 第１側辺
Ｓ８０２ 第２側辺
Ｓ８０３ 第３側辺
８１５ フリップ型反射鏡
８２０ カラー２次元感光素子
８３０ 長波長パスフィルタ
８４０ モノクローム２次元感光素子
Ｌ１ 第１集束ビーム
Ｌ２ 第２集束ビーム
Claims (10)
- ブロードバンドビームを発生させるためのブロードバンド光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有し、前記第１側辺は前記ブロードバンド光源装置に対向して入射ビームを透過ビーム及び前記第２側辺から射出される反射ビームに分割する光サーキュレータと、
短波ビームを発生させるための短波光源装置と、
第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有する第１の２色スプリッタであって、前記第１側辺は前記短波光源装置に対向し、前記第１の２色スプリッタは、所定の波長より短い波長のビームを透過させないようにし、且つ前記短波ビームの波長は前記所定の波長より短いことと、
コリメート側及び集光側を有し、前記コリメート側が前記第１の２色スプリッタの前記第２側辺に対向するミロー型干渉対物レンズと、
前記ミロー型干渉対物レンズの集光側に対向すると共に蛍光剤を含むサンプルを載置させるためのサンプルキャリアユニットと、
光入射側及び光射出側を有し、前記光入射側が前記光サーキュレータの前記第３側辺に対向する投影レンズと、
前記投影レンズの前記光射出側に対向する感知ユニットとを備えることを特徴とするミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。 - 前記光サーキュレータは第１ビームスプリッタを有するすることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記光サーキュレータは前記第１側辺に位置される第１偏光板と、前記第２側辺に位置される第１の四分の一波長板と、前記第３側辺に位置される第２偏光板とを更に有し、前記第１偏光板は第１偏光方向を有し、前記第２偏光板は第２偏光方向を有し、前記第１偏光板方向と前記第２偏光方向とは互いに垂直になり、前記第１の四分の一波長板は第１光軸方向を有すると共に前記第１光軸方向が前記第１偏光方向と前記第２偏光方向との間で干渉効率及び画像品質の強化効果を提供することを特徴とする請求項２に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記光サーキュレータは偏光ビームスプリッタ及び前記第２側辺に位置される第２の四分の一波長板を更に有することを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記ブロードバンド光源装置及び前記短波光源装置は共に、光源、または光源及び格子、或いは光源と、格子と、傾斜角度を調節可能な反射鏡と、もしくはＬＥＤ線状分布光源を備えることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記サンプルキャリアユニットは適度な透過輝度を提供する白色光源を更に有し、前記白色光源は白色ＬＥＤ、白色ハロゲンランプ、或いはタングステンランプを備えることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記感知ユニットは第２の２色スプリッタと、カラー２次元感光素子と、長波長パスフィルタと、モノクローム２次元感光素子とを備え、前記第２の２色スプリッタは第１側辺と、第２側辺と、第３側辺とを有し、前記第１側辺は前記投影レンズに対向し、前記蛍光ビーム及び前記白色光ビームは前記第３側辺を経由して反射されると共に前記カラー２次元感光素子に結像され、前記ブロードバンドビームが前記第２側辺を経由して透過されると共に前記モノクローム２次元感光素子に結像され、或いは前記感知ユニットはフリップ型反射鏡と、カラー２次元感光素子と、長波長パスフィルタと、モノクローム２次元感光素子とを含み、前記フリップ型反射鏡がフリップオン状態の場合は前記白色光ビームが前記カラー２次元感光素子に結像され、フリップオフ状態の場合は前記ブロードバンドビーム及び前記蛍光ビームがモノクローム２次元感光素子に順に連続結像され、前記長波長パスフィルタは前記投影レンズと前記フリップ型反射鏡との間、前記投影レンズと第２の２色スプリッタとの間、前記フリップ型反射鏡と前記モノクローム２次元感光素子との間、或いは前記第２の２色スプリッタと前記モノクローム２次元感光素子との間に設置されることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記ブロードバンドビームの波長が４７０ｎｍ乃至８００ｎｍの範囲にある場合、前記短波ビームの波長が３６５ｎｍ乃至４６０ｎｍの間の範囲になり、前記光サーキュレータの稼働波長が４００ｎｍ乃至８００ｎｍの間の範囲になり、前記第１の２色スプリッタ及び前記長波長パスフィルタの遮断波長が共に４００ｎｍ乃至４７０ｎｍの間の範囲になり、前記ブロードバンドビームの波長が６５０ｎｍ乃至１０００ｎｍの範囲にある場合、前記短波ビームの波長が３６５ｎｍ乃至６３０ｎｍの間の範囲になり、前記光サーキュレータの稼働波長が４００ｎｍ乃至１０００ｎｍの間の範囲になり、前記第１の２色スプリッタ、前記第２の２色スプリッタ、及び前記長波長パスフィルタの遮断波長が共に４００ｎｍ乃至６５０ｎｍの間の範囲になることを特徴とする請求項５に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 画像処理プロセスを実行するための情報処理装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
- 前記ミロー型干渉対物レンズは軸方向運動ステージを更に有し、前記サンプルキャリアユニットは三次元モーションプラットフォームを更に有し、前記軸方向運動ステージによりミロー型干渉対物レンズが移動され、前記三次元モーションプラットフォームにより前記蛍光剤を含むサンプルが移動され、前記情報処理装置により前記サンプルの三次元画像が算出されることを特徴とする請求項１に記載のミロー型光学干渉顕微鏡法と蛍光顕微鏡法を結合する光切断装置。
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