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(jìn)行測量的光譜顯微鏡(spectralmicroscopy)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，利用非線性光學(xué)現(xiàn)象的光譜顯微鏡已經(jīng)被開發(fā)，并且希望被用作配置成觀察活體內(nèi)物質(zhì)分布的單元。這些顯微鏡利用各種非線性光學(xué)現(xiàn)象，諸如和頻產(chǎn)生(generat1n of sum-frequency)和多光子吸收。
[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匹配試樣(specimen)的分子振動頻率時(shí)，在聚焦點(diǎn)處發(fā)生特定散射的現(xiàn)象被利用。
[0005]這些顯微鏡是使極強(qiáng)光(諸如激光)會聚在試樣上并在試樣上移動測量點(diǎn)的同時(shí)檢測散射光的掃描光學(xué)顯微鏡。
[0006]可以形成通過改變光的波長來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，已知相干反斯托克斯拉曼散射顯微鏡。作為其另一示例，在〃Nature Photonics 6，845-851，2012〃(NPL 1)中公開了受激拉曼散射光譜顯微鏡。該受激拉曼散射光譜顯微鏡能夠在高速執(zhí)行波長掃頻時(shí)高速獲得拉曼散射光譜的空間分布ο
[0008]根據(jù)這些技術(shù)，由于可以獲得比當(dāng)使用自發(fā)拉曼散射技術(shù)時(shí)所獲得的那些信號顯著更強(qiáng)的信號，因此這些技術(shù)在高速獲得光譜圖像方面是有效的。
[0009]日本專利特開N0.2011-196853 (PTL 1)描述了通過對拉曼散射光譜執(zhí)行多變量分析(諸如主成分分析)而區(qū)分構(gòu)成成分的技術(shù)。這些技術(shù)使得對于例如未染色生物組織分離和顯示相應(yīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)或構(gòu)成材料的信息片段成為可能。
[0010]引文列表
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]PTL 1:日本專利特開 N0.2011-196853
[0013]非專利文獻(xiàn)
[0014]NPL 1:Nature Photonics 6, 845-851, 2012
[0015]上述現(xiàn)存光譜顯微鏡具有以下問題。即，為了獲得詳細(xì)的光譜分布，必須獲得空間中許多測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其導(dǎo)致花費(fèi)很長時(shí)間執(zhí)行測量。
[0016]從而，當(dāng)在移動觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)，諸如當(dāng)尋找希望的觀察區(qū)域時(shí)，難以以相對于觀察區(qū)域的移動的良好跟隨性快速顯示分析結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提供當(dāng)在移動觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)(諸如當(dāng)尋找希望的觀察區(qū)域時(shí))，能夠以相對于區(qū)域的移動的良好跟隨性快速顯示分析結(jié)果的光譜顯微鏡裝置。
[0018]解決問題的方案
[0019]根據(jù)本發(fā)明的光譜顯微鏡裝置包括光譜檢測單元，該光譜檢測單元包括能夠控制輸出波長的光源，設(shè)有被從光源輸出的光照射的觀察區(qū)域的顯微鏡部分，以及檢測來自觀察區(qū)域的光作為光譜數(shù)據(jù)的信號檢測器；移動單元，配置成移動觀察區(qū)域；以及控制器，執(zhí)行控制操作以允許光譜檢測單元和移動單元響應(yīng)于彼此而移動。光譜顯微鏡裝置被控制成使得在觀察區(qū)域移動時(shí)和在觀察區(qū)域移動停止時(shí)執(zhí)行在基于測量點(diǎn)的數(shù)量的不同測量條件之間的切換，其中在觀察區(qū)域移動時(shí)由移動單元移動觀察區(qū)域并執(zhí)行測量，在觀察區(qū)域移動停止時(shí)觀察區(qū)域固定并執(zhí)行測量。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，在移動觀察區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行觀察時(shí)(諸如當(dāng)尋找希望的觀察區(qū)域時(shí))，可以實(shí)現(xiàn)能夠以相對于區(qū)域移動的良好跟隨性快速顯示分析結(jié)果的光譜顯微鏡裝置。
[0021]本發(fā)明的其他特征從以下參考附圖對示例性實(shí)施例的描述將變得清楚。
【附圖說明】
[0022][圖1]圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023][圖2]圖2是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中的在當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)的測量條件和當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)的測量條件之間進(jìn)行切換的示意圖。
[0024][圖3A]圖3A是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的受激拉曼散射光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的視圖，并且圖3A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的功能的示意圖。
[0025][圖3B]圖3B是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的受激拉曼散射光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)的視圖，并且圖3B是更加詳細(xì)示出顯微鏡部分的示意圖。
[0026][圖4]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的三維空間中觀察區(qū)域的移動狀態(tài)和測量點(diǎn)數(shù)量的改變之間的關(guān)系的示意圖。
[0027][圖5]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)的測量點(diǎn)數(shù)量的改變和當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)的測量點(diǎn)數(shù)量的改變的示意圖。
[0028][圖6]圖6是示出本發(fā)明第九實(shí)施例中的在指定固定觀察區(qū)域時(shí)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(shí)施方式】
[0029]接下來，描述根據(jù)本發(fā)明幾個實(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)。
[0030]第一實(shí)施例
[0031]參考圖1描述作為第一實(shí)施例的應(yīng)用本發(fā)明的光譜顯微鏡裝置的示例性結(jié)構(gòu)。
[0032]如圖1所示，根據(jù)該實(shí)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(jī)構(gòu)8。光譜檢測單元1包括光源
3、顯微鏡部分4和信號檢測器5。
[0033]光源3是激光源或其它光源。例如，這樣的光源中包括被配置成能夠改變或選擇波長的光源(能夠控制輸出波長的光源)。
[0034]光源的類型沒有特別的限定，因此可以從具有從毫米波區(qū)域到X射線區(qū)域的波長范圍的光源選擇光源。
[0035]控制PC 6輸出測量波數(shù)信息和關(guān)于試樣上測量位置的信息。
[0036]光源輸出先前所選擇的波長的光。
[0037]連接到顯微鏡部分4的移動控制器2從控制PC 6接收測量位置信息，并且移動已經(jīng)在顯微鏡部分4中設(shè)置的試樣的位置。
[0038]從光源3導(dǎo)入到顯微鏡部分4中的光掃描并且照射試樣。從試樣出射的光被信號檢測器5檢測。
[0039]控制PC 6產(chǎn)生和存儲其中已經(jīng)整合有位置信息、波長信息和來自信號檢測器5的信號的數(shù)據(jù)。
[0040]此外，當(dāng)通過改變光源的波長來進(jìn)行測量時(shí)，可以獲得光譜的空間分布。
[0041]控制PC 6分析光譜數(shù)據(jù)并且將分析結(jié)果輸出到輸出顯示器7。
[0042]此時(shí)，所顯示的分析結(jié)果是空間映射某個波數(shù)的信號強(qiáng)度分布的光譜圖像?？商娲?，所顯示的分析結(jié)果可以例如通過與所測量的試樣的成分相應(yīng)的顏色來顯示。
[0043]雖然，一般的峰值檢測技術(shù)等可以被用作光譜分析技術(shù)，但是光譜分析技術(shù)不限于此。為了加速測量和分析，包括數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的處理操作的部分可以通過例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)在控制PC 6處執(zhí)行。
[0044]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)動移動控制器2，并且在試樣上移動觀察區(qū)域。
[0045]這里，術(shù)語“觀察區(qū)域”指這樣的區(qū)域:該區(qū)域被用光照射，并且在試樣表面上被大體水平地指定。
[0046]作為觀察區(qū)域指定機(jī)構(gòu)8，也可以使用諸如鼠標(biāo)和鍵盤之類的輸入裝置。觀察區(qū)域指定機(jī)構(gòu)8可以是包括例如操縱桿或軌跡球的專用裝置。在觀察區(qū)域中，例如，光掃描試樣的表面以二維地獲得光譜信號。觀察區(qū)域可以通過移動臺、移動光掃描區(qū)域或者通過適當(dāng)?shù)貓?zhí)行這些的組合來移動。但是，移動觀察區(qū)域的方法沒有特別的限制。
[0047]整個觀察區(qū)域主要基于用于移動觀察區(qū)域的機(jī)構(gòu)的可移動范圍來限定。
[0048]根據(jù)該實(shí)施例的光譜顯微鏡裝置被控制成使得光譜檢測單元和移動單元通過控制PC 6而響應(yīng)于彼此可以移動。
[0049]也就是說，光譜顯微鏡裝置被配置成響應(yīng)于移動控制器2允許在當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)的光譜測量條件和當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)的光譜測量條件之間切換。
[0050]圖2是示出在當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)的測量條件和當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)的測量條件之間進(jìn)行切換的示意圖。
[0051]也就是說，當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)，測量在測量條件1下執(zhí)行，并且當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)，測量條件1被切換到測量條件2?？商娲兀梢蕴峁z測觀察區(qū)域的移動狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)并且自動切換測量條件的功能。
[0052]參考圖2描述當(dāng)所切換的測量條件為測量點(diǎn)的數(shù)量時(shí)的操作。在圖2中，測量區(qū)域中網(wǎng)格的交點(diǎn)表示測量點(diǎn)。
[0053](1)當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí):所設(shè)置的測量點(diǎn)的數(shù)量小于當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)所設(shè)置的測量點(diǎn)的數(shù)量(見圖2)。直到在設(shè)置的觀察條件下的測量完成為止，通過例如移動臺來移動觀察區(qū)域才停止。即，重復(fù)多步驟的移動。分析結(jié)果可以例如通過顏色識別和顯示為成分分布Ο
[0054](2)當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)(或者當(dāng)觀察區(qū)域的移動停止時(shí)):所設(shè)置的測量點(diǎn)的數(shù)量大于當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)所設(shè)置的測量點(diǎn)的數(shù)量(見圖2)。通過設(shè)置大量的測量點(diǎn)，可以獲得具有更高空間分辨率的詳細(xì)光譜。
[0055]執(zhí)行測量和分析所花費(fèi)的時(shí)間增加。但是，由于觀察區(qū)域固定，因此相對于移動的跟隨性不會成為問題。
[0056]雖然當(dāng)觀察區(qū)域移動時(shí)和當(dāng)觀察區(qū)域固定時(shí)所設(shè)置的測量點(diǎn)的數(shù)量是預(yù)先設(shè)置的，但是當(dāng)