NL8600459A - Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen - Google Patents
Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen Download PDFInfo
- Publication number
- NL8600459A NL8600459A NL8600459A NL8600459A NL8600459A NL 8600459 A NL8600459 A NL 8600459A NL 8600459 A NL8600459 A NL 8600459A NL 8600459 A NL8600459 A NL 8600459A NL 8600459 A NL8600459 A NL 8600459A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- point
- detector
- light source
- matrix
- light
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/008—Details of detection or image processing, including general computer control
- G02B21/0084—Details of detection or image processing, including general computer control time-scale detection, e.g. strobed, ultra-fast, heterodyne detection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
NO 33630NO 33630
Confocaal-microscopiestelselConfocal microscopy system
Aanvraagster noemt als uitvinders: A. Draaijer en P.M. HouptThe applicant mentions as inventors: A. Draaijer and P.M. Houpt
De uitvinding heeft betrekking op een confocaal-microscopiestelsel, voorzien van een lichtbronorgaan om een object in het objectvlak te be-5 lichten, ten minste een objectief tussen lichtbron en object, een detector orgaan om doorvallend of gereflecteerd licht van het object te detecteren, en ten minste een collector tussen object en detectororgaan, waarbij het objectief en de collector het licht focusseren in een punt respectievelijk op het object en op het detectororgaan, waarbij tevens het 10 focuspunt van het objectief en het virtuele focuspunt van de collector samenvallen, en een stuurschakeling om het object rastergewijs af te laten tasten·The invention relates to a confocal microscopy system, comprising a light source means for illuminating an object in the object plane, at least one objective between light source and object, a detector means for detecting transmitted or reflected light from the object, and at least one collector between object and detector member, wherein the objective and the collector focus the light at a point on the object and on the detector member respectively, also coinciding the focus point of the objective and the virtual focus point of the collector, and a control circuit to scan the object in raster form
Een dergelijk confocaal-microscopiestelsel is bekend uit het boek "Theory and Practice of Scanning Optical Microscopy", hoofdstuk 1 15 van T. Wilson en C. Sheppard, Academie Press 1984·.Such a confocal microscopy system is known from the book "Theory and Practice of Scanning Optical Microscopy", chapter 11 of T. Wilson and C. Sheppard, Academy Press 1984 ·.
Bij dit bekende confocaal-microscopiestelsel wordt een laserbundel volgens een raster afgebogen om een object, zoals een preparaat, aan de hand van een beeld met verhoogde resolutie te onderzoeken. Deze laserbundel wordt hierbij gefocusseerd op het in het focusvlak gelegen object. 20 Het is ook mogelijk om een aantal focusvlakken af te tasten en later de punten in focus met behulp van een computer samen te voegen tot een driedimensionaal beeld. Van het grootste belang zijn bij een dergelijk stelsel de scherptediepte en de resolutie met een toereikende snelheid van de beeldopbouw. Zoals bekend wordt bij een confocaal stelsel een goede re-25, solutie en contrast bereikt doordat zowel de belichting van het object ^ als de detectie op hetzelfde punt gefocusseerd zijn. Hierdoor zal de invloed van het licht uit de naaste omgeving veel minder zijn dan bij stelsels waarbij het gehele beeldveld belicht of gedetecteerd wordt.In this known confocal microscopy system, a laser beam is diffracted along a grid to examine an object, such as a specimen, using an image with increased resolution. This laser beam is focused on the object located in the focus plane. It is also possible to scan a number of focus planes and later merge the points in focus into a three-dimensional image using a computer. Of great importance with such a system are the depth of field and the resolution with an adequate speed of the image composition. As is known in a confocal system, good resolution, contrast and contrast are achieved in that both the illumination of the object and the detection are focused on the same point. As a result, the influence of the light from the immediate environment will be much less than with systems in which the entire image field is exposed or detected.
Resumerend wordt bij dergelijke stelsels een hoger, resolutie vermogen 30 en beter contrast, een lagere scherptediepte met als gevolg zeer weinig storing van punten buiten het beeldvlak ten opzichte van conventionele microscopiestelsels verkregen.In summary, in such systems a higher, resolution power and better contrast, a lower depth of field, resulting in very little distortion of points outside the image plane, are obtained with respect to conventional microscopy systems.
Een nadeel bij bovengenoemd stelsel zijn wel de verschillende bewegende delen, die vereist zijn. Zo zal men voor het aftasten van het object vol-35 gens een x-y raster een beweging nodig hebben van het te bestuderen object ten opzichte van het stilstaande laserfocuspunt of een beweging van het laserfocuspunt ten opzicht van het stilstaande object. Zo kan de tafel, waarop het object is geplaatst, aan een x-y rasterbeweging onderworpen worden met behulp van bijvoorbeeld stapmotoren, piëzo-elektrische 4-0 kristallen, solenoïden, pianosnaren enz. Een nadeel hierbij is de hogeA drawback with the above system is the different moving parts that are required. For example, to scan the object according to an x-y frame, one will need a movement of the object to be studied with respect to the stationary laser focus point or a movement of the laser focus point with respect to the stationary object. For example, the table on which the object is placed can be subjected to an x-y grid movement using, for example, stepper motors, piezoelectric 4-0 crystals, solenoids, piano strings, etc. A disadvantage here is the high
V M J ·' JV M J · 'J
; -¾ - 2 - eis, die gesteld wordt aan de mechanische nauwkeurigheid, en de relatief lage aftastsnelheid, waardoor een korte beeld-opbouwtijd niet haalbaar is. Een aftasting bij stilstaand object door middel van een x-y rasterbewe;-: ging van het laserfocuspunt kan bijvoorbeeld geschieden met behulp van 45 deflectie van de laserstraal door galvanometrisch gestuurde spiegels.; -¾ - 2 - requirement, which is imposed on the mechanical accuracy, and the relatively low scanning speed, so that a short image build-up time is not feasible. A stationary object scan by means of an x-y grating motion of the laser focus point can be effected, for example, by means of deflection of the laser beam by galvanometrically controlled mirrors.
De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te ondervangen. Dit wordt bij een confocaal-microscopiestelsel van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt, dat het lichtbronorgaan uit een matrix van puntlichtbronnen bestaat, dat het detectororgaan uit een matrix 50 van puntdetectoren bestaat, waarbij puntlichtbronnen en puntdetectoren paarsgewijs op elkaar zijn afgestemd, en waarbij de stuurschakeling de beide matrices op synchrone wijze zodanig stuurt dat telkens op elkaar afgestemde paren van puntlichtbronnen en puntdetectoren geactiveerd worden.The object of the invention is to overcome the above-mentioned problems. In a confocal microscopy system of the type according to the invention according to the invention, this is achieved in such a way that the light source member consists of a matrix of point light sources, that the detector member consists of a matrix 50 of point detectors, with point light sources and point detectors coordinated in pairs and wherein the control circuit synchronously controls the two matrices such that each time matched pairs of point light sources and point detectors are activated.
55 Een voordelige uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het lichtbronorgaan een plasmadiéplay is.An advantageous embodiment of the system according to the invention is characterized in that the light source element is a plasma display.
Een verder voordelige uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het detectororgaan een halfgeleider-camera is.A further advantageous embodiment of the system according to the invention is characterized in that the detector member is a semiconductor camera.
60 Bij deze uitvoering volgens de uitvinding zijn ten behoeve van de rastervormige aftasting van het object in het geheel geen bewegende delen nodig. Door het discrete karakter van de puntlichtbronnen en puntdetectoren zijn deze gemakkelijker op elkaar af te stemmen. Dit in tegenstelling tot de confocaal-microscopie met kathodestraalbuizen en conventions nele camera's, waarbij de minste elektro- én/of magnetische storing de koppeling tussen de lichtbron en detector verstoort. Verder bestaat het grote voordeel dat de plasma-display een verwaarloosbare nalichttijd heeft.In this embodiment according to the invention no moving parts are needed at all for the purpose of the grating-shaped scanning of the object. The discreet nature of the point light sources and point detectors makes them easier to match. This is in contrast to confocal microscopy with cathode ray tubes and conventional cameras, in which the least electrical and / or magnetic interference disturbs the coupling between the light source and detector. Furthermore, there is a great advantage that the plasma display has a negligible afterglow time.
Verder kan volgens de uitvinding de stuurschakeling zodanig uitgevoerd 70 zijn, dat het object serieel punt na punt volgens het genoemde raster af-getast wordt. Ook kan de stuurschakeling zodanig uitgevoerd zijn, dat het object achtereenvolgens met wisselende patronen van punten afgetast wordt tot de beelvorming compleet is. Bij de belichting van elk patroon van punten op het object moet elk belicht punt in het patroon ten minste om-75 ringd worden door niet-belichte punten teneinde het confocale karakter van het microscopiestelsel te behouden.According to the invention, the control circuit can further be designed such that the object is scanned serially point after point according to the said frame. The control circuit can also be designed such that the object is successively scanned with varying patterns of points until the image formation is complete. When exposing each pattern of points on the object, each exposed point in the pattern must be surrounded by at least 75 non-exposed points in order to maintain the confocal character of the microscopy system.
De uitvinding zal nader toegelicht worden met verwijzing naar de tekeningen, waarin: fig. 1 een aanzicht van een bekend confocaal-microscopiesteldel toont; en 80 fig. 2 schematisch een confocaal-microscopiestelsel volgens de uitvinding Ί ' ^ : Λ ^ 9 - 3 - v" i toont.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings, in which: Fig. 1 shows a view of a known confocal microscopy set; and Fig. 2 schematically shows a confocal microscopy system according to the invention.
In fig. 1 is met 1 de puntlichtbron, zoals een laserbron, en met 2 de objectieflens aangeduid. Met 3 is het objectvlak aangeduid, dat in het focuspunt van het objectief alsmede in het focuspunt van de collectorlens 85 k dient te liggen voor een goede belichting. Bij toepassing van een meting met doorgaand licht zal achter het objectvlak een collectorlens k zijn opgesteld, die het doorgaand licht dan focusseert in de puntdetector 5.In Fig. 1, 1 denotes the point light source, such as a laser source, and 2 denotes the objective lens. 3 denotes the object plane, which should be 85 k in the focus point of the objective as well as in the focus point of the collector lens for good exposure. When using a measurement with transmitted light, a collector lens k will be arranged behind the object plane, which then focuses the transmitted light in the point detector 5.
Voor de rastergewijzë aftasting van het in het objectvlak te plaatsen 90 object, bijvoorbeeld een te onderzoeken preparaat, kan men op twee manieren te werk gaan. Zo kan het te onderzoeken object, dat bijvoorbeeld op een objecttafel is geplaats, aan een x-y rasterbeweging onderworpen worden, maar kan ook bij stilstaand object het laserfocuspunt volgens een x-y raster bewogen worden ten opzichte van het stilstaande object, ter-95 wijl tevens de projectie van het belichte punt dient te worden gestuurd, zodanig dat de afbeelding op de puntdetector valt. Bij de x-y rasterbeweging van het object kan dit gebeuren bijvoorbeeld met behulp van stapmo-toren, piëzo-elektrische kristallen, solenoïden, pianosnaren enz. waarmee de objecttafel aangedreven wordt.There are two ways of scanning the object to be placed in the object plane, for example a specimen to be examined. For example, the object to be examined, which is placed, for example, on an object table, can be subjected to an xy grating movement, but even with a stationary object the laser focus point can be moved according to an xy grating relative to the stationary object, while the projection is of the exposed point should be steered so that the image falls on the point detector. With the x-y grid movement of the object, this can be done, for example, with the aid of step motors, piezoelectric crystals, solenoids, piano strings, etc., with which the object table is driven.
100 Bij de x-y rasterbeweging van het laser focuspunt bij stilstaand object kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van aftasting van de laserpunt door middel van deflectie'fgalvanometrisch gestuurde spiegels, elektro-optische deflectie, e.d,For example, the x-y grating movement of the laser focus point on a stationary object can use scanning of the laser point by means of deflection, galvanically controlled mirrors, electro-optical deflection, etc.
In fig. 2 is het confocaal-microscopiestelsel volgens de uitvinding 105 aangegeven.Fig. 2 shows the confocal microscopy system according to the invention 105.
Met 11 is een lichtbronorgaan bestaande uit een matrix van puntlicht-bronnen aangegeven, waarin elke puntlichtbron een vaste plaats heeft. Een dergelijke matrix van puntlichtbronnen kan bijvoorbeeld door een plasma-display gevormd worden. Met 12 is weer het objectief aangegeven, waardoor 110 het uit een punt van een puntlichtbron komende licht gefocusseerd wordt in een enkel punt in het focusvlak 13, waarin het object, bijvoorbeeld het te onderzoeken preparaat moet komen te liggen. Met Ik is een op het focusvlak 13 gefocusseerde collectorlens aangegeven, die het doorgaande licht focusseert in een enkel punt op de matrix 15 van puhtdetectoren.11 denotes a light source member consisting of a matrix of point light sources, in which each point light source has a fixed place. Such a matrix of point light sources can for instance be formed by a plasma display. The lens is again indicated by 12, whereby 110 the light coming from a point of a point light source is focused in a single point in the focus plane 13, in which the object, for example the preparation to be examined, must lie. Ik denotes a collector lens focused on the focal plane 13, which focuses the transmitted light into a single point on the matrix 15 of puht detectors.
115 Een dergelijke matrix van puntdetectoren wordt bijvoorbeeld gevormd door een halfgeleider (solid-state) camera. Ten behoeve van de totale beeldop-bouw zal vanzelfsprekend uit elke matrix van de beide genoemde matrices van puntlichtbronnen en puntdetectoren telkens een veld van η x n elementen gebruikt worden.115 Such a matrix of point detectors is formed, for example, by a semiconductor (solid-state) camera. For the purpose of total image construction, a field of η x n elements will of course be used from each matrix of the two matrices of point light sources and point detectors mentioned.
120 Om te voorkomen dat door externe factoren, bijvoorbeeld door tempera-;120 To prevent external factors, such as tempera-;
' - · -J-J
& -¾ .ή. .& -¾ .ή. .
tuurveranderingen, trillingen, etc. de paren van lichbron- en detector-punten niet meer op elkaar afgestemd zijn, is het mogelijk de afstemming dynamisch bij te regelen door behalve het te verwachten detectorpunt ook de omliggende punten in beschouwing te nemen. Ten gevolge van het confo-cule karakter zal het detectorpunt, dat het beste bij het overeenkomstige lichtbronpunt past, de hoogste intensiteit meten. Met behulp van een gegevensverwerkende schakeling kan dat punt op dat criterium worden gekozen om bij te dragen aan de beeldopbouw.Due to changes in nature, vibrations, etc., the pairs of light source and detector points are no longer coordinated, it is possible to dynamically adjust the tuning by considering the surrounding points in addition to the expected detector point. Due to the concept character, the detector point, which best fits the corresponding light source point, will measure the highest intensity. With the aid of a data processing circuit, that point on that criterion can be chosen to contribute to the image construction.
In eenzelfde opstelling kan behalve het doorgaande licht ook het gereflecteerde licht gedetecteerd worden. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van de zgn. bundel-splitser of halfdoorlatende plaat 16, die het gereflecteerde licht afbuigt naar de matrix 15' bestaande uit weer n x n puntde-tectoren. De matrix 15 of de matrix 15' kunnen beide uit een halfgelei-dercamera bestaan.In the same arrangement, in addition to the transmitted light, the reflected light can also be detected. To this end, use is made of the so-called beam splitter or semipermeable plate 16, which deflects the reflected light to the matrix 15 'consisting of again n x n point detectors. The matrix 15 or the matrix 15 'can both consist of a semiconductor camera.
Met 17 is een elektronische stuurschakeling aangegeven, waarmede het mogelijk is afgestemde paren van puntlichtbronnen en puntdetectoren te activeren. Hiermede kan dan serieel punt na punt volgens het raster het object afgetast worden. Het kan echter ook gemultiplexed gebeuren, bijvoorbeeld door bepaalde patronen van bij elkaar behorende puntlichtbron-nen en puntdetectoren gelijktijdig te activeren. Hiermede kan het object dan in een kortere tijd dan serieel afgetast worden.. Bij een in een keer belicht patroon voor punten in het object zal men er dan voor moeten zorgen dat een belicht punt ten minste door niet belichte punten omringd wordt.An electronic control circuit is indicated by 17, with which it is possible to activate tuned pairs of point light sources and point detectors. The object can then be scanned serially point after point according to the grid. However, it can also be multiplexed, for example by activating certain patterns of associated point light sources and point detectors simultaneously. With this, the object can then be scanned in a shorter time than serially. With an at once exposed pattern for points in the object, one will have to ensure that an exposed point is surrounded at least by non-exposed points.
Bij deze uitvoering is het tevens mogelijk om als gevolg van de winst in snelheid, verkregen door de afwezigheid van bewegende delen voor de rasteropbouw - nu met voordeel over een aantal achter èlkaar gelegen focusvlakken een aftasting te realiseren, waarvan vervolgens een driedimensionaal beeld wordt samengesteld.In this embodiment, it is also possible, as a result of the gains in speed, obtained by the absence of moving parts for the grid construction - to advantageously realize a scan over a number of focus surfaces situated one behind the other, of which a three-dimensional image is subsequently composed.
- ' - : -i )- '-: -i)
- :·.> i-J-: ·.> I-J
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8600459A NL8600459A (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8600459A NL8600459A (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen |
| NL8600459 | 1986-02-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8600459A true NL8600459A (en) | 1987-09-16 |
Family
ID=19847616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8600459A NL8600459A (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL8600459A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0355510A (en) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Sumitomo Cement Co Ltd | Cofocal type optical microscope |
| US6548796B1 (en) | 1999-06-23 | 2003-04-15 | Regents Of The University Of Minnesota | Confocal macroscope |
-
1986
- 1986-02-24 NL NL8600459A patent/NL8600459A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0355510A (en) * | 1989-07-25 | 1991-03-11 | Sumitomo Cement Co Ltd | Cofocal type optical microscope |
| US6548796B1 (en) | 1999-06-23 | 2003-04-15 | Regents Of The University Of Minnesota | Confocal macroscope |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0052892B2 (en) | Laser beam scanning system | |
| EP0284136B1 (en) | Confocal laser scanning microscope | |
| JP3330617B2 (en) | Optical scanning device | |
| US4893008A (en) | Scanning optical microscope | |
| US4953188A (en) | Method and device for producing phase-contrast images | |
| JPH0618785A (en) | Confocal type laser scanning transmission microscope | |
| US20020141051A1 (en) | Single and multi-aperture, translationally-coupled confocal microscope | |
| EP0300571B1 (en) | Scanning optical microscope | |
| JP2561160B2 (en) | Scanning microscope | |
| US6248995B1 (en) | Confocal microscopic equipment | |
| US4963724A (en) | Apparatus for producing an optical image contrast | |
| US11686933B2 (en) | Imaging via diffuser modulation by translating a sample | |
| JPH0666241B2 (en) | Position detection method | |
| EP3534198A1 (en) | Microscope having three-dimensional imaging capability and imaging method | |
| EP1265092A1 (en) | Method and Apparatus for ROI-Scan with High Temporal Resolution | |
| JPS61219919A (en) | Scan type optical microscope | |
| US3780217A (en) | Heterodyne imaging device for providing high resolution images | |
| CN112925089A (en) | Light sheet fluorescence microscope | |
| NL8600459A (en) | Electronic confocal microscope with double matrix detection system - receiving light passing through, as well as light reflected from, specimen | |
| JP2002023059A (en) | Microscope assembly | |
| JPH11173821A (en) | Optical inspecting device | |
| JPH05288992A (en) | Transmission type microscope | |
| JPH045363B2 (en) | ||
| JPS607764B2 (en) | Scanning photodetector | |
| JPH09325278A (en) | Confocal type optical microscope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |