JP2022081541A - カラー撮像のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本明細書に提供されるのは、顕微鏡システムを使用したマルチカラー撮像のためのシステムおよび方法である。顕微鏡システムは、平均的顕微鏡システムと比較して、比較的に小型サイズを有することができる。顕微鏡システムは、マルチカラー撮像の間に生じ得る、迷光からの色収差および/または雑音等の画像アーチファクトを低減もしくは排除するように構成される、種々の構成要素を備えることができる。構成要素は、顕微鏡システムのサイズを実質的に変化させずに、画像アーチファクトおよび/または雑音を低減もしくは排除するように構成されることができる。
【選択図】図1
Description
本願は、2015年9月2日に出願された米国仮出願第62/213,551号の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
マルチカラー顕微鏡システムであって、
光をサンプルに指向するように構成される、第1の光指向配列と、
光を前記サンプルに指向するように構成される、第2の光指向配列と、
ダイクロイックフィルタであって、前記ダイクロイックフィルタは、前記ダイクロイックフィルタ上の前記サンプルからの光放出の入射の角度にかかわらず、前記ダイクロイックフィルタを通して通過する光が、(1)前記第1の光指向配列を介して前記サンプルに到達する光の波長と重複する波長を有することがないように、かつ(2)前記第2の光指向配列を介して前記サンプルに到達する光の波長と重複する波長を有することがないように、少なくとも2つの波長範囲内の光を遮断するように構成される、ダイクロイックフィルタと、
前記光放出が前記ダイクロイックフィルタを通して通過した後、(1)前記第1の光指向配列を通して指向される光、および/または(2)前記第2の光指向配列を通して指向される光に応答して発生される前記サンプルからの光放出の少なくとも2つの非重複波長範囲を受信するように構成される、検出器と、
を備える、システム。
(項目2)
前記顕微鏡システムは、筐体内に含有される、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記筐体は、1立方インチ未満のサイズである、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記ダイクロイックフィルタ上の前記サンプルからの光放出の入射の角度は、少なくとも約45度の範囲にわたって変動する、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、光を同時に前記サンプルに提供する、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記第1の光指向配列は、光を作り出す第1の光源を含む、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記第2の光指向配列は、前記第1の光源と異なる波長における光を作り出す第2の光源を有する、項目6に記載のシステム。
(項目8)
前記第1の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目1に記載のシステム。
(項目9)
前記第2の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、少なくとも1つの共通光学要素を共有する、項目1に記載のシステム。
(項目11)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、光パルスを交互にパルシングしながら、光を前記サンプルに提供する、項目1に記載のシステム。
(項目12)
前記検出器は、モノクロセンサである、項目1に記載のシステム。
(項目13)
前記検出器は、1つまたはそれを上回るカラーフィルタを備える、マルチカラー検出器である、項目1に記載のシステム。
(項目14)
前記システムはさらに、1つまたはそれを上回るバッフルを(1)前記サンプルと前記ダイクロイックフィルタとの間の光学経路内に備え、(2)迷光が前記検出器上に入射しないように低減させるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目15)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、光を2つまたはそれを上回る明確に異なる波長範囲内の光を作り出すように構成される単一光源から受信する、項目1に記載のシステム。
(項目16)
前記単一光源は、複数の空間的に分散された発光ダイオード(LED)を備え、前記複数における各LEDは、前記2つまたはそれを上回る明確に異なる波長範囲のうちの少なくとも1つ内の光を作り出すように構成される、項目15に記載のシステム。
(項目17)
前記検出器は、各々がその収集波長内の光を受信する2つまたはそれを上回るモノクロセンサである、項目1に記載のシステム。
(項目18)
マルチカラー顕微鏡システムであって、
光をサンプルに指向するように構成される、第1の光指向配列と、
光を前記サンプルに指向するように構成される、第2の光指向配列と、
検出器であって、前記検出器は、前記サンプルからの光放出が屈折率分布(GRIN)レンズを通して集束された後、(1)前記第1の光指向配列を通して指向される光、および/または(2)前記第2の光指向配列を通して指向される光に応答して発生される前記サンプルからの集束光放出を受信するように構成され、前記光放出は、(1)第1の波長範囲および(2)前記第1の波長範囲と重複しない第2の波長範囲を備える、検出器と、
前記GRINレンズに取り付けられ、複数の隆起した同心リングを備える、補正要素であって、前記同心リング間の間隔は、(1)前記第1の波長範囲または(2)前記第2の波長範囲のうちの少なくとも1つが、(1)前記第1の波長範囲および(2)前記第2の波長範囲を前記検出器上の同一平面上に集束させる、位相シフトを被るように選定される、補正要素と、
を備える、システム。
(項目19)
前記補正要素は、回折光学要素(DOE)を備える、項目18に記載のシステム。
(項目20)
前記補正要素は、体積ホログラフィック要素を備える、項目18に記載のシステム。
(項目21)
前記システムはさらに、顕微鏡プローブを備える、項目20に記載のシステム。
(項目22)
前記顕微鏡プローブは、前記補正要素を用いて色収差を補正するように構成される、項目21に記載のシステム。
(項目23)
前記顕微鏡システムは、筐体内に含有される、項目18に記載のシステム。
(項目24)
前記筐体は、1立方インチ未満のサイズである、項目23に記載のシステム。
(項目25)
前記第1の光指向配列は、光を作り出す第1の光源を含む、項目18に記載のシステム。
(項目26)
前記第2の光指向配列は、前記第1の光源と異なる波長における光を作り出す第2の光源を有する、項目25に記載のシステム。
(項目27)
前記第1の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目18に記載のシステム。
(項目28)
前記第2の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目18に記載のシステム。
(項目29)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、少なくとも1つの共通光学要素を共有する、項目18に記載のシステム。
(項目30)
前記補正要素は、負の分散屈折レンズを備える、項目18に記載のシステム。
(項目31)
前記補正要素は、負の分散GRINレンズを備える、項目18に記載のシステム。
(項目32)
マルチカラー顕微鏡システムであって、
光をサンプルに指向するように構成される、第1の光指向配列と、
光を前記サンプルに指向するように構成される、第2の光指向配列と、
検出器であって、前記検出器は、(1)前記第1の光指向配列を通して指向される光、および/または(2)前記第2の光指向配列を通して指向される光に応答して発生される前記サンプルからの集束光放出を受信するように構成され、前記光放出は、(1)第1の波長範囲および(2)前記第1の波長範囲と重複しない第2の波長範囲を備える、検出器と、
調節可能レンズを備える、補正要素であって、前記調節可能レンズは、可変焦点距離を備える、補正要素と、
を備える、システム。
(項目33)
1つまたはそれを上回るプロセッサをさらに備え、前記1つまたはそれを上回るプロセッサは、個々に、または集合的に、前記システムによって捕捉された画像が、(1)前記第1の光指向配列を通して指向される光および(2)前記第2の光指向配列を通して指向される光に応答して発生される前記サンプルからの集束光放出を受信するために、合焦するように、前記調節可能レンズの焦点距離の調節をもたらすように構成される、項目32に記載のシステム。
(項目34)
前記調節可能レンズの焦点距離の調節は、電圧を前記調節可能レンズまたは前記調節可能レンズと関連付けられた構成要素に印加することによってもたらされる、項目33に記載のシステム。
(項目35)
前記調節可能レンズは、前記光放出が屈折率分布(GRIN)レンズまたは他のタイプの対物レンズによって集束された後、前記サンプルからの光放出を受信するように構成される、項目32に記載のシステム。
(項目36)
前記調節可能レンズは、前記光放出がダイクロイックミラーを越えて通過する前に、前記サンプルからの光放出を受信するように構成される、項目35に記載のシステム。
(項目37)
前記調節可能レンズは、変形可能レンズである、項目32に記載のシステム。
(項目38)
前記調節可能レンズの焦点距離は、電圧を前記調節可能レンズまたは前記調節可能レンズと関連付けられた構成要素に印加することによって調節される、項目32に記載のシステム。
(項目39)
前記調節可能レンズは、傾斜されるように構成される、項目32に記載のシステム。
(項目40)
前記調節可能レンズは、半径方向パターンで傾斜されるように構成される、項目39に記載のシステム。
(項目41)
前記調節可能レンズは、前記検出器の画像捕捉レートとほぼ等しいレートで異なる傾斜角度に対して傾斜されるように構成される、項目39に記載のシステム。
(項目42)
複数の画像を処理するように構成される、1つまたはそれを上回るプロセッサをさらに備え、前記複数の画像は、複数の異なる傾斜角度で前記調節可能レンズを用いて捕捉され、それによって、前記システムの色収差を補正する、項目39に記載のシステム。
(項目43)
前記調節可能レンズは、ディザリングされるように構成される、項目32に記載のシステム。
(項目44)
前記調節可能レンズは、前記検出器の画像捕捉レートとほぼ等しいレートでディザリングするように構成される、項目43に記載のシステム。
(項目45)
前記顕微鏡システムは、筐体内に含有される、項目32に記載のシステム。
(項目46)
前記筐体は、1立方インチ未満のサイズである、項目45に記載のシステム。
(項目47)
前記第1の光指向配列は、光を作り出す第1の光源を含む、項目32に記載のシステム。
(項目48)
前記第2の光指向配列は、前記第1の光源と異なる波長における光を作り出す第2の光源を有する、項目47に記載のシステム。
(項目49)
前記第1の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目32に記載のシステム。
(項目50)
前記第2の光指向配列は、前記顕微鏡システム外の光源と光学連通する、項目32に記載のシステム。
(項目51)
前記第1の光指向配列および前記第2の光指向配列は、少なくとも1つの共通光学要素を共有する、項目32に記載のシステム。
(参照による引用)
式中、hは、同心リングの高さであって、lは、動作波長であって、nは、レンズ基板の屈折率である。動作波長は、顕微鏡によって検出された異なる色の光信号に対応する、離散波長または波長範囲であることができる。ある場合には、同心リングの厚さtは、DOEの中心線から縁まで減少することができる。ある場合には、同心リングの厚さは、DOEの中心線から縁まで徐々に減少することができる。DOEの中心線から広がるにつれて、各連続リングは、最大で、前のリング(例えば、DOEの中心により近いリング)の厚さの約99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、または5%の厚さを有することができる。
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