JP6633685B2 - 高度光学干渉顕微鏡法を採用した光学積層装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光学積層装置に関し、特に、光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置に関する。
腫瘍切除手術を行う時、病理科の医師が冷凍セクション（ｆｒｏｚｅｎ ｓｅｃｔｉｏｎ）を用いて検査し、腫瘍がきれいに切除されているかを確定する必要があり、時間を消費するだけではなく、時間が緊迫していることによって全ての方位の腫瘍組織が何れも切除されているかを完全に確認することができない可能性がある。
冷凍セクションを行う過程において、多くの水分のサンプルに対して、その冷凍後に発生する結晶氷（ｃｒｙｓｔａｌ ｉｃｅ）が組織構造を破壊する。多くの脂肪（ｆａｔ）のサンプルに対して、一般の組織の冷凍硬化温度（〜−２０℃）時、その脂肪組織は、冷凍硬化しておらず、容易にセクションから脱落し、セクション組織が不完全になる。
光コヒーレンストモグラフィー（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＯＣＴ）は、近年の新興的な光学結像技術であり、その動作原理は、超音波に相似するが、解析度は、超音波よりも高く、主に各組織を利用した光に対する反射、吸収および散乱能力の相違を利用し、光学干渉原理によってサンプルに対して結像および識別を行う。常温下の組織に直接スキャンを行い、冷凍およびセクション等の工程を必要とせず、従って、多くの水分又は多くの脂肪組織が冷凍セクション時に発生する構造的歪み（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を発生することを回避し、組織サンプルの完全性を維持できるので、病理検査の精確性を向上し、手術時間短縮および手術成果の向上に貢献できる。しかしながら、該光学結像技術の焦点深度（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｏｃｕｓ）が大き過ぎ、従って、検査時に組織を実際にセクショニング（ｒｅａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ）する必要があり、異なる深度の組織イメージが重なり合うことを回避し、鮮明なイメージを得るため、厚さは、通常、４〜５?ｍである。
従来技術として、例えば、米国ＵＳ９１８５３５７ Ｂ２「Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｉｓｓｕｅ ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｆｕｌｌ ｆｉｅｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ?」特許は、フルフィールド結像干渉計および光学分割結像システムを含むことを特徴とする組織セクションを観察するためのフルフィールドＯＣＴ装置を開示している。光学干渉計によって焦点深度の問題を改善し、組織中の構造イメージを直接取得し、該イメージの横向き及び縦向きの解析度に何れも１μｍ内を達成させ、組織固定（ｆｉｘａｔｉｏｎ）工程、例えば、冷凍またはパラフィン（ｐａｒａｆｆｉｎ）被覆、および実体的セクショニング（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ）の工程を省くことができる。
また、従来のＨ＆Ｅ染色セクション（Ｈ＆Ｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）は、ヘマトキシリン（ｈｅｍａｔｏｘｙｌｉｎ）およびエオシン（ｅｏｓｉｎ）の２種の染料をそれぞれ細胞核（ｎｕｃｌｅｕｓ）及び細胞質（ｃｙｔｏｐｌａｓｍ）に対して青紫色およびピンク色を着色し、その後、取得したイメージ中の細胞核は、青紫の信号を呈し、細胞核内の細節を示すことは容易ではない。例えば、核（ｎｕｃｌｅｏｌｕｓ）またはヘテロクロモチン（ｈｅｔｅｒｏｃｈｒｏｍｏｔｉｎ）については、該特許は、蛍光染色方式で細胞核細部イメージを補充し、病理検査の必要に符合させている。
しかしながら、該特許の構成において、（１）短波光束（例えば、紫外光）は、分光器の分光膜を経た後、パワーは、元の光強度の１０〜４０％のみ残る。（２）分光器の反射防止コーディング膜は、波長が４００ｎｍ未満の紫外光透過率が比較的低い。この２種の要素の下、サンプルの蛍光信号が非常に弱くなり、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、更にイメージ取得速度を加速するため、本分野では、新規な光学積層装置が必要となっている。
本発明の目的は、第１ダイクロイック分光器が分光器と第１対物レンズの間に位置し、 サンプル上に照射した短波光束が分光器により分光されないようにし、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する光学積層装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、サンプルが発する蛍光光束が第１ダイクロイック分光器を通過する時、該第１ダイクロイック分光器は、先ず短波光束をフィルタリングし、コントラストが良好な蛍光信号を得て、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する光学積層装置を提供することにある。
本発明の更にもう１つの目的は、センシングユニットが長波パスフィルタを有し、該短波光束を更にフィルタリングし、蛍光信号強度を向上し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する光学積層装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置は、
第１側辺、第２側辺、第３側辺及び第４側辺を有し、且つ前記第１側辺から入射した入射光を、前記第２側辺を通過する透過光束と、前記第３側辺を通過する透過光束に分けることができる分光器と、広帯域光束を発生し、該分光器の前記第１側辺に照射するための広帯域光源装置と、該透過光束に調整可能パスを経て該分光器にリターンさせるための基準端ユニットと、短波光束を発生するための短波光源装置と、第１側辺、第２側辺及び第３側辺を有し、前記第１側辺は、該短波光源装置に向き合い、前記第３側辺は、該分光器の前記第２側辺に向き合い、且つ波長が所定の波長よりも短い光束を透過させず、且つ該短波光束の波長が該所定波長よりも小さい第１ダイクロイック分光器と、平行光側および集光側を有し、該平行光側は、該第１ダイクロイック分光器の前記第２側辺に向き合う第１対物レンズと、該第１対物レンズの集光側に向き合い、且つ蛍光染料のサンプルを載置するためのサンプルキャリーユニットと、入光側と出光側を有し、該入光側は、該分光器の前記第４側辺に向き合う投影レンズと、該投影レンズの該出光側に向き合うセンシングユニットと、を有する。
第１側辺、第２側辺、第３側辺及び第４側辺を有し、且つ前記第１側辺から入射した入射光を、前記第２側辺を通過する透過光束と、前記第３側辺を通過する透過光束に分けることができる分光器と、広帯域光束を発生し、該分光器の前記第１側辺に照射するための広帯域光源装置と、該透過光束に調整可能パスを経て該分光器にリターンさせるための基準端ユニットと、短波光束を発生するための短波光源装置と、第１側辺、第２側辺及び第３側辺を有し、前記第１側辺は、該短波光源装置に向き合い、前記第３側辺は、該分光器の前記第２側辺に向き合い、且つ波長が所定の波長よりも短い光束を透過させず、且つ該短波光束の波長が該所定波長よりも小さい第１ダイクロイック分光器と、平行光側および集光側を有し、該平行光側は、該第１ダイクロイック分光器の前記第２側辺に向き合う第１対物レンズと、該第１対物レンズの集光側に向き合い、且つ蛍光染料のサンプルを載置するためのサンプルキャリーユニットと、入光側と出光側を有し、該入光側は、該分光器の前記第４側辺に向き合う投影レンズと、該投影レンズの該出光側に向き合うセンシングユニットと、を有する。
実施例において、該基準端ユニットは、第１側辺および第２側辺を有し、前記第１側辺は、該分光器の前記第３側辺に向き合う光パス遅延器と、平行光側および集光側を有し、該平行光側は、該光パス遅延器の前記第２側辺に向き合う第２対物レンズと、該第２対物レンズの前記集光側に向き合い、該透過光束を反射することに用いられる反射鏡と、を有し、該光パス遅延器は、該調整可能パスを調整し、該調整可能パスを該サンプルキャリーユニット、該第１対物レンズおよび該第１ダイクロイック分光器から形成されるサンプルパスに対称にさせることに用いられる。
実施例において、該広帯域光源装置、該短波光源装置が何れも光源、または光源および光格子、または光源、光格子および傾斜角度変調可能な折り返しミラー、またはＬＥＤストリップ状分布光源を含む。
実施例において、該サンプルキャリーユニットは、白色光光源を更に有し、該第１対物レンズに適切な透過輝度を提供し、該白色光光源は、白色光ＬＥＤ、白色光ハロゲンランプ、またはタングステンランプを含む。
実施例において、該センシングユニットは、第２ダイクロイック分光器、カラー二次元感光素子、長波パスフィルタ及び単色二次元感光素子を含み、該第２ダイクロイック分光器は、第１側辺、第２側辺及び第３側辺を有し、前記第１側辺は、該投影レンズに向き合い、該蛍光光束および該白色光光束を前記第３側辺によって反射し、該カラー二次元感光素子に結像し、該広帯域光束を前記第２側辺に透過させ、該単色二次元感光素子に結像し、または該センシングユニットは、可反転式折り返しミラー、カラー二次元感光素子、長波パスフィルタ及び単色二次元感光素子を含み、該可反転式折り返しミラーがフリップオンする時、該白色光光束は、該カラー二次元感光素子に結合し、フリップオフする時、該広帯域光束および該蛍光光束が順に単色二次元感光素子に結像し、該長波パスフィルタは、該投影レンズおよび該可反転式折り返しミラーの間、該投影レンズおよび第２ダイクロイック分光器の間、該可反転式折り返しミラーおよび該単色二次元感光素子の間または該第２ダイクロイック分光器および該単色二次元感光素子の間に設置される。
実施例において、該広帯域光束の波長範囲が４７０ｎｍ〜８００ｎｍである時、該短波光束の波長範囲が３６５ｎｍ〜４６０ｎｍの間であり、該分光器の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの間であり、該第１ダイクロイック分光器及び該長波パスフィルタのカットオフ波長範囲は、何れも４００ｎｍ〜４７０ｎｍの間である。
実施例において、該広帯域光束の波長範囲が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍである時、該短波光束の波長範囲は、３６５ｎｍ〜６３０ｎｍの間であり、該分光器の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの間であり、該第１ダイクロイック分光器、該第２ダイクロイック分光器及び該長波パスフィルタのカットオフ波長範囲は、何れも４００ｎｍ〜６５０ｎｍの間である。
実施例において、該広帯域光源装置および該分光器の間は、更に第１偏光子を有し、該単色二次元感光素子前方に更に第２偏光子を有し、該第１対物レンズおよび該第１ダイクロイック分光器の間に更に第１四分の一波長板を有し、該光パス遅延器および該第２対物レンズの間は、第２四分の一波長板を有し、該第１偏光子は、第１偏光方向を有し、該第２偏光子は、第２偏光方向を有し、該第１偏光子方向および該第２偏光方向は、相互に垂直であり、該第１四分の一波長板は、第１光軸方向を有し、該第２四分の一波長板は、第２光軸方向を有し、該第１光軸方向および該第２光軸方向は、何れも該第１偏光方向および該第２偏光方向の間であり、干渉効率およびイメージ品質の向上の効果を提供することに用いられる。
実施例において、イメージ処理工程を行う情報処理装置を更に含む。
実施例において、該基準端ユニットは、軸方向プラットフォームを更に有し、該サンプルキャリーユニットは、三次元モバイルプラットフォームを更に有し、該軸方向プラットフォームにより該基準端ユニットの該第２対物レンズおよび該反射鏡を移動させ、該三次元モバイルプラットフォームにより該蛍光染料のサンプルを移動させ、該光パス遅延器を変調させ、該情報処理装置に該サンプルの三次元イメージを算出させる。
前記に開示した設計により、本発明は、以下の利点を有する。
１．本発明の光学積層装置において、第１ダイクロイック分光器置は、分光器および第１対物レンズの間にあり、サンプル上に照射した短波光束を分光器により分光させずに、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
２．本発明の光学積層装置において、サンプルが発する蛍光光束は、第１ダイクロイック分光器を通過する時、該第１ダイクロイック分光器は、先ず短波光束をフィルタリングし、コントラストの良好な蛍光信号を取得し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
３．本発明の光学積層装置において、センシングユニットは、長波パスフィルタを有し、更に、該短波光束をフィルタリングし、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
１．本発明の光学積層装置において、第１ダイクロイック分光器置は、分光器および第１対物レンズの間にあり、サンプル上に照射した短波光束を分光器により分光させずに、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
２．本発明の光学積層装置において、サンプルが発する蛍光光束は、第１ダイクロイック分光器を通過する時、該第１ダイクロイック分光器は、先ず短波光束をフィルタリングし、コントラストの良好な蛍光信号を取得し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
３．本発明の光学積層装置において、センシングユニットは、長波パスフィルタを有し、更に、該短波光束をフィルタリングし、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
本発明の構造、特徴及びその目的を更に理解できるようにするため、図面および好適具体実施例により詳細を説明する。
図１および図２を併せて参照し、そのうち、図１は、本発明の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置の実施例のブロック図であり、図２は、図１の分光およびフォーカスの動作説明図である。
