ES2364916B1 - Instrumento para la realizacion de imagenes de campo ancho a distintas profundidades de un especimen - Google Patents

Abstract

Instrumento para la realización de imágenes de campo ancho a distintas profundidades de un espécimen.#Instrumento para la realización de imágenes de un espécimen, de campo ancho y que comprende (1) un dispersor de divergencias, que genera en un haz de luz distintas divergencias en cada una de sus componentes cromáticas para formar imágenes del espécimen a distintas profundidades del mismo y (2) un analizador de longitudes de onda, que selecciona la longitud de onda o intervalo de longitudes de onda del haz de luz para formar la imagen del espécimen a una profundidad específica. El haz de luz puede ser mono o policromático y el instrumento puede tener una configuración de iluminación por transmisión o por reflexión. El instrumento puede además ser modificado mediante distintas configuraciones del dispersor de divergencias y/o del analizador de longitudes de onda, incluyendo su motorización o la inclusión de una máscara móvil, así como acoplarse a una cámara CCD o CMOS para integrar las distintas imágenes adquiridas de todas las secciones del espécimen.

Description

Instrumento para la realización de imágenes de campo ancho a distintas profundidades de un espécimen.

La presente invención se refiere, en general, al campo de la óptica y en particular al campo de la microscopía.

Estado de la técnica

Una necesidad habitual en el campo de la microscopía óptica es la de seleccionar la profundidad de la sección del espécimen del que se desea formar imagen, independientemente de que la imagen se registre mediante la utilización de cámaras o por inspección ocular directa. A menudo esta necesidad se extiende a la realización de imágenes correspondientes a varias profundidades. Una solución es la de modificar mediante elementos mecánicos (ya sean de tipo manual o motorizado) la posición del espécimen (microscopios tradicionales) o la del objetivo de microscopio (microscopios invertidos, véase por ejemplo la patente US 6,160,662), con el fin de seleccionar el plano del espécimen que se desea observar. De esta manera pueden obtenerse imágenes de planos a diferentes profundidades, con las que se puede reconstruir una única imagen con profundidad de foco extendida. Sin embargo, mediante esta técnica, la imagen final resulta desenfocada, al no filtrarse las contribuciones de otros planos que están fuera de foco.

Una solución para suprimir contribuciones de planos fuera de foco se encuentra en el campo de la denominada “microscopía confocal” (patente US 3,013,467). En esta aproximación, la inserción de una apertura en alguno de los planos conjugados del brazo de imagen del microscopio garantiza la formación de la imagen de un único punto del espécimen situado en un plano definido sin que la señal detectada se vea afectada por luz proveniente de otros puntos del mismo plano focal o de otros planos. La formación de imágenes con luz proveniente únicamente de un determinado plano se denomina seccionado óptico, y conlleva la ventaja de un mayor contraste en la imagen.

Los microscopios confocales presentan el inconveniente de que en el plano imagen del instrumento se obtiene únicamente la imagen de un punto o un conjunto limitado de puntos, pero en ningún caso una imagen bidimensional completa del plano bajo estudio. Como consecuencia, en un microscopio confocal, para registrar una imagen del plano bajo observación, se debe llevar a cabo un barrido punto a punto del espécimen en la dirección trasversal al eje óptico del sistema (microscopía confocal de barrido). Ello se traduce en que el tiempo necesario para reconstruir la imagen del plano bajo observación es, en general, mayor que el necesario en un microscopio convencional. Además, al igual que en los microscopios convencionales, para poder acceder a planos ubicados a diferentes profundidades, se requiere hacer uso de un elemento mecánico que permita la modificación de la distancia relativa entre el objetivo de microscopio y el espécimen.

La “microscopía confocal cromática” (patente US 6,038,066) es una variante de la microscopía confocal que permite, en cada punto, acceder a los planos situados a diferentes profundidades. En esta variante se consigue codificar la profundidad en términos de longitud de onda de la luz, mediante la introducción deliberada de aberración cromática en el sistema óptico. Sin embargo, esta técnica requiere, al igual que la microscopía confocal de barrido, un barrido transversal al eje óptico para reconstruir cualquier imagen del espécimen.

Una forma alternativa de hacer seccionado óptico es la técnica de seccionado óptico por iluminación estructurada (patente US 6,819,415). En esta técnica, se inserta en el brazo de iluminación del microscopio óptico, una máscara de transmisión (típicamente un patrón de franjas periódicas) en alguno de los planos conjugados con el plano de imagen, de tal forma que se proyecta sobre el espécimen el mismo patrón espacial, con el correspondiente factor de “demagnificación”. Típicamente se toman un conjunto de imágenes del espécimen en una cámara, en las que se varía de forma controlada la posición lateral de la máscara y, por tanto, del patrón de iluminación. La imagen final se reconstruye digitalmente tras la recombinación de las imágenes capturadas, con el objetivo de eliminar las frecuencias espaciales bajas que provienen en su mayor parte de planos desenfocados. De esta forma se recupera sólo la información en foco, es decir, se realiza un seccionado óptico.

Esta técnica de seccionado óptico ha alcanzado un gran nivel de desarrollo (Siegel y col., Opt. Lett. 26, 1338-1340, (2001)) y en su forma básica es relativamente común a nivel comercial. Sin embargo, como otras aproximaciones ya descritas, está limitada a una única profundidad de observación, por lo que exige el movimiento relativo entre el objetivo del microscopio y el espécimen para obtener secciones ópticas correspondientes a diferentes planos en profundidad.

La presente invención comprende un instrumento que supera las dos limitaciones fundamentales anteriormente descritas: 1) la necesidad de seleccionar el plano bajo observación mediante el desplazamiento relativo entre el objetivo del microscopio y el espécimen a lo largo del eje óptico del sistema y 2) la de reconstruir por barrido del espécimen en el plano trasversal al eje óptico del sistema la imagen del plano que se ha seccionado, para lograr una imagen bidimensional. Este instrumento permite seleccionar de forma precisa la profundidad en el espécimen de la que se quiere formar imagen sin utilizar elementos mecánicos que modifiquen la posición relativa del espécimen, y que encarecen el precio del producto. Además, por no ser confocal, se forma directamente una imagen bidimensional, por lo que no requiere de un escaneo transversal al eje óptico que ralentizaría el proceso de adquisición. Así pues la presente invención supera las dos limitaciones fundamentales anteriormente descritas, resultando en un instrumento de microscopía más rápido, robusto y sencillo, y menor coste de fabricación.

Descripción de la invención

En la presente invención se desarrolla un instrumento para la realización de imágenes a distintas profundidades de un espécimen, que comprende al menos un sistema dispersor de divergencias (SDD) y un analizador de longitudes de onda (ALO), caracterizado porque las imágenes que proporcionan las distintas longitudes de onda se corresponden con distintas profundidades en el espécimen. Este instrumento, expresamente, no requiere el desplazamiento relativo entre el objetivo del instrumento y el espécimen en ninguna de las tres direcciones espaciales, ni para tomar cada una de las imágenes, ni para seleccionar la profundidad en el mismo.

En la Figura 1 se muestra un esquema general del instrumento objeto de la invención. Está formado únicamente por elementos ópticos estándar y un sistema que permite seleccionar la longitud de onda que forma la imagen. Esta invención admite la motorización de algunos de sus elementos, sin ser imprescindible para su correcto funcionamiento. En el campo de la óptica en general, la disposición de la iluminación de la Figura 1, en la que la dirección de iluminación es la misma que la del brazo de recolección de la luz pero su sentido es contrario, se conoce como iluminación por reflexión. En la Figura 1 y sucesivas, los distintos tipos de trazos (ya sean líneas continuas, líneas discontinuas o líneas punteadas) muestran de forma esquemática los caminos ópticos de distintas longitudes de onda.

En la Figura 1, un haz de luz policromática es introducido en el SDD mediante un divisor de haz. El SDD tiene como función producir un haz cuya divergencia es función de la longitud de onda. De esta forma, si el SDD está constituido de materiales que presentan dispersión normal (en contraposición a aquellos que presentan dispersión anómala), las componentes de la luz de longitud de onda más largas llegarán a la pupila de entrada del objetivo del instrumento con una divergencia mayor que aquellas de longitud menor. Así pues, el conjunto policromático de haces atravesará el objetivo del microscopio con diferentes divergencias, y las diferentes longitudes de onda serán enfocadas en planos situados a diferentes profundidades del espécimen.

El rango de profundidades accesibles (RPA, diferencia de profundidad entre el plano en el que se enfoca la longitud de onda más corta y el plano en el que se enfoca la longitud de onda más larga) está directamente relacionado con la dispersión cromática del material del que esté formado el SDD. Mientras mayor sea esta, mayor será el RPA. De esta forma, para un material altamente dispersivo se obtiene lo que se conoce como “profundidad de foco extendida” que, en la presente invención, se caracteriza por componerse de la yuxtaposición de las diferentes profundidades de foco a cada una de las longitudes de onda del haz de luz policromática.

La luz retroreflejada y retrodispersada en los distintos planos focales a distintas longitudes de onda, debido al principio de reversibilidad de los trazados ópticos, se recombina en un único haz policromático de retorno al pasar de nuevo a través del SDD. De esta forma, el haz policromático de retorno contiene simultáneamente información de todos los planos a los que se ha accedido en el espécimen. El haz policromático de retorno pasa entonces por el divisor de haz, accediendo al brazo de imagen. En este punto, atraviesa el ALO, responsable de seleccionar únicamente un determinado rango de longitudes de onda por lo que sólo la información acerca de la imagen de una determinada sección del espécimen es capaz de atravesarlo.

El haz monocromático o cuasimonocromático resultante es enfocado a continuación por una lente de tubo acromática (LTA) en el plano de imagen de la invención, obteniéndose así una imagen enfocada de la sección correspondiente del espécimen. Es de especial interés para el correcto funcionamiento del instrumento que la LTA sea acromática. De esta forma se garantiza que, independientemente de la longitud de onda seleccionada en el ALO, se obtenga una imagen enfocada de la sección correspondiente del espécimen en el plano de imagen.

Al modificar sucesivamente el rango de longitudes de onda seleccionadas por el ALO, se obtienen en el plano de imagen imágenes en foco de las diferentes secciones en profundidad del espécimen, de forma rápida y consecutiva y sin haber requerido de ningún elemento mecánico de precisión que desplace el espécimen ni en profundidad ni transversalmente al eje óptico. Las imágenes formadas pueden registrase mediante cámaras CCD o CMOS, o inspeccionarse visualmente.

Además de su sencillez, el instrumento descrito en la presente invención resulta ser de bajo coste debido a lo común de todos los elementos que lo formanyala reducida complejidad de su puesta en práctica. Adicionalmente, presenta la ventaja de proporcionar las imágenes de un continuo de planos focales en el seno del espécimen contenidos en el RPA, resultando todos ellos accesibles mediante la selección de la longitud de onda y, por tanto, de la profundidad deseada.

Descripción detallada de la invención

La invención consiste en un instrumento para la realización de imágenes de una sección en profundidad de un espécimen sin la necesidad de desplazarlo en ninguna de las tres direcciones espaciales. Para ello se combina un sistema dispersor de divergencias (SDD) y un analizador de longitudes de onda (ALO), resultando en que las imágenes asociadas a las distintas longitudes de onda se corresponden con distintas profundidades en el espécimen. La invención consigue este objetivo mediante únicamente el uso de elementos ópticos sencillos y estándar, resultando en dispositivo robusto y económico.

Para el correcto funcionamiento de la invención, es necesaria la utilización de un haz de luz policromática que sufra una cierta cantidad de dispersión cromática mediante un SDD deliberadamente situado en el camino óptico del haz (véase Figura 1).

Una posibilidad, sin carácter limitativo de la invención, para la realización del SDD es utilizar al menos un singlete hecho de un vidrio altamente dispersivo (en el campo de la óptica en general se entiende por singlete a un elemento óptico sencillo formado de un único material, como por ejemplo una lente simple). Este singlete puede estar formado por superficies esféricas, aunque el uso de superficies asféricas es preferible por posibilitar la eliminación de aberración esférica y por proporcionar, por tanto, una mejor calidad de imagen. Alternativamente, se puede utilizar un conjunto de distintos singletes intercambiables (montados por ejemplo en una rueda) que darían lugar a un SDD configurable en sus propiedades de divergencia y, por tanto, en el RPA. También se pueden utilizar otros elementos no convencionales, como por ejemplo axicones (elementos ópticos caracterizados por presentar una superficie plana y otra cónica), o combinaciones de lentes convencionales y elementos ópticos no convencionales. La dependencia de la divergencia con la longitud de onda a la salida del SDD dependerá de la geometría, material y disposición de los elementos ópticos que lo compongan.

De esta forma, las distintas longitudes de onda del haz de luz policromática, que debido a la dispersión introducida en el SDD salen de éste con divergencias distintas, son enfocadas por el objetivo del microscopio a distintas profundidades en el espécimen. La luz retroreflejada o retrodispersada a las diferentes profundidades del espécimen es entonces colimada en un único haz policromático mediante el propio SDD.

Tras el segundo paso por el mismo SDD (tras haber sido reflejada la luz por el espécimen de acuerdo con el caso particular mostrado en la Figura 1), el haz policromático colimado contiene ya simultáneamente toda la información acerca de las imágenes del continuo de secciones en profundidad comprendidos dentro del RPA. Después de atravesar el divisor de haz, el haz recolimado entra en el brazo de imagen, donde, en este ejemplo en particular se encuentra el ALO. Este último elemento es el responsable de la selección en profundidad del plano estudio del espécimen, mediante la selección de la longitud de onda que permita atravesarlo. El haz resultante es enfocado por la LTA sobre el plano de imagen, obteniéndose así una imagen enfocada de cualquier sección del espécimen contenida en el RPA y determinada por el ALO.

Una posibilidad para la realización del ALO, y sin carácter limitativo de la invención, consiste en una rueda de filtros (motorizada o no) donde cada uno de los filtros cubra una determinada región espectral del haz de luz policromática, y por tanto, permita la formación de imagen de un plano o rango de planos dentro del RPA.

Otra posibilidad, no limitante del alcance de la invención, es construir el ALO a partir de la yuxtaposición de dos elementos polarizadores, intercalando un elemento birrefringente entre ellos (todos estos elementos están caracterizados por un eje principal). Así, al modificar al menos uno de los ángulos que formen sus ejes principales, se selecciona la longitud de onda que consiga llegar al plano de imagen y, por tanto, la profundidad en el espécimen de la que se haga imagen. Un uso de especial interés puede ser posicionar una CCD sobre el plano de imagen y motorizar la rotación de cualquiera de los elementos citados anteriormente (polarizadores y elemento birrefringente) para la obtención, en el chip CCD, de una imagen integrada de las obtenidas de forma secuencial de todos los planos contenidos en el RPA. Esto se logra mediante el ajuste del tiempo de exposición del chip a un tiempo igual a un ciclo completo de selección de longitudes de onda en el ALO.

Una alternativa para la realización del ALO es también la utilización, como fuente de luz, de una fuente sintonizable en longitud de onda. De esta forma, desde la propia fuente de luz se selecciona la longitud de onda, por tanto dicha fuente pasaría a ser parte constituyente del ALO.

Una realización particular de la presente invención se muestra en la Figura 2. En ella la iluminación se realiza en transmisión, lo que implica que la imagen se forma a partir de la luz que atraviesa el espécimen. De esta forma, el haz de luz policromática ilumina todo el RPA para luego introducirse en el objetivo del microscopio y colimarse las diversas longitudes de onda en un único haz policromático a su paso por el SDD. Tras la selección de longitud de onda en el ALO, se forma la imagen en el plano de imagen mediante la LTA, de manera análoga a como se ha mostrado en la Figura 1.

En otra realización particular de la invención, para potenciar el funcionamiento de la configuración en la que la iluminación se realiza en transmisión, puede modificarse el haz de luz policromática mediante la adición en el brazo de iluminación de un elemento condensador u óptica en general que haga coincidir la apertura numérica de dicho haz con la apertura numérica del objetivo del microscopio.

En otra realización particular, la configuración descrita en el párrafo anterior se complementa situando el ALO en el brazo de iluminación., De igual forma, se puede colocar otro SDD en dicho brazo para optimizar el proceso de iluminación y recolección de luz.

Otra realización particular de la invención comprende situar el ALO en el brazo de iluminación, tal y como se muestra en la Figura 3. Si el ALO está motorizado, esta disposición puede presentar la ventaja frente a las anteriores de que aísla al brazo de imagen de las posibles vibraciones introducidas por el elemento mecánico.

Otra realización particular de la invención comprende la combinación de cualquiera de las configuraciones descritas con la técnica de seccionado óptico mediante iluminación estructurada (Figura 4). En dicha realización, el uso de iluminación estructurada en combinación con el SDD proporciona para cada longitud de onda un patrón enfocado a una profundidad distinta del espécimen. El ALO proporciona, por tanto, un seccionado óptico a varias profundidades. De esta manera, no se requiere el desplazamiento relativo del espécimen respecto al instrumento en ninguna de las tres direcciones espaciales para tomar cada una de las imágenes, ni para seleccionar la profundidad en el mismo.

Descripción de las figuras

Figura 1. Esquema del instrumento descrito en la invención en una configuración simple. Se muestra cómo, en el camino óptico de iluminación, el haz policromático de iluminación (HP) tras atravesar el divisor de haz no polarizado (DH), sufre dispersión positiva mediante un sistema dispersor de divergencias (SDD), resultando en una divergencia a la entrada del objetivo de microscopio (OM) dependiente de la longitud de onda. Debido a esta divergencia, la luz es enfocada a diversas profundidades en distintas longitudes de onda. La luz retroreflejada y/o retrodispersada a cualquiera de estas profundidades es entonces recombinada en un único haz que llega al analizador de longitudes de onda (ALO), responsable de seleccionar la longitud de onda para formar la imagen sobre el plano de imagen (PI) a través de una lente de tubo acromática (LTA), y por tanto responsable de la selección de la profundidad del espécimen que se desea observar. Los caminos ópticos de los distintos haces a distintas longitudes de onda se representan de forma esquemática en líneas punteadas o líneas discontinuas, mientras que el camino óptico del haz policromático se representa con una línea continua.

Figura 2. Esquema del instrumento descrito en la invención en una configuración de iluminación en transmisión. Este esquema comprende los mismos elementos descritos anteriormente (Figura 1), pero la iluminación es en transmisión. Los caminos ópticos de los distintos haces a distintas longitudes de onda se representan de forma esquemática en líneas punteadas o líneas discontinuas, mientras que el camino óptico del haz policromático se representa con una línea continua.

Figura 3. Esquema del instrumento descrito en la invención en el que la selección del plano focal se realiza en el brazo de iluminación. Este esquema comprende los mismos elementos descritos para la configuración simple (Figura 1) pero para que la selección del plano focal se realice en el brazo de iluminación, el ALO se dispone en este brazo. En la figura se muestra un estado instantáneo del ciclo de longitudes de onda en el que una de ellas ha sido seleccionada (se muestra con líneas discontinuas), y se muestran también longitudes de onda que serán seleccionadas en etapas sucesivas del ciclo de rotación de la rueda de filtros (camino óptico representado por las líneas punteadas). El camino óptico mostrado con una línea continua representa el haz policromático.

Figura 4. Esquema del instrumento descrito en la invención en una configuración en la que en la que en el brazo de iluminación se combina una máscara (M) y una lente (L). Este esquema comprende los mismos elementos descritos para la configuración simple (Figura 1) y, adicionalmente, una máscara (M) y una lente (L) colocados en el brazo de iluminación. La lente es responsable de conjugar la máscara con los planos de imagen del camino óptico y presenta la posibilidad de desplazarse según la dirección indicada por la doble flecha para adoptar posiciones diferentes. En la figura se muestra un estado instantáneo del ciclo de longitudes de onda en el que una de ellas ha sido seleccionada (se muestra con líneas punteadas). Los caminos ópticos con líneas discontinuas serán seleccionados en etapas posteriores al paso a través del ALO. Los trazados realizados en líneas continuas corresponden al haz de luz policromática.

Figura 5. Esquema del instrumento descrito en la invención en una configuración más compleja. Se muestra una configuración de la invención en la que el analizador de longitudes de onda (ALO) se encuentra en el brazo de iluminación y está formado por dos polarizadores (P1 y P2) más una lámina birrefringente (LB) acoplada a un motor que le permite rotar, y en el que el sistema dispersor de divergencias (SDD) está formado por dos singletes asféricos de elevada dispersión. En este caso la imagen sobre el Plano de Imagen (PI) es recogida por una cámara CCD. En la figura se muestra un estado instantáneo del ciclo de longitudes de onda en el que una de ellas ha sido seleccionada (se muestra con una línea discontinua), sin embargo se esquematizan los caminos ópticos de longitudes de onda que serán seleccionadas en etapas sucesivas del ciclo de rotación de la LB (caminos ópticos punteados).

Ejemplo de realización de la invención

Como caso práctico de realización de la invención, y sin carácter limitativo de la misma, se describe a continuación un instrumento óptico que implementa de forma simple los principales conceptos objeto de esta invención. La Figura 5 muestra los principales elementos de dicho instrumento.

El haz policromático (HP) incide primeramente sobre un polarizador de amplio rango espectral (P1). Este haz, ahora polarizado linealmente, atraviesa a continuación una lámina birrefringente (LB). Dicha lámina rota la polarización de las distintas componentes espectrales del haz en distinta medida, de tal forma que el segundo polarizador (P2) permite que tan sólo un estrecho intervalo espectral (representado con una línea discontinua en la Figura 5) sea capaz de atravesarlo. El conjunto de estos tres elementos (P1, LB y P2) conforma el analizador de longitud de onda, o ALO, del ejemplo de realización de la invención mostrado en la Figura 5.

Adicionalmente, la LB está motorizada, de forma que rota a una velocidad constante, seleccionándose así en P2 longitudes de onda consecutivas. De acuerdo al código de trazados ópticos en el esquema ilustrativo de la Figura 5, se seleccionarán sucesivamente distintas fracciones espectrales, esquematizadas con líneas discontinuas y punteadas, pudiéndose invertir el sentido sin más que invertir la rotación del motor. Cabe destacar que la selección de longitudes de onda mediante este tipo de ALO se realiza de forma continua y no de forma discreta, permitiendo por tanto una selección precisa de la profundidad de la sección del espécimen a observar en función de la etapa en la que se encuentre el motor de la LB.

El haz cuyo rango espectral ha sido seleccionado por P2, incide sobre el divisor de haz no polarizado (DH) que lo introduce en el SDD. En este ejemplo en particular, y sin carácter limitativo de la invención, el SDD está basado en un sistema 4f formado por 2 singletes asféricos hechos a partir de un vidrio con una elevada dispersión normal. Dichos singletes son asféricos para estar corregidos de aberración esférica, y por tanto para no perturbar la calidad óptica de de la imagen obtenida en el PI.

Adicionalmente, en este ejemplo, el SDD presenta la posibilidad de modificar, de forma manual o motorizada, las distancias entre los singletes constituyentes del SDD mediante la adición de un espaciador mecánico, que se mueve de acuerdo a las dobles flechas de la Figura 5. De esta forma, la invención incrementa su versatilidad al presentar la posibilidad de modificar el rango de divergencias relativas que subyace a los diversos haces de las distintas longitudes de onda. Así pues, se consigue precisamente modificar el rango de profundidades accesibles (RPA) para adecuarlo a las características del espécimen particular bajo estudio, en términos de secciones y profundidades de interés.

El haz resultante a la salida del SDD presenta una divergencia definida por las características del mismo así como de la etapa motor en la que se encuentre el ALO. De esta forma, el haz, tras atravesar el OM, se enfoca en un determinado plano en el espécimen atendiendo a su divergencia en la pupila de entrada del propio OM.

Las componentes retroreflejada y retrodispersada son recolimadas en su camino de vuelta por el brazo de iluminación/recolección, accediendo al brazo de imagen tras pasar por el DH. La LTA enfoca entonces el haz para formar una imagen en el PI de la sección del espécimen bajo estudio. Así, al colocar un dispositivo de registro de imágenes en este plano (un chip CCD en este ejemplo en particular), se registra secuencialmente una serie de imágenes en profundidad de las diferentes secciones del espécimen bajo estudio.

En estas condiciones el presente ejemplo de realización de la invención presenta dos alternativas para el registro de las diferentes secciones en profundidad del espécimen.

En la primera alternativa de este ejemplo de realización el motor responsable del movimiento de la LB presenta un ciclo continuo e infinito. Así, mediante el ajuste del tiempo de exposición de la CCD, se define el rango de imágenes de secciones en profundidad a integrar en el chip, en cuyo caso éste pasa a formar una parte imprescindible del ALO. Como segunda opción se plantea que el motor de la LB sea un motor paso a paso. En este caso, para cada etapa del motor, el registro en la CCD corresponde a una sección en profundidad en particular.

Un uso alternativo del montaje anterior consiste en su utilización para la obtención de imágenes integradas de todas las secciones del espécimen comprendidas dentro del RPA. Para ello se plantea la selección del tiempo de integración del chip de la CCD para hacerlo coincidir con el tiempo correspondiente a un ciclo completo de selección de longitudes de onda en el ALO. De esta forma, se obtiene en la CCD una imagen integrada de todas las secciones comprendidas dentro del RPA. Alternativamente a la modificación del tiempo de integración de la CCD se presenta también la posibilidad de utilizar un sistema digital de imagen para realizar la integración. El uso de un sistema digital de imagen en combinación con el sistema óptico amplía la funcionalidad de la invención, ya que parte del proceso de reconstrucción de secciones arbitrarias puede residir en el sistema digital de imagen, así como el realce o procesado posterior de las imágenes para proporcionar información sobre el espécimen o distintos modos de visualización de los datos.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Instrumento para la realización de imágenes de un espécimen, caracterizado porque es de campo ancho o amplio y porque comprende al menos:

   a.

   un dispersor de divergencias, que genera en un haz de luz distintas divergencias en cada una de sus componentes cromáticas para formar imágenes del espécimen a distintas profundidades del mismo, y

   b.

   un analizador de longitudes de onda, que selecciona la longitud de onda o intervalo de longitudes de onda del haz de luz para formar la imagen del espécimen a una profundidad específica.

2. 2.

   Instrumento según la reivindicación 1, caracterizado porque el haz de luz es policromático.

3. 3.

   Instrumento según la reivindicación 1, caracterizado porque el haz de luz es monocromático.

4. 4.

   Instrumento según la reivindicación 3, caracterizado porque el haz de luz es generado por una fuente o fuentes que permiten seleccionar la longitud de onda del mismo.

5. 5.

   Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispersor de divergencias colecta el haz de luz reflejado por el espécimen.

6. 6.

   Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones1a4, caracterizado porque el dispersor de divergencias colecta el haz de luz que ha atravesado el espécimen.

7. 7.

   Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque proyecta sobre el espécimen un patrón de intensidad mediante una máscara insertada en el haz de luz y que se desplaza lateralmente respecto al eje del mismo.

8. 8.

   Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque puede variarse el rango de profundidades accesibles mediante un sistema dispersor de divergencias que comprende al menos dos singletes cuya distancia de separación puede modificarse de manera controlada.

9. 9.

   Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema dispersor de divergencias comprende un intercambiador de elementos ópticos.

10. 10.

    Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el analizador de longitudes de onda comprende un filtro espectral o un intercambiador de filtros espectrales.

11. 11.

    Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el analizador de longitudes de onda comprende la combinación de al menos un polarizador y una lámina birrefringente cuyos ejes principales forman un ángulo que puede variarse de manera controlada, seleccionando así la longitud de onda.

12. 12.

    Instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cualquiera de los elementos constituyentes del sistema dispersor de divergencias o del analizador de longitudes de onda está motorizado.

13. 13.

    Uso del instrumento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la obtención de imágenes de diversas profundidades del espécimen.

14. 14.

    Uso de un instrumento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para la obtención de una imagen que integra imágenes de varias profundidades del espécimen.

15. 15.

    Uso de un instrumento según cualquiera de las reivindicaciones1a12en combinación con un sistema digital de reconstrucción o procesado de las imágenes.

16. 16.

    Uso de un instrumento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 para el seccionado óptico a varias profundidades.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201030320

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 05.03.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : G02B21/00 (2006.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    A

    US 6819415 B2 (GERSTNER, V. ET AL.) 16.11.2004, 1-4, 7, 10, 12-16

    resumen; columna 1, línea 65 -columna 4, línea

    45; figuras.

    A

    US 6038066 A (BAUMANN, H.) 14.03.2000, resumen; 1-9, 12-16

    columna 1, línea 41 -columna 2, línea 30; columna

    2, línea 54 -columna 3, línea 67; figuras.

    A

    US 3013467 A (MINSKY, M.) 19.12.1961, todo el documento. 1-16

    A

    US 6160662 A (UCHIDA, T. ET AL.) 12.12.2000., -

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 13.07.2011

    Examinador Ó. González Peñalba Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201030320

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G02B, G01B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, INSPEC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201030320

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 13.07.2011

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-16 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-16 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Consideraciones:

    La presente Solicitud se refiere, en su primera reivindicación, a un instrumento óptico de campo ancho para la obtención de imágenes de un espécimen, que consta de un dispersor de divergencias, que genera diversas divergencias en un haz de luz según sus componentes cromáticas para formar imágenes del espécimen a diferentes profundidades del mismo, y de un analizador de longitudes de onda, que selecciona la longitud de onda o intervalo de longitudes de onda del haz de luz para formar la imagen del espécimen a una profundidad específica. Por su parte, las reivindicaciones 2-12 añaden detalles o especifican características estructurales y funcionales de diversos elementos para un funcionamiento óptimo del instrumento, en tanto que las restantes reivindicaciones 13-16 recogen diversos usos concretos de este en el campo de la obtención de imágenes de una muestra.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201030320

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    US 6819415 B2 (GERSTNER, V. et al.) 16.11.2004

    D02

    US 6038066 A (BAUMANN, H.) 14.03.2000

17. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    Se considera que la invención definida en las reivindicaciones 1-16 de esta Solicitud tiene novedad y actividad inventiva por no estar comprendida en el estado de la técnica ni poder ser deducida de este de un modo evidente por un experto en la materia. Cabe señalar, a este respecto, que los documentos del estado de la técnica considerados más cercanos al objeto técnico definido en las reivindicaciones son los que se recogen por el propio Solicitante en la memoria de la invención. Así, por ejemplo, el documento D01, también citado en el Informe sobre el Estado de la Técnica (IET) con la categoría A, como mero reflejo del estado de la técnica en el campo de la obtención de imágenes en microscopia de seccionamiento óptico, describe un instrumento óptico concebido con los mismos fines que la invención (mejorar el contraste de profundidad en formación de imágenes microscópicas) pero que, al basarse en una iluminación estructurada para generar secciones ópticas de forma cuasi-confocal, mantiene diferencias esenciales con el presente instrumento, al requerir, al contrario que este, la integración de un conjunto de imágenes obtenidas punto a punto para obtener una imagen de conjunto. Otros documentos, como el D02, también citado en el IET con la categoría A, reflejando el estado de la técnica, buscan igualmente un seccionamiento óptico de las imágenes de un espécimen a distintas profundidades, en este caso utilizando una codificación de la profundidad mediante la introducción de una aberración cromática, normalmente indeseada, en el haz de iluminación. El dispositivo de D02, sin embargo, se basa también, al igual que el de D01, en un funcionamiento confocal y es, por tanto, esencialmente distinto del de la invención.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4