光譜顯微鏡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)測(cè)量對(duì)象的光譜圖像進(jìn)行測(cè)量的光譜顯微鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，利用非線性光學(xué)現(xiàn)象的光譜顯微鏡已被開(kāi)發(fā)，并且有望被用作被配置為觀察活體中的物質(zhì)分布的單元。這些顯微鏡利用諸如和頻率的產(chǎn)生與多光子吸收之類的各種非線性光學(xué)現(xiàn)象。
[0003]獲得關(guān)于分子振動(dòng)的信息的非線性拉曼光譜顯微鏡正在被開(kāi)發(fā)。
[0004]在非線性拉曼散射中，當(dāng)具有兩個(gè)波長(zhǎng)的激光束被聚焦且激光束的頻率之間的差異匹配樣本的分子振動(dòng)的頻率時(shí)，利用在焦點(diǎn)處出現(xiàn)特定散射的現(xiàn)象。
[0005]這些顯微鏡是使得諸如激光的非常強(qiáng)的光會(huì)聚于樣本上并在樣本上移動(dòng)測(cè)量點(diǎn)的同時(shí)檢測(cè)散射光的掃描光學(xué)顯微鏡。
[0006]能夠形成通過(guò)改變光波長(zhǎng)而獲得光譜的空間分布的光譜顯微鏡。
[0007]作為非線性拉曼光譜顯微鏡，相干反斯托克斯(antistokes)拉曼散射顯微鏡是已知的。作為其另一例子，在NPL 1中公開(kāi)了激勵(lì)拉曼散射光譜顯微鏡。激勵(lì)拉曼散射光譜顯微鏡能夠在高速執(zhí)行波長(zhǎng)掃描的同時(shí)高速獲得拉曼散射光譜的空間分布。
[0008]根據(jù)這些技術(shù)，由于與在使用自發(fā)拉曼散射技術(shù)時(shí)獲得的信號(hào)相比能夠獲得明顯更強(qiáng)的信號(hào)，因此這些技術(shù)對(duì)于高速獲得光譜圖像是有效的。
[0009]PTL 1描述了用于通過(guò)對(duì)拉曼散射光譜執(zhí)行諸如主成分分析的多變量分析來(lái)區(qū)分結(jié)構(gòu)成分的技術(shù)。這些技術(shù)使得能夠關(guān)于例如未染色(unstrained)生物組織分離和顯示對(duì)應(yīng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)或構(gòu)成材料的各條信息。
[0010][引文列表]
[0011][專利文獻(xiàn)]
[0012]PTL 1:日本專利公開(kāi) N0.2011-196853
[0013][非專利文獻(xiàn)]
[0014]NPL 1:Nature Photonics 6, 845-851, 2012
[0015]上述的現(xiàn)有光譜顯微鏡具有以下的問(wèn)題。即，為了獲得精確的光譜分布，需要通過(guò)對(duì)空間中的許多測(cè)量點(diǎn)改變?cè)S多測(cè)量波數(shù)來(lái)獲得數(shù)據(jù)，由此，執(zhí)行測(cè)量花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。
[0016]當(dāng)進(jìn)一步對(duì)獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如主成分分析的多變量分析時(shí)，如果存在許多測(cè)量波數(shù)，那么，除了測(cè)量以外，還需要大量的時(shí)間來(lái)分析。
[0017]因此，當(dāng)在移動(dòng)觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)，諸如當(dāng)發(fā)現(xiàn)希望的觀察區(qū)域時(shí)，難以關(guān)于觀察區(qū)域的移動(dòng)以良好的追隨性迅速顯示分析結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明提供能夠在移動(dòng)觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)，諸如在發(fā)現(xiàn)希望的觀察區(qū)域時(shí)，關(guān)于區(qū)域移動(dòng)以良好的追隨性迅速顯示分析結(jié)果的光譜顯微鏡裝置。
[0019]問(wèn)題的解決方案
[0020]根據(jù)本發(fā)明的光譜顯微鏡裝置包括:包含能夠控制輸出波長(zhǎng)的光源、具有被從光源輸出的光照射的觀察區(qū)域的顯微鏡部分和檢測(cè)來(lái)自觀察區(qū)域的光作為光譜數(shù)據(jù)的信號(hào)檢測(cè)器的光譜檢測(cè)單元；被配置為移動(dòng)觀察區(qū)域的移動(dòng)單元；以及執(zhí)行控制操作以允許光譜檢測(cè)單元和移動(dòng)單元相互響應(yīng)地移動(dòng)的控制器。光譜顯微鏡裝置被控制為使得，在移動(dòng)單元移動(dòng)觀察區(qū)域并且測(cè)量被執(zhí)行的觀察區(qū)域移動(dòng)時(shí)間以及在觀察區(qū)域固定并且測(cè)量被執(zhí)行的移動(dòng)停止時(shí)間，執(zhí)行不同測(cè)量條件之間的切換。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的光譜顯微鏡裝置:能夠在移動(dòng)觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)關(guān)于區(qū)域移動(dòng)以良好的追隨性迅速顯示分析結(jié)果。
[0022]參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖2是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例中的移動(dòng)觀察區(qū)域時(shí)的測(cè)量條件與固定觀察區(qū)域時(shí)的測(cè)量條件之間的切換的示意圖。
[0025]圖3A是用于描述允許基于測(cè)量波數(shù)切換根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的測(cè)量條件的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且，示意性地示出移動(dòng)觀察區(qū)域時(shí)的測(cè)量條件的切換。
[0026]圖3B是用于描述允許基于測(cè)量波數(shù)切換根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的測(cè)量條件的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且，示意性地示出固定觀察區(qū)域時(shí)的測(cè)量條件的切換。
[0027]圖4A是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的激勵(lì)拉曼光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且，是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的功能的示意圖。
[0028]圖4B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的激勵(lì)拉曼光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且是更詳細(xì)地示出顯微鏡部分的示意圖。
[0029]圖5是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例的將波數(shù)域變?yōu)槔缰讣y區(qū)域或CH伸縮區(qū)域的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0030]圖6是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施例的在二維平面中(沿X和Y方向)移動(dòng)觀察區(qū)域的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖7是示出本發(fā)明的第九實(shí)施例中的指定固定觀察區(qū)域時(shí)的觀察區(qū)域的移動(dòng)、預(yù)覽顯示和觀察區(qū)域的移動(dòng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面，描述根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的光譜顯微鏡裝置。但是，本發(fā)明不限于根據(jù)這些實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
[0033][第一實(shí)施例]
[0034]參照?qǐng)D1，作為第一實(shí)施例，描述應(yīng)用本發(fā)明的光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)。
[0035]如圖1所示，根據(jù)實(shí)施例的光譜顯微鏡裝置包括光譜檢測(cè)單元1、移動(dòng)控制器(移動(dòng)單元)2、控制PC 6、輸出顯示器7和觀察區(qū)域指定機(jī)構(gòu)8。光譜檢測(cè)單元1包含光源3、顯微鏡部分4和信號(hào)檢測(cè)器5。
[0036]光源3是激光光源或其它的光源。例如，在這些光源中，包括被配置為能夠改變或選擇波長(zhǎng)的光源(能夠控制輸出波長(zhǎng)的光源)。
[0037]光源的類型不被限制，使得能夠從具有從毫米波區(qū)域到X射線區(qū)域的范圍的波長(zhǎng)的光源選擇光源。
[0038]控制PC 6輸出測(cè)量波數(shù)信息和關(guān)于樣本上的測(cè)量位置的信息。
[0039]光源輸出事先選擇的波長(zhǎng)的光。
[0040]與顯微鏡部分4連接的移動(dòng)控制器2從控制PC 6接收測(cè)量位置信息，并且，移動(dòng)已被設(shè)定于顯微鏡部分4中的樣本的位置。
[0041]從光源3引入到顯微鏡部分4的光掃描和照射樣本。從樣本出射的光由信號(hào)檢測(cè)器5檢測(cè)。
[0042]控制PC 6產(chǎn)生和存儲(chǔ)集成了位置信息、波長(zhǎng)信息和來(lái)自信號(hào)檢測(cè)器5的信號(hào)的數(shù)據(jù)。
[0043]此外，當(dāng)通過(guò)改變光源的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠獲得光譜的空間分布。
[0044]在控制PC 6處形成分析光譜數(shù)據(jù)并且向輸出顯示器7輸出分析結(jié)果的信號(hào)分析單元。
[0045]此時(shí)，顯示的分析結(jié)果是空間映射某個(gè)波數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度分布的光譜圖像。作為替代方案，可例如通過(guò)與測(cè)量的樣本的成分對(duì)應(yīng)的顏色顯示顯示的分析結(jié)果。
[0046]雖然可以使用一般的峰檢測(cè)技術(shù)等作為光譜分析技術(shù)，但光譜分析技術(shù)不限于此。為了加速測(cè)量和分析，可以通過(guò)例如場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)在控制PC 6處執(zhí)行包含數(shù)據(jù)分析的處理運(yùn)算的一部分。
[0047]這里，如果適當(dāng)?shù)剡x擇光源的數(shù)量、光源的波長(zhǎng)和檢測(cè)光的波長(zhǎng)，那么能夠基于非線性光學(xué)現(xiàn)象選擇和檢測(cè)信號(hào)，諸如多光子吸收信號(hào)、和頻率產(chǎn)生信號(hào)、差頻率產(chǎn)生信號(hào)、激勵(lì)拉曼散射信號(hào)、以及相干反斯托克斯拉曼散射信號(hào)。
[0048]使用一個(gè)光源的情況的例子包括二光子吸收和第二諧波產(chǎn)生。
[0049]使用具有不同波長(zhǎng)的兩個(gè)光源的情況的例子包括和頻率產(chǎn)生、差頻率產(chǎn)生、二波長(zhǎng)類型多光子吸收、激勵(lì)拉曼散射、以及相干反斯托克斯拉曼散射。
[0050]光譜經(jīng)常由關(guān)于波數(shù)的信號(hào)值表示。
[0051]波數(shù)的定義根據(jù)測(cè)量方法而稍有不同。在使用一個(gè)光源的分光法(spectroscopy)中，波數(shù)是測(cè)量波長(zhǎng)的倒數(shù)。在使用兩種類型的光源的情況下，諸如在非線性拉曼散射分光法中，測(cè)量波數(shù)是兩個(gè)光源的波長(zhǎng)的倒數(shù)的差或者和。
[0052]在后一種情況下，可關(guān)于一個(gè)波數(shù)獲得兩個(gè)光源的波長(zhǎng)的多個(gè)組合。當(dāng)要改變測(cè)量波數(shù)時(shí)，適當(dāng)?shù)馗淖兓蜻x擇光源的波長(zhǎng)。但是，當(dāng)所述光源中的一個(gè)光源的波長(zhǎng)固定時(shí)，波數(shù)的變化僅與所述光源中的另一個(gè)光源的波長(zhǎng)的變化對(duì)應(yīng)。
[0053]當(dāng)操作光譜顯微鏡裝置時(shí)，操作者操作觀察區(qū)域指定機(jī)構(gòu)8、驅(qū)動(dòng)移動(dòng)控制器2并且移動(dòng)樣本上的觀察區(qū)域。
[0054]這里，術(shù)語(yǔ)“觀察區(qū)域”指的是用光照射且一般在樣本的表面上水平地指定的區(qū)域。
[0055]作為觀察區(qū)域指定機(jī)構(gòu)8，也可使用諸如鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的輸入裝置。觀察區(qū)域指定機(jī)