図に示すように、本願の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置は、広帯域光源装置１００と、短波光源装置２００と、分光器３００と、第１ダイクロイック分光器４００と、第１対物レンズ５００と、サンプルキャリーユニット６００と、投影レンズ７００と、基準端ユニット８００と、センシングユニット９００と、を含む。
そのうち、該広帯域光源装置１００は、広帯域光束１０を発生することに用いられ、該広帯域光束の進行方向は、中空矢印で表される。該短波光源装置２００は、短波光束２０を発生することに用いられ、該短波光束の進行方向は、実線矢印で表される。該サンプルキャリーユニット６００は、蛍光染料のサンプル６１０を載置することに用いられ、該染料のサンプル６１０中の蛍光剤は、該短波光束２０の照射を受けて蛍光光束３０を放出し、該蛍光光束３０の進行方向は、破線矢印で表される。該サンプルキャリーユニット６００は、白色光光源６２０を更に有し、該第１対物レンズ５００に適切な透過輝度を提供し、該白色光光源６２０が放出する白色光光束４０の進行方向は、頭が中空の矢印で表される。
該分光器３００は、第１側辺Ｓ３０１、第２側辺Ｓ３０２、第３側辺Ｓ３０３及び第４側辺Ｓ３０４を有する。該広帯域光源装置１００は、広帯域光束１０を発生し、該分光器３００の前記第１側辺Ｓ３０１に照射することに用いられ、該分光器３００は、前記第１側辺Ｓ３０１から入射した該広帯域光束１０を前記第２側辺Ｓ３０２で反射されるものと、前記第３側辺Ｓ３０３を透過するものに分かれさせる。
該短波光源装置２００は、短波光束２０を発生することに用いられ、該第１ダイクロイック分光器４００は、第１側辺Ｓ４０１、第２側辺Ｓ４０２及び第３側辺Ｓ４０３を有し、前記第１側辺Ｓ４０１は、該短波光源装置２００に向き合い、該短波光束２０を反射し、前記第３側辺Ｓ４０３は、該分光器３００の前記第２側辺Ｓ３０２に向き合い、該広帯域光束１０を透過することに用いられる。
該第１対物レンズ５００は、平行光側Ｓ５０１及び集光側Ｓ５０２を有し、該平行光側Ｓ５０１は、該第１ダイクロイック分光器４００の前記第２側辺Ｓ４０２に向き合う。該サンプルキャリーユニット６００は、該第１対物レンズ５００の該集光側Ｓ５０２に向き合い、且つ蛍光染料のサンプル６１０を載置することに用いられ、該サンプルキャリーユニット６００、該第１対物レンズ５００及び該第１ダイクロイック分光器４００は、サンプルパスを形成する。
該投影レンズ７００は、入光側Ｓ７０１及び出光側Ｓ７０２を有し、該入光側Ｓ７０１は、該分光器３００の前記第４側辺Ｓ３０４に向き合い、該センシングユニット９００は、該投影レンズ７００の該出光側Ｓ７０２に向き合う。
そのうち、該白色光光源６２０は、これに制限するものではないが、例えば、白色光ＬＥＤ、白色光ハロゲンランプ、またはタングステンランプであり、該第１対物レンズ５００の動作波長範囲は、これに制限するものではないが、例えば、３５０〜１０００ｎｍであり、該広帯域光源装置１００、該短波光源装置２００は、何れも光源、または光源及び光格子、または光源、光格子及び傾斜角度変調可能な折り返しミラー、またはＬＥＤストリップ状分布光源（何れも図示せず）を含み、それは、従来技術であるので、ここでは、繰り返し説明しない。
図３を参照し、それは、図１の基準端ユニットの実施例のブロック図である。
図に示すように、該基準端ユニット８００は、光パス遅延器８１０と、第２対物レンズ８２０と、反射鏡８３０と、を含む。
該光パス遅延器８１０、該第２対物レンズ８２０および該反射鏡８３０は、調整可能パスを形成し、該基準端ユニット８００は、該広帯域光束１０を該調整可能パスによって該分光器３００にリターンさせる（図示せず）。
そのうち、該光パス遅延器８１０は、第１側辺Ｓ８１１及び第２側辺Ｓ８１２を有し、前記第１側辺Ｓ８１１は、該分光器３００の前記第３側辺Ｓ３０３に向き合う（何れも図示せず）。該第２対物レンズ８２０は、平行光側Ｓ８２１及び集光側Ｓ８２２を有し、該平行光側Ｓ８２１は、該光パス遅延器８１０の前記第２側辺Ｓ８１２に向き合う。該反射鏡８３０は、該第２対物レンズ８２０の前記集光側Ｓ８２２に向き合い、該広帯域光束１０を反射することに用いられる。該第２対物レンズ８２０の動作波長範囲は、これに制限するものではないが、例えば、３５０〜１０００ｎｍである。
該光パス遅延器８１０は、これに制限するものではないが、例えば、折り返しミラーの変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を変更するものであり、該調整可能パスが該サンプルパスに対称となる状態において、連続干渉搬送波（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｗａｖｅ）を発生することに用いられ、その搬送波は、１つまたは複数であることができ、単色二次元感光素子９４０により各画素上に記録され、干渉が発生する強度の変化が二乗平均平方根および強度の平均等の計算を経た後に横断面（ｅｎ−ｆａｃｅ）の干渉強度のイメージを取得し、前記干渉搬送波は、三次元モバイルプラットフォーム６３０によって発生することもできる。それは、従来技術であり、ここでは詳細を記載しない。
