显微镜系统技术方案

一种显微镜系统，作为用于观测样本的光学显微镜系统，该显微镜系统包括：成像光学系统，其形成透射光或由样本反射的光的图像；照明光源，在样本上照射照明光；照明光学系统，其具有第一空间光调制元件，该第一空间光调制元件改变在成像光学系统的光瞳的共轭位置处的照明光强分布，且将源自照明光源的光线照射在样本上；图像传感器，其探测通过成像光学系统的光线；以及计算部件，其基于由第一空间光调制元件形成的照明光强分布和由图像传感器探测的输出数据来计算适于样本观测的照明光强分布。

Microscope system

A microscope system, as for the optical microscope observation samples, including the microscope system: optical imaging systems, the formation of transmitted light or light reflected by the sample image; the lighting source, in the sample of illumination light; lighting optical system, the article has a spatial light modulation element, the first spatial light modulation change the lighting intensity distribution at the conjugate element position in pupil imaging of optical system, and from the illumination light in the sample; the image sensor, the detection of the optical imaging system of light; and computing components, which is based on the illumination intensity distribution formed by the first space light modulation element and the output data image sensor to calculate the illumination intensity distribution for the sample observations.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年10月19日、申请号为201180050056.2、专利技术创造名称为：“显微镜系统”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种获得并形成适于观测的照明光强分布的显微镜系统。本专利技术要求于2010年10月20日提交的申请号为2010-235155的日本专利申请，其内容以引用的方式合并于此。
技术介绍
在明视场显微镜中，通过改变具有圆形形状的光阑来调节照明光强分布。此外，可基于观测者的决定选择并应用光阑的形状。在相差(phase-contrast)显微镜中，环形光阑和相位环形成照明光强分布。由于照明光强分布对样本的观测图像有很大的影响，因而圆形光阑、环形光阑及相位环等都有待于测试以进一步改善样本的观测图像。例如，在公开号为2009-237109的日本未审专利申请中，提供调制部件来环绕以相位环的环形形状形成的环形区域，该调制部件被形成为使得调制部件的透射轴方向不同于除调制部件以外的区域的透射轴方向，从而实现了能够连续改变对比度的相差显微镜。
技术实现思路
然而，在上述显微镜中，光阑的形状一定程度上都是固定的，在照明光强分布的调节上存在限制。此外，即使在选择光阑的形状的情况下，仍基于观测者的决定或经验来进行选择，因而光阑形状并不能总是被形成以在观测期间能够以其最佳条件来观测目标图像。此外，在相差显微镜中，环形光阑和相位环的位置是固定的，因而难以自由地选择形状，以及在观测期间以其最佳条件来观测目标图像。因此，本专利技术提供了一种显微镜系统，其获得并形成适于观测样本的照明光强分布。根据第一方面，一种显微镜系统，作为用于观测样本的光学显微镜系统，包括：成像光学系统，其形成透射光或从样本反射的光的图像；照明光源，向样本照射照明光；照明光学系统，其具有第一空间光调制元件，该第一空间光调制元件改变在成像光学系统的光瞳的共轭位置处的照明光强分布，且将源自照明光源的光线照射在样本上；图像传感器，其探测通过成像光学系统的光线；以及计算部件，其基于由第一空间光调制元件形成的照明光强分布和图像传感器探测的输出数据来计算适于样本观测的照明光强分布。根据本专利技术，提供了一种显微镜系统，其获得并形成适于在观测期间以良好条件观测目标图像的照明光强分布。附图说明图1是显微镜系统100的示意性结构图。图2A是在其中第一空间光调制元件90为液晶面板93的示意性结构图。图2B是在其中第一空间光调制元件90为数字微镜装置(DMD)94的示意性结构图。图3是找到合适照明区域91的“爬山法”(hillclimbingmethod)的流程图。图4A是显示部件21的区域设定部分22和参数设定部分23的图。图4B是设定第一空间光调制元件90的照明区域91的显示部件21的图。图5是由第一空间光调制元件90形成的照明区域91的示意性俯视平面图。图6是使用遗传算法的流程图。图7A是具有较大直径的圆形形状的照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图。图7B是具有较小直径的圆形形状的照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图。图7C是具有环形形状的照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图。图7D是具有四个较小圆形形状的照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图，其中照明区域91关于光轴轴对称地设置。图7E是具有两个四边形形状的照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图，其中照明区域91关于光轴轴对称地设置。图7F是在其中非轴对称地形成照明区域91的第一空间光调制元件90的示意性俯视平面图。图8A是图示在图7A和图7B之间组合的例子的图。图8B是图示在图7A和图7D之间组合的例子的图。图9A是估计样本60的相位信息的方法1的流程图。图9B是在显示部件21的参数设定部分23上显示的目标信息获取屏23d的图。图9C是估计样本60的显微结构信息的方法的流程图。图9D是估计关于样本60的照明光的波长特性的信息的方法的流程图。图10A是估计样本60的相位信息的方法2的流程图。图10B是以第一空间光调制元件90的示意性视图示出的显示部件21的图。图11是显微镜系统200的示意性结构图。图12是探测目标的空间频率信息的方法的流程图。图13A是显示部件21的图，其中显示了在样本60为集成电路(IC)时，由第二图像传感器280探测的光瞳273的图像的画面。图13B是显示部件21的图，其中显示了在样本60为生物目标时，由第二图像传感器280探测的光瞳273的图像的画面。图13C是显示部件21的图，其中显示了在样本60为生物目标时，由第二图像传感器280探测的在红光、蓝光和绿光的每个波长上的光瞳273的图像的画面。图14A是显微镜系统300的示意性结构图。图14B是第一空间光调制元件390的俯视平面图。图14C是第二空间光调制元件396的俯视平面图。附图标记说明20：计算部件21：显示部件22：区域设定部分23：参数设定部分23a至23g：目标信息获取屏24：观测区域30：照明光源32：点光源40：照明光学系统41：第一聚光透镜42：第二聚光透镜44：波长滤波器50：平台60：样本70：成像光学系统71：物镜80：图像传感器90，390：第一空间光调制元件91：照明区域92：光遮挡部件93：液晶面板94：数字微镜装置(DMD)100，200，300：显微镜系统242：中继透镜272：分束器273：光瞳280：第二图像传感器396：第二空间光调制元件397：相位调制区域398：衍射光透射区域具体实施方式(第一示例)在第一示例中，将给出显微镜系统100的描述，其通过自由改变光阑的形状来获得适于在观测期间以较佳条件观测目标图像的照明光强分布来进行自动调节。<显微镜系统100>图1是显微镜系统100的示意性结构图。显微镜系统100主要包括：照明光源30；照明光学系统40；平台50；成像光学系统70；图像传感器80；以及计算部件20。下文中，由照明光源30射出的光线的中心轴被设为Z轴方向，以及垂直于Z轴且相互正交的方向被设为X轴方向和Y轴方向。照明光源30例如将白色照明光照射在样本60上。照明光学系统40包括第一聚光透镜41、波长滤波器44、第一空间光调制元件90以及第二聚光透镜42。此外，成像光学系统70包括物镜71。在其上放置有具有诸如细胞组织等未知结构的样本60的状态下，平台50在XY轴方向上可以移动。此外，成像光学系统70在图像传感器80上形成透射光或样本60的反射光的图像。在照明光学系统40中，例如在与成像光学系统70的光瞳位置共轭的位置处设置照明光学系统40的第一空间光调制元件90，该第一空间光调制元件能够改变在成像光学系统70的光瞳的共轭位置处的照明光强分布。此外，第一空间光调制元件90具有其形状和尺寸可自由改变的照明区域91，且能够通过改变照明区域91的尺寸或形状任意改变照明光强分布。此外，波长滤波器44将透射光线的波长限制在特定范围内。作为波长滤波器44，例如使用仅透射波长在特定范围内的光线的带通滤波器。波长滤波器44可被移除，并通过提供用于透射具有各个不同波长的多个光线的带通滤波器来替代。因而，能够控制通过波长滤波器44透射的光的波长。计算部件20接收由图像传感器80探测的输出数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微镜系统，该显微镜系统包括：照明光源，向样本照射照明光；成像光学系统，其对所述样本的透射光或反射光进行成像；照明光学系统，其具有第一空间光调制元件，该第一空间光调制元件改变在所述成像光学系统的光瞳的共轭位置处的所述照明光的强度分布，该照明光学系统将源自所述照明光源的光线照射在所述样本上；图像传感器，其探测通过所述成像光学系统的光线；以及计算部件，其在每次由所述第一空间光调制元件使所述照明光的强度分布改变时，对在使所述照明光的强度分布改变之后由所述图像传感器探测的输出数据与在使所述照明光的强度分布改变之前由所述图像传感器探测的输出数据进行比较，逐次地求出适于观测所述样本的所述照明光的强度分布。

【技术特征摘要】
2010.10.20 JP 2010-2351551.一种显微镜系统，该显微镜系统包括：照明光源，向样本照射照明光；成像光学系统，其对所述样本的透射光或反射光进行成像；照明光学系统，其具有第一空间光调制元件，该第一空间光调制元件改变在所述成像光学系统的光瞳的共轭位置处的所述照明光的强度分布，该照明光学系统将源自所述照明光源的光线照射在所述样本上；图像传感器，其探测通过所述成像光学系统的光线；以及计算部件，其在每次由所述第一空间光调制元件使所述照明光的强度分布改变时，对在使所述照明光的强度分布改变之后由所述图像传感器探测的输出数据与在使所述照明光的强度分布改变之前由所述图像传感器探测的输出数据进行比较，逐次地求出适于观测所述样本的所述照明光的强度分布。2.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中，所述计算部件基于由所述图像传感器探测的输出数据来计算所述样本的对比度或空间频率。3.根据权利要求2所述的显微镜系统，其中，所述计算部件基于所述对比度或所述空间频率设定所述样本的观测区域。4.根据权利要求1至3中任一项所述的显微镜系统，其中，所述照明光源改变照射在所述样本上的所述照明光的波长，所述计算部件基于所述改变后的各波长的所述输出数据来计算适于观测所述样本的波长。5.根据权利要求1至4中任一项所述的显微镜系统，其中，还包括设定部件，所述设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：大木裕史，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：日本;JP