СТРУКТУРИРОВАННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ОБРАЗЦА Российский патент 2023 года по МПК G02B26/08 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка истребует приоритет предварительной патентной заявки США 62/733,330, поданной 19 сентября 2018 года, и заявки Нидерландов с номером NL 2022286, поданной 21 декабря 2018 года; содержание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Для повышения разрешения получаемых изображений образца используют микроскопию структурированного освещения (МСО, англ. Structured illumination microscopy, SIM). МСО использует несколько изображений образца с различными паттернами полос, так что различные участки образца подвергаются воздействию освещения с диапазоном интенсивностей. В некоторых случаях процедуру можно повторять посредством вращения ориентации паттерна вокруг оптической оси под разными углами. Захваченные изображения могут быть собраны в единое изображение с расширенным частотно-пространственным диапазоном, которое может быть повторно преобразовано в реальное пространство для получения изображения с более высоким разрешением, чем изображение, захваченное обычным микроскопом. Существующие подходы к МСО могут иметь одну или несколько характеристик, которые увеличивают сложность, размер, стоимость производства и/или стоимость эксплуатации системы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В первом аспекте система содержит: источник света; первую решетку и вторую решетку; и по меньшей мере один отражающий компонент, выполненный с возможностью выборочного расположения в первом положении, в котором он формирует первый световой путь, исходящий от источника света и проходящий до первой решетки, и затем до последующего компонента системы, и во втором положении, в котором он формирует второй световой путь, исходящий от источника света и проходящий до второй решетки, и затем до последующего компонента.

[0004] Различные реализации могут содержать любой из следующих признаков или все сразу. Отражающий компонент содержит поворотное зеркало, которое принимает первое или второе положение. Поворотное зеркало является двусторонним и содержит удлиненный элемент, причем по существу в центре удлиненного элемента с удлиненным элементом соединена ось. Ось смещена от плоскости, определяемой первым и вторым световыми путями, и по существу параллельной ей. Когда поворотное зеркало принимает первое положение, первый конец удлиненного элемента прерывает первый путь, начинающийся от источника света и проходящий до второй решетки, и отражает исходящий от источника света первый свет в сторону первой решетки. Когда поворотное зеркало принимает первое положение, второй конец удлиненного элемента не прерывает второй путь от первой решетки до последующего компонента. Когда поворотное зеркало принимает второе положение, второй конец удлиненного элемента прерывает второй путь от второй решетки и отражает второй свет от второй решетки в сторону последующего компонента. Когда поворотное зеркало принимает второе положение, первый конец удлиненного элемента не прерывает первый путь, начинающийся от источника света и проходящий до второй решетки. Первая и вторая решетки ориентированы так, что их соответствующие нормали по существу антипараллельны друг другу, и при этом ось по существу выровнена с нормалями. Поворотное зеркало совершает возвратно-поступательные движения между первым и вторым положениями. Отражающий компонент содержит первое подвижное зеркало, которое подвергается первому смещению в первое положение. Отражающий компонент содержит второе подвижное зеркало, которое подвергается второму смещению во второе положение. Первое и второе смещения по существу перпендикулярны плоскости, определяемой первым и вторым световыми путями. Первое смещение по существу параллельно плоскости, определяемой первым и вторым световыми путями. Первое подвижное зеркало подвергается второму смещению во второе положение, причем второе смещение по существу параллельно плоскости, определяемой первым и вторым световыми путями. Отражающий компонент содержит поворотную призму, которая принимает первое или второе положения. Первая и вторая решетки расположены рядом друг с другом, причем поворотная призма в первом положении отражает первый свет вдоль первого светового пути в сторону первой решетки, и причем поворотная призма во втором положении отражает второй свет вдоль второго светового пути в сторону второй решетки. Первая и вторая решетки обращены в сторону последующего компонента. Первая и вторая решетки находятся в неподвижном положении относительно источника света. Последующий компонент представляет собой фазовый селектор. Система дополнительно содержит фазовый селектор, расположенный между источником света и отражающим компонентом. Фазовый селектор находится в неподвижном положении относительно источника света.

[0005] Во втором аспекте, который в вариантах может быть объединен с первым аспектом, система содержит: источник света; первую решетку и вторую решетку; и по меньшей мере один отражающий компонент, содержащий по меньшей мере одно зеркало, с возможностью выборочного расположения в первом положении, в котором оно прерывает первый путь, начинающийся от источника света и проходящий до второй решетки, и направляет первый свет в сторону первой решетки, не прерывая при этом второй путь от первой решетки до последующего компонента системы, и во втором положении, в котором оно прерывает третий путь от второй решетки и направляет второй свет от второй решетки в сторону последующего компонента, не прерывая при этом первый путь.

[0006] В третьем аспекте описанная выше система образует оптическую подсистему устройства микроскопии структурированного освещения.

[0007] Различные реализации могут содержать любой из следующих признаков или все сразу. Соответствующие ориентации решеток первой и второй решеток по существу перпендикулярны друг другу. Первая и вторая решетки обращены друг к другу. Последующий компонент представляет собой фазовый селектор. Система дополнительно содержит фазовый селектор, расположенный между источником света и по меньшей мере одним зеркалом.

[0008] В четвертом аспекте способ содержит: расположение по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования первого светового пути, исходящего от источника света и проходящего до первой решетки, и затем до последующего компонента; направление на образец первого света с селективной фазой от первого светового пути; расположение по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования второго светового пути, исходящего от источника света и проходящего до второй решетки, и затем до последующего компонента; и направление на образец второго света с селективной фазой от второго светового пути.

[0009] Различные реализации могут содержать любой из следующих признаков или все сразу. Расположение по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования первого светового пути содержит прерывание первого пути, исходящего от источника света и проходящего до второй решетки, и направление первого света в сторону первой решетки, при этом не прерывая второй путь от первой решетки к последующему компоненту. Расположение по меньшей мере одного отражающего компонента для определения второго светового пути содержит прерывание третьего пути от второй решетки и направление второго света от второй решетки в сторону последующего компонента, не прерывая при этом первый путь.

[0010] Следует понимать, что все комбинации приведенных выше концепций и дополнительных концепций, более подробно описанных ниже, (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми) рассматриваются как часть объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании. В частности, все комбинации заявленных объектов, фигурирующих в конце данного описания, рассматриваются как часть заявленного объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] На фиг. 1 схематически представлен пример системы, которая может обеспечить микроскопию структурированного освещения МСО и в которой фазовый селектор расположен после отражающего компонента.

[0012] На фиг. 2 показан пример системы встроенных поворотных решеток СВВР (RIGS, от англ. rotating inline grating system), содержащей поворотное зеркало, которое может быть выполнено как часть системы на фиг. 1.

[0013] На фиг. 3А представлен вид сверху показанной на фиг. 2 системы, где поворотное зеркало расположено в первом положении.

[0014] На фиг. 3В представлен вид в аксонометрии поворотного зеркала в первом положении, показанном на фиг. 3А.

[0015] На фиг. 4А представлен вид сверху показанной на фиг. 2 системы, где поворотное зеркало расположено во втором положении.

[0016] На фиг. 4В представлен вид в аксонометрии поворотного зеркала во втором положении, показанном на фиг. 4А.

[0017] На фиг. 5 схематически представлена система, содержащая одно или несколько зеркал, которые могут быть выполнены как часть системы на фиг. 1 для обеспечения МСО.

[0018] На фиг. 6 схематически представлен пример системы, содержащей зеркало с возможностью смещения, которое может быть выполнено как часть системы на фиг. 1.

[0019] На фиг. 7А-В схематически показан пример зеркал с возможностью вертикального смещения, которые могут быть выполнены как часть системы на фиг. 6.

[0020] На фиг. 8А-В схематически показан пример зеркал с возможностью горизонтального смещения, которые могут быть выполнены как часть системы на фиг. 6.

[0021] На фиг. 9 схематически показана система, содержащая поворотную призму, которая может быть выполнена как часть системы на фиг. 1.

[0022] На фиг. 10 показан пример способа, который может быть использован для расположения одного или нескольких отражающих компонентов для выполнения МСО.

[0023] На фиг. 11 схематически представлен пример системы, которая может обеспечивать МСО и в которой фазовый селектор расположен перед отражающим компонентом.

[0024] На фиг. 12 схематически представлен пример системы, которая может быть использована для биологического и/или химического анализа; система на фиг. 1 может быть частью системы на фиг. 12.

[0025] На фиг. 13 показан пример системы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Настоящий документ раскрывает примеры систем и техник, которые могут обеспечить структурированное освещение, в том числе, но не ограничиваясь этим, при микроскопии структурированного освещения (МСО). Такие системы/техники могут обеспечивать одно или несколько преимуществ по сравнению с существующими подходами, например, раскрытые ниже.

[0027] Для анализа образца из любых нескольких материалов может быть выполнена визуализация (например, с использованием МСО). В некоторых реализациях визуализация посредством МСО или другого типа визуализации может быть выполнена как часть биологического или химического анализа, такого как процесс секвенирования генетического материала. В одном из примеров этот процесс может быть процессом секвенирования ДНК, например, секвенированием посредством синтеза или секвенированием нового поколения (также известным как высокопроизводительное секвенирование). В другом примере этот процесс может быть использован для генотипирования. Как известно специалисту в данной области, генотипирование содержит определение различий в генетическом составе (генотипе) индивидуума посредством изучения последовательности ДНК индивидуума с использованием биологических исследований и сравнения ее с последовательностью другого индивидуума или эталонной последовательностью. Такие процессы могут содержать визуализацию на основе флуоресценции, в которой образец генетического материала подвергается воздействию света (например, лазерного пучка) для инициирования флуоресцентного отклика одного или нескольких маркеров на генетическом материале. Некоторые нуклеотиды могут содержать флуоресцентные метки, связанные с нуклеотидом, чтобы флуоресцировать в ответ на воздействие источника энергии. Длина волны флуоресцентного отклика может быть использована для определения наличия соответствующего нуклеотида. Флуоресцентные отклики могут быть обнаружены в ходе процесса секвенирования и использованы для осуществления записи последовательности нуклеотидов в образце.

[0028] Визуализация посредством МСО основана на пространственно структурированном свете. Например, структура может состоять или содержать паттерн освещающего света, который помогает увеличить разрешение полученного изображения (изображений). В некоторых реализациях структура может содержать паттерны полос. Полосы света могут быть получены посредством наложения светового пучка на дифракционную решетку (для простоты называемую решеткой) таким образом, что возникает отражающая или пропускающая дифракция. Структурированный свет может воздействовать на образец, освещая образец сообразно с соответствующими полосами, которые могут возникать в соответствии с некоторой периодичностью. Например, изображения образца могут быть получены на различных фазах полос в структурированном свете, иногда называемых соответствующими фазами паттерна изображений. Это может позволять подвергать различные места на образце воздействию освещения множества интенсивностей. Паттерн структурированного света может быть повернут относительно образца, и для каждого из углов поворота могут быть захвачены упомянутые изображения.

[0029] В различных реализациях могут быть использованы различные типы решеток. Решетка (решетки) может содержать периодические структуры одной или нескольких форм. В некоторых реализациях решетки могут быть выполнены посредством удаления или исключения физического материала из подложки. В других реализациях для образования решеток могут быть использованы оптические фильтры или другие средства, не являющиеся физическими материалами. Например, в подложке может быть выполнен набор прорезей и/или канавок, образующих решетки. В некоторых реализациях решетка может быть выполнена посредством добавления материала к подложке. Например, периодически разнесенные структуры могут быть сформированы на подложке тем же или другим материалом.

[0030] При использовании системы МСО желательно, чтобы система была способна быстро обрабатывать образцы, чтобы обеспечивать высокую пропускную способность. Более быстрая визуализация посредством МСО может обеспечивать более высокую пропускную способность аналитической системы. То есть за один и тот же период времени можно визуализировать больше химических или биологических образцов. Для повышения пропускной способности система может освещать относительно большую площадь образца высоко контрастными полосами и/или быстро переключаться между ориентациями полос. Для достижения системой высокой пропускной способности, изображение должно быть хорошо воспроизводимым и надежным. Высокая оптическая мощность может быть полезна для сохранения относительно короткого времени экспозиции. Таким образом, хорошая оптическая эффективность и мощный источник света могут быть полезны для достижения высокой оптической мощности.

[0031] В некоторых системах МСО, проецирующих высококонтрастные полосы, может использоваться когерентный источник света. В таких системах таким когерентным источником света может быть одномодовый лазер, который может быть чрезмерно дорогим в контексте типа выполняемого анализа и/или количества требуемой мощности. Другие типы источников света, такие как светоизлучающий диод (LED) или дуговая лампа, могут не обеспечивать достаточной когерентности для данного применения. Таким образом, многомодовый лазер может быть подходящим кандидатом на использование в качестве когерентного источника света, но имеет свойство наличия спектральных многомодовых паттернов. Для достижения желаемой однородности многомодового лазера на выходе многомодового лазера может осуществляться смешение мод. Однако использование многомодовых лазеров со смесителем мод может привести к тому, что несколько источников света будут избирательно возбуждать несколько решеток, если не использовать оптический селектор, что может увеличить стоимость и сложность оптической системы. Кроме того, использование многомодовых лазеров со смесителем мод может также привести к зависимости от системы ретрансляционных линз для получения блокировки нулевого порядка для получения желаемых частоты полос и контраста модуляции.

[0032] Здесь описаны реализации структурированных систем освещения для анализа образцов, некоторые из которых включают в себя один источник света, по меньшей мере две неподвижные решетки и механизм направления всего пучка от источника света на одну или другую решетку. Для выбора фазы паттерна можно использовать фазовый селектор. В некоторых примерах механизм может содержать либо поворотное двустороннее зеркало, либо не поворотного зеркала, либо поворотное призматическое зеркало. В варианте поворотного двустороннего зеркала тело зеркала может быть помещено в первое положение для отражения только на первую решетку и может быть помещено во второе положение для отражения только на вторую решетку. Не поворотное зеркало может быть смещено в первое или второе положение. Поворотное призматическое зеркало может выборочно направлять свет от источника света на первую или вторую решетку.

[0033] Описанные выше примеры могут иметь преимущества по сравнению с предыдущими подходами. В некоторых реализациях поворотное зеркало может использоваться для переключения между возбуждением соответствующих решеток. Такое поворотное зеркало может переключаться между двумя оптическими путями с помощью одного источника света. Кроме того, такое поворотное зеркало может иметь такие размеры, что ошибки углового положения и/или тепловые эффекты существенно не изменяют оптические пути. Уменьшение влияния таких погрешностей вращения и/или тепловых эффектов на оптические пути может позволять системе визуализации посредством МСО работать быстрее, поскольку компонент, перемещающий поворотное зеркало (например, двигатель), может работать быстрее, поскольку существует меньшая зависимость от тонкой настройки позиционирования по сравнению с системами, использующими подвижные решетки или другие компоненты. Если должно быть реализовано более двух оптических путей, то для нескольких оптических путей может быть реализовано несколько поворотных зеркал. В некоторых реализациях решетки могут быть фиксированными, а не являться решетками с возможностью вращения, смещения или иного перемещения в процессе работы. Это может обеспечить, например, угловую точность и стабильность, так как решетки также не требуют тонкой позиционной настройки. В некоторых реализациях может использоваться единственный источник света, поскольку поворотное зеркало может поворачиваться в положение соответствующего светового пути или из него, чтобы блокировать или разблокировать соответствующий световой путь единственного источника света. При реализации предлагаемой системы, включающей в себя этот отражающий компонент с селективным позиционированием в качестве оптической подсистемы системы МСО, блокировка мод для многомодового лазера может быть исключена и весь световой путь может быть либо проводящим, либо заблокированным. Такая система может также позволить исключить необходимость отделения определенных порядков спектра света, испускаемого решеткой, друг от друга на какой-то определенной стадии системы (например, необходимость того, чтобы порядки спектра света были в фокусе на какой-то стадии, тогда как один или несколько порядков блокируются, а один или несколько порядков могут распространяться). То есть решетка может излучать свет, который не дифрагирует и который называется светом порядка 0, а также излучать дифрагированный свет, который распространяется в противоположных сторонах от света 0-го порядка и называется светом порядков +/-1 соответственно. В системе, использующей блокировку порядков, свет всех порядков, 0 и +/-1, может быть в фокусе на стадии блокировки, где, например, свет 0-го порядка блокируется, а порядки +/-1 не блокируются. В системах, которые не используют блокировку порядков, свет некоторых или всех порядков может фокусироваться в другом месте системы (например, на объективе), и такая система может иметь меньшую длину оптического пути. Кроме того, в такой системе с селективно позиционируемым отражающим компонентом может быть исключен оптический переключатель, что уменьшает количество компонентов и сложность оптической системы. Кроме того, такая система может быть в целом более компактной; например, за счет исключения системы ретрансляционных линз, обеспечивающих рекомбинацию нескольких путей через решетки.

[0034] На фиг. 1 схематично показан пример системы 100, которая может обеспечивать визуализацию посредством МСО. Система 100 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Некоторые компоненты в этом и других примерах концептуально показаны в виде блоков или других общих компонентов; такой компонент (компоненты) может быть реализован в виде одного или нескольких отдельных или интегрированных компонентов таким образом, чтобы выполнять указанную функцию (функции).

[0035] Система 100 включает в себя источник 102 света. Источник 102 света может быть выбран на основе когерентности и/или выходной мощности, на которую должна быть рассчитана система 100. Например, в качестве источника 102 света может быть использован многомодовый лазер.

[0036] Система 100 включает в себя светоструктурирующий компонент 104, который получает свет от источника 102 света. В некоторых реализациях светоструктурирующий компонент 104 обеспечивает такое падение принимаемого света на одну или несколько решеток, чтобы генерировать паттерн световых полос. Например, один или несколько отражающих компонентов могут использоваться для направления света на соответствующую решетку и/или для дальнейшего направления света на следующую стадию системы 100. Примеры светоструктурирующего компонента 104 описаны ниже. Пучок 106, проходящий между источником 102 света и светоструктурирующим компонентом 104, схематически иллюстрирует распространение света. Светоструктурирующий компонент 104 может генерировать структурированный свет и обеспечивать структурированный свет для последующего компонента системы 100.

[0037] В некоторых реализациях следующим компонентом является фазовый селектор 108 системы 100. Фазовый селектор 108 может принимать свет от светоструктурирующего компонента 104. В некоторых реализациях фазовый селектор 108 используется для выбора фазы паттерна, на которой будет захвачено изображение. Например, фазовый селектор 108 может обеспечить выбор среди множества возможных фаз паттерна в соответствии с желаемой освещенностью образца или требуемым разрешением, как описано более подробно в настоящем документе.

[0038] Система 100 включает в себя проекционную линзу 110, которая может принимать свет от фазового селектора 108. Такой свет может быть назван светом с селективной фазой, что указывает на соответствие света выбору конкретной фазы (фаз) паттерна, выполняемому, например, с помощью фазового селектора 108. Проекционная линза 110 может включать в себя один или несколько оптических элементов, таких как линзы, которые подготавливают свет с селективной фазой перед его попаданием на следующую стадию системы 100.

[0039] Система 100 включает в себя зеркало 112, которое по меньшей мере частично отражает свет от проекционной линзы 110 в сторону объектива 114. В некоторых реализациях зеркало 112 обеспечивает выборочную передачу, например, для отражения некоторой части (частей) освещающего света, поступающего от проекционной линзы 110, и для передачи, по меньшей мере, некоторой части света визуализации, поступающего на зеркало 112 от объектива 114. Например, зеркало 112 может быть дихроичным зеркалом.

[0040] Объектив 114 получает свет освещения от зеркала 112. Объектив 114 может включать в себя один или несколько оптических элементов, таких как линзы, которые подготавливают свет от проекционной линзы 110 (отраженный зеркалом 112) до того, как свет попадает на следующую стадию системы 100.

[0041] Объектив 114 направляет свет на образец 116. В некоторых реализациях образец 116 содержит один или несколько анализируемых материалов. Например, образец 116 может содержать генетический материал, который должен быть освещен для обнаружения флуоресцентных реакций. Образец 116 может удерживаться на подходящей подложке, включая, но не ограничиваясь этим, проточную ячейку, которая позволяет жидкостям или другим текучим средам избирательно протекать относительно образца. Например, перед освещением и последующим захватом изображения и анализом образец 116 может быть подвергнут воздействию реагента, содержащего один или несколько нуклеотидов.

[0042] Образец 116 может удерживаться столиком 118 системы 100. Столик 118 может обеспечить один или несколько вариантов манипуляций над образцом 116. В некоторых реализациях может быть обеспечено физическое перемещение образца 116. Например, столик 118 может перемещать и/или вращать образец 116 относительно, по меньшей мере, одного другого компонента системы 100. В некоторых реализациях может быть обеспечено термическое воздействие на образец 116. Например, столик 118 может нагревать и/или охлаждать образец 116.

[0043] Столик 118 может обеспечивать возможность выбора фазы. В некоторых реализациях столик 118 может перемещать образец 116 на некоторое расстояние относительно неподвижных световых полос для выполнения выбора фазы (например, с помощью пьезоэлектрического привода в столике 118). Например, в таком случае в системе 100 фазовый селектор 108 может быть обойден или исключен.

[0044] То есть свет, исходящий от источника 102 света, подготовленный в описанных компонентах, может быть направлен на образец 116 для его освещения после прохождения через объектив 114. Любой свет, испускаемый образцом 116, может проходить через объектив 114 в противоположном направлении и быть частично или полностью пропущен через зеркало 112. Система 100 может содержать фильтрующий компонент 120, принимающий свет от объектива 114 через зеркало 112. Фильтрующий компонент 120 может фильтровать такой свет одним или несколькими способами. Например, фильтрующий компонент 120 может пропускать некоторую конкретную длину волны (длины) и/или блокировать (или отражать) некоторую другую конкретную длину волны (длины). В некоторых реализациях зеркало 112 может содержать фильтрующий компонент 120 в виде части зеркала, например, при размещении фильтрующего компонента 120 на задней поверхности зеркала 112.

[0045] Свет, проходящий через фильтрующий компонент 120, может попадать в камеру 122 системы 100. Камера 122 может содержать один или несколько датчиков изображения, способных обнаруживать электромагнитное излучение такого типа (типов), который относится к выполняемому анализу. В некоторых реализациях камера 122 выполнена с возможностью захвата изображений с использованием флуоресцентного света. Например, камера 122 может содержать устройство с зарядовой связью, устройство на основе комплементарных металло-оксидных полупроводников или другое устройство захвата изображения. Камера 122 может генерировать выходные данные в цифровой и/или аналоговой форме. Например, данные, соответствующие захваченному камерой 122 изображению, могут быть сохранены камерой 122 или могут быть отправлены в отдельный компонент (например, компьютерную систему или другое устройство) для хранения и/или анализа.

[0046] Работа системы 100 или других устройств или оборудования проиллюстрирована ниже. В некоторых вариантах осуществления светоструктурирующий компонент 104 содержит один или несколько отражающих компонентов и по меньшей мере одну решетку. Например, отражающий компонент может перенаправлять свет, направленный в сторону решетки (решеток) или исходящий от нее (от них) для генерации света, который подготовлен таким образом, чтобы обеспечить одну или несколько форм освещения образца 116. В некоторых реализациях светоструктурирующий компонент 104 может подготавливать свет от источника 102 света для выполнения визуализации посредством МСО. Например, такой структурированный свет, может не обязательно быть в фокусе в определенном положении внутри светоструктурирующего компонента 104; скорее, структурированный свет (например, полосы дифракционного паттерна) может быть сфокусирован на другой стадии системы 100, включая, но не ограничиваясь этим, заднюю сторону объектива 114.

[0047] На фиг. 2 показан пример системы 200, содержащей поворотное зеркало 202. Система 200 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Отдельный компонент системы 200 может выполнять аналогичную или идентичную функцию соответствующему компоненту, описанному со ссылкой на другой пример в этом описании.

[0048] Система 200 включает в себя источник 204 света. В некоторых реализациях источник 204 света обеспечивает свет, который он, в свою очередь, получает через по меньшей мере один волоконно-оптический кабель 206. Например, источник 204 света и волоконно-оптический кабель 206 в совокупности могут рассматриваться как волоконный модуль запуска.

[0049] Система 200 включает в себя решетку 208 и решетку 210. В некоторых реализациях решетка 208 и/или 210 может служить дифракционным компонентом для света от источника 204 света. Например, решетка 208 и/или 210 может содержать подложку с периодической структурой, причем подложка совмещена с призмой. Решетки 208 и 210 могут быть расположены относительно друг друга в соответствии с одной или несколькими компоновками. Здесь в системе 200 решетки 208 и 210 обращены друг к другу. Решетки 208 и 210 могут быть по существу идентичны друг другу или могут иметь одно или несколько отличий. Размер, периодичность или другие пространственные характеристики одной из решеток 208 и 210 могут отличаться от таковых для другой. Ориентация решетки (т.е. пространственная ориентация периодической структуры) одной из решеток 208 и 210 может отличаться от ориентации другой. В некоторых реализациях соответствующие ориентации решеток 208 и 210, которые обращены друг к другу, могут быть по существу перпендикулярны друг другу или расположены под любым другим углом относительно друг друга. В некоторых реализациях решетки 208 и 210 могут находиться в смещенных положениях относительно поворотного зеркала 202. В некоторых реализациях решетки 208 и/или 210 могут находиться в фиксированном положении относительно источника 204 света.

[0050] Система 200 может включать в себя один или несколько компонентов (например, таких как фазовый селектор 108 на фиг. 1) для обеспечения выбора фазы в отношении света, который должен воздействовать на образец (например, образец 116 на фиг. 1). Здесь, система 200 включает в себя пьезоэлектрический привод 212 полос. В некоторых реализациях пьезоэлектрический привод 212 полос может принимать свет от решетки 208 и/или 210 и может выполнять выбор фазы в отношении некоторой части или всего этого света. Например, пьезоэлектрический привод 212 полос может быть использован для управления фазой паттерна структурированного света, с помощью которого должно быть захвачено конкретное изображение. Пьезоэлектрический привод 212 полос может включать в себя пьезоэлектрический исполнительный механизм. Например, для осуществления выбора фазы может быть использована система пьезоэлектрического поршня. Могут быть использованы и другие подходы. Например, для выбора фазы можно использовать оптическую пластину с возможностью изменения наклона. Например, система 200 здесь реализована на плате 214, и одна или несколько областей платы 214 могут быть наклонены для выполнения выбора фазы. В качестве другого примера, одна или несколько решеток 208 и 210 могут быть перемещены (например, смещены) для выбора фазы, например, пьезоэлектрическим исполнительным механизмом. Свет, исходящий от пьезоэлектрического привода 212 полос, иногда называют светом с селективной фазой, чтобы указать, что свет был подготовлен в соответствии с определенным выбором фазы. В некоторых реализациях решетки 208 и/или 210 могут находиться в фиксированном положении относительно источника 204 света.

[0051] Система включает в себя проекционную линзу 216, которая может включать в себя один или несколько оптических компонентов (например, линзу) для подготовки света, получаемого от пьезоэлектрического привода 212 полос. Например, проекционная линза 216 может управлять характеристиками света до того, как свет попадет в объектив (например, объектив 114 на фиг. 1).

[0052] Поворотное зеркало 202 может использоваться для перенаправления по меньшей мере одного пучка света к одной или нескольким решеткам 208 или 210 и/или от них. Поворотное зеркало 202 может включать в себя один или несколько материалов, обеспечивающих достаточное отражение электромагнитных волн, которыми должен быть освещен образец. В некоторых реализациях свет от источника 204 света включает в себя лазерный пучок одной или нескольких длин волн. Например, может быть использовано зеркало с металлическим покрытием и/или диэлектрическое зеркало. Поворотное зеркало 202 может быть двусторонним. Например, поворотное зеркало 202 можно считать двусторонним, если оно способно выполнять отражение по меньшей мере на части обеих своих сторон (например, отражающее на первом конце для первого пути пучка и отражающее на втором конце, противоположном первому концу, для второго пути пучка).

[0053] Поворотное зеркало 202 может содержать удлиненный элемент. Поворотное зеркало 202 может иметь любой из множества форм-факторов или других характеристик формы. Поворотное зеркало 202 может иметь в целом плоскую конфигурацию. Поворотное зеркало 202 может иметь по существу квадратную или другую прямоугольную форму. Поворотное зеркало 202 может иметь закругленные углы. Поворотное зеркало 202 может иметь по существу постоянную толщину. Отражающие поверхности поворотного зеркала 202 могут быть по существу плоскими.

[0054] Поворотное зеркало 202 может быть установлено с опиранием на ось 218 системы 200. Ось 218 может позволять поворотному зеркалу 202 вращаться вокруг оси 218 в любом одном или обоих направлениях. Ось 218 может быть изготовлена из материала с достаточной жесткостью для удержания поворотного зеркала 202 и управления его положением, в том числе из металла. Ось 218 может быть присоединена по существу к центру поворотного зеркала 202. Например, поворотное зеркало 202 может иметь отверстие в центре или вырез с одной стороны, который достигает центра, чтобы обеспечить возможность соединения с осью 218. В качестве другого примера ось 218 может содержать отдельные части оси, которые соединены с соответствующими сторонами поворотного зеркала 202, без необходимости какого-либо отверстия в поворотном зеркале 202. Ось 218 может иметь по меньшей мере один подвес 220. Здесь подвес 220 расположен на концах оси 218 по обе стороны от поворотного зеркала 202. Подвес 220 может содержать подшипник или другой признак, обеспечивающий работу с низким коэффициентом трения.

[0055] Поворотное зеркало 202 может иметь привод для принятия одного или нескольких положений. Для управления положением поворотного зеркала 202 может быть использован любой двигатель или другой привод. В некоторых реализациях используется шаговый двигатель 222. Шаговый двигатель 222 может быть соединен с осью 218 и использоваться для того, чтобы заставить ось 218 и, следовательно, поворотное зеркало 202, вращаться и принимать требуемое положение (положения). В некоторых реализациях поворотное зеркало 202 вращается в том же направлении в сторону новых положений (например, всегда по часовой стрелке или всегда против часовой стрелки вокруг оси вращения оси 218). В некоторых реализациях поворотное зеркало 202 совершает возвратно-поступательное движение между двумя или более положениями (например, попеременно по часовой стрелке или против часовой стрелки, вокруг оси вращения оси 218).

[0056] На фиг. 3А-В показан пример, относящийся к системе 200 на фиг. 2. На фиг. 3А показана система 200 в виде сверху, а на фиг. 3В показана система 200 в аксонометрии. Поворотное зеркало 202 находится в одном и том же положении на каждой из фиг. 3А-В.

[0057] Источник 204 света здесь генерирует свет 300, который распространяется в сторону решетки 210. Поворотное зеркало 202 расположено (например, ориентировано вокруг оси вращения оси 218) таким образом, чтобы первый конец 302 поворотного зеркала 202 не прерывал свет 300. В данный момент первый конец 302 может быть расположен ближе к наблюдателю, чем свет 300, который может распространяться в плоскости чертежа. То есть отражающая поверхность 202а поворотного зеркала 202, обращенная к источнику 204 света, в данный момент не прерывает свет 300, поскольку первый конец 302 не блокирует путь света 300. Поэтому свет 300 распространяется (через воздух, вакуум или другую текучую среду) до тех пор, пока не достигнет решетки 210.

[0058] Свет 300 взаимодействует с решеткой 210 одним или несколькими способами. В некоторых реализациях свет 300 подвергается дифракции на решетке 210. Здесь свет 304 представляет собой структурированный свет (например, содержит одну или несколько полос паттерна), который исходит от решетки 210 благодаря взаимодействию с ней света 300. Свет 304 первоначально распространяется по существу в направлении, в основном, в сторону проекционной линзы 216. Однако положение поворотного зеркала 202 таково, что второй конец 306 поворотного зеркала 202 прерывает свет 304. Второй конец 306 может быть противоположен первому концу 302. В некоторых реализациях первый конец 302 и второй конец 306 могут быть расположены под любым углом относительно друг друга, например под любым углом от 0 градусов до 180 градусов. В данный момент второй конец 306 может быть расположен приблизительно так же близко к наблюдателю, как и свет 304. То есть отражающая поверхность 202 В поворотного зеркала 202, обращенная к решетке 210, прерывает свет 304, поскольку второй конец 306 блокирует путь света 304. Из источника света 304 поворотное зеркало 202, таким образом, направляет свет 308 в сторону пьезоэлектрического привода 212 полос.

[0059] Пьезоэлектрический привод 212 полос выполняет выбор фазы света 308. Например, пьезоэлектрический привод 212 полос выбирает фазу паттерна, воздействию которой должен подвергаться образец при данном освещении (например, для целей захвата одного или нескольких конкретных изображений). Свет 310 исходит от пьезоэлектрического привода 212 полос и распространяется в сторону проекционной линзе 216 и входит в нее. Свет 310 соответствует определенному выбору фазы, сделанному с помощью пьезоэлектрического привода 212 полос. Таким образом, свет 310 может быть охарактеризован как селективный по фазе свет. Затем свет 310 может продолжать распространяться через систему (например, как в системе 100 на фиг. 1), например, для освещения образца 116.

[0060] Здесь характеристики селективных по фазе электромагнитных волн света 310 соответствуют тому факту, что свет 300 дифрагируется решеткой 210, и что пьезоэлектрическим приводом 212 полос осуществляется выбор фазы. Кроме того, участие решетки 210 здесь является результатом расположения поворотного зеркала 202 таким образом, что его второй конец 306 прерывает свет 304, тогда как первый конец 302 не прерывает свет 300.

[0061] Предположим теперь, что поворотное зеркало 202 вместо этого помещено в другое положение. На фиг. 4А-В показан другой пример, относящийся к системе 200 на фиг. 2. На фиг. 4А показана система 200 в виде сверху, а на фиг. 4В показана система 200 в аксонометрии. Поворотное зеркало 202 находится в одном и том же положении на каждой из фиг. 4А-В.

[0062] Источник 204 света здесь генерирует свет 300, который изначально распространяется в сторону решетки 210. Поворотное зеркало 202 расположено (например, ориентировано вокруг оси вращения оси 218) таким образом, чтобы первый конец 302 поворотного зеркала 202 прерывал свет 300. В данный момент первый конец 302 может быть расположен приблизительно так же близко к наблюдателю, как и свет 300. То есть отражающая поверхность 202а поворотного зеркала 202, обращенная к источнику 204 света, прерывает свет 300, поскольку первый конец 302 блокирует путь света 300. Поэтому свет 312 распространяется (через воздух, вакуум или другую текучую среду) до тех пор, пока не достигнет решетки 208.

[0063] Свет 312 взаимодействует с решеткой 208 одним или несколькими способами. В некоторых реализациях свет 312 подвергается дифракции на решетке 208. Здесь свет 314 представляет собой структурированный свет (например, содержит одну или несколько полос паттерна), который исходит от решетки 208 в результате взаимодействия с ней света 312. Свет 314 распространяется по существу в направлении к пьезоэлектрическому приводу 212 полос. Положение поворотного зеркала 202 таково, что второй конец 306 поворотного зеркала 202 не прерывает свет 314. В данный момент второй конец 306 может быть расположен ближе к наблюдателю, чем свет 314. То есть ни отражающая поверхность 202 В поворотного зеркала 202, ни отражающая поверхность 202С, обращенная к решетке 208, в данный момент не прерывает свет 314, поскольку второй конец 306 не блокирует путь света 314. Таким образом, свет 314 распространяется до тех пор, пока не достигнет пьезоэлектрического привода 212 полос.

[0064] Пьезоэлектрический привод 212 полос выполняет выбор фазы света 314. Например, пьезоэлектрический привод 212 полос выбирает фазу паттерна, воздействию которой должен подвергаться образец при данном освещении (например, для целей захвата одного или нескольких конкретных изображений). Свет 316 исходит от пьезоэлектрического привода 212 полос и распространяется в сторону проекционной линзе 216 и входит в нее. Свет 310 соответствует определенному выбору фазы, сделанному с помощью пьезоэлектрического привода 212 полос. Таким образом, свет 316 может быть охарактеризован как селективный по фазе свет. Затем свет 316 может продолжать распространяться через систему (например, как в системе 100 на фиг. 1), например, для освещения образца 116.

[0065] Здесь характеристики селективных по фазе электромагнитных волн света 316 соответствуют тому факту, что свет 300 дифрагируется решеткой 208, и что пьезоэлектрическим приводом 212 полос осуществляется выбор фазы. Кроме того, участие решетки 208 здесь является результатом расположения поворотного зеркала 202 таким образом, что его первый конец 302 прерывает свет 300, тогда как второй конец 306 не прерывает свет 314. Поворотное зеркало 202 можно заставить многократно принимать различные положения (например, те, что изображены на фиг. 3А-В и фиг. 4А-В, соответственно) различными вращениями. Например, поворотное зеркало 202 может совершать возвратно-поступательное движение между положением на фиг. 3А-В и положением на фиг. 4А-В. В качестве другого примера поворотное зеркало 202 может вращаться в одном и том же направлении (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки, по отношению к шаговому двигателю 222), чтобы многократно принимать положение на фиг. 3А-В и положение на фиг. 4А-В.

[0066] Как упомянуто выше, решетки 208 и 210 могут иметь различную ориентацию решеток относительно друг друга. Например, решетки 208 и 210 могут иметь ориентации решеток, которые по существу перпендикулярны друг другу. Поэтому свет 304 (фиг. 3А), исходящий от решетки 210, и свет 314 (фиг. 4А), исходящий от решетки 208, могут иметь различные характеристики. Например, паттерн полос света 304 может отличаться от паттерна полос света 314. Освещение образца (например, образца 116 на фиг. 1) различным структурированным светом может обеспечивать возможность использования системы 200 для визуализации посредством МСО.

[0067] Приведенные выше примеры иллюстрируют систему, которая включает в себя источник света (например, источник 204 света); первую решетку (например, решетку 210) и вторую решетку (например, решетку 208); фазовый селектор (например, пьезоэлектрический привод 212 полос); и по меньшей мере один отражающий компонент (например, поворотное зеркало 202). В первом положении (например, как показано на фиг. 3А-В) отражающий компонент образует первый световой путь от источника света к первой решетке (например, за счет того, что первый конец 302 не прерывает свет 300) и затем к фазовому селектору (например, за счет того, что второй конец 306 блокирует свет 304). Во втором положении (например, как показано на фиг. 4А-В), отражающий компонент образует второй световой путь от источника света ко второй решетке (например, за счет того, что первый конец 302 блокирует свет 300) и далее к фазовому селектору (например, за счет того, что второй конец 306 не прерывает свет 304).

[0068] Приведенные выше примеры также иллюстрируют систему, которая включает в себя источник света (например, источник 204 света); первую решетку (например, решетку 208) и вторую решетку (например, решетку 210); фазовый селектор (например, пьезоэлектрический привод 212 полос); и по меньшей мере одно зеркало (например, поворотное зеркало 202). В частности, зеркало имеет первое положение (например, как показано на фиг. 4А-В), которое прерывает (например, первым концом 302) первый путь от источника света ко второй решетке, но не прерывает (например, за счет того, что второй конец 306 не блокирует свет 314) второй путь от первой решетки к фазовому селектору. Зеркало имеет второе положение (например, как показано на фиг. 3А-В), которое прерывает (например, вторым концом 306) третий путь от второй решетки и направляет второй свет (например, свет 308) к фазовому селектору, не прерывая при этом первый путь (например, за счет того, что первый конец 302 не блокирует свет 300).

[0069] Приведенные здесь примеры относятся к использованию отражающего компонента и одной или нескольких решеток для обеспечения структурированного света, который может быть использован для визуализации посредством МСО. В некоторых реализациях механическое движение может быть значительным (например, при вращении зеркала или другого отражающего компонента). Однако могут быть обеспечены разумные механические погрешности и погрешности движения. Например, может потребоваться меньшая точность или отсутствие точности в отношении начального или конечного положения отражающего компонента (например, зеркала или призматического зеркала); а стабильность и повторяемость могут быть обеспечены (например, в отношении поворотного зеркала) за счет использования прецизионных подшипников (например, в подвесе 220), прецизионного шпинделя (например, для оси 218) и/или точного зеркала (например, с использованием поворотного зеркала 202, имеющего малые отклонения и/или хорошую плоскостность). Может быть обеспечена независимость стабильности и повторяемости от деталей, которые могут изнашиваться (например, направляющих и/или концевых упоров).

[0070] На фиг. 5 схематически показан еще один пример системы 500, которая может быть использована в качестве части системы визуализации посредством МСО. Система 500 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Система 500 включает в себя источник 502 света, зеркало 504, решетку 506 и решетку 508, зеркало 510, фазовый селектор 512 и проекционную линзу 514. Отдельный компонент системы 500 может выполнять аналогичную или идентичную функцию соответствующему компоненту, описанному со ссылкой на другой пример в этом описании. Здесь решетки 506 и 508 обращены друг к другу. В некоторых реализациях решетки 506 и 508 могут иметь различные ориентации решеток, включая, но не ограничиваясь этим, по существу перпендикулярные друг другу или расположенные под любым другим углом относительно друг друга. В некоторых реализациях решетки 506 и 508 могут находиться в смещенных положениях относительно зеркала 504 и/или зеркала 510.

[0071] Показана декартова система координат, имеющая соответствующие оси х, у и z. Здесь оси х и у проходят в плоскости иллюстрации, а ось z проходит перпендикулярно осям х и у в направлении к наблюдателю.

[0072] Путь 516 обозначен между источником 502 света и решеткой 508. В этом и других примерах путь может указывать траекторию, по которой может проходить световой пучок, если он не прерывается какой-либо структурой. Путь 517 обозначен между зеркалом 504 и решеткой 506. Между решеткой 506 и фазовым селектором 512 обозначен путь 518. От решетки 508 обозначен путь 520, проходящий в данном примере в сторону проекционного объектива 514. Пути 516, 517, 518, 520 здесь показаны пунктирными линиями.

[0073] Источник 502 света здесь генерирует свет 522 вдоль по меньшей мере части пути 516. Если положение зеркала 504 таково, что зеркало 504 не прерывает путь 516 и не блокирует свет 522, то свет 522 может распространяться вдоль пути 516 и достигать решетки 508. То есть зеркало 504 можно рассматривать как образующее световой путь света 522, причем световой путь проходит от источника 502 света к решетке 508. С другой стороны, если положение зеркала 504 таково, что зеркало 504 прерывает путь 516 и блокирует свет 522, то зеркало 504 может отражать свет 522, а свет 524 может распространяться по пути 517 к решетке 506. Перенаправленный свет 524 здесь обозначен штрих-пунктирной линией. То есть зеркало 504 можно рассматривать как образующее световой путь света 522 и света 524, причем световой путь проходит от источника 502 света к решетке 506. Таким образом, зеркало 504 может избирательно перенаправлять свет 522 от источника 502 света между двумя путями к выбранной одной из решеток 506 или 508 в зависимости от положения зеркала 504.

[0074] Зеркало 510 может избирательно перенаправлять свет от выбранной одной из решеток 506 или 508 к фазовому селектору 512 в зависимости от положения зеркала 510. Если зеркало 504 не прерывает путь 516, так что от решетки 508 исходит свет 526, а положение зеркала 510 таково, что зеркало 510 прерывает путь 520 и блокирует свет 526, исходящий от решетки 508, то зеркало 510 может отражать свет 528 в направлении фазового селектора 512. То есть зеркала 504 и 510 можно рассматривать как совместно образующие световой путь света 522, света 526 и света 528, причем световой путь проходит от источника 502 света к фазовому селектору 512. С другой стороны, если зеркало 504 прерывает путь 516, так что свет 524 перенаправляется к решетке 506, а положение зеркала 510 таково, что зеркало 510 не прерывает путь 518 и не блокирует свет 530, то свет 530 может распространяться вдоль пути 518 и достигать фазового селектора 512. Свет 530 здесь обозначен штрих-пунктирной линией. То есть зеркала 504 и 510 можно рассматривать как совместно образующие световой путь света 522, света 524 и света 530, причем световой путь проходит от источника 502 света к фазовому селектору 512.

[0075] Пути 516, 517, 518 и 520 могут образовывать одну или несколько плоскостей в зависимости от ориентации компонентов системы 500. Здесь световой путь, который включает в себя свет 522, свет 526 и свет 528, проходит по существу в плоскости х-у, как показано на рисунке (например, в плоскости чертежа). Аналогично, световой путь, который включает в себя свет 522, свет 524 и свет 530, также по существу проходит в плоскости х-у. По меньшей мере один элемент системы 500 может быть по существу выровнен с одной или несколькими такими плоскостями. В некоторых реализациях зеркала 504 и 510 являются частями поворотного зеркала (например, поворотного зеркала 202 на фиг. 2). Например, такое поворотное зеркало может вращаться по меньшей мере частично вокруг оси 532, здесь схематически показанной между зеркалами 504 и 510. Ось 532 может быть по существу параллельна плоскости одного или нескольких световых путей. Например, ось 532 может быть смещена от плоскости в некотором направлении (например, в сторону наблюдателя, аналогично расположению оси 218 на фиг. 2). В некоторых реализациях один или несколько из следующего, а именно свет 522, 524, 526, 528 и/или 530, могут распространяться вдоль плоскости, расположенной под углом относительно плоскости х-у (то есть в направлении к наблюдателю или от него), так что образуется световой путь, содержащий компоненты в осях х, у и z.

[0076] На фиг. 6 схематически показан пример системы 600, содержащей подвижное зеркало 602. Подвижное зеркало 602 здесь схематично показано пунктирным контуром. Примеры подвижного зеркала 602 приведены ниже. Система 600 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Система 600 включает в себя источник 604 света, решетку 606 и решетку 608, а также фазовый селектор 610. Отдельный компонент системы 600 может выполнять аналогичную или идентичную функцию соответствующему компоненту, описанному со ссылкой на другой пример в этом описании.

[0077] Подвижное зеркало 602 может включать в себя одно или несколько зеркал, которые могут быть поступательно перемещены (в одном или нескольких направлениях) в процессе работы системы 600. Подвижное зеркало 602 может быть перемещено в первое положение, в котором подвижное зеркало 602 образует световой путь 612 от источника 604 света к решетке 606, а затем к фазовому селектору 610. Подвижное зеркало 602 может быть перемещено во второе положение, в котором подвижное зеркало 602 образует световой путь 614 от источника 604 света к решетке 608, а затем к фазовому селектору 610. Таким образом, подвижное зеркало 602 может избирательно перенаправлять свет от источника 604 света между двумя световыми путями 612 и 614 в сторону фазового селектора 610.

[0078] Решетки 606 и 608 могут быть размещены в любом из различных положений относительно друг друга. Ориентация решетки 606 может быть описана с использованием нормали 616 решетки 606. Например, нормаль 616 может быть вектором, который перпендикулярен оптически активной поверхности решетки 606. Ориентация решетки 608 может быть описана с использованием нормали 618 решетки 608. Например, нормаль 618 может быть вектором, который перпендикулярен оптически активной поверхности решетки 608. В некоторых реализациях нормали 616 и 618 по существу выровнены одна с другой. Например, нормали 616 и 618 могут быть по существу антипараллельны друг другу (например, направлены друг к другу). В других реализациях нормали 616 и 618 могут быть расположены с образованием некоторого угла между нормалями 616 и 618.

[0079] Световые пути 612 и 614 могут образовывать одну или несколько плоскостей в зависимости от ориентации компонентов системы 600. Здесь каждый из световых путей 612 и 614 проходит по существу в плоскости чертежа. В других реализациях световые пути 612 и/или 614 могут иметь одну или несколько частей, которые проходят из плоскости чертежа или в нее. По меньшей мере один элемент системы 600 может быть по существу выровнен с одной или несколькими такими плоскостями световых путей 612 или 614. В некоторых реализациях подвижное зеркало 602 может подвергаться перемещению, которое по существу перпендикулярно плоскости световых путей 612 и 614. В некоторых реализациях подвижное зеркало 602 может подвергаться перемещению, которое по существу параллельно плоскости световых путей 612 и 614. Могут быть использованы комбинации этих подходов. В некоторых реализациях первая сторона подвижного зеркала 602 может иметь первый угