光聲顯微鏡裝置的制造方法
【專利摘要】光聲顯微鏡裝置(100)具有：光源(101)，其產(chǎn)生用于產(chǎn)生光聲波的激勵(lì)光；物鏡(103)，其使激勵(lì)光會(huì)聚到標(biāo)本(S)上；掃描部(102)，其使標(biāo)本(S)上的激勵(lì)光的會(huì)聚位置移動(dòng)；光聲波檢測(cè)部(202)，其具有檢測(cè)所產(chǎn)生的光聲波的傳感器部(201)；以及圖像構(gòu)成部(251)，其基于來(lái)自光聲波檢測(cè)部(202)的數(shù)據(jù)，構(gòu)成圖像，在傳感器部(201)中，能夠接收入射到傳感器部(201)的光聲波的范圍的角度比與物鏡(103)的照明側(cè)的數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的角度大。
【專利說(shuō)明】
光聲顯微鏡裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及光聲顯微鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光聲波是指在熱彈性過(guò)程中產(chǎn)生的聲波的一種，上述熱彈性過(guò)程是在向物質(zhì)照射 了吸收波長(zhǎng)范圍的光時(shí)產(chǎn)生的。因此，光聲波作為使吸收特性成像的方法而受到關(guān)注。此 夕h光聲波是超聲波的一種，與光相比，具有不易受到散射的影響的特征，因此被應(yīng)用為活 體內(nèi)部的成像手段。
[0003] 在將光聲波作為檢測(cè)信號(hào)而應(yīng)用于成像的光聲顯微鏡中，采用了如下方法:使用 與觀察對(duì)象物的吸收波長(zhǎng)范圍匹配的脈沖光來(lái)作為激勵(lì)光，通過(guò)物鏡會(huì)聚該激勵(lì)光而通過(guò) 聚光點(diǎn)掃描標(biāo)本內(nèi)，由此，用傳感器(transducer)等檢測(cè)由此在各聚光點(diǎn)位置產(chǎn)生的光聲 波。如果利用上述光聲顯微鏡，在用聚光點(diǎn)掃描標(biāo)本時(shí)，如果在聚光點(diǎn)位置處存在吸收物 質(zhì)，則產(chǎn)生光聲波，因此通過(guò)檢測(cè)該光聲波，能夠使標(biāo)本內(nèi)的吸收特性成像。
[0004] 作為運(yùn)樣的光聲顯微鏡，例如已知專利文獻(xiàn)1公開的光聲顯微鏡。圖12示出專利文 獻(xiàn)1所公開的光聲顯微鏡。在圖12中，來(lái)自未圖示的激光脈沖光源的激勵(lì)光L經(jīng)過(guò)聚光透鏡 11、針孔12、振動(dòng)反射鏡13、物鏡14、校正透鏡15、等腰棱鏡16、硅油層17、菱形棱鏡18 W及聲 透鏡19后，被會(huì)聚到標(biāo)本S的內(nèi)部。此外，通過(guò)激勵(lì)光L的照射而從標(biāo)本S內(nèi)的會(huì)聚位置產(chǎn)生 的光聲波U被聲透鏡19會(huì)聚并進(jìn)行波前變換，在菱形棱鏡18內(nèi)反射并被超聲波傳感器20檢 測(cè)到。
[0005] 在圖12中，等腰棱鏡16和菱形棱鏡18經(jīng)由硅油層17結(jié)合。聲透鏡19與菱形棱鏡18 接合，使得和光學(xué)透鏡的光軸對(duì)應(yīng)的聲軸與物鏡14的光軸一致、且聲透鏡19的焦點(diǎn)位置與 物鏡14的焦點(diǎn)位置一致。超聲波傳感器20與菱形棱鏡18接合，使得來(lái)自聲透鏡19的焦點(diǎn)的 光聲波U在波陣面被聲透鏡19變換為平面波后垂直入射到超聲波傳感器20的檢測(cè)面。此外， 標(biāo)本S被浸潰到液體中。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[000引專利文獻(xiàn)1:特表2011-519281號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 在圖12示出的結(jié)構(gòu)的光聲顯微鏡中，通過(guò)使振動(dòng)反射鏡13振動(dòng)，使被照射到標(biāo)本S 的激勵(lì)光L偏轉(zhuǎn)，用激勵(lì)光L的聚光點(diǎn)掃描標(biāo)本S。但是，在通過(guò)振動(dòng)反射鏡13使激勵(lì)光L偏轉(zhuǎn) 時(shí)，由從聲透鏡19的焦點(diǎn)位置偏離照射的聚光點(diǎn)而產(chǎn)生的光聲波U在由聲透鏡19進(jìn)行波前 變換后，傾斜入射到超聲波傳感器20的檢測(cè)面。
[0011] 運(yùn)里，超聲波傳感器20被設(shè)定為，在平面波垂直入射的情況下檢測(cè)靈敏度最高。運(yùn) 里，當(dāng)要擴(kuò)大振動(dòng)反射鏡13對(duì)標(biāo)本S的掃描范圍時(shí)，入射到超聲波傳感器20的光聲波U的最 大傾斜度增大而檢測(cè)精度下降。
[0012] 此外，需要將照射到標(biāo)本S的激勵(lì)光L、和從標(biāo)本S返回的光聲波U分離的部件。因 此，難W充分確保工作距離。并且，照射標(biāo)本S的照射側(cè)的激勵(lì)光L的數(shù)值孔徑(NA)減小。