図４を参照し、それは、図１の受光および収束後の投影の動作説明である。
図に示すように、該サンプルキャリーユニット６００は、該短波光束２０および該広帯域光束１０を反射でき、該蛍光染料のサンプル６１０（図示せず）中の蛍光剤は、該短波光束２０の照射を受けた後、蛍光光束３０を放出し、該サンプルキャリーユニット６００が有する該白色光光源６２０（図示せず）も白色光光束４０を放出する。
該第１ダイクロイック分光器４００は、波長が所定波長よりも短い光束を透過させないことに用いられ、且つ該短波光束２０の波長が該所定波長よりも小さく、即ち、該短波光束２０は、透過できず、該広帯域光束１０、該蛍光光束３０及び該白色光光束４０のみがそれぞれ該第１ダイクロイック分光器４００を透過できる。
該分光器３００の前記第３側辺Ｓ３０３は、該基準端ユニット８００に向き合い、該広帯域光束１０を反射することに用いられ、前記第２側辺Ｓ３０２は、該第１ダイクロイック分光器４００に向き合い、それぞれ該広帯域光束１０、該蛍光光束３０及び該白色光光束４０を透過することに用いられる。
そのうち、該調整可能パスおよび該サンプルパスは、互いに対称であり（ｉｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ）、該調整可能パスにより反射された該広帯域光束および該サンプルパスにより反射された該広帯域光束を併合して光学干渉現象を発生し、それは、従来技術であり、ここでは、詳細を記載しない。
該投影レンズ７００は、入光側Ｓ７０１及び出光側Ｓ７０２を有し、該入光側Ｓ７０１は、該分光器３００の前記第４側辺Ｓ３０４に向き合い、該出光側Ｓ７０２は、該センシングユニット９００へ向けて該広帯域光束１０、該蛍光光束３０及び該白色光光束４０を投射することに用いられる。
図５ａ〜図５ｂを併せて参照し、図５ａは、図１のセンシングユニットの実施例のブロック図であり、図５ｂは、図１のセンシングユニットのもう１つの実施例のブロック図である。
該センシングユニット９００は、可反転式折り返しミラー９１５と、カラー二次元感光素子９２０と、長波パスフィルタ９３０と、単色二次元感光素子９４０と、を含む。
該長波パスフィルタ９３０は、該短波光束２０（図示せず）を更にフィルタリングすることに用いられ、該可反転式折り返しミラー９１５は、フリップマウント（ｆｌｉｐ ｍｏｕｎｔ、図示せず）を有し、フリップオン（ｆｌｉｐ ｏｎ）又はフリップオフ（ｆｌｉｐ ｏｆｆ）の状態を調整することに用いられ、それは従来技術であるので、ここでは詳細を記載しない。
図５ａに示すように、該長波パスフィルタ９３０は、該投影レンズ７００および該可反転式折り返しミラー９１５の間に設置され、該可反転式折り返しミラー９１５がフリップオン（ｆｌｉｐ ｏｎ）の時、該白色光光束４０は、該カラー二次元感光素子９２０に結像し、該可反転式折り返しミラー９１５がフリップオフ（ｆｌｉｐ ｏｆｆ）の時、該広帯域光束１０および該蛍光光束３０は、順に単色二次元感光素子９４０に結像する。
図５ｂに示すように、該長波パスフィルタ９３０は、該可反転式折り返しミラー９１５および該単色二次元感光素子９４０の間に設置され、該可反転式折り返しミラー９１５がフリップオン（ｆｌｉｐ ｏｎ）の時、該白色光光束４０は、該カラー二次元感光素子９２０に結像し、該可反転式折り返しミラー９１５がフリップオフ（ｆｌｉｐ ｏｆｆ）の時、該広帯域光束１０および該蛍光光束３０は、順に、単色二次元感光素子９４０に結像する。
図５ｃ〜図５ｄを併せて参照し、図５ｃは、図１のセンシングユニットの更にもう１つの実施例のブロック図であり、図５ｄは、図１のセンシングユニットのまた更にもう１つの実施例のブロック図である。
該センシングユニット９００は、第２二色分光鏡９１０と、カラー二次元感光素子９２０と、長波パスフィルタ９３０と、単色二次元感光素子９４０と、を有し、そのうち、該長波パスフィルタ９３０は、該短波光束２０（図示せず）を更にフィルタリングすることに用いられる。
図５ｃに示すように、該長波パスフィルタ９３０は、該投影レンズ７００および該第２二色分光鏡９１０の間に設置され、該第２ダイクロイック分光器９１０によって、該蛍光光束３０及び該白色光光束４０を、前記第３側辺Ｓ９０３を経由して反射し、該カラー二次元感光素子９２０に結像し、該広帯域光束１０を、前記第２側辺Ｓ９０２を経由して透過し、該単色二次元感光素子９４０に結像する。
図５ｄに示すように、該長波パスフィルタ９３０は、該第２ダイクロイック分光器９１０および該単色二次元感光素子９４０の間に設置され、該第２ダイクロイック分光器９１０によって該蛍光光束３０及び該白色光光束４０を、前記第３側辺Ｓ９０３を経由して反射し、該カラー二次元感光素子９２０に結像し、該広帯域光束１０を、前記第２側辺Ｓ９０２を経由して透過し、該単色二次元感光素子９４０に結像する。
そのうち、該広帯域光束１０の波長範囲が４７０ｎｍ〜８００ｎｍである時、該可反転式折り返しミラー９１５を使用する必要があり、該短波光束２０（図示せず）の波長範囲は、３６５ｎｍ〜４６０ｎｍの間であり、該分光器３００（図示せず）の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの間であり、該第１ダイクロイック分光器４００のカットオフ波長範囲は、何れも在４００ｎｍ〜４７０ｎｍの間である。
該広帯域光束１０の波長範囲が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍである時、該短波光束２０の波長範囲は、３６５ｎｍ〜６３０ｎｍの間であり、該分光器３００の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの間であり、該可反転式折り返しミラー９１５または該第２ダイクロイック分光器９１０を使用することができ、該第１ダイクロイック分光器４００、該第２ダイクロイック分光器９１０及び該長波パスフィルタ９３０のカットオフ波長範囲は、何れも在４００ｎｍ〜６５０ｎｍの間である。
図６を参照し、それは、本発明の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法の光学積層装置の実施例のブロック図である。
図に示すように、該広帯域光源装置１００および該分光器３００の間は、更に、第１偏光子９５０を有し、該単色二次元感光素子９４０前方に更に第２偏光子９６０を有し、該第１ダイクロイック分光器４００および該第１対物レンズ５００の間に更に第１四分の一波長板９７０を有し、該光パス遅延器８１０および第２対物レンズ８２０の間に更に第２四分の一波長板９８０を有する。
そのうち、該第１偏光子９５０は、第１偏光方向を有し、該第２偏光子９６０は、第２偏光方向を有し、該第１四分の一波長板９７０は、第１光軸方向を有し、該第２四分の一波長板９８０は、第２光軸方向を有し、該第１偏光子方向および該第２偏光方向は、相互に垂直であり、該第１光軸方向および第２光軸方向は、何れも該第１偏光方向および該第２偏光方向の間である。
図において、該第１偏光子方向は、垂直であり、該第２偏光方向は、水平であり、該第１光軸方向および該第２光軸方向は、何れも４５度であるが、これに制限するものではない。該広帯域光源装置１００が発生する該広帯域光束１０は、該第１偏光子９５０を経てそれを垂直偏光方向とし、該分光器３００を経て分光された後、それぞれ該基準端ユニット８００の第２四分の一波長板９８０を通過し、該第１対物レンズ５００および該第１ダイクロイック分光器４００の間の該第１四分の一波長板９７０を通過した後、何れも正方向の円偏光方向となり、反射後は、何れも逆後方の円偏光方向となり、それぞれ再度第２四分の一波長板９８０及び該第１四分の一波長板９７０を経た後に水平偏光方向となるが、該単色二次元感光素子９４０前方の該第２偏光子９６０は、水平偏光方向のみ広帯域光束１０を通過させ、更に、分光器３００の抗反射膜の反射光を分離し、干渉効率およびイメージ品質を向上する効果を提供することに用いられる。
図７を参照し、それは、説明図であり、本発明の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法の光学積層装置のもう１つの実施例のブロック図である。
図に示すように、該基準端ユニット８００は、更に軸方向プラットフォーム８４０を有し、該サンプルキャリーユニット６００は、更に、三次元モバイルプラットフォーム６３０を有し、該光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置は、更に、情報処理装置（図示せず）を含み、イメージ処理工程を行うことに用いる。
軸方向プラットフォーム８４０により該第２対物レンズ８２０および該反射鏡８３０、調變光パス遅延器５００を移動し、三次元モバイルプラットフォーム６３０により該蛍光染料のサンプル６１０を移動し、該情報処理装置（図示せず）は、該サンプルの三次元イメージ（図示せず）を算出でき、それは、従来技術であるので、ここでは詳細を記載しない。
前記に開示した設計により、本発明は、以下の利点を有する。
１．本発明の光学積層装置において、第１ダイクロイック分光器置は、分光器および第１対物レンズの間にあり、サンプル上に照射した短波光束を分光器により分光させずに、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
２．本発明の光学積層装置において、サンプルが発する蛍光光束は、第１ダイクロイック分光器を通過する時、該第１ダイクロイック分光器は、先ず短波光束をフィルタリングし、コントラストの良好な蛍光信号を取得し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
３．本発明の光学積層装置において、センシングユニットは、長波パスフィルタを有し、更に、該短波光束をフィルタリングし、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
１．本発明の光学積層装置において、第１ダイクロイック分光器置は、分光器および第１対物レンズの間にあり、サンプル上に照射した短波光束を分光器により分光させずに、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
２．本発明の光学積層装置において、サンプルが発する蛍光光束は、第１ダイクロイック分光器を通過する時、該第１ダイクロイック分光器は、先ず短波光束をフィルタリングし、コントラストの良好な蛍光信号を取得し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
３．本発明の光学積層装置において、センシングユニットは、長波パスフィルタを有し、更に、該短波光束をフィルタリングし、蛍光信号強度を増強し、露光時間を短縮し、イメージ取得速度を加速する。
以上の説明は、本発明の好適な実施形態を示したものであり、本発明を限定するものではない。従って、本発明の主旨を逸脱しない範囲における修飾または変更は、全て、本発明の保護範囲に含まれる。
１０ 広帯域光束
２０ 短波光束
３０ 蛍光光束
４０ 白色光光束
１００ 広帯域光源装置
２００ 短波光源装置
３００ 分光器
Ｓ３０１ 第１側辺
Ｓ３０２ 第２側辺
Ｓ３０３ 第３側辺
Ｓ３０４ 第４側辺
４００ 第１ダイクロイック分光器
Ｓ４０１ 第１側辺
Ｓ４０２ 第２側辺
Ｓ４０３ 第３側辺
５００ 第１対物レンズ
Ｓ５０１ 平行光側
Ｓ５０２ 集光側
６００ サンプルキャリーユニット
６１０ 蛍光染料のサンプル
６２０ 白色光光源
６３０ 三次元モバイルプラットフォーム
７００ 投影レンズ
Ｓ７０１ 入光側
Ｓ７０２ 出光側
８００ 基準端ユニット
８１０ 光パス遅延器
Ｓ８１１ 第１側辺
Ｓ８１２ 第２側辺
８２０ 第２対物レンズ
Ｓ８２１ 平行光側
Ｓ８２２ 集光側
８３０ 反射鏡
８４０ 軸方向プラットフォーム
９００ センシングユニット
９１０ 第２ダイクロイック分光器
Ｓ９０１ 第１側辺
Ｓ９０２ 第２側辺
Ｓ９０３ 第３側辺
９１５ 可反転式折り返しミラー
９２０ カラー二次元感光素子
９３０ 長波パスフィルタ
９４０ 単色二次元感光素子
９５０ 第１偏光子
９６０ 第２偏光子
９７０ 第１四分の一波長板
９８０ 第２四分の一波長板
２０ 短波光束
３０ 蛍光光束
４０ 白色光光束
１００ 広帯域光源装置
２００ 短波光源装置
３００ 分光器
Ｓ３０１ 第１側辺
Ｓ３０２ 第２側辺
Ｓ３０３ 第３側辺
Ｓ３０４ 第４側辺
４００ 第１ダイクロイック分光器
Ｓ４０１ 第１側辺
Ｓ４０２ 第２側辺
Ｓ４０３ 第３側辺
５００ 第１対物レンズ
Ｓ５０１ 平行光側
Ｓ５０２ 集光側
６００ サンプルキャリーユニット
６１０ 蛍光染料のサンプル
６２０ 白色光光源
６３０ 三次元モバイルプラットフォーム
７００ 投影レンズ
Ｓ７０１ 入光側
Ｓ７０２ 出光側
８００ 基準端ユニット
８１０ 光パス遅延器
Ｓ８１１ 第１側辺
Ｓ８１２ 第２側辺
８２０ 第２対物レンズ
Ｓ８２１ 平行光側
Ｓ８２２ 集光側
８３０ 反射鏡
８４０ 軸方向プラットフォーム
９００ センシングユニット
９１０ 第２ダイクロイック分光器
Ｓ９０１ 第１側辺
Ｓ９０２ 第２側辺
Ｓ９０３ 第３側辺
９１５ 可反転式折り返しミラー
９２０ カラー二次元感光素子
９３０ 長波パスフィルタ
９４０ 単色二次元感光素子
９５０ 第１偏光子
９６０ 第２偏光子
９７０ 第１四分の一波長板
９８０ 第２四分の一波長板
Claims (9)
- 第１側辺、第２側辺、第３側辺及び第４側辺を有し、且つ前記第１側辺から入射した入射光を、前記第２側辺を通過する透過光束と、前記第３側辺を通過する透過光束に分けることができる分光器と、広帯域光束を発生し、該分光器の前記第１側辺に照射するための広帯域光源装置と、該透過光束に調整可能パスを経て該分光器にリターンさせるための基準端ユニットと、短波光束を発生するための短波光源装置と、第１側辺、第２側辺及び第３側辺を有し、前記第１側辺は、該短波光源装置に向き合い、前記第３側辺は、該分光器の前記第２側辺に向き合い、且つ波長が所定の波長よりも短い光束を透過させず、且つ該短波光束の波長が該所定波長よりも小さい第１ダイクロイック分光器と、平行光側および集光側を有し、該平行光側は、該第１ダイクロイック分光器の前記第２側辺に向き合う第１対物レンズと、該第１対物レンズの集光側に向き合い、且つ蛍光染料のサンプルを載置するためのサンプルキャリーユニットと、入光側と出光側を有し、該入光側は、該分光器の前記第４側辺に向き合う投影レンズと、該投影レンズの前記出光側に向き合うセンシングユニットと、を有し、
前記センシングユニットは、第２ダイクロイック分光器、カラー二次元感光素子、長波パスフィルタ及び単色二次元感光素子を含み、該第２ダイクロイック分光器は、第１側辺、第２側辺及び第３側辺を有し、前記第１側辺は、該投影レンズに向き合い、該蛍光光束および白色光光束を前記第３側辺によって反射し、該カラー二次元感光素子に結像し、該広帯域光束を前記第２側辺に透過させ、該単色二次元感光素子に結像し、または該センシングユニットは、可反転式折り返しミラー、カラー二次元感光素子、長波パスフィルタ及び単色二次元感光素子を含み、該可反転式折り返しミラーがフリップオンする時、該白色光光束は、該カラー二次元感光素子に結合し、フリップオフする時、該広帯域光束および該蛍光光束が順に単色二次元感光素子に結像し、該長波パスフィルタは、該投影レンズおよび該可反転式折り返しミラーの間、該投影レンズおよび第２ダイクロイック分光器の間、該可反転式折り返しミラーおよび該単色二次元感光素子の間または該第２ダイクロイック分光器および該単色二次元感光素子の間に設置される、
光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。 - 前記基準端ユニットは、第１側辺および第２側辺を有し、前記第１側辺は、該分光器の前記第３側辺に向き合う光パス遅延器と、平行光側および集光側を有し、該平行光側は、該光パス遅延器の前記第２側辺に向き合う第２対物レンズと、該第２対物レンズの前記集光側に向き合い、該透過光束を反射することに用いられる反射鏡と、を有し、該光パス遅延器は、該調整可能パスを調整し、該調整可能パスを該サンプルキャリーユニット、該第１対物レンズおよび該第１ダイクロイック分光器から形成されるサンプルパスに対称にさせることに用いられる請求項１に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記広帯域光源装置、該短波光源装置が何れも光源、または光源および光格子、または光源、光格子および傾斜角度変調可能な折り返しミラー、またはＬＥＤストリップ状分布光源を含む請求項１に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記サンプルキャリーユニットは、白色光光源を更に有し、該第１対物レンズに適切な透過輝度を提供し、該白色光光源は、白色光ＬＥＤ、白色光ハロゲンランプ、またはタングステンランプを含む請求項１に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記広帯域光束の波長範囲が４７０ｎｍ〜８００ｎｍである時、該短波光束の波長範囲が３６５ｎｍ〜４６０ｎｍの間であり、該分光器の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの間であり、該第１ダイクロイック分光器及び該長波パスフィルタのカットオフ波長範囲は、何れも４００ｎｍ〜４７０ｎｍの間である請求項１に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記広帯域光束の波長範囲が６５０ｎｍ〜１０００ｎｍである時、該短波光束の波長範囲は、３６５ｎｍ〜６３０ｎｍの間であり、該分光器の動作波長範囲は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの間であり、該第１ダイクロイック分光器、該第２ダイクロイック分光器及び該長波パスフィルタのカットオフ波長範囲は、何れも４００ｎｍ〜６５０ｎｍの間である請求項１に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記広帯域光源装置および該分光器の間は、更に第１偏光子を有し、該単色二次元感光素子前方に更に第２偏光子を有し、該第１対物レンズおよび該第１ダイクロイック分光器の間に更に第１四分の一波長板を有し、該光パス遅延器および該第２対物レンズの間は、第２四分の一波長板を有し、該第１偏光子は、第１偏光方向を有し、該第２偏光子は、第２偏光方向を有し、該第１偏光子方向および該第２偏光方向は、相互に垂直であり、該第１四分の一波長板は、第１光軸方向を有し、該第２四分の一波長板は、第２光軸方向を有し、該第１光軸方向および該第２光軸方向は、何れも該第１偏光方向および該第２偏光方向の間であり、干渉効率およびイメージ品質の向上の効果を提供することに用いられる請求項２に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- イメージ処理工程を行う情報処理装置を更に含む請求項２に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
- 前記基準端ユニットは、軸方向プラットフォームを更に有し、該サンプルキャリーユニットは、三次元モバイルプラットフォームを更に有し、該軸方向プラットフォームにより該第２対物レンズおよび該反射鏡を移動させ、該パス遅延器を変調し、該三次元モバイルプラットフォームにより該蛍光染料のサンプルを移動させ、該情報処理装置に該サンプルの三次元イメージを算出させる請求項８に記載の光学干渉顕微鏡法および蛍光顕微鏡法を採用した光学積層装置。
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