JP7239626B2 - 顕微鏡用の照明システム、顕微鏡用のシステム、方法およびコンピュータプログラムならびに顕微鏡システム - Google Patents
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Description
本発明の実施例は、顕微鏡用の発光ダイオード系照明システム、顕微鏡用のシステム、方法およびコンピュータプログラムならびに顕微鏡システムに関する。
多くの顕微鏡システムでは、キセノン系照明が使用されている。キセノン系光源の光は、異なる波長帯域の光を得るために、フィルタ、例えばフィルタホイールを通過させられる。これは、多くの場合にスタンドからキャリアまでのファイバ束に依存してキャリアに照明を提供する、高い熱放散を伴う大型の非効率的なシステムにつながる可能性がある。また、キセノン電球は寿命が限られていることが多く、頻繁に交換される可能性があり、手術中などの重大な状況下で光源が故障する状況を避けるために、バックアップ光源を必要とする。また、キセノン光源は、異なるフィルタホイールを使用しているとはいえ、白色光の反射照明と蛍光励起との両方に使用されるため、かかるセットアップは柔軟性に欠けるものである。
上記の欠点を克服した顕微鏡の照明システムを改良することが望まれている。
この要求は、独立請求項の主題によって対処される。
本開示の実施形態は、白色光および蛍光励起のためのスペクトルを互いに独立して制御することが望ましい場合があるという知見に基づいている。かかる制御は、発光ダイオード（ＬＥＤ）系光源を使用することによって実現できる。この光源は、キセノン系照明システムよりも少ないエネルギを使用しながら、特定の波長帯域に調整または構成することができ、これにより、キセノン系照明システムよりも発熱量が小さくなる。白色光スペクトルの照明と蛍光励起のためのスペクトルの照明の両方をサポートするために、２つのセットの光源を含むことができ、一方は、白色光を提供するための光源であり、もう一方は、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長にピークを有する光を提供するための光源である。
本開示の実施形態は、顕微鏡用のＬＥＤ系照明システムを提供する。照明システムは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源を含む。１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成されている。照明システムは、少なくとも１つの光学フィルタを含む。少なくとも１つの光学フィルタは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源によって放出された光をフィルタリングするように配置されている。照明システムは、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源を含む。１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成されている。ＬＥＤ系光源を使用することで、エネルギ消費量を削減し、その結果、熱放散を低減することができる。さらに、ＬＥＤ系光源はコンパクトであるため、ファイバチャネルを使用して光をキャリアに輸送する代わりに、顕微鏡の対物レンズの近傍に包含させることができる。２つの光源グループを使用して、白色光用の照明と蛍光励起用の照明とを独立して制御することができる。また、フィルタを使用して蛍光材料の発光スペクトルと一致する波長の光を遮断または減衰させることができるため、白色光のＬＥＤ源がアクティブである間、蛍光材料の発光を画像データ内で区別することができる。
例えば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、３９０ｎｍ～４２０ｎｍ、４６０ｎｍ～５００ｎｍ、および７８０ｎｍ～８１０ｎｍの１つまたは複数のピークを有する光を放出するように構成されうる。これらの波長は、一般的な蛍光材料の励起波長である。
少なくとも１つの光学フィルタは、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を減衰または遮断するように構成可能である。これにより、白色光のＬＥＤ源がアクティブである間、蛍光材料の発光を区別することができる。
例えば、少なくとも１つの光学フィルタは、４９０ｎｍ～５６０ｎｍの波長帯域内の光を減衰または遮断するように構成されていてよい。付加的にもしくは代替的に、少なくとも１つの光学フィルタは、６１０ｎｍ～６６０ｎｍの波長帯域内の光を減衰または遮断するように構成されてもよい。これらの波長帯域は、一般的な蛍光材料の発光波長である。
いくつかの実施形態では、照明システムは、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源を含む。１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源は、白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成されうる。これらの追加の光源は、少なくとも１つの光学フィルタによってフィルタリングされない白色光を提供するために使用されてもよい。
照明システムは、例えば、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源と、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源と、を含んでいてよい。それぞれの光源を２つ以上有することで、冗長性を確保しつつ、顕微鏡の対物レンズの両側部に光源を配置することが可能になる。
例えば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットは、放出光を少なくとも１つのピークに制限するためにフィルタを使用することなく、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成される。これにより、フィルタが不要となり、照明システムをよりコンパクトに構成することが可能となる。
いくつかの実施形態では、照明システムは、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットによって放出された光をフィルタリングするように配置された（例えば、少なくとも１つの）第２の光学フィルタを含みうる。これは、例えば、特定のピークを有するＬＥＤ系光源が利用できない場合、および／または１つまたは複数の第２の光源の単一のピークまたは複数のピークのその後の適合など、より一般的な光源の使用を可能にしうる。
照明システムは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源を互いに独立して制御するように構成された１つまたは複数のプロセッサをさらに含みうる。これにより、顕微鏡の白色光および蛍光照明の独立した制御を可能にしうる。
各ＬＥＤ系光源は、顕微鏡により観察される試料に向けて光を放出するように構成可能である。例えば、各ＬＥＤ系光源は、光学集光素子を通して試料に向けて光を放出するように構成されていてよい。光学集光素子は、複合パラボリック集光器であってよい。光学集光素子を通して照明が試料に向けられてもよく、これにより、光源に必要なエネルギの量を減らすことができる。
例えば、少なくとも１つの蛍光材料は、少なくとも１つの蛍光色素であってよい。蛍光色素は、顕微鏡に関連して、例えば生物実験室または外科環境でよく使用される。
本開示の実施形態は、顕微鏡用のシステムをさらに提供する。システムは、１つまたは複数のプロセッサと、１つまたは複数のストレージデバイスと、を含む。システムは、顕微鏡の光学イメージングセンサの画像データを取得するように構成されている。画像データは、１つまたは複数のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表す。１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるようにフィルタリングされる。システムは、画像データを処理して処理済画像データを生成するように構成されている。処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分が、画像データに基づいて生成される。システムは、処理済画像データを出力するように構成されている。例えば、上記で提示した照明システムを含んでいてよい。画像データは、照明システムの１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表しうる。本システムを使用して、蛍光イメージングを考慮してスペクトルの一部を除外した照明に基づいて、白色光スペクトル全体にわたる反射率画像を示す処理済画像データを出力することができる。
本開示の実施形態は、顕微鏡のための方法をさらに提供する。本方法は、顕微鏡の光学イメージングセンサの画像データを取得することを含む。画像データは、１つまたは複数のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表す。１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるようにフィルタリングされる。本方法は、画像データを処理して処理済画像データを生成することを含み、処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分が、画像データに基づいて生成される。本方法は、処理済画像データを出力することをさらに含む。
本開示の実施形態では、コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されるときに、本方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムがさらに提供される。
本開示の実施形態は、顕微鏡および上記で提示した照明システムを含む顕微鏡システムをさらに提供する。照明システムの各ＬＥＤ系光源は、顕微鏡により観察される試料に向けて光を放出するように構成されている。各ＬＥＤ系光源は、顕微鏡の対物レンズに隣接して配置されている。このように、顕微鏡システムのベース部からキャリアに光を搬送するためのファイバチャネルを省略することもできる。
種々の実施形態では、照明システムは、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源と、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源と、を含む。２つ以上の第１のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つと、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つとは、対物レンズの第１の側部に配置されうる。２つ以上の第１のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つと、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つとは、対物レンズの第２の側部に配置されうる。それぞれ少なくとも２つの光源を有することで、冗長性を確保しつつ、顕微鏡の対物レンズの両側部に光源を配置することができる。
装置および／または方法のいくつかの実施例は、例示の目的のみに、添付の図面を参照して、以下で説明される。
次に、いくつかの実施例が示されている添付の図面を参照して、種々の実施例をより完全に説明する。図では、線の太さ、層の厚さおよび／または領域の大きさは、明確にするために誇張されている場合がある。
図１ａは、顕微鏡１３０用の照明システム１１０の一実施形態の概略図を示す。照明システム１１０は、顕微鏡１３０に適したＬＥＤ系照明システム１１０である。照明システムは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源１１２を含む。１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成されている。照明システムは、少なくとも１つの光学フィルタ１１４を含む。少なくとも１つの光学フィルタは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源によって放出された光をフィルタリングするように配置されている。照明システムは、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源１１６を含む。１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成されている。各ＬＥＤ系光源１１２；１１６（および任意に１１８）は、顕微鏡１３０により観察される試料１５０に向けて光を放出するように構成されうる。
図１ａの少なくとも一部の態様は、顕微鏡用の照明システム１１０に関する。概して、顕微鏡とは、人間が目視（単独）で検査するには小さすぎる対象物を検査するのに適した光学機器である。例えば、顕微鏡により、試料の光学的増倍が提供されうる。現代の顕微鏡では、光学的増倍は、カメラまたはイメージングセンサ、例えば図１ｂに示す顕微鏡１３０の光学イメージングセンサ１３２のために提供されることが多い。代替的に、純粋に光学的なアプローチを取ることができる。顕微鏡１３０は、図３ａおよび図３ｂに示される対物レンズ（すなわちレンズ）１３４のような、試料上の視野を拡大するために使用される１つまたは複数の光学的増倍部品をさらに含みうる。本出願の文脈では、「（外科用）顕微鏡システム」という用語は、実際の顕微鏡（光学部品を含む）の一部ではないが、システム１４０または照明システム１１０のような、顕微鏡に付随して使用されるシステム部分を包含するために使用される。
顕微鏡にはさまざまな種類がある。顕微鏡が医学的または生物学的分野で使用される場合、顕微鏡を通して観察される試料１５０は、有機組織の試料、例えばシャーレ内に配置された試料でありうるか、または患者の身体の一部に存在する試料でありうる。例えば、顕微鏡システム１００は、実験室で使用するための顕微鏡システムであってよく、例えば、シャーレ内の有機組織の試料を検査するために使用される顕微鏡であってもよい。代替的に、顕微鏡１３０は、外科用顕微鏡システム１００の一部であってよく、例えば、外科手術中に使用される顕微鏡であってもよい。かかるシステムは、例えば図１ｂに示されている。実施形態は、顕微鏡に関連して記載されているが、より一般的な方法で、任意の光学デバイスにも適用することができる。
顕微鏡システムでは、概して照明システムは、例えば、試料ステージ上の試料（実験室用顕微鏡の場合）または手術台上の患者などの試料１５０を照明するために使用される。したがって、光源１１２および１１６（ならびに以下に提示するように、光源１１８）は、顕微鏡１３０により観察される試料１５０に向けて光を放出するように構成されうる。換言すれば、光源から放出される光は、例えば試料ステージで試料１５０に向けることができ、または患者に向けることができる。光源が過度に広範なビーム角度となることを避けるために、光学集光素子を使用して試料に光を向けることができる。換言すれば、各ＬＥＤ系光源は、（図１ａにさらに示すように）光学集光素子１２０を通して試料に向けて光を放出するように構成されうる。概して、レンズ、導光体、パラボリック集光器など、異なる種類の光学集光素子１２０を使用することができる。図１ａに示す実施形態、ならびに図３ａおよび図３ｂの後の実施形態では、複合パラボリック集光器が使用されている。換言すれば、光学集光素子は、複合パラボリック集光器（ＣＰＣ）、例えば内部全反射（ＴＩＲ）ベースのＣＰＣであってよい。複合パラボリック集光器は、光源からの光を収集して集光するのに適した中空のパラボリック形状を有する光学素子であり、複合パラボリック集光器から光が放出される際に、予め設定された最大角度を得ることができる。また、図１ａおよび図３ａ／図３ｂに示すように、各光源は、複合パラボリック集光器に結合されていてもよく、光源の光は、光源に結合された複合パラボリック集光器によって集光されてもよい。
概して、本開示の実施形態で使用される光源は、ＬＥＤ系光源である。概して、ＬＥＤ系光源は、ＬＥＤ、例えば表面実装型ＬＥＤ（すなわちＳＭＤ ＬＥＤ）、およびＬＥＤをエネルギ源に電気的に接続するための接続構造を含みうる。ＬＥＤは、通常、ＬＥＤにエネルギ、すなわち電流を供給するように構成されたドライバ回路（通常は集積回路）に接続されている。いくつかの実施形態では、各光源は、対応するドライバ回路を含みうる。代替的に、共通のドライバ回路を使用して、（全ての）ＬＥＤにエネルギを供給してもよい。いずれにしても、ドライバ回路を使用してＬＥＤを最大強度で駆動するようにしてもよい。代替的にもしくは付加的に、ドライバは、最大強度未満のＬＥＤを駆動できる場合があり、これは「調光」と称される。概して、顕微鏡用の照明システムでは、異なるレベルの光強度が所望されうるため、光源は、調光可能でありうる（すなわち、光源のドライバ回路は、例えば、制御装置からの制御信号に応答して、最大強度未満のＬＥＤを駆動することが可能でありうる）。調光には、電流ベースの調光またはパルス幅変調ベースの調光など、種々のアプローチを使用することができる。例えば、図１ａにも示されているシステム１４０、例えばシステム１４０の１つまたは複数のプロセッサ１４４は、光源を制御するように構成されていてよい。個々の光源が使用されているので、光源は、（各光源が独自のドライバ回路を有する場合に）互いに独立して制御されてもよく、（例えば、第１の光源と第２の光源とが異なるドライバ回路を有する場合、または単一のドライバ回路を介して独立して制御可能である場合に）少なくともグループで制御されてもよい。したがって、１つまたは複数のプロセッサ１４４（またはより概略的には、システム１４０）は、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源を互いに独立して制御するように構成されてもよい。
照明システムは、異なるグループ（またはセット）の光源を含む。例えば、照明システムは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源１１２を含む第１のグループまたはセットの光源と、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源１１６を含む第２のグループまたはセットの光源と、を含む。いくつかの実施形態では、図１ａにも示されているように、照明システムは、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源１１８を含む第３のグループまたはセットの光源をさらに含んでいてよい。
概して、光源（または光源のグループ／セット）は、放出する光スペクトルによって区別することができ、またはいずれかのフィルタによってフィルタリングされた後に放出する光スペクトルによって区別することができる。例えば、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成されている。換言すれば、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、３８０ｎｍ～７４０ｎｍの波長帯域の少なくとも９０％に連続的に及ぶ連続波長帯域で光を放出するように構成されうる。１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、少なくとも３００ｎｍの範囲に及ぶ連続波長帯域の光を放出する広帯域光源でありうる。より一般的な用語では、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源は、「白色光」ＬＥＤ、すなわち、広範な波長帯域を含むことにより「白色光」であると知覚される光を放出するＬＥＤと称されうる。
１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、１つまたは複数の第１のＬＥＤ光源とは異なるものであり、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を放出する。したがって、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は「蛍光励起光源」と称されうる。換言すれば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、狭帯域光源でありうる（すなわち、１００ｎｍ未満の波長範囲に及ぶ１つまたは複数の波長帯域でそれぞれ放出する）。これは、さまざまなアプローチを使用して実現することができる。例えば、光源は、フィルタを使用せずに、狭帯域の光のみを放出する光源であってよい。換言すれば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットは、放出光を少なくとも１つのピークに制限するためにフィルタを使用することなく、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成されてもよい。換言すれば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットは、狭帯域（すなわち、１００ｎｍの波長範囲未満、または５０ｎｍの波長範囲未満）で光を放出するように構成されたＬＥＤを含んでいてよい。代替的にもしくは付加的に、フィルタが１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源のサブセットで使用されてもよい。換言すれば、図１ａにさらに示されるように、照明システム（例えば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセット）は、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットによって放出される光をフィルタリングするように配置された第２の光学フィルタ１２２（例えば、少なくとも１つの第２の光学フィルタ１２２）を含んでいてよい。例えば、第２のフィルタは、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくともサブセットによって放出される光を、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長の少なくとも１つのピークに制限するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、２つのアプローチを組み合わせることができ、蛍光材料のサブセットについては、（十分に狭帯域の光源が利用可能であるため）フィルタなしの光源を使用でき、蛍光材料の別のサブセットについては、フィルタを使用して（さらに）放出される波長を制限できる。例えば、本願の文脈では、「少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光」という用語は、少なくとも１つの蛍光材料の励起波長または励起波長帯域と交わる波長または波長帯域で最高強度を有する光であり、他の波長の光は最高強度の８０％以下（または５０％以下、２０％以下、１０％以下）の強度で放出されるものとして理解されてもよい。
概して、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源によって放出される光は、少なくとも１つの蛍光材料の単一の励起波長／複数の励起波長に調整されている。蛍光材料は、顕微鏡ではしばしば、蛍光材料を使用して以前にマーキングされた組織または血管の部分を強調表示するために使用される。例えば、フルオレセイン、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）または５－ＡＬＡ（５－アミノレブリン酸）のような蛍光色素を組織または血管に印をつけるために使用しうる。換言すれば、少なくとも１つの蛍光材料は、少なくとも１つの蛍光色素であってよい。蛍光材料とは、ある波長の光／第１の波長帯域の光（すなわち「励起波長」）で励起され、別の波長帯域（すなわち「発光波長」）の光を放出する材料のことを指す。このように、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、蛍光材料の単一の励起波長／複数の励起波長にピークを有する光を放出する。典型的に使用される蛍光色素の場合、励起波長は、３９０ｎｍ～４２０ｎｍ、４６０ｎｍ～５００ｎｍ、または７８０ｎｍ～８１０ｎｍでありうる。例えば、図３ａおよび図３ｂに示す実施例では、４０５ｎｍ、４８０ｎｍおよび７８８ｎｍにそれぞれピークを有する３つの異なる第２のＬＥＤ系光源が使用されている。したがって、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源は、３９０ｎｍ～４２０ｎｍ、４６０ｎｍ～５００ｎｍ、および７８０ｎｍ～８１０ｎｍの１つまたは複数のピークを有する光を放出するように構成されうる。例えば、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源のうちの異なる光源は、異なる蛍光材料の異なる単一の励起波長／複数の励起波長にピークを有する光を放出してもよい。この場合、これらの異なる光源は、システム１４０／１つまたは複数のプロセッサ１４４によって相互に他方から独立して制御されてもよい。
１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源により、蛍光材料によって放出された光が消失するのを避けるために、少なくとも１つの蛍光材料の発光波長帯域の光を、１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光からフィルタリングすることができる。換言すれば、少なくとも１つの光学フィルタは、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を減衰または遮断するように構成されうる。したがって、少なくとも１つの光学フィルタは、４９０ｎｍ～５６０ｎｍの波長帯域内の光を減衰または遮断するように構成可能であり、かつ／または少なくとも１つの光学フィルタは、６１０ｎｍ～６６０ｎｍの波長帯域内の光を減衰または遮断するように構成可能である。また、４９０ｎｍ～５６０ｎｍ、６１０ｎｍ～６６０ｎｍの波長帯域は、一般的な蛍光色素の発光波長帯域でありうる。結果として、第１および第２のセットの光源が同時に使用可能であり、第１のグループまたはセットによって放出された光の対応する部分がフィルタリングされているので、蛍光発光は依然として視認可能でありうる。したがって、少なくとも１つの光学フィルタは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源と顕微鏡を通して知覚される試料１５０との間の光路に配置されうる。さらに、少なくとも１つの光学フィルタは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源のそれぞれによって放出された光をフィルタリングするように配置されうる（すなわち、１つまたは複数の第１の光源によって放出された光のいずれも、少なくとも１つの光学フィルタを迂回しない）。例えば、少なくとも１つの光学フィルタは、バンドパスフィルタであってよく、例えば、図４に示すようなフィルタ特性を有するバンドパスフィルタであってもよい。
いくつかの実施形態では、図１ａにさらに示すように、第３のセットまたはグループＬＥＤ系光源１１８が使用されうる。換言すれば、照明システム１１０は、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源１１８を含みうる。１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源は、白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成されうる。したがって、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源は、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源と同様に実装されうる。しかし、第３のセットまたはグループＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの光学フィルタによってフィルタリングされない場合がある。結果として、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源によって放出された光は、（全体の）白色光の色スペクトル全体にわたって試料に到達することができる。
冗長性および試料の均一な照明を実現するために、各グループまたはセットの光源のうちの複数の光源が照明システムに含まれうる。例えば、照明システムは、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源と、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源（および任意に、２つ以上の第３のＬＥＤ系光源）と、を含んでいてよい。いくつかの実施形態では、さらに多い個数が使用されてもよく、例えば、４つまたは６つの第１のＬＥＤ系光源、４つまたは６つの第２のＬＥＤ系光源、および／または４つまたは６つの第３のＬＥＤ系光源が使用されてもよい。図３ａおよび図３ｂでは、第１のＬＥＤ系光源を２つ、第２のＬＥＤ系光源を６つ、第３のＬＥＤ系光源を２つ使用した実施例を示している。なお、各グループまたはセットの光源は、顕微鏡１３０の対物レンズ１３４の両側部に配置することができる。例えば、対物レンズの両側部に、各波長帯域に対応した少なくとも１つのＬＥＤ系光源（例えば、図３ａおよび図３ｂに示すように、３つの蛍光材料の３つの励起波長に対応した１つの第１のＬＥＤ系光源、１つの第３のＬＥＤ系光源、および３つの第２のＬＥＤ系光源）が配置されていてよい。換言すれば、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つと、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つ（および任意に２つ以上の第３のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つ）とが対物レンズの第１の側部に配置されていてよく、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つと、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つ（および任意に２つ以上の第３のＬＥＤ系光源のうちの少なくとも１つ）とが対物レンズの第２の側部に配置されていてよい。例えば、第１の側部および第２の側部は、顕微鏡１３０の対物レンズに対して相対的に対向する側部であってよい。
１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源と共に採用されているフィルタは、白色光スペクトル全体で不均一である（例えば、手術部位の）試料の照明をもたらす。この不均一性は、画像処理において、例えばシステム１４０によって補償されてもよい。図１ａは、顕微鏡１３０に適したシステム１４０の一実施形態の概略図をさらに示す。図１ａは、照明システム１１０とシステム１４０とを含むシステムをさらに示す。システム１４０は、１つまたは複数のプロセッサ１４４と１つまたは複数のストレージデバイス１４６とを含む。任意に、システム１４０は、インタフェース１４２を含む。１つまたは複数のプロセッサ１４４は、インタフェース１４２および１つまたは複数のストレージデバイス１４６に結合されている。概して、１つまたは複数のプロセッサは、例えば、１つまたは複数のストレージデバイスに付随して、かつ／またはインタフェースに付随して、システム１４０の機能を提供するように構成されてもよい。
例えば、システムは、顕微鏡１３０の光学イメージングセンサ１３２の画像データを（例えば、インタフェース１４２を介して）取得するように構成されている。したがって、システム１４０は、例えばインタフェース１４２を介して顕微鏡１３０に結合されてもよい。画像データは、１つまたは複数のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表す。１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるようにフィルタリングされている。システムは、画像データを処理して処理済画像データを生成するように構成されている。処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分が、画像データに基づいて生成される。システムは、（例えば、インタフェース１４２を介して、または１つまたは複数のストレージデバイス１４６を介して）処理済画像データを出力するように構成されている。
概して、システム１４０は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるようにフィルタリングされた光を提供するように構成された顕微鏡用の任意の照明システムと一緒に使用することができる。ただし、光は、特に、照明システム１１０によって提供することができる。したがって、システム１４０は、照明システム１１０をさらに含んでもよいし、またはシステム１４０は、照明システム１１０と組み合わせて使用されてもよい。この場合、画像データは、照明システム１１０の１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源１１２により照明された試料によって反射された光を表しうる。光のフィルタリングには、白色光スペクトルのそれぞれの部分の反射が画像データにより表されないという効果（または減衰の場合はより少ない程度で表されるという効果）がある。
いくつかの実施形態では、システム１４０、例えば１つまたは複数のプロセッサ１４４は、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源を制御するように構成されうる。したがって、システム１４０、例えば１つまたは複数のプロセッサ１４４は、例えばインタフェース１４２を介して照明システム１１０に結合されてもよい。
例えば、光学イメージングセンサ１３２は、ＡＰＳ（Active Pixel Sensor）方式もしくはＣＣＤ（Charge-Coupled-Device）方式のイメージングセンサを含んでいてよく、またはこれらであってよい。例えば、ＡＰＳ方式のイメージングセンサでは、受光素子と画素のアクティブアンプとを使用して各画素で光を記録する。ＡＰＳ方式のイメージングセンサは、多くの場合、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）またはＳ－ＣＭＯＳ（Scientific CMOS）技術をベースにしている。ＣＣＤ方式のイメージングセンサでは、入射した光子は半導体－酸化物界面で電子電荷に変換され、その後、イメージングセンサの制御回路によってイメージングセンサ内の容量性ビン間を移動し、撮像が行われる。システムは、光学イメージングセンサ１３２から画像データを取得（すなわち、受信または読み出し）するように構成されている。（例えばインタフェース１４２を介して）光学イメージングセンサ１３２から画像データを受信することによって、または（例えばインタフェース１４２を介して）光学イメージングセンサのメモリから画像データを読み出すことによって、または（例えば光学イメージングセンサ１３２によって、または他のシステムもしくはプロセッサによって、画像データがストレージデバイス１４６に書き込まれた後に）システム１４０のストレージデバイス１４６から画像データを読み出すことによって、画像データを得ることができる。
画像データは、１つまたは複数のＬＥＤ系光源（例えば、図１ａの１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源１１２）により照明された試料によって反射された光を表す。１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるように（例えば、少なくとも１つの光学フィルタ１１４によって）フィルタリングされる。
システムは、画像データを処理して処理済画像データを生成するように構成されている。換言すれば、システムは、画像データに対して画像処理を行うように構成されうる。例えば、白色光スペクトル全体にわたって照明の不均一性を補償する（またはその影響を軽減する）ために画像処理を行ってもよい。例えば、システムは、処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分を、例えば隣接する波長帯域の情報を使用して再構成するように構成されてもよい。例えば、４９０ｎｍ～５６０ｎｍ、および６１０ｎｍ～６６０ｎｍの波長帯域のいずれかの光が試料の照明で遮断または減衰された場合、隣接する波長帯域（例えば、４９０ｎｍ未満、５６０ｎｍ～６１０ｎｍ、および６６０ｎｍ超）からの光を使用して、フィルタによって遮断または減衰された光を再構成してもよい。換言すれば、システムは、減衰または遮断された光、すなわち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を再構成するように構成されてもよい。例えば、システムは、画像データ（生の画像データであってよい。すなわち、光学イメージングセンサのセンサ出力を含んでいてよい）と処理済画像データとの間で変換を行う変換機能を適用するように構成されていてもよく、変換機能は、少なくとも１つの蛍光発光波長の外側の波長帯域を（全体の）白色光スペクトルにマッピングするように構成されてもよい。このようにして、処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分が、画像データに基づいて生成（すなわち再構成）される。
また、システムは、ＬＥＤ系光源を制御するために使用されうる。換言すれば、照明システムは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源を互いに独立して制御するように構成された１つまたは複数のプロセッサ１４４（例えば、システム１４０）を含みうる。例えば、オンオフ状態および光強度のうちの少なくとも１つは、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源（および任意に、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源）とは独立して制御されてもよい。より正確には、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源のためのオンオフ状態および／または光強度は、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源のためのオンオフ状態および／または光強度（ならびに任意に、１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源のためのオンオフ状態および／または光強度）とは独立して制御されてもよい。いくつかの実施形態では、各ＬＥＤ系光源は、互いに独立して（または少なくとも他のグループまたはセットのＬＥＤ系光源とは独立して）制御されてもよい。
上記の照明システム１１０およびシステム１４０は、顕微鏡１３０、例えば顕微鏡システム１００に使用するのに適している。図１ｂは、顕微鏡１３０および照明システム１１０を含む外科用顕微鏡システム１００の一実施形態の概略図を示す。照明システムの各ＬＥＤ系光源は、顕微鏡１３０により観察される試料１５０に向けて光を放出するように構成されうる。任意に、図１ｂにさらに示されているように、顕微鏡システム１００は、システム１４０を含んでいてよい。図１ｂに示された外科用顕微鏡システム１００は、（ローリング）スタンドを有する（システム１４０を含む）ベースユニット１０５、１つまたは複数のディスプレイ１６０、顕微鏡１３０を所定の位置に保持し、ベースユニット１０５および顕微鏡１３０に結合された（ロボットまたは手動の）アーム１７０、ならびに顕微鏡１３０に取り付けられたステアリングハンドル１８０などの、多数の任意の構成部品を含む。１つまたは複数のディスプレイ１６０は、例えば、補助ディスプレイとして、または眼球ディスプレイとして、顕微鏡１３０の一部でありうる。本出願の文脈では、「（外科用）顕微鏡システム」という用語は、実際の顕微鏡（光学部品を含む）の一部ではないが、ディスプレイまたは照明システムのような、顕微鏡に付随して使用されるシステム部分を包含するために使用される。
照明システム１１０、システム１４０および／または顕微鏡システム１００のさらなる詳細および態様は、提案されたコンセプト、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例（例えば、図２～図５）に関連して言及される。照明システム１１０、システム１４０および／または顕微鏡システム１００は、提案されたコンセプトの１つまたは複数の態様、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に対応する１つまたは複数の追加の任意の特徴を含んでいてよい。
図２は、顕微鏡に対応する方法のフローチャートを示す。例えば、本方法は、図１ａおよび／または図１ｂの顕微鏡１３０および／または顕微鏡システム１００に適していてもよい。本方法は、顕微鏡の光学イメージングセンサの画像データを取得すること２１０を含む。画像データは、１つまたは複数のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表す。１つまたは複数のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるようにフィルタリングされる。本方法は、画像データを処理して処理済画像データを生成すること２２０を含む。処理済画像データのうち、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分が、画像データに基づいて生成される。本方法は、処理済画像データを出力すること２３０を含む。
上述したように、図１ａおよび／または図１ｂのシステム１４０、照明システム１１０、顕微鏡１３０、および顕微鏡システム１００に関連して記載された特徴は、同様に、図２の方法に適用されうる。
方法のさらなる詳細および態様は、提案されたコンセプト、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に関連して言及される（例えば、図１ａ～図１ｂ、図３ａ～図５）。本方法は、提案されたコンセプトの１つまたは複数の態様、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に対応する１つまたは複数の追加の任意の特徴を含んでいてよい。
本開示の実施形態は、複数のＬＥＤチップに基づく照明を提供する。各チップは、ＴＩＲ系光源の複合パラボリック集光器（ＣＰＣ）と組み合わせることができる。（ＬＥＤ）チップは、異なるスペクトル範囲を放出してもよく、独立して制御されてもよい。本開示の実施形態は、このように顕微鏡用のＬＥＤ系照明を提供する。
実施形態では、顕微鏡入口側部に別個の光源を使用してもよく、それらの光源は異なるスペクトルを放出し、それらの出力は個別に制御されうる。これにより、画像の明るさだけでなく、蛍光出力を独立して制御することができ、白色光モードでのシャドウの制御にも役立つ。レイアウトが冗長化されているため、照明は、ＬＥＤの１つが故障しても依然として動作することができる。
図３ａおよび図３ｂは、顕微鏡システムの実施形態の概略図である。図３ａおよび図３ｂは、顕微鏡１３０の対物レンズ１３４に対する照明システム１１０のＬＥＤ系光源１１２，１１６および１１８の配置を示す。図３ａは、顕微鏡の正面図であり、図３ｂは、その断面図である。照明システムのＬＥＤ系光源の各々は、顕微鏡により観察される試料に向けて光を放出するように構成されており、各ＬＥＤ系光源は、顕微鏡１３０の対物レンズ１３４に隣接して配置されている。例えば、ＬＥＤ系光源は、顕微鏡により観察される試料に向けられた対物レンズの入口、例えば対物レンズの下向きの入口に（すなわち隣接して）配置されてもよい。例えば、各ＬＥＤ系光源は、光源によって放出された光が、顕微鏡の対物レンズを横断する顕微鏡の光路に少なくとも平行に放出されるように配置されてもよい。例えば、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源および１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源（および任意に１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源）は、顕微鏡の試料に対向する顕微鏡の側部（「入口側部」とも称される）に配置されてもよい。
上記で提示したように、照明システムは、各グループまたはセットの光源のうちの複数の光源が含まれうる。例えば、照明システムは、２つ以上の第１のＬＥＤ系光源と、２つ以上の第２のＬＥＤ系光源（および任意に、２つ以上の第３のＬＥＤ系光源）とを含んでいてよい。図３ａおよび図３ｂでは、第１のＬＥＤ系光源を２つ、第２のＬＥＤ系光源を６つ、第３のＬＥＤ系光源を２つ使用した実施例を示している。なお、各グループまたはセットの光源は、顕微鏡１３０の対物レンズ１３４の両側部に配置することができる。例えば、それぞれの側部は、顕微鏡の対物レンズ１３４に対して相対的に対向する側部であってよい。
図３ａおよび図３ｂでは、（１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源の前方正面の）少なくとも１つの光学フィルタ１１４の配置および（光源のアレイの端部の４つの第２のＬＥＤ系光源の前方正面の）少なくとも１つの第２の光学フィルタ１２２の配置が示されている。さらに、図３ｂでは、ＬＥＤ系光源に対するＣＰＣの相対的な配置が示されている。
図３ａおよび図３ｂに示すように、ＬＥＤ－ＣＰＣ（ＬＥＤ系光源＋複合パラボリック集光器）の組み合わせの（１次元の）アレイが、対物レンズに沿って横向きに配置されうる。一部のＬＥＤ－ＣＰＣの組み合わせ（すなわち、第１のＬＥＤ系光源）は、放出されたスペクトルの定義済み制御のためのバンドパスフィルタ（すなわち、少なくとも１つの光学フィルタ）を有する。図３ａおよび図３ｂに示す実施例では、対物レンズの両側部に５つのＬＥＤ－ＣＰＣが配置されている。これらのＬＥＤのうちの２つは、可視範囲全体にわたるスペクトル（白色光ＬＥＤ）を有しており、すなわち、１つまたは複数の第１のＬＥＤ系光源１１２である。１つのＬＥＤは、４０５ｎｍにピークを有するスペクトルを放出し、１つのＬＥＤは、４８０ｎｍにピークを有するスペクトルを放出し、１つのＬＥＤは、７８８ｎｍにピークを有するスペクトルを放出する（すなわち、１つまたは複数の第２のＬＥＤ系光源１１６である）。白色光ＬＥＤのうちの１つの前方正面には、追加のバンドパスフィルタ（例えば、図４のバンドパスフィルタ）が配置され、２つの蛍光材料の蛍光発光を遮断する。４８０ｎｍおよび７８８ｎｍのＬＥＤの前方正面には、２つのバンドパスフィルタが配置されている。
照明システムおよび顕微鏡システムのさらなる詳細および態様は、提案されたコンセプト、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に関連して言及される（例えば、図１ａ～図２、図４～図５）。照明システムおよび顕微鏡システムは、提案されたコンセプトの１つまたは複数の態様、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に対応する１つまたは複数の追加の任意の特徴を含んでいてよい。
図４は、白色光をフィルタリングするためのバンドパスフィルタの透過率を示す。Ｘ軸に波長（ｎｍ）、Ｙ軸に透過率（％）を示す。例えば、図示されたフィルタは、図１ａ～図３ｂのうちの少なくとも１つの光学フィルタ１１４を実装するために使用されてもよい。図４に示すように、フィルタは、４９０ｎｍ～５６０ｎｍの範囲、および６１０ｎｍ～６６０ｎｍの範囲の波長の光を遮断または減衰させてもよい。
バンドパスフィルタのさらなる詳細および態様は、提案されたコンセプト、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に関連して言及される（例えば、図１ａ～図３ｂ、図５）。バンドパスフィルタは、提案されたコンセプトの１つまたは複数の態様、または上述もしくは下述の１つまたは複数の実施例に対応する１つまたは複数の追加の任意の特徴を含んでいてよい。
いくつかの実施形態は、図１から図４のうちの１つまたは複数の図に関連して説明されたようなシステムを含んでいる顕微鏡に関する。択一的に、顕微鏡は、図１から図４のうちの１つまたは複数の図に関連して説明されたようなシステムの一部であってもよいし、または図１から図４のうちの１つまたは複数の図に関連して説明されたようなシステムに接続されていてもよい。図５は、本明細書に記載された方法を実施するように構成されたシステム５００の概略図を示している。システム５００は、顕微鏡５１０とコンピュータシステム５２０とを含んでいる。顕微鏡５１０は、撮像するように構成されており、かつコンピュータシステム５２０に接続されている。コンピュータシステム５２０は、本明細書に記載された方法の少なくとも一部を実施するように構成されている。コンピュータシステム５２０は、機械学習アルゴリズムを実行するように構成されていてよい。コンピュータシステム５２０と顕微鏡５１０は別個の存在物であってよいが、１つの共通のハウジング内に一体化されていてもよい。コンピュータシステム５２０は、顕微鏡５１０の中央処理システムの一部であってよく、かつ／またはコンピュータシステム５２０は、顕微鏡５１０のセンサ、アクター、カメラまたは照明ユニット等の、顕微鏡５１０の従属部品の一部であってもよい。
コンピュータシステム５２０は、１つまたは複数のプロセッサおよび１つまたは複数のストレージデバイスを備えるローカルコンピュータデバイス（例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレットコンピュータまたは携帯電話）であってもよく、または分散コンピュータシステム（例えば、ローカルクライアントおよび／または１つまたは複数のリモートサーバファームおよび／またはデータセンター等のさまざまな場所に分散されている１つまたは複数のプロセッサおよび１つまたは複数のストレージデバイスを備えるクラウドコンピューティングシステム）であってもよい。コンピュータシステム５２０は、任意の回路または回路の組み合わせを含んでいてもよい。１つの実施形態では、コンピュータシステム５２０は、任意の種類のものとすることができる、１つまたは複数のプロセッサを含んでいてもよい。本明細書で使用されるように、プロセッサは、例えば、顕微鏡または顕微鏡部品（例えばカメラ）のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、グラフィックプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マルチコアプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または任意の他の種類のプロセッサまたは処理回路等のあらゆる種類の計算回路を意図していてもよいが、これらに限定されない。コンピュータシステム５２０に含まれうる他の種類の回路は、カスタム回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等であってもよく、例えばこれは、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、双方向無線機および類似の電子システム等の無線装置において使用される１つまたは複数の回路（通信回路等）等である。コンピュータシステム５２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の形態のメインメモリ等の特定の用途に適した１つまたは複数の記憶素子を含みうる１つまたは複数のストレージデバイス、１つまたは複数のハードドライブおよび／またはコンパクトディスク（ＣＤ）、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等のリムーバブルメディアを扱う１つまたは複数のドライブ等を含んでいてもよい。コンピュータシステム５２０はディスプレイ装置、１つまたは複数のスピーカーおよびキーボードおよび／またはマウス、トラックボール、タッチスクリーン、音声認識装置を含みうるコントローラ、またはシステムのユーザがコンピュータシステム５２０に情報を入力すること、およびコンピュータシステム５２０から情報を受け取ることを可能にする任意の他の装置も含んでいてもよい。
ステップの一部または全部は、例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、プログラマブルコンピュータまたは電子回路等のハードウェア装置（またはハードウェア装置を使用すること）によって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、極めて重要なステップのいずれか１つまたは複数が、そのような装置によって実行されてもよい。
一定の実装要件に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装されうる。この実装は、非一過性の記録媒体によって実行可能であり、非一過性の記録媒体は、各方法を実施するために、プログラマブルコンピュータシステムと協働する（または協働することが可能である）、電子的に読取可能な制御信号が格納されている、デジタル記録媒体等であり、これは例えば、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨメモリである。したがって、デジタル記録媒体は、コンピュータ読取可能であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法が実施されるように、プログラマブルコンピュータシステムと協働することができる、電子的に読取可能な制御信号を有するデータ担体を含んでいる。
一般的に、本発明の実施形態は、プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品として実装可能であり、このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されるときにいずれかの方法を実施するように作動する。このプログラムコードは、例えば、機械可読担体に格納されていてもよい。
別の実施形態は、機械可読担体に格納されている、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを含んでいる。
したがって、換言すれば、本発明の実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
したがって、本発明の別の実施形態は、プロセッサによって実行されるときに本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、格納されているコンピュータプログラムを含んでいる記録媒体（またはデータ担体またはコンピュータ読取可能な媒体）である。データ担体、デジタル記録媒体または被記録媒体は、典型的に、有形である、かつ／または非一過性である。本発明の別の実施形態は、プロセッサと記録媒体とを含んでいる、本明細書に記載されたような装置である。
したがって、本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは信号シーケンスである。データストリームまたは信号シーケンスは例えば、データ通信接続、例えばインターネットを介して転送されるように構成されていてもよい。
別の実施形態は、処理手段、例えば、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するように構成または適合されているコンピュータまたはプログラマブルロジックデバイスを含んでいる。
別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するために、インストールされたコンピュータプログラムを有しているコンピュータを含んでいる。
本発明の別の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためのコンピュータプログラムを（例えば、電子的にまたは光学的に）受信機に転送するように構成されている装置またはシステムを含んでいる。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、記憶装置等であってもよい。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するために、ファイルサーバを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、プログラマブルロジックデバイス（例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）が、本明細書に記載された方法の機能の一部または全部を実行するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、本明細書に記載のいずれかの方法を実施するためにマイクロプロセッサと協働してもよい。一般的に、有利には、任意のハードウェア装置によって方法が実施される。
本明細書で使用されるように、用語「および／または（かつ／または）」は、関連する記載項目のうちの１つまたは複数の項目のあらゆる全ての組み合わせを含んでおり、「／」として略記されることがある。
いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここではブロックまたは装置がステップまたはステップの特徴に対応している。同様に、ステップの文脈において説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明も表している。
１００ 顕微鏡システム
１０５ ベースユニット
１１０ 照明システム
１１２ １つまたは複数の第１の光源
１１４ 光学フィルタ
１１６ １つまたは複数の第２の光源
１１８ １つまたは複数の第３の光源
１２０ 光学集光素子
１２２ 第２の光学フィルタ
１３０ 顕微鏡
１３２ 光学イメージングセンサ
１３４ 対物レンズ
１４０ システム
１４２ インタフェース
１４４ １つまたは複数のプロセッサ
１４６ １つまたは複数のストレージデバイス
１５０ 試料
１６０ ディスプレイ
１７０ アーム
１８０ ハンドル
２１０ 画像データを取得する
２２０ 画像データを処理する
２３０ 処理済画像データを出力する
５００ 顕微鏡システム
５１０ 顕微鏡
５２０ コンピュータシステム
１０５ ベースユニット
１１０ 照明システム
１１２ １つまたは複数の第１の光源
１１４ 光学フィルタ
１１６ １つまたは複数の第２の光源
１１８ １つまたは複数の第３の光源
１２０ 光学集光素子
１２２ 第２の光学フィルタ
１３０ 顕微鏡
１３２ 光学イメージングセンサ
１３４ 対物レンズ
１４０ システム
１４２ インタフェース
１４４ １つまたは複数のプロセッサ
１４６ １つまたは複数のストレージデバイス
１５０ 試料
１６０ ディスプレイ
１７０ アーム
１８０ ハンドル
２１０ 画像データを取得する
２２０ 画像データを処理する
２３０ 処理済画像データを出力する
５００ 顕微鏡システム
５１０ 顕微鏡
５２０ コンピュータシステム
Claims (13)
- 顕微鏡（１３０；５１０）用の発光ダイオード（ＬＥＤ）系照明システム（１１０）であって、前記照明システムは、
前記顕微鏡の対物レンズ（１３４）と、
白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成された複数の第１のＬＥＤ系光源（１１２）と、
前記複数の第１のＬＥＤ系光源によって放出された光をフィルタリングするように配置された少なくとも１つの光学フィルタ（１１４）と、
少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成された複数の第２のＬＥＤ系光源（１１６）と、
を含み、
前記複数の第１のＬＥＤ系光源の少なくとも１つおよび前記複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくとも１つは、前記対物レンズ（１３４）の入口の前記対物レンズ（１３４）の第１の側部に直線状に配置されており、
前記複数の第１のＬＥＤ系光源の少なくとも１つおよび前記複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくとも１つは、前記対物レンズ（１３４）の入口の前記対物レンズ（１３４）の第２の側部に直線状に配置されており、
前記第１の側部および第２の側部は、前記対物レンズ（１３４）に対して相対的に対向する側部である、
照明システム。 - 前記複数の第２のＬＥＤ系光源は、
‐３９０ｎｍ～４２０ｎｍと、
‐４６０ｎｍ～５００ｎｍと、
‐７８０ｎｍ～８１０ｎｍと、
のうちの１つまたは複数のピークを有する光を放出するように構成されている、
請求項１記載の照明システム。 - 前記少なくとも１つの光学フィルタは、前記少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を減衰または遮断するように構成されている、
請求項１または２記載の照明システム。 - 前記照明システムは、前記白色光の色スペクトル全体にわたって光を放出するように構成された１つまたは複数の第３のＬＥＤ系光源（１１８）をさらに含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の照明システム。 - 前記複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくとも一部は、放出光を前記少なくとも１つのピークに制限するためにフィルタを使用することなく、前記少なくとも１つの蛍光材料の励起波長に調整された波長に少なくとも１つのピークを有する光を提供するように構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の照明システム。 - 前記照明システムは、前記複数の第２のＬＥＤ系光源の少なくとも一部によって放出された光をフィルタリングするように配置された少なくとも１つの第２の光学フィルタ（１２２）をさらに含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載の照明システム。 - 前記照明システムは、前記複数の第１のＬＥＤ系光源および前記複数の第２のＬＥＤ系光源を互いに独立して制御するように構成された１つまたは複数のプロセッサ（１４４）を含む、
請求項１から６までのいずれか１項記載の照明システム。 - 各ＬＥＤ系光源は、前記顕微鏡（１３０）により観察される試料（１５０）に向けて光を放出するように構成されており、各ＬＥＤ系光源は、光学集光素子（１２０）を通して前記試料に向けて前記光を放出するように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の照明システム。 - 前記光学集光素子は、複合放物面集光器である、
請求項８記載の照明システム。 - 顕微鏡（１３０；５１０）用のシステム（１４０；５２０）であって、前記システムは、請求項１から９までのいずれか１項記載の照明システム（１１０）、１つまたは複数のプロセッサ（１４４）および１つまたは複数のストレージデバイス（１４６）を含み、
前記システムは、前記顕微鏡の光学イメージングセンサ（１３２）の画像データを取得するように構成され、
前記画像データは、前記照明システムの複数の第１のＬＥＤ系光源および前記複数の第２のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表し、前記複数の第１のＬＥＤ系光源および前記複数の第２のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるように前記照明システムの少なくとも１つの光学フィルタによってフィルタリングされ、
前記システムは、前記画像データを処理して処理済画像データを生成するように構成され、前記処理済画像データは、前記少なくとも１つの蛍光材料の前記少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分を含み、
前記システムは、前記処理済画像データを出力するように構成されている、
システム。 - 顕微鏡（１３０；５１０）のための方法であって、
前記方法は、前記顕微鏡の光学イメージングセンサの画像データを取得するステップ（２１０）を含み、
前記画像データは、請求項１から９までのいずれか１項記載の照明システム（１１０）の複数の第１のＬＥＤ系光源および前記複数の第２のＬＥＤ系光源により照明された試料によって反射された光を表し、前記複数の第１のＬＥＤ系光源および前記複数の第２のＬＥＤ系光源によって放出された光は、少なくとも１つの蛍光材料の少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光が減衰または遮断されるように前記照明システムの少なくとも１つの光学フィルタによってフィルタリングされ、
前記方法は、前記画像データを処理して処理済画像データを生成するステップ（２２０）を含み、前記処理済画像データは、前記少なくとも１つの蛍光材料の前記少なくとも１つの蛍光発光波長と一致する波長を有する光を表す部分を含み、
前記方法は、前記処理済画像データを出力するステップ（２３０）を含む、
方法。 - コンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されるときに、請求項１１記載の方法を実行するためのプログラムコードを有する、
コンピュータプログラム。 - 顕微鏡（１３０；５１０）と、請求項１から９までのいずれか１項記載の照明システム（１１０）と、を含む顕微鏡システム（１００；５００）であって、
前記照明システムの各ＬＥＤ系光源は、前記顕微鏡により観察される試料（１５０）に向けて光を放出するように構成されており、各ＬＥＤ系光源は、前記顕微鏡（１３０）の対物レンズ（１３４）の入口に配置されている、
顕微鏡システム（１００；５００）。
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