[0013] 本發(fā)明正是鑒于上述觀點(diǎn)而完成的，目的在于提供一種光聲顯微鏡裝置，能夠確 保足夠長(zhǎng)度的工作距離，且能夠在較寬的掃描范圍內(nèi)，W較大的區(qū)域單位進(jìn)行掃描，從而能 夠提局檢測(cè)精度。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 為了解決上述課題并達(dá)成目的，本發(fā)明的光聲顯微鏡裝置的特征在于，具有：
[0016] 光源，其產(chǎn)生用于產(chǎn)生光聲波的激勵(lì)光；
[0017] 物鏡，其使激勵(lì)光會(huì)聚到標(biāo)本上；
[0018] 掃描部，其使標(biāo)本上的激勵(lì)光的會(huì)聚位置移動(dòng)；
[0019] 光聲波檢測(cè)部，其具有檢測(cè)所產(chǎn)生的光聲波的傳感器部；W及
[0020] 圖像構(gòu)成部，其基于來(lái)自光聲波檢測(cè)部的數(shù)據(jù)，構(gòu)成圖像，
[0021] 在所述傳感器部中，能夠接收入射到所述傳感器部的光聲波的范圍的角度比與所 述物鏡的照明側(cè)的數(shù)值孔徑NA對(duì)應(yīng)的角度γ大。
[0022] 數(shù)值孔徑 ΝΑ 用ΝΑ= 1.333 X sin(丫）表示。
[0023] 1.333是水的折射率，丫是物鏡與標(biāo)本間的介質(zhì)（水）中的光束相對(duì)于光軸的最大 角度。與數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的角度是指該γ的角度。
[0024] 此外，能夠接收入射到傳感器部的光聲波的范圍的角度Θ是指光聲信號(hào)的檢測(cè)靈 敏度為最高檢測(cè)靈敏度的入射方向與檢測(cè)靈敏度為最高檢測(cè)靈敏度的1/2的入射方向所成 的角。
[0025] 發(fā)明的效果
[0026] 本發(fā)明起到如下效果:可提供一種光聲顯微鏡裝置，能夠確保足夠長(zhǎng)度的工作距 離，且能夠在較寬的掃描范圍內(nèi)，W較大的區(qū)域單位進(jìn)行掃描，從而能夠提高檢測(cè)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是示出第1實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置的圖。
[0028] 圖2的(a)、(b)是分別示出使振鏡102偏轉(zhuǎn)的情況下的狀態(tài)的圖。
[0029] 圖3是說(shuō)明參數(shù)的圖。
[0030] 圖4的(a)是示出光聲波檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)的圖。圖4的(b)是示出光纖傳感器的端部結(jié) 構(gòu)的圖。圖4的(C)是示出光纖傳感器的指向性分布的圖。
[0031] 圖5的（a)是示出光聲波信號(hào)的圖。圖5的（b)是示出二維的映射的圖。圖5的（C)是 示出標(biāo)本的深度方向的信息的圖。圖5的(d)是示出Ξ維的光聲波圖像的圖。
[0032] 圖6是示出第1實(shí)施方式的變形例的光聲顯微鏡裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033] 圖7的(a)是示出由光纖傳感器檢測(cè)出的光聲波信號(hào)的圖。圖7的(b)是示出由另一 光纖傳感器檢測(cè)出的光聲波信號(hào)的圖。圖7的（C)是示出由又一光纖傳感器檢測(cè)出的光聲波 信號(hào)的圖。
[0034] 圖8的(a)是示出第2實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置的圖。圖8的（b)是說(shuō)明檢測(cè)器保 持部的圖。
[0035] 圖9的(a)是示出第3實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置的圖。圖9的（b)是說(shuō)明檢測(cè)器保 持部的圖。
[0036] 圖10的（a)是示出光聲檢測(cè)部的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖10的(b)是示出光纖傳感器211 的前端結(jié)構(gòu)的圖。
[0037] 圖11的(a)是示出從物鏡的光軸方向觀察到的檢測(cè)器保持部的結(jié)構(gòu)的圖。圖11的 (b)、（c)、（d)是分別示出不同的光纖傳感器檢測(cè)出的光聲波信號(hào)的圖。
[0038] 圖12是說(shuō)明W往的光聲顯微鏡的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 對(duì)本實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置的結(jié)構(gòu)和作用效果進(jìn)行說(shuō)明。另外，本發(fā)明不受 該實(shí)施方式限定。即，在實(shí)施方式的說(shuō)明時(shí)為了例示包含較多的特定詳細(xì)內(nèi)容，但即使在運(yùn) 些詳細(xì)內(nèi)容中加入各種變形或變更，也不會(huì)超出本發(fā)明的范圍。因此，W下說(shuō)明的本發(fā)明的 例示性實(shí)施方式是針對(duì)請(qǐng)求權(quán)利的發(fā)明沒(méi)有失去一般性，并且不對(duì)請(qǐng)求權(quán)利的發(fā)明進(jìn)行任 何限定而被敘述的。
[0040] (第1實(shí)施方式）
[0041] 接著，說(shuō)明第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置100的 特征在于，具有：
[0042] 脈沖光源101，其產(chǎn)生用于產(chǎn)生光聲波的激勵(lì)光；
[0043] 物鏡103,其使激勵(lì)光會(huì)聚到標(biāo)本S上；
[0044] 振鏡102,其是使標(biāo)本上的激勵(lì)光的會(huì)聚位置移動(dòng)的掃描部；
[0045] 光聲波檢測(cè)部202,其具有檢測(cè)所產(chǎn)生的光聲波的傳感器部201; W及
[0046] 圖像構(gòu)成部251，其基于來(lái)自光聲波檢測(cè)部202的數(shù)據(jù)，構(gòu)成圖像，
[0047] 在傳感器部201中，能夠接收入射到傳感器部201的光聲波的范圍的角度比與物鏡 103的照明側(cè)的數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的角度大。
[004引另外，物鏡103是物鏡103的前端與標(biāo)本S之間被液體、例如水W填充的液浸透鏡。
[0049] 通過(guò)該結(jié)構(gòu)，來(lái)自作為脈沖光源的脈沖激光器101的光束被振鏡102反射。并且，W 規(guī)定的角度入射至用于使激勵(lì)光L會(huì)聚到標(biāo)本S上的物鏡103。
[0050] 入射到物鏡103的光束經(jīng)由水W會(huì)聚到標(biāo)本S。如果在標(biāo)本S內(nèi)部的聚光的位置處存 在產(chǎn)生光聲波的物體，則在標(biāo)本S內(nèi)部產(chǎn)生光聲波。
[0051] 接著，說(shuō)明通過(guò)激勵(lì)光L來(lái)掃描標(biāo)本S的結(jié)構(gòu)。
[0052] 光聲波信號(hào)(聲信號(hào))在標(biāo)本S中傳播，進(jìn)而在水W中傳播。在水W內(nèi)傳播后的光聲波 Lr到達(dá)光聲波檢測(cè)部202具有的光纖傳感器201。
[0053] 圖2的(a)、(b)分別示出使振鏡102偏轉(zhuǎn)的情況下的狀態(tài)。
[0054] 在圖2的（a)中，來(lái)自脈沖光源101的激勵(lì)光L的光路被振鏡102彎折45度。然后，平 行的激勵(lì)光L大致垂直地入射到物鏡103。物鏡103將所入射的激勵(lì)光L會(huì)聚到焦點(diǎn)位置。
[0055] 在標(biāo)本S內(nèi)的聚光點(diǎn)位置P0處產(chǎn)生光聲波SN。光聲波SN在標(biāo)本S內(nèi)傳播并行進(jìn)，進(jìn) 而在水W內(nèi)傳播并行進(jìn)。作為在水W中傳播后的光聲波SN中的一部分的光聲波Lr到達(dá)光纖傳 感器201的前端部。
[0056] 圖2的(b)示出使振鏡102相比圖2的(a)中示出的狀態(tài)朝紙面箭頭方向振動(dòng)(傾斜） 后的狀態(tài)。在使振鏡102振動(dòng)時(shí)，例如來(lái)自脈沖光源101的激勵(lì)光L被振鏡102在保持平行光 的狀態(tài)下彎折規(guī)定角度。然后，平行的激勵(lì)光L傾斜地入射到物鏡103。物鏡103將傾斜入射 的激勵(lì)光L會(huì)聚到聚光點(diǎn)位置P1。
[0057] 運(yùn)里，聚光點(diǎn)位置P1(圖2的（b))是與聚光點(diǎn)位置P0(圖2的(a))不同的位置。運(yùn)樣， 能夠通過(guò)振鏡102,利用激勵(lì)光L的聚光點(diǎn)，沿著第1掃描方向和第2掃描方向二維掃描標(biāo)本S 內(nèi)。
[0058] W下，針對(duì)能夠通過(guò)激勵(lì)光L掃描的標(biāo)本S的區(qū)域，將掃描范圍的半徑設(shè)為Xr(即， 進(jìn)行觀察的最大區(qū)域的半徑）。
[0059] 并且，能夠通過(guò)改變物鏡103和標(biāo)本S的相對(duì)距離，使聚光點(diǎn)的位置朝標(biāo)本S的深度 方向移動(dòng)。此外，如上所述，對(duì)于物鏡103,可W適當(dāng)選擇焦距不同的物鏡來(lái)進(jìn)行安裝。
[0060] 在標(biāo)本S內(nèi)的聚光點(diǎn)位置P1處產(chǎn)生了光聲波SN的情況下，光聲波SN在標(biāo)本S內(nèi)傳播 并行進(jìn)，進(jìn)而在水W內(nèi)傳播并行進(jìn)。作為在水W中傳播后的光聲波SN中的一部分的光聲波Lr 到達(dá)光聲波檢測(cè)部202具有的光纖傳感器201的前端部。光聲波檢測(cè)部202是計(jì)算檢測(cè)出的 光聲波Lr的干設(shè)儀。光聲波檢測(cè)部202的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將后述。
[0061 ] 此外，在控制部250上連接有圖像構(gòu)成部251?？刂撇?50與控制部250對(duì)振鏡102的 驅(qū)動(dòng)同步地，即與在平面內(nèi)二維掃描標(biāo)本S時(shí)的激勵(lì)光L的照射定時(shí)同步地，基于從光聲檢 測(cè)部202得到的輸出信號(hào)，將激勵(lì)光L的照射位置與輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)化。例如， 控制部250可W將激勵(lì)光L的照射位置和所取得的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)，也可W將激勵(lì)光L的照射 位置和所取得的輸出波形對(duì)應(yīng)。
[0062] 此外，在將標(biāo)本S的掃描面的數(shù)據(jù)圖像化的情況下，通過(guò)圖像構(gòu)成部251進(jìn)行圖像 化，例如存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部252中，并顯示在未圖示的監(jiān)視器上。另外，圖像構(gòu)成部251可W內(nèi)置 在控制部250中。
[0063] 此外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選滿足W下的條件式。
[0064] Zs X 1:an(目+α) >Xr+d (1)
[00化]運(yùn)里，如圖3所示，
[0066] NA是物鏡103(高倍率用）的數(shù)值孔徑，
[0067] Φ (mm)是實(shí)際視野(Xr的2倍），
[0068] X;r(mm)是進(jìn)行觀察的最大區(qū)域的半徑，
[0069] WD(mm)是物鏡103的工作距離，
[0070] Zs(mm)是光纖傳感器201的前端部與物鏡103的會(huì)聚位置的距離，
[0071] Θ(度)是能夠入射到光纖傳感器201的前端部的光束的角度范圍，
[0072] d(mm)是物鏡103的光軸AXob與光纖傳感器201在垂直于光軸AXob的觀察面內(nèi)（xy 面內(nèi)）的距離，
[0073] α(度)是光纖傳感器201的中屯、軸AXfb與物鏡103的光軸AXob所成的角度。
[0074] 本實(shí)施方式能夠通過(guò)設(shè)為滿足條件式(1)的結(jié)構(gòu)，確保檢測(cè)靈敏度高的區(qū)域。
[0075] W下示出本實(shí)施方式中的條件式(1)的對(duì)應(yīng)值。 ΝΑ 0.巧： Φ (mm '> I WD (mm 11 Zs (mm) 10 目（度） 45
[0076] d '(nim ) 15; 過(guò)（度） 撕 Xr (nim) OJ ZsXtan ( Θ + a ) 37.32 .Xr+d 15.5
[0077] 此外，物鏡103的會(huì)聚位置與光纖傳感器201的、沿著物鏡的光軸的方向的距離Zs 優(yōu)選比從物鏡103的前端部到會(huì)聚位置的距離、即工作距離WD短。
[0078] 在本實(shí)施方式中，如上所述，Zs = 10、WD = ll。運(yùn)樣，能夠確保足夠的工作距離。
[0079] 圖4的(a)示出光聲波檢測(cè)部202的結(jié)構(gòu)。激光二極管203射出波長(zhǎng)λ=1〇〇〇ηπι的光。 來(lái)自激光二極管203的光從光環(huán)行器204的端口 ΡΑ入射、直線傳播、透過(guò)，并從端口 ΡΒ射出。 從端口 ΡΒ射出的光輸入到光纖傳感器201的一個(gè)端子。
[0080] 圖4的（b)示出光纖傳感器201的端部結(jié)構(gòu)。在光纖傳感器201的端部形成有薄膜 201曰。薄膜201a具有用于參照用的光聲波的參照面20化和標(biāo)本側(cè)的物體側(cè)面201c。
[0081] 返回圖4的(a)繼續(xù)說(shuō)明。
[0082] 考慮從光環(huán)行器204的端口 PB射出的光束中的、如上述那樣被照射到標(biāo)本S并再次 返回的光聲信號(hào)Lr。光聲信號(hào)Lr入射到光環(huán)行器204的端口 PB。入射到端口 PB的光聲信號(hào)Lr 此次從端口 PC射出。
[0083] 娃光電探測(cè)器217接收來(lái)自端口 PC的光。在娃光電探測(cè)器217中，得到2個(gè)光束發(fā)生 干設(shè)后的強(qiáng)度信號(hào)。
[0084] 如使用圖4的(b)說(shuō)明那樣，在光纖傳感器201的標(biāo)本S側(cè)的端部，形成有薄膜201a。 光纖傳感器201的前端被浸入到水W中。在薄膜201a的參照面20化處反射后的光束作為參照 光返回到光環(huán)行器204側(cè)。
[0085] 當(dāng)來(lái)自標(biāo)本S的光聲信號(hào)Lr到達(dá)光纖傳感器201的前端時(shí)，薄膜201a的膜厚發(fā)生變 化。W薄膜201b反射后的光束、和W薄膜201c反射后的光束在相同的路徑中返回，并到達(dá)光 環(huán)行器204。
[0086] 因此，由于干設(shè)，光的強(qiáng)度發(fā)生變化，獲得聲信號(hào)作為光的強(qiáng)度信號(hào)。
[0087] 然后，從光環(huán)行器204的端口PB入射的聲強(qiáng)度信號(hào)（光束）入射到娃光電探測(cè)器 217。圖像構(gòu)成部251根據(jù)基于干設(shè)的光的強(qiáng)度信息，構(gòu)成圖像。圖像構(gòu)成步驟將后述。
[0088] 圖4的（C)示出與光纖傳感器201相關(guān)的角度和靈敏度之間的關(guān)系。對(duì)于角度，將沿 著光纖傳感器201的指向性的中屯、軸AX扎(例如參照?qǐng)D2的(a)、圖2的(b))的軸上入射的光 束設(shè)為0度。此外，將最大靈敏度設(shè)為1來(lái)歸一化地示出靈敏度。
[0089] 例如，檢測(cè)從相對(duì)于中屯、軸AX化的45度方向入射的光聲信號(hào)的靈敏度為檢測(cè)從中 屯、軸ΑΧ化的軸上入射的信號(hào)的靈敏度(信號(hào)強(qiáng)度=1)的大致1/2(信號(hào)強(qiáng)度= 0.5)。
[0090] 圖5的（a)示出通過(guò)光聲波檢測(cè)部202得到的光聲波信號(hào)。圖5的（a)的橫軸表示時(shí) 間T，縱軸表示信號(hào)強(qiáng)度I。由此，光聲波信號(hào)成為時(shí)間序列信號(hào)。
[0091] 將信號(hào)振幅的最大值A(chǔ)max設(shè)為來(lái)自聚光點(diǎn)的光聲波信號(hào)的大小。此外，物鏡103的 聚光點(diǎn)的位置信息根據(jù)振鏡102的偏轉(zhuǎn)角得到。
[0092] 因此，圖像構(gòu)成部251能夠根據(jù)位置信息和聲信號(hào)的大小，進(jìn)行圖5的(b)所示的二 維的映射。圖5的(b)示出根據(jù)掃描的xy位置對(duì)標(biāo)本S內(nèi)部的特定的強(qiáng)度信息進(jìn)行映射、并圖 像化后的結(jié)果。
[0093] 并且，通過(guò)物鏡驅(qū)動(dòng)部104(圖1)，物鏡驅(qū)動(dòng)部104(圖1)使物鏡103朝沿著光軸AXob 的Z方向移動(dòng)。其結(jié)果，如圖5的(C)所示，能夠獲得標(biāo)本S的深度Z方向的信息。
[0094] 圖像構(gòu)成部251根據(jù)深度Z方向的信息，對(duì)物鏡103進(jìn)行運(yùn)算。并且，在標(biāo)本S的內(nèi)部 進(jìn)行上述光聲波檢測(cè)。
[0095] 使圖5的(d)所示那樣的、物鏡103的位置改變，再次取得圖像。由此，能夠得到多個(gè) Z方向的圖像。由此，構(gòu)成標(biāo)本S的Ξ維的光聲波圖像。
[0096] 另外，如上所述，將光纖傳感器201能夠檢測(cè)和取得光聲波信號(hào)的指向性的范圍設(shè) 為能夠檢測(cè)至靈敏度最好的狀態(tài)（圖4的（C)的角度0度）的50%的靈敏度的位置（圖4的（C) 的角度45度）的范圍。
[0097] 如上所述，在本實(shí)施方式中，不需要W往的棱鏡或聲透鏡。由此，較大取得至標(biāo)本S 的距離(WD)，因此能夠更明亮地觀察標(biāo)本S的更深部。
[0098] 此外，由于激勵(lì)光L上不需要聲透鏡，因此能夠進(jìn)行滿足物鏡103的光學(xué)性能(數(shù)值 孔徑)的觀察。并且，能夠通過(guò)指向性寬的光纖傳感器201，擴(kuò)大能夠觀察標(biāo)本S的范圍。
[0099] 并且，在圖12的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，為了使來(lái)自標(biāo)本S的光聲波U始終垂直入射到 超聲波傳感器20,假設(shè)替代利用振動(dòng)反射鏡13的掃描，而使包含物鏡14的激勵(lì)光L的入射系 統(tǒng)W及包含聲透鏡19的光聲波U的檢測(cè)系統(tǒng)、與載置標(biāo)本S的標(biāo)本臺(tái)相對(duì)移動(dòng)。但是，該情況 下，掃描耗費(fèi)時(shí)間。
[0100] 與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行掃描時(shí)，不需要物鏡或標(biāo)本臺(tái)的移動(dòng)。因此，起 到能夠進(jìn)行高速的掃描的效果。
[0101] (第1實(shí)施方式的變形例）
[0102] 圖6示出第1實(shí)施方式的變形例的光聲顯微鏡裝置的結(jié)構(gòu)。在本變形例中，如圖6所 示，是檢測(cè)來(lái)自與物鏡103的焦點(diǎn)（聚光點(diǎn)）位置P0不同位置的光聲波信號(hào)的結(jié)構(gòu)。另外，省 略控制部和存儲(chǔ)部的圖示。
[0103] 在本變形例中，為此而另外具有新的光纖傳感器201'和光聲波檢測(cè)部20化。
[0104] 圖7的(a)示出由光纖傳感器201檢測(cè)出的光聲波信號(hào)。
[0105] 例如，由于通過(guò)光纖傳感器201前端的薄膜觀察水W的移位，因此僅由光纖傳感器 201檢測(cè)出的、來(lái)自標(biāo)本S的光聲波信號(hào)不僅受到來(lái)自標(biāo)本S的光聲波Lr的影響，還受到空氣 的干擾、或標(biāo)本S的移動(dòng)等引起的外部振動(dòng)的影響。
[0106] 圖7的(b)示出由光纖傳感器201'檢測(cè)出的光聲波信號(hào)。光纖傳感器201'檢測(cè)來(lái)自 標(biāo)本SW外的區(qū)域的信號(hào)。
[0107] 因此，取圖7的(a)所示的光聲波信號(hào)的強(qiáng)度分布、與圖7的（b)所示的光聲波信號(hào) 的強(qiáng)度分布的差分。圖7的山)示出該結(jié)果。在本變形例中，能夠僅檢測(cè)來(lái)自標(biāo)本S的信號(hào)。因 此，能夠進(jìn)行排除了外界因素的噪聲、即減少了外部環(huán)境的影響的精度高的檢測(cè)。
[0108] 優(yōu)選的是，光纖傳感器201'需要獲得來(lái)自標(biāo)本SW外的聲信號(hào)。因此，優(yōu)選將指向 性最高的方向配置成朝向與標(biāo)本S相反的方向。
[0109] (第2實(shí)施方式）
[0110] 接著，使用圖8的(a),說(shuō)明第2實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置200。
[0111] 另外，對(duì)與第1實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。此外，省略 控制部和存儲(chǔ)部的圖示。
[0112] 光聲波檢測(cè)部202的光纖傳感器（傳感器部）具有多個(gè)、例如3個(gè)傳感器組301a、 30化、301。，
[0113] 多個(gè)傳感器組301a、3(nb、301c優(yōu)選能夠在從期望范圍至全部范圍中的任意范圍 內(nèi)入射來(lái)自作為掃描部的振鏡102能夠掃描的標(biāo)本S的范圍的光聲波Lr。
[0114] 由此，能夠在從期望范圍至全部范圍中的任意范圍內(nèi)，大范圍地觀察來(lái)自標(biāo)本的 范圍的光聲波。
[0115] 并且，優(yōu)選的是，圖像構(gòu)成部251能夠根據(jù)來(lái)自多個(gè)傳感器組301a、3(nb、301c的信 息(光聲波信號(hào)），檢測(cè)標(biāo)本S中的信號(hào)產(chǎn)生源的位置。
[0116] 由此，與W往相比，能夠根據(jù)多個(gè)信息(光聲波信號(hào)），更高精度地檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生源 的位置。
[0117] 此外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，在物鏡103的周邊部，還具有用于保持構(gòu)成傳感 器部的傳感器組301a、3(nb、301d的檢測(cè)器保持部302。
[0118] 圖8的(b)示出從物鏡103的光軸方向觀察到的檢測(cè)器保持部103的結(jié)構(gòu)。
[0119] 由此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、且配置傳感器組的自由度提高。其結(jié)果，能夠增大工作距離、且還 增大xy面內(nèi)的觀察區(qū)域。
[0120] 在本實(shí)施方式中，用于檢測(cè)光聲信號(hào)的3個(gè)光纖傳感器301a、301b、301c在圓筒形 的檢測(cè)器保持部302中離散地設(shè)置于每隔120度的位置處。
[0121] 由此，在1個(gè)光纖傳感器中，即使在無(wú)法充分網(wǎng)羅通過(guò)掃描觀察到的范圍的情況 下，也能夠組合來(lái)自多個(gè)光纖傳感器的信息，生成光聲波信號(hào)的圖像。
[0122] 圖像構(gòu)成部251根據(jù)基于振鏡102的物鏡103的會(huì)聚位置的信息、和由對(duì)應(yīng)的任意 光纖傳感器301a、3(nb、301c檢測(cè)出的信息，構(gòu)成圖像。
[0123] 此外，在3個(gè)光纖傳感器中，在光纖傳感器的檢測(cè)范圍處于光聲波信號(hào)的范圍外的 情況下，能夠?qū)⒃摴饫w傳感器用作在上述變形例中敘述的、進(jìn)行噪聲去除的傳感器。
[0124] W下示出本實(shí)施方式中的條件式(1)的對(duì)應(yīng)值。 ΝΑ 0.15 Φ (min ) 5 WD (mm) 20 Zs (mm) 18 Θ (度） 挪
[0125] d (mm) 15 a (度） 0 Xr (mm) 2.5 Zs X Ian ( *·' + u ) 10.39 ：Xr+d 17.5
[0126] (第3實(shí)施方式）
[0127] 接著，說(shuō)明第3實(shí)施方式的光聲顯微鏡裝置300。
[0128] 圖9的(a)示出本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)與第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式相同的部 分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。此外，省略控制部和存儲(chǔ)部的圖示。
[0129] 本實(shí)施方式與第2實(shí)施例相比，構(gòu)成為即使利用多個(gè)光纖傳感器組401a、401b、 401c中的1個(gè)光纖傳感器，也能夠檢測(cè)來(lái)自可通過(guò)掃描觀察到的區(qū)域的信號(hào)。
[0130] 具體而言，例如使用3個(gè)光纖傳感器組401a、4(nb、401c。圖9的（b)示出從物鏡103 的光軸方向觀察到的檢測(cè)器保持部103的結(jié)構(gòu)。
[0131] 構(gòu)成為能夠根據(jù)來(lái)自光纖傳感器組401a、401b、401c的多個(gè)信號(hào)，進(jìn)一步提高精 度，來(lái)檢測(cè)物鏡103的聚光點(diǎn)的位置信息、和光聲波信號(hào)。
[0132] 并且，在本實(shí)施方式中，光聲檢測(cè)部202還通過(guò)圖10的(a)、（b)所示的外差干設(shè)法， 觀察光纖傳感器201的薄膜201a的變化量。
[0133] 圖10的(a)示出光聲檢測(cè)部202的概略。在外差法中，需要W特定的頻率對(duì)來(lái)自激 光二極管211的光(例如λ=1〇〇〇ηπι)進(jìn)行調(diào)制。
[0134] 光束分離器212將來(lái)自激光二極管211的光分割為透過(guò)的物體光、和反射的參照 光。并且，使用參照用移頻器215和觀察用移頻器216。
[0135] 此外，透過(guò)光束分離器212后的光束透過(guò)觀察用移頻器213和光環(huán)行器214。然后， 入射到光纖傳感器201。
[0136] 如圖10的(b)所示，光纖傳感器201在標(biāo)本S側(cè)形成有薄膜201a。運(yùn)里，標(biāo)本S側(cè)的面 201c的反射率比標(biāo)本S的相反側(cè)的面20化的反射率大。
[0137] 其結(jié)果，來(lái)自標(biāo)本S側(cè)的光進(jìn)行反射并穿過(guò)光纖傳感器201。然后，來(lái)自標(biāo)本S的光 聲波信號(hào)通過(guò)光環(huán)行器214入射到娃光電探測(cè)器217。
[0138] 另一方面，穿過(guò)參照用移頻器215后的光束經(jīng)過(guò)光路長(zhǎng)度為與光纖的往復(fù)光路長(zhǎng) 度大致相同長(zhǎng)度的參照用光路后，入射到娃光電探測(cè)器217。由娃光電探測(cè)器217檢測(cè)出的 光量成為與參照用和觀察用的2個(gè)光的頻率對(duì)應(yīng)的共振的信號(hào)。
[0139] 圖像構(gòu)成部251對(duì)該共振信號(hào)進(jìn)行分析。由此，能夠更高精度地檢測(cè)光纖傳感器 201的端部的膜厚變化。其結(jié)果，能夠高精度地檢測(cè)來(lái)自標(biāo)本S的光聲波信號(hào)。
[0140] 接著，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明測(cè)量標(biāo)本S的深度z方向的會(huì)聚位置的原理。圖11的 (a)示出從物鏡103的光軸方向觀察到的檢測(cè)器保持部402的結(jié)構(gòu)。例如使用3個(gè)光纖傳感器 組401a、4(nb、401c。圖11的（a)的X符號(hào)SP表示位于從標(biāo)本S的表面起一定程度的深度處的 物鏡102的會(huì)聚位置。
[0141] 在本實(shí)施方式中，3個(gè)光纖傳感器組401a、4(nb、401c的中屯、軸與物鏡103的光軸 AXob形成規(guī)定的角度。能夠通過(guò)基于振鏡102偏轉(zhuǎn)的物鏡103的會(huì)聚位置的坐標(biāo)(x，y)、和光 聲波信號(hào)到達(dá)標(biāo)本S內(nèi)的觀察對(duì)象物為止的時(shí)間，運(yùn)算相對(duì)于各個(gè)光纖傳感器位置的、到觀 察對(duì)象物為止的深度Z方向的位置(聲源位置）。
[0142] 由此，在本實(shí)施方式中，能夠基于從3個(gè)光纖傳感器組401a、4(nb、401c得到的聲源 的深度Z位置，高精度地得到觀察對(duì)象物的深度Z的位置。
[0143] 圖11的(b)示出光纖傳感器401a檢測(cè)出的光聲波信號(hào)。
[0144] 圖11的（C)示出光纖傳感器40化檢測(cè)出的光聲波信號(hào)。
[0145] 圖11的(d)示出光纖傳感器401c檢測(cè)出的光聲波信號(hào)。
[0146] W下示出本實(shí)施方式中的條件式(1)的對(duì)應(yīng)值。 NA 0.5 Φ ( mm) 2 WD (mm) 15 Zs ( mni) 12 Θ (度） 芽0
[0147] d (mm) 12 a (度） 25 Xr (mm) 1 ZsX^n(0 + a) 17.14 Xr+d 13
[0148] 另外，例如在標(biāo)本S是活體，且使活體內(nèi)的血管成像的情況下，在脈沖光源101中射 出血紅蛋白的吸收波長(zhǎng)的激勵(lì)光L。另外，觀察對(duì)象不限于血管，還能夠應(yīng)用于黑色素等內(nèi) 源性物質(zhì)的成像。此時(shí)，激勵(lì)光L使用作為對(duì)象的物質(zhì)的吸收波長(zhǎng)范圍的光即可。
[0149] 此外，還能夠應(yīng)用于巧光體或金屬納米粒子等外源性物質(zhì)的成像。此時(shí)，對(duì)于激勵(lì) 光L，在巧光體的情況下，使用作為對(duì)象的巧光體的吸收波長(zhǎng)范圍的光即可，在金屬納米粒 子的情況下，使用作為對(duì)象的金屬納米粒子的共振波長(zhǎng)范圍的光即可。
[0150] 此外，在標(biāo)本S內(nèi)存在多個(gè)吸收體的情況下，優(yōu)選使用觀察對(duì)象物的特征性吸收光 譜的峰值波長(zhǎng)的光。脈沖光源101通過(guò)控制部250控制脈沖光的發(fā)光定時(shí)。
[0151] 運(yùn)里，對(duì)于物鏡103,適當(dāng)選擇焦距不同的物鏡來(lái)進(jìn)行安裝。
[0152] 如W上所說(shuō)明那樣，本發(fā)明能夠在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)采取各種變形例。例如， 在上述各實(shí)施方式中，為了使激勵(lì)光偏轉(zhuǎn)，使用了振鏡。但是，只要是能夠使光束偏轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)即可，不限于此。
[0153] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0154] 如上所述，本發(fā)明的光聲顯微鏡裝置作為能夠確保足夠長(zhǎng)度的工作距離、且能夠 在較寬的掃描范圍內(nèi)W較大的區(qū)域單位進(jìn)行掃描、從而能夠提高檢測(cè)精度的裝置是有用 的。
[0155] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0156] 100:光聲顯微鏡裝置
[0157] 101:脈沖光源(脈沖激光器）
[015引 102:振鏡
[0159] 103:物鏡
[0160] 201:光纖傳感器(傳感器部）
[0161] 202:光聲波檢測(cè)部
[0162] 250:控制部
[0163] 251:圖像構(gòu)成部
[0164] 252:存儲(chǔ)部
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光聲顯微鏡裝置，其特征在于，具有： 光源，其產(chǎn)生用于產(chǎn)生光聲波的激勵(lì)光； 物鏡，其使所述激勵(lì)光會(huì)聚到標(biāo)本上； 掃描部，其使所述標(biāo)本上的所述激勵(lì)光的會(huì)聚位置移動(dòng)； 光聲波檢測(cè)部，其具有檢測(cè)所產(chǎn)生的光聲波的傳感器部；以及 圖像構(gòu)成部，其基于來(lái)自所述光聲波檢測(cè)部的數(shù)據(jù)，構(gòu)成圖像， 在所述傳感器部中，能夠接收入射到所述傳感器部的光聲波的范圍的角度比與所述物 鏡的照明側(cè)的數(shù)值孔徑對(duì)應(yīng)的角度大。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 所述光聲波檢測(cè)部的傳感器部具有多個(gè)傳感器組， 多個(gè)所述傳感器組能夠在從期望范圍至全部范圍的任意范圍中入射來(lái)自所述掃描部 所能掃描的所述標(biāo)本的范圍的光聲波。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 所述圖像構(gòu)成部根據(jù)來(lái)自多個(gè)所述傳感器組的光聲波信號(hào)，檢測(cè)所述標(biāo)本中的信號(hào)產(chǎn) 生源的位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 在所述物鏡的周邊部，還具有用于保持所述傳感器部的檢測(cè)器保持部。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于，滿足以下的 條件式(1)， Zs X tan(B-a) >Xr+d (1) 這里， Θ是所述傳感器部能夠接收光聲波的范圍的角度， a是所述傳感器部的指向性的中心軸與所述物鏡的光軸所成的角度， Xr是進(jìn)行觀察的最大區(qū)域的半徑， d是所述物鏡的光軸與所述傳感器部在垂直于光軸的觀察面內(nèi)的距離， Zs是所述物鏡的會(huì)聚位置與所述傳感器部在沿著所述物鏡的光軸的方向上的距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 所述物鏡的會(huì)聚位置與所述傳感器部的、沿著所述物鏡的光軸的方向上的距離比從所 述物鏡的前端部到會(huì)聚位置的距離短。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 所述傳感器部具有光纖， 所述光纖在前端具有干涉薄膜。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光聲顯微鏡裝置，其特征在于， 所述傳感器部具有光纖，并且使用外差信號(hào)，檢測(cè)光聲波信號(hào)的產(chǎn)生源的位置。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK105849550SQ201580003425
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月7日
【發(fā)明人】福島郁俊
【申請(qǐng)人】奧林巴斯株式會(huì)社