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技術 顕微鏡照明システム

出願人 キーサイトテクノロジーズ,インク.
発明者 マニュエル・メルテルマイアー
出願日 2016年3月23日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-058541
公開日 2016年11月10日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-191913
状態 特許登録済
技術分野 顕微鏡、コンデンサー 蛍光または発光による材料の調査,分析
主要キーワード 横方向領域 スプリアス光 伝導構造 前方焦点面 線形アクチュエータ 横方向解像度 軸外ビーム 直線偏光光源
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この項目の情報は公開日時点(2016年11月10日)のものです。
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図面 (18)

課題

照明ステムと、その照明システムを動作させる方法を提供する。

解決手段

照明システムは、空間光変調器SLM)12と、第1及び第2の光学系と、コントローラ13と、マスク15とを備える。SLMは、入射光ビーム受光するように位置決めされる。第1の光学系14は、SLMから出る光を、光の一部分を遮断するマスク上に結像する。第2の光学系16は、マスクから出る光を、照明されることになるサンプル上17に結像する。コントローラは、SLMにSLMパターンを表示させ、SLMパターンは、入射光ビームから照明光ビーム及びスプリアス光ビームを生成し、照明ビームはマスクを通り抜け、マスクは、複数の開口部を有する固定部と、固定部に対して移動し、1つの開口部を有する可動部とを含む。

概要

背景

蛍光顕微鏡では、サンプルが蛍光色素で標識され、その後、サンプルホルダを用いて顕微鏡上に配置される。サンプルホルダは、顕微鏡の対物レンズ前方焦点面がサンプルの領域と一致しているようにサンプルを位置決めする。その後、サンプルは、対物レンズを通して差し込む1つ又は複数の光ビームによって照明される。それに応じて、サンプル内の蛍光色素が、一般に、照明している光の波長とは実質的に異なる波長にある光を放射し、それゆえ、色素によって染色された物体を、色素を吸収しなかった物体と区別することができる。顕微鏡は、サンプルによって放射された光が、幾つかのレンズ及びミラーを用いて、上記の対物レンズ焦点面と共役な面と一致する検出器、通常はカメラ上に収集されるように構成される。この結果として、検出器上にサンプルの画像が形成される。

照明のタイプによって区別される幾つかの異なる蛍光顕微鏡法モードがある。異なるモードは、顕微鏡が使用されている実験の具体的な目的によって決まる異なる利点を提供する。各タイプの照明は、被検物上に異なる照明パターンを必要とする。通常、各照明パターンは、光源から被検物上に所望の照明パターンを形成するための異なる構成の光学素子に対応する。光学素子は、場合によっては、光源からの或る光を選択的に遮断するマスクを含む。異なるパターンは異なるマスクによって特徴付けられ、それゆえ、照明パターンを切り替える際にマスクが変更されなければならず、これには、一群の異なるマスクを保持し、既存のマスクを取り出し、新たなマスクを挿入することが必要となる。

概要

照明システムと、その照明システムを動作させる方法を提供する。照明システムは、空間光変調器SLM)12と、第1及び第2の光学系と、コントローラ13と、マスク15とを備える。SLMは、入射光ビーム受光するように位置決めされる。第1の光学系14は、SLMから出る光を、光の一部分を遮断するマスク上に結像する。第2の光学系16は、マスクから出る光を、照明されることになるサンプル上17に結像する。コントローラは、SLMにSLMパターンを表示させ、SLMパターンは、入射光ビームから照明光ビーム及びスプリアス光ビームを生成し、照明ビームはマスクを通り抜け、マスクは、複数の開口部を有する固定部と、固定部に対して移動し、1つの開口部を有する可動部とを含む。

目的

異なるモードは、顕微鏡が使用されている実験の具体的な目的によって決まる異なる利点を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

入射光ビーム受光するように位置決めされる空間光変調器SLM)と、前記SLMを出る光を、前記光の一部分を遮断するマスク上に結像する第1の光学系と、前記マスクを出る光を、照明されることになるサンプル上に結像する第2の光学系と、前記SLMに、前記入射光ビームから照明ビーム及びスプリアス光ビームを生成するSLMパターンを表示させるコントローラであって、前記照明ビームは前記マスクを通り抜け、前記マスクは、複数の開口部を有する固定部と、該固定部に対して移動し、1つの開口部を含む可動部とを備える、コントローラと、を備える、照明システム

請求項2

前記入射光ビームは、コリメートされた直線偏光光ビームである、請求項1に記載の照明システム。

請求項3

前記マスクの前記固定部は透過性スロットと、複数の開口部とを備え、前記可動部は、該可動部が前記スロットを覆うように前記固定部に対して移動し、前記可動部内の前記開口部は、前記透過性スロット内の前記可動部の位置を変更することによって変更することができる位置によって特徴付けられる前記マスク内の開口部を設ける、請求項1に記載の照明システム。

請求項4

前記固定部内の前記開口部は対向する対として配置され、各対は前記固定部上の基準点を中心にして位置し、前記スロットは、前記基準点を通って径方向に延在する軸によって特徴付けられ、前記可動部は前記軸に対して平行な方向に移動する、請求項3に記載の照明システム。

請求項5

前記SLMを出る光は複数の光ビームを含み、前記マスクは前記複数の光ビームのうちの1つを遮断する、請求項1に記載の照明システム。

請求項6

前記SLMパターン、及び前記マスクの前記可動部は、前記マスクを出る光が複数の所定の照明パターンのうちの1つを与えるように構成され、該複数の所定の照明パターンのうちの該1つはユーザ入力によって決定される、請求項1に記載の照明システム。

請求項7

前記複数の所定の照明パターンのうちの1つは、内部全反射顕微鏡法、偏斜照明顕微鏡法、2次元構造化照明顕微鏡法、3次元構造化照明顕微鏡法及び落射蛍光明視野顕微鏡法からなる群から選択されたタイプの顕微鏡法に適合する、請求項6に記載の照明システム。

請求項8

サンプルを照明する装置を動作させる方法であって、該方法は、入射光ビームをSLM上に向けて、照明光ビーム及びスプリアス光ビームを生成することであって、前記SLMはSLMパターンを表示することと、前記照明光ビームを通しながら、前記スプリアス光ビームの一部分を遮断するマスク上に前記照明光ビームを結像することと、前記マスクを出る光を前記サンプル上に結像することと、を含み、前記マスクは、複数の開口部を有する固定部と、該固定部に対して移動し、1つの開口部を含む可動部とを備え、前記可動部は、所定の複数の照明モードのうちの1つによって決定される方式で前記固定部に対して位置決めされる、方法。

請求項9

前記SLMパターンは、前記入射光ビームの一部分を回折させて、前記照明ビームを生成する、請求項1に記載の照明システム又は請求項8に記載の方法。

請求項10

前記可動部内の前記開口部は、前記固定部上の基準点からの距離によって特徴付けられ、前記基準点及び前記SLMパターンは、前記複数の照明モードのうちの前記1つを指定するユーザ入力によって決定される、請求項1に記載の照明システム又は請求項8に記載の方法。

背景技術

0001

蛍光顕微鏡では、サンプルが蛍光色素で標識され、その後、サンプルホルダを用いて顕微鏡上に配置される。サンプルホルダは、顕微鏡の対物レンズ前方焦点面がサンプルの領域と一致しているようにサンプルを位置決めする。その後、サンプルは、対物レンズを通して差し込む1つ又は複数の光ビームによって照明される。それに応じて、サンプル内の蛍光色素が、一般に、照明している光の波長とは実質的に異なる波長にある光を放射し、それゆえ、色素によって染色された物体を、色素を吸収しなかった物体と区別することができる。顕微鏡は、サンプルによって放射された光が、幾つかのレンズ及びミラーを用いて、上記の対物レンズ焦点面と共役な面と一致する検出器、通常はカメラ上に収集されるように構成される。この結果として、検出器上にサンプルの画像が形成される。

0002

照明のタイプによって区別される幾つかの異なる蛍光顕微鏡法モードがある。異なるモードは、顕微鏡が使用されている実験の具体的な目的によって決まる異なる利点を提供する。各タイプの照明は、被検物上に異なる照明パターンを必要とする。通常、各照明パターンは、光源から被検物上に所望の照明パターンを形成するための異なる構成の光学素子に対応する。光学素子は、場合によっては、光源からの或る光を選択的に遮断するマスクを含む。異なるパターンは異なるマスクによって特徴付けられ、それゆえ、照明パターンを切り替える際にマスクが変更されなければならず、これには、一群の異なるマスクを保持し、既存のマスクを取り出し、新たなマスクを挿入することが必要となる。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は照明システムと、その照明システムを動作させる方法とを含む。

課題を解決するための手段

0004

本発明は照明システムと、その照明システムを動作させる方法とを含む。照明システムは、空間光変調器SLM)と、第1及び第2の光学系と、コントローラと、マスクとを備える。SLMは、入射光ビーム受光するように位置決めされる。第1の光学系は、SLMから出る光を、光の一部分を遮断するマスク上に結像する。第2の光学系は、マスクから出る光を、照明されることになるサンプル上に結像する。コントローラは、SLMにSLMパターンを表示させ、SLMパターンは、入射光ビームから照明光ビーム及びスプリアス光ビームを生成し、照明ビームはマスクを通り抜け、マスクは、複数の開口部を有する固定部と、固定部に対して移動し、1つの開口部を有する可動部とを含む。本発明の一態様では、入射光ビームは、コリメートされた直線偏光光ビームである。

0005

本発明の別の態様では、SLMパターンは、入射光ビームの一部分を回折させて、照明ビームを生成するパターンを含む。SLMは、透過性SLM又は反射性SLMとすることができる。

0006

本発明の更に別の態様では、可動部内の開口部は、固定部上の基準点からの距離によって特徴付けられ、基準点及びSMLパターンは、複数の照明モードのうちの1つを指定するユーザ入力応答して、コントローラによって決定され、各モードは異なる照明パターンに対応する。

0007

本発明の別の態様では、マスクの固定部は透過性スロットと、複数の開口部とを備え、可動部は、この可動部がスロットを覆うように固定部に対して移動する。可動部内の開口部は、スロット内の可動部の位置を変更することによって変更することができる位置によって特徴付けられるマスク内の開口部を設ける。一態様では、固定部内の開口部は対向する対として配置される。各対は固定部上の基準点を中心にして位置する。スロットは、基準点を通って径方向に延在する軸によって特徴付けられ、可動部は軸に対して平行な方向に移動する。

0008

本発明の別の態様では、SLMを出る光は複数の光ビームを含み、マスクは複数の光ビームのうちの1つを遮断する。

0009

本発明の更に別の態様では、SLMパターン、及びマスクの可動部は、マスクを出る光が複数の所定の照明パターンのうちの1つを与えるように構成され、複数の所定の照明パターンのうちの1つはユーザ入力によって決定される。

0010

本発明の更に別の態様では、複数の所定の照明パターンのうちの1つは、内部全反射顕微鏡法、偏斜照明顕微鏡法、2次元構造化照明顕微鏡法、3次元構造化照明顕微鏡法又は落射蛍光明視野顕微鏡法に適合する。

図面の簡単な説明

0011

本発明による光源の基本光素子を示す図である。
図1に示される構成において利用することができるマスクの一実施形態の図である。
ディスク31に対して可動部32を位置決めすることによって得られる種々のマスク構成を示す図である。
ディスク31に対して可動部32を位置決めすることによって得られる種々のマスク構成を示す図である。
ディスク31に対して可動部32を位置決めすることによって得られる種々のマスク構成を示す図である。
内部全反射顕微鏡法及び偏斜照明顕微鏡法の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図である。
2次元構造化照明顕微鏡法の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図である。
明視野落射蛍光顕微鏡法の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図である。
3次元構造化照明顕微鏡法の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図である。
本発明の一実施形態による、例示的な光源を示す図である。
本発明の一実施形態による、例示的な光源を示す図である。
本発明の実施形態において偏斜照明を生成するのに使用することができる、より小さな調整可能な直径を有する傾斜したビームを生成するための空間光変調器パターンを示す図である。
本発明の実施形態において偏斜照明を生成するのに使用することができる、より小さな調整可能な直径を有する傾斜したビームを生成するための空間光変調器パターンを示す図である。
本発明の一実施形態による、別の例示的な光源を示す図である。
本発明の一実施形態による、別の例示的な光源を示す図である。
本発明の実施形態において偏斜照明を生成するのに使用することができる、より小さな調整可能な直径を有する傾斜したビームを生成するための別の空間光変調器パターンを示す図である。
本発明の実施形態において偏斜照明を生成するのに使用することができる、より小さな調整可能な直径を有する傾斜したビームを生成するための別の空間光変調器パターンを示す図である。

実施例

0012

本発明は、顕微鏡又は他の器具において視認するための被検物を照明するための光源を含む。その光源は、マスクの設定及びSLMのプログラミングによって決まる幾つかの異なる照明パターンを与えることができる。本発明がその利点を提供する方法は、図1を参照すると、より容易に理解することができる。図1は、本発明による光源の基本光学素子を示す。照明システム10は場所17において物体を照明する。コリメートされた直線偏光光源11からの光、通常、レーザが、SLM12によって1つ又は複数のビームに分割される。1つ又は複数のビームの詳細は、生成されることになる特定の照明パターンによって決まる。SLM12は、直接的又は間接的にシステムユーザの制御下にあるコントローラ13から制御される。SLM12によって生成される光ビームは、第1のレンズアセンブリ14によってマスク15上に合焦する。マスク15は、所望の1つ又は複数の光ビームが通り抜ける1つ又は複数の開口部を有する。マスク15を出る1つ又は複数のビームは、第2のレンズアセンブリ16によって、所望のパターンにおいて被検物上に結像される。

0013

ここで、図1に示される構成において利用することができるマスクの一実施形態である図2を参照する。マスク30は、互いに対して移動する2つの部分を有する。ディスク31は、ディスク31の中心から一定の半径にあるディスク31の外縁の周囲に配置される複数の円形開口部34を有するディスクである。開口部は、対向する開口として配置される。ディスク31の直径は、一実施形態では数ミリメートルであるが、図1に示される光学素子のサイズによって決まる異なるサイズを利用することができる。また、ディスク31は、ディスク31の中心を通る直線に沿って光が通り抜けるように、ディスク31の中心を越えて延在するスロット33も含む。

0014

また、マスク30は、スロット33の幅よりわずかに広い幅を有する可動部32も含む。可動部32は1つの開口部35を有し、開口部35は、可動部32及びディスク31の組み合わせがスロット33の軸37に沿って1つの開口部を設けることができるように位置決めされ、スロット33は、ディスク31の中心と円形開口部34が配置される半径との間の任意の位置においてディスク31の半径に沿って位置決めすることができる。また、マスクは、開口部35が位置決めされる場所を除いてスロット33が覆われるように、軸36に沿って可動部32を移動させる線形アクチュエータも含む。

0015

ここで、ディスク31に対して可動部32を位置決めすることによって得られる種々のマスク構成を示す図3A図3Cを参照する。図3Aを参照すると、可動部32の開口部35は、光軸に対して様々な距離に位置決めされる。本発明の一態様では、線形アクチュエータ36が、矢印によって示されるように、可動部32を移動させる。アクチュエータ36は、周囲の構造体又はディスク31に取り付けることができる。この構成は、1つの位置が可動部の開口と一致するように複数の位置において複数の回折次数を生成するプログラマブル光源に関するパターンとともに使用されることを意図している。この結果として、マスクを通り抜ける単一の軸外ビームが生成される。この構成は、内部全反射蛍光(TIRF:total internal reflection fluorescence)顕微鏡法及び偏斜照明構成において利用される。

0016

TIRF顕微鏡法では、単一の照明光ビームが、光軸に対して十分な角度をなして対物レンズを出る。また、ビームが前方焦点面と光軸との交点において対物レンズの前方焦点面を横切るように、ビームは、横にシフトされた位置において対物レンズを出る。これは、この焦点面におけるサンプル上の被照明領域が光軸を中心にして位置することを意味する。TIRF顕微鏡法の利点は、背景信号を低減できることである。

0017

偏斜照明では、TIRFと同様のモードにおいて単一のビームが用いられる。しかしながら、使用される角度は浅い。そのビームは、顕微鏡の視野より小さな直径をなすことができる。しかしながら、他のビーム径を利用することもできる。より小さな直径を用いることによって、照明光が、対物レンズ焦点面の上方及び下方においてサンプルを通り抜けることが回避される。そのような焦点外れ照明光線は、蛍光に対する背景の原因となる可能性があるので、画像コントラストを低下させる可能性がある。さらに、照明ビームは、照明において完全なカバレッジを達成するために、サンプルの異なる横方向領域に順次に位置決めすることができる。各ビームステップにおいて画像が順次に取り込まれる。このモードの利点は、背景信号を低減することである。

0018

ここで、TIRF及び偏斜照明の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図を示す図4を参照する。コリメートされた光源304から到来する単一の光ビーム302が、光軸306に対してある角度をなして伝搬し、幾つかのレンズ301によって合焦する。そのビームは、可動部32が中心を外れた開口を作り出すように位置決めされているマスク30を通り抜ける。また、マスク30は迷光を遮断する。また、マスク30は、光源が異なる角度において同時に他の不要なビームを放射する場合には、不要な光ビームを遮断する。ビームは、より小さな直径からなるコリメートされたビームとして最後の(すなわち、対物)レンズを出て、対物レンズの前方焦点面305を或る角度で横切る。それは特定のレンズ構成であり、サンプル上により小さなビーム径をもたらすマスクではないことに留意されたい。

0019

ここで図3Bを参照する。ここでは、開口部35が、下にあるディスク31の部分によって覆われ、マスク上の3対の対向する開口のみを開いたままにするように、可動部32が位置決めされる。この構成は、2D構造化照明顕微鏡法(SIM:structured illumination microscopy)において使用することができる。ここでは、2つのビームが、光軸に対して逆符号の2つの角度をなして対物レンズを出る。2つのビームが光軸を中心にして位置する領域において前方焦点面を横切るように、両方のビームが個々の距離だけ横にシフトされる。ここでもまた、これは、前方焦点面上の被照明領域が光軸を中心にして位置するのを確実にする。2D SIMの利点は、2つのビームの干渉によって生成されたパターンを用いて、顕微鏡の横方向解像度を高めることができることである。

0020

ここで、2DSIM照明のための顕微鏡ビーム経路の断面図を示す図5を参照する。コリメートされた光源604から到来する2つの光ビーム602A及び602Bが、光軸606に対して或る角度をなして伝搬し、幾つかのレンズ601において合焦する。ビームは、中心を外れた2つの開口を利用してマスク30を通り抜ける。また、マスク30は、光源が異なる角度において同時に他の不要なビームを放射する場合には、不要な光ビームを遮断する。ビームは、より小さな直径からなる2つのコリメートされたビームとして最後の(すなわち、対物)レンズを出て、或る角度で対物レンズの前方焦点面605を横切る。

0021

ここで、図3Cを参照する。第3の構成では、可動部32が、マスク内に中心開口を設けるように位置決めされる。この構成は、明視野照明又は3DSIMのいずれの場合にも用いることができ、プログラマブル光源上に表示されるパターンによって決まる。落射蛍光明視野顕微鏡法では、照明ビームは、光軸に沿って、すなわち、対物レンズの前方焦点面に対して直交して対物レンズを出る。明視野顕微鏡法の利点は、簡単、かつロバストであることである。

0022

ここで、明視野顕微鏡法の場合の顕微鏡ビーム経路の断面図を示す図6を参照する。コリメートされた光源404から到来する単一の光ビーム402が、光軸406に沿って伝搬し、幾つかのレンズ401において合焦する。ビームはマスク30を通り抜け、マスクは中心開口を設けるように構成される。マスク30は迷光を遮断する。ビームは、より小さな直径からなるコリメートされたビームとして最後の(すなわち、対物)レンズを出て、対物レンズの前方焦点面405を垂直に横切る。

0023

3DSIMでは、2つのビームが、2D SIMの場合に用いられるのと同じようにして構成され、一方、第3のビームが明視野顕微鏡法の場合と同じようにして構成される。3つのビームはサンプルにおいて干渉する。3D SIMの利点は、結果として生成された干渉パターンを用いて、3つ全ての次元において顕微鏡の解像度を高めることができることである。

0024

ここで、3DSIM照明のための顕微鏡ビーム経路の断面図を示す図を示す図7を参照する。ここで、光源は3つの光ビーム702A〜702Cを生成する。ビーム702A及び702Bは、光軸706に対して或る角度をなして伝搬する。ビーム702Cは、光軸706に対して平行に伝搬する。ビームはレンズ701によって合焦する。ビームはマスク30を通り抜け、マスクは、中心を外れた2つの開口と、開口がディスク31の中心に位置するように可動部32を位置決めすることによって形成される1つの中心に位置する開口とを使用する。マスク30は迷光を遮断し、光源が異なる角度において同時に他の不要なビームを放射する場合にも有用である。ビームは、より小さな直径からなる3つのコリメートされたビームとして最後の(すなわち、対物)レンズ701を出て、或る角度で対物レンズの前方焦点面705を横切る。

0025

本発明の上記の実施形態は、ディスクの形状をなす固定部を有するマスクを利用する。しかしながら、同様に配置された開口部を有する他のマスク形状も利用することができる。利点を提供するのは開口部の位置であり、固定部及び可動部の形状ではない。

0026

ここで、上記の構成において使用することができる本発明の一実施形態による例示的な光源を示す図8A及び図8Bを参照する。図8Aは、SLM202によって処理される光ビームの断面図であり、図8Bは、SLM202上に生成されるパターンの正面図である。本検討において、透過性SLMは、デバイスを通り抜ける光ビームに1組の局在化した位相シフト振幅シフト又はその両方を課すデバイスである。対照的に、反射性SLMは、デバイスから反射した光ビームに1組の局在化した位相シフト、振幅シフト又はその両方を課すデバイスである。SLMは、反射性及び透過性のいずれであっても、通常、長方形又は正方形ピクセル格子区分される。位相シフト及び振幅シフトは、個々のピクセルによって覆われる領域にわたって均一であるが、ピクセル間では異なることができる。ピクセルの位相シフト及び振幅シフトに関する値は、ソフトウェアによってアドレス指定可能であり、毎秒少なくとも幾つかの異なる値の頻度で変更することができる。ピクセル間には、ソフトウェアによって制御不可能であり、かつ光を一定の割合で遮断、反射、又は減衰させる場合がある「デッドゾーン」が存在する場合がある。

0027

図8Aを参照すると、コリメートされたコヒーレント光ビーム201が、光軸205に対して実質的に垂直な角度で位置決めされるSLM202に突き当たる。SLMは、各ピクセルがそのピクセルを通り抜ける光に特定の位相シフトを導入するピクセルパターンを設けるようにプログラムすることができる。回折格子を設けるパターンの一例が、図8Bに示される。このパターンでは、大きな位相シフトを導入する横縞が、明るい帯として示されており、暗い帯として示される小さな位相シフトを与える等幅の領域と周期的に交互に入れ替わる。このパターンの結果として、SLMが干渉格子としての役割を果たすようになる。SLMに突き当たるコリメートされた光の部分は、204において示されるように回折する。図面を簡単にするために、1次の回折次数のみが示される。格子の実効性有限であり、それゆえ、全ての光が回折するとは限らないので、コリメートされた光の一部が透過し、ビーム203を形成するようになる。この光源は、表示されるパターンによって決まる角度だけ傾斜したビームを柔軟に生成することができる。SLM上でパターンを回転させることによって、光軸を中心にして、回折したビーム対も回転する。これは、上記のSLMの場合に説明されたように、サンプル上に回転した干渉パターンを生成するのに有用である。しかしながら、この光源は逆の角度のビーム対を常に放射することになり、光軸に対して平行なビームを常に生成することになるので、上記のようなマスクを必要とする。

0028

ここで、本発明の実施形態において偏斜照明を生成するのに使用することができる、より小さな調整可能な直径を有する傾斜したビームを生成するためのSLMパターンを示す図9A及び図9Bを参照する。上記で言及されたように、偏斜照明構成は、複数の場所に位置決めされ、或る角度をなして光源を出る、より小さなビームを必要とする。SLM202上に表示される、図9Bに示される位相シフトのパターンは、2つの領域に分離される。202Aに示される第1の領域では、光が図3Aに示されるような可動部32内の開口部を通ってマスクの軸外開口を通り抜けることができるようにするのに回折角が適しているような周期性を有する。この領域は、入力ビーム1301から、1304A及び1304Bに示される2つのビームを生成する。これらのビームは、入力ビーム1301より小さい直径を有する。入力ビーム1301の中心線に対するビームのオフセットは、入力ビーム1301の中心線に対する領域202Aのオフセットによって決定される。領域202Bでは、パターンの周期性が領域202Aの周期性より小さく、結果として、より急角度の回折角を生成する。この領域は、1303に示される2つのビームを生成する。これらのビームは、マスク30によって阻止される。SLM202は、サンプル面に対して共役な顕微鏡内の平面に位置決めされる。それゆえ、2つの領域は、サンプル上の2つの領域に対応することになる。それゆえ、このパターンが上記のようなマスクとともに使用される場合には、2つの領域のサイズが、傾斜したビームによって、サンプルのどの部分が照明されることになるかを決定する。SLMを再プログラムすることによって、任意のサイズ、形状及び位置の異なる照明ビームを得ることができる。

0029

上記の実施形態では、SLMは、入射光が一方からSLM上に向けられ、SLMを通り抜ける光の一部分が利用される伝導構造として示される。しかしながら、反射性SLMを利用する実施形態も構成することができる。そのような実施形態では、入射光は一方からSLMに向けられ、光源はコリメートされた光ビームを生成するように構成され、その光ビームはSLMによって回折し、SLMから反射され、レンズアセンブリ14に入る複数の光ビームが生成される。ここで、本発明による光源の別の実施形態を示す図10A及び図10Bを参照する。図10Aは、光源1400の断面図であり、図10Bは、図10Aに示されるSLM1402の端面図である。光源1400は、反射性SLMを利用して、図8Aに示される光ビームを与える。ここで図10Aを参照する。到来する光ビーム1401が、図10Bに示される回折格子パターンを有する反射性SLM1402から反射される。到来する光は回折してビーム1460及び1404になる。ビーム1460は回折しない反射ビームであり、図8Aに示されるビーム203に類似である。

0030

ここで、本発明による光源の別の実施態様を示す図11A及び図11Bを参照する。図11Aは光源1500の断面図であり、図11B図11Aに示されるSLM1502の端面図である。光源1500は、反射性SLMを利用して、図9Aに示される光ビームを与える。ここで図11Aを参照する。到来する光ビーム1501は、図11Bに示される回折格子パターンを有する反射性SLM1502から反射される。到来する光は、1502Aにおいて示されるパターンの部分によって回折し、ビーム1504になる。1502Bにおいて示されるパターンの部分は、光ビーム1505及び1506を生成する。

0031

上記の実施形態は、回折格子を設けるようにプログラムされたSLMを利用するが、他のパターンを利用することもできる。原理的には、上記で論じられた複数のビームを与える任意のパターンを利用することができる。さらに、SLM上のパターンは長方形である必要はないことに留意されたい。また、位相に関する変化だけでなく、輝度に関する変化を導入するSLMも利用できることにも留意されたい。

0032

本発明の上述した実施形態は、本発明の種々の態様を示すために提供されている。しかし、異なる特定の実施形態において示される本発明の異なる態様を組み合わせて、本発明の他の実施形態を提供することができることが理解される。さらに、本発明に対する種々の変更形態が、上記の説明及び添付図面から明らかになるであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲の範囲だけによって制限される。

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