光譜顯微鏡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對測量對象的光譜圖像進行測量的光譜顯微鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，利用非線性光學(xué)現(xiàn)象的光譜顯微鏡已被開發(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)于分子振動的信息的非線性拉曼光譜顯微鏡正在被開發(fā)。
[0004]在非線性拉曼散射中，當(dāng)具有兩個波長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的頻率時，利用在焦點處出現(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的光會聚于樣本上并在樣本上移動測量點的同時檢測散射光的掃描光學(xué)顯微鏡。
[0006]能夠形成通過改變光波長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中公開了激勵拉曼散射光譜顯微鏡。激勵拉曼散射光譜顯微鏡能夠在高速執(zhí)行波長掃描的同時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)時獲得的信號相比能夠獲得明顯更強的信號，因此這些技術(shù)對于高速獲得光譜圖像是有效的。
[0009]PTL 1描述了用于通過對拉曼散射光譜執(zhí)行諸如主成分分析的多變量分析來區(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應(yīng)的細胞結(jié)構(gòu)或構(gòu)成材料的各條信息。
[0010][引文列表]
[0011][專利文獻]
[0012]PTL 1:日本專利公開 N0.2011-196853
[0013][非專利文獻]
[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題。即，為了獲得精確的光譜分布，需要通過對空間中的許多測量點改變許多測量波數(shù)來獲得數(shù)據(jù)，由此，執(zhí)行測量花費很長的時間。
[0016]當(dāng)進一步對獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如主成分分析的多變量分析時，如果存在許多測量波數(shù)，那么，除了測量以外，還需要大量的時間來分析。
[0017]因此，當(dāng)在移動觀察區(qū)域的同時進行觀察時，諸如當(dāng)發(fā)現(xiàn)希望的觀察區(qū)域時，難以關(guān)于觀察區(qū)域的移動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)明提供能夠在移動觀察區(qū)域的同時進行觀察時，諸如在發(fā)現(xiàn)希望的觀察區(qū)域時，關(guān)于區(qū)域移動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來自觀察區(qū)域的光作為光譜數(shù)據(jù)的信號檢測器的光譜檢測單元；被配置為移動觀察區(qū)域的移動單元；以及執(zhí)行控制操作以允許光譜檢測單元和移動單元相互響應(yīng)地移動的控制器。光譜顯微鏡裝置被控制為使得，在移動單元移動觀察區(qū)域并且測量被執(zhí)行的觀察區(qū)域移動時間以及在觀察區(qū)域固定并且測量被執(zhí)行的移動停止時間，執(zhí)行不同測量條件之間的切換。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的光譜顯微鏡裝置:能夠在移動觀察區(qū)域的同時進行觀察時關(guān)于區(qū)域移動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施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0023]圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第一實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)明的第一實施例中的移動觀察區(qū)域時的測量條件與固定觀察區(qū)域時的測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量波數(shù)切換根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的測量條件的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且，示意性地示出移動觀察區(qū)域時的測量條件的切換。
[0026]圖3B是用于描述允許基于測量波數(shù)切換根據(jù)本發(fā)明的第一實施例中的測量條件的示例性結(jié)構(gòu)的示圖，并且，示意性地示出固定觀察區(qū)域時的測量條件的切換。
[0027]圖4A是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的激勵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)明的第二實施例的激勵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)明的第五示例性實施例的在二維平面中(沿X和Y方向)移動觀察區(qū)域的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖7是示出本發(fā)明的第九實施例中的指定固定觀察區(qū)域時的觀察區(qū)域的移動、預(yù)覽顯示和觀察區(qū)域的移動的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面，描述根據(jù)本發(fā)明的若干實施例的光譜顯微鏡裝置。但是，本發(fā)明不限于根據(jù)這些實施例的結(jié)構(gòu)。
[0033][第一實施例]
[0034]參照圖1，作為第一實施例，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)實施例的光譜顯微鏡裝置包括光譜檢測單元1、移動控制器(移動單元)2、控制PC 6、輸出顯示器7和觀察區(qū)域指定機構(gòu)8。光譜檢測單元1包含光源3、顯微鏡部分4和信號檢測器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的光源(能夠控制輸出波長的光源)。
[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)域的范圍的波長的光源選擇光源。
[0038]控制PC 6輸出測量波數(shù)信息和關(guān)于樣本上的測量位置的信息。
[0039]光源輸出事先選擇的波長的光。
[0040]與顯微鏡部分4連接的移動控制器2從控制PC 6接收測量位置信息，并且，移動已被設(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檢測器5檢測。
[0042]控制PC 6產(chǎn)生和存儲集成了位置信息、波長信息和來自信號檢測器5的信號的數(shù)據(jù)。
[0043]此外，當(dāng)通過改變光源的波長進行測量時，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)果的信號分析單元。
[0045]此時，顯示的分析結(jié)果是空間映射某個波數(shù)的信號強度分布的光譜圖像。作為替代方案，可例如通過與測量的樣本的成分對應(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。為了加速測量和分析，可以通過例如場可編程門陣列(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、光源的波長和檢測光的波長，那么能夠基于非線性光學(xué)現(xiàn)象選擇和檢測信號，諸如多光子吸收信號、和頻率產(chǎn)生信號、差頻率產(chǎn)生信號、激勵拉曼散射信號、以及相干反斯托克斯拉曼散射信號。
[0048]使用一個光源的情況的例子包括二光子吸收和第二諧波產(chǎn)生。
[0049]使用具有不同波長的兩個光源的情況的例子包括和頻率產(chǎn)生、差頻率產(chǎn)生、二波長類型多光子吸收、激勵拉曼散射、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)的信號值表示。
[0051]波數(shù)的定義根據(jù)測量方法而稍有不同。在使用一個光源的分光法(spectroscopy)中，波數(shù)是測量波長的倒數(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，測量波數(shù)是兩個光源的波長的倒數(shù)的差或者和。
[0052]在后一種情況下，可關(guān)于一個波數(shù)獲得兩個光源的波長的多個組合。當(dāng)要改變測量波數(shù)時，適當(dāng)?shù)馗淖兓蜻x擇光源的波長。但是，當(dāng)所述光源中的一個光源的波長固定時，波數(shù)的變化僅與所述光源中的另一個光源的波長的變化對應(yīng)。
[0053]當(dāng)操作光譜顯微鏡裝置時，操作者操作觀察區(qū)域指定機構(gòu)8、驅(qū)動移動控制器2并且移動樣本上的觀察區(qū)域。
[0054]這里，術(shù)語“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)域指定機構(gòu)8，也可使用諸如鼠標(biāo)和鍵盤的輸入裝置。觀察區(qū)域指定機