[發(fā)明專利]相位調(diào)制設備及激光顯微鏡

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580051817.4
• 申請日: 2015-06-22
• 公開（公告）號: CN106716220A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 田邊綾乃
• 申請（專利權）人: 西鐵城時計株式會社
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06;G02F1/01;G02F1/13
• 代理公司: 上海華誠知識產(chǎn)權代理有限公司31300
• 代理人: 劉煜

本發(fā)明的相位調(diào)制設備(3)具有：第1相位調(diào)制元件(11)，其根據(jù)施加至多個第1電極中的各電極的電壓來調(diào)制光束的相位，所述多個第1電極形成為，將與由包含物鏡(4)的光學系統(tǒng)產(chǎn)生的波像差的第2像差成分相對于第1像差成分的第1比所對應的相位分布反極性的相位調(diào)制量賦予光束；第2相位調(diào)制元件(12)，其根據(jù)施加至多個第2電極中的各電極的電壓來調(diào)制光束的相位，所述多個第2電極形成為，將與第2像差成分相對于第1像差成分的第2比所對應的相位分布反極性的相位調(diào)制量賦予光束；以及控制電路(13)，其根據(jù)從物鏡到光束的聚光位置為止的距離來控制施加至多個第1電極及多個第2電極的電壓。

技術領域

本發(fā)明涉及一種對顯微鏡等當中所使用的光學系統(tǒng)中產(chǎn)生的像差進行補償?shù)南辔徽{(diào)制設備以及使用這種相位調(diào)制設備的激光顯微鏡。

背景技術

共聚焦激光顯微鏡通過物鏡將激光會聚在試樣上，利用光學系統(tǒng)來傳送由試樣產(chǎn)生的反射光、散射光或熒光，并利用檢測器來接收穿過配置在與試樣上的聚光點在光學上共軛的位置的針孔之后的光束。通過配置針孔，可過濾掉產(chǎn)生自試樣上的聚光點以外的光，因此共聚焦激光顯微鏡可獲取到SN比良好的圖像。

此外，共聚焦激光顯微鏡通過沿兩個方向(X方向、Y方向)對試樣掃描激光來獲取試樣的平面圖像，所述兩個方向(X方向、Y方向)沿著與光軸垂直的面且相互正交。另一方面，共聚焦激光顯微鏡通過改變沿著光軸方向(Z方向)的物鏡與試樣間的間隔來獲取Z方向的多個斷層像(Z-Stack)，由此生成試樣的3D圖像。

在觀察生物體試樣的情況下，大多是以浸沒在培養(yǎng)液中的狀態(tài)透過蓋玻片來觀察該生物體試樣。此外，通常而言，物鏡是設計成在蓋玻片正下方成像性能最佳。在觀察生物體試樣內(nèi)部的情況下，需要獲取透過培養(yǎng)液或生物體組織的、具有縱深的觀察位置的圖像，從而會與從蓋玻片正下方到觀察位置為止的距離成比例地產(chǎn)生像差，結(jié)果導致分辨率降低。

進而，蓋玻片的厚度也在公差的范圍內(nèi)與設計值(例如0.17mm)存在偏差，而蓋玻片折射率1.525與生物體試樣折射率1.38～1.39的差會導致和蓋玻片的實際厚度與設計厚度的差成比例地產(chǎn)生像差。此外，在物鏡為浸沒物鏡的情況下，同樣會因生物體試樣折射率與水的折射率(1.333)的差異而導致與到觀察位置為止的生物體深度成比例地產(chǎn)生像差。因此，在觀察生物體深部時，分辨率會降低。

解決該缺點的手段之一有校正環(huán)(例如，參考專利文獻1)。校正環(huán)是設置在物鏡上的環(huán)狀的轉(zhuǎn)動構件，通過轉(zhuǎn)動校正環(huán)，構成物鏡的透鏡組的間隔得到變更。由此，因蓋玻片的厚度的誤差或者觀察生物體深部的情況下所產(chǎn)生的像差得以消除。校正環(huán)上標有刻度，例如，像0、0.17、0.23這樣大致標注有蓋玻片厚度的數(shù)值。于是，根據(jù)實際使用的蓋玻片的厚度來調(diào)節(jié)校正環(huán)的刻度，由此，透鏡組的間隔以在該厚度下被最佳化的方式得到調(diào)整。

但是，校正環(huán)的操作是通過用手轉(zhuǎn)動附在物鏡上的環(huán)狀的調(diào)整機構來進行的。因此，會發(fā)生因該調(diào)整機構的調(diào)整所引起的焦點的偏移或者視野的偏移。此外，要確定物鏡的最佳位置，需要反復進行校正環(huán)的操作和調(diào)焦，從而存在最佳化的過程較為繁雜的問題。由于過程較為繁雜，因此達到最佳位置的調(diào)整較為費事，從而還存在熒光色素褪色的問題。熒光色素的褪色是指持續(xù)照射激發(fā)光而導致所產(chǎn)生的熒光強度變?nèi)醯膯栴}。

此外，校正環(huán)的操作較為精密，目前，該操作下的調(diào)焦的調(diào)整結(jié)果的判斷是由對圖像進行目視觀察的人來進行，極難判斷是否為最佳位置。尤其是在Z-Stack的拍攝中，須以與縱深方向的獲取圖像數(shù)量相當?shù)拇螖?shù)反復進行該作業(yè)，極為繁雜。因此，目前能夠充分運用校正環(huán)的使用者較少。進而，在某些試樣的情況下，因手的觸碰所引起的振動會對觀察位置產(chǎn)生影響，因此，期望以手不觸碰物鏡的方式自動調(diào)整焦點。