JP5707408B2 - 顕微鏡画像を形成するための方法および顕微鏡 - Google Patents
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Description
本発明の枠内での高分解能の顕微鏡法が特許文献2に述べられており、ここでは周期的構造を備える対象物が走査される。
図1に示した構造では、ビームスプリッタモジュール12に、より正確には切換ミラー14に集光照明光線路16が入力結合され、この集光照明光線路16を通って種々の顕微鏡法に対する照明光線が延在する。この集光照明光線路16には、個々の照明モジュールの種々の部分照明光線路が入力結合される。たとえば広視野照明モジュール17が切換ミラー18を介して、広視野照明光線を集光照明光線路16に結合し、これにより鏡筒レンズ27と対物レンズ3を介して試料2が広視野照明される。広視野照明モジュールはたとえばHBOランプを有することができる。別の照明モジュールとして、切換ミラー18が適切な位置にあるときにTIRF照明を実現するTIRF照明モジュール19が設けられている。そのためにTIRF照明モジュール19は、レーザモジュール15から光導体ファイバ20を介して光線を受け取る。TIRF照明モジュール19は、縦方向に可動のミラー21を有する。縦方向の運動により、TIRF照明モジュール19から出力される照明光線が、出力された照明光線の主伝播方向に対して垂直に移動され、これにより結果として対物レンズ3にTIRF照明が、対物レンズ3の光軸に対して調整可能な角度の下で入射する。このようにして、カバーガラスでの全反射に必要な角度を簡単に保証することができる。もちろんこの角度調整を行うためには他の手段も適する。TIRF照明モジュール19は、照明光線が光軸に入射するようミラー21を調整することにより、広視野照明源としても動作することができる。
光導体ファイバ、コリメートレンズおよび偏向ミラーからなるファイバ入力結合5.1を介して、照明光が入力結合される。
これらは6c)で計算的に互いに結合され(好ましくは乗算され)、これにより画像6d)が計算される。この画像6d)は、対象物支持体の近傍で記録された画像に、両方の画像に存在する対象物Oに対する側方構造を追加で付与している。
1.15の画像が、SIMに対して通例のようにまず前処理される(たとえばバックグラウンドを差引き(場合により追加のバックグラウンド画像の記録により)、それぞれ5つの相を同じ平均的強度にスケーリングし、フーリエ変換のアーティファクトを回避するために画像の縁部を減衰する)。
これらは以下の工程である(これらの工程についての式と関係についての説明も参照のこと)
1.画像前処理(たとえばバックグラウンドの除去、平滑化フィルタの適用)
2.次数の予備分離
3.分離マトリクスの最適化
4.次数の分離
5.TIRFによる次数のフィルタリング、たとえば乗算と好ましくはこれに続く正規化(たとえば平方根)
6.次数の組合せ(共通の計算と画像表示)。
フーリエ空間での照明パターン:
Iex(k)=Hex(k)I(k) (2)
Iex(k)が対象S(k)によりフーリエ空間で畳み込まれる。
I=AD’ (9)
ただし
分離マトリクスの最適化:位相□nが十分に正確に既知であることを前提にして次数を式(8)にしたがって分離する。分離マトリクスの最適化では:位相□nが十分に正確に既知であることを前提にして次数を式(8)にしたがって分離する。しかし実験ではこの値はプリセット値と実質的に異なることがしばしばあり、したがって格子周波数と位相は次数とともにデータから決定すべきである。したがってまず位相に対するプリセット値により式(8)にしたがい分離される(図7の工程2による次数の予備分離)。
Claims (7)
- 顕微鏡画像の形成方法であって、
a)それぞれ顕微鏡対物レンズを介して、TIRF法により試料が照明され、
b)所定のパターンを有する構造の移動による種々の位相位置において試料が構造化照明され、
少なくとも1つの試料領域の画像をそれぞれ形成するために、前記a)及びb)による方法の試料光が検出され、
前記a)及びb)にしたがって形成された試料画像が計算により結合され、新たな試料画像を形成するために結果が格納される、顕微鏡画像の形成方法。 - 試料の画像形成方法であって、
顕微鏡法によって異なる位置分解能を実現し、
少なくとも2つの顕微鏡法、すなわち、
構造化された線形照明または広視野照明により試料を発光励起し、所定のパターンを有する構造を回転し、各回転位置に対して複数回移動し、それぞれ発光する試料を所定の光学的分解能で平面検出器上に結像し、このようにして得られた画像からフーリエ分析を含む計算処理によって、所定の光分解能を超えて上昇した位置分解能で第1の顕微鏡画像を形成する第1の顕微鏡法と、
TIRF照明モジュールを介して試料を対物レンズにより、カバーガラスに配置された試料に全反射が生じるように斜めに照明し、該試料を位置分解して検出し、第2の顕微鏡画像を形成する第2の顕微鏡法と
を組み合わせ、
第1の顕微鏡画像と第2の顕微鏡画像とを互いに画素ごとに計算することにより結合する、請求項1に記載の試料の画像形成方法。 - 計算的に結合した結果が画像で表示される、請求項1または2に記載の方法。
- 構造化された照明の複数の異なる位相における画像記録により次数を分離する工程と、
次数をTIRF画像によりフィルタリングする工程と、
次数を共通の計算により組合せ、画像で表示する工程と
を特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - TIRF照明を形成するための第1の照明手段と、構造化された照明を形成するための第2の照明手段とが設けられており、
TIRF画像と、構造化照明された試料の画像とを検出するための検出手段が設けられており、
TIRF画像と、所定のパターンを有する構造の移動による種々の位相位置において構造化された照明から計算された試料の画像とを格納するための手段が設けられており、
前記画像を乗算により結合するための手段が設けられている、
とりわけ請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法を実施するための顕微鏡。 - 前記顕微鏡は、
試料を検知する、顕微鏡法のための対物レンズと、
少なくとも部分的に一致している、対物レンズを通る検出光線路および少なくとも1つの照明光線路と、
該検出光線路に結合されており、鏡筒レンズと平面検出器とを有し、該対物レンズとともに該試料を該平面検出器上に結像する顕微鏡モジュールと、
該照明光線路に結合されており、対物レンズにより試料を広視野照明するための広視野照明モジュールと、
照明光線路中に照明方向で該広視野照明モジュールに後置された照明光線モジュレータであって、制御装置により制御可能であり、照明光線路中で作動または非作動可能であり、照明光線の作動状態ではストライプ状の変調を行う照明光線モジュレータと
を有し、
該照明光線モジュレータは、ストライプ状の変調が照明光線路の光軸に対して垂直に移動可能であるように制御可能であり、
該試料の上に配置されたカバーガラスに全反射が生じるように該試料を該対物レンズによって斜めに照射するため、同様に該制御装置により制御されるTIRF照明モジュールが照明光線路に作動可能に結合されており、エバネッセント場に励起された試料光が検出器に達し、その検出信号が格納され、
TIRF画像と、構造化照明された試料の画像とを検出するための検出手段が設けられており、
TIRF画像と、所定のパターンを有する構造の移動による種々の位相位置において構造化された照明から形成された試料の画像とを格納するための手段が設けられており、
前記画像を乗算により結合するための手段が設けられている、
請求項5に記載の、分解能が異なる少なくとも2つの顕微鏡法により試料を顕微鏡観察するように構成されたコンビネーション顕微鏡。 - 計算によって発生した画像を画像表示するための手段が設けられている、請求項5または6に記載の顕微鏡。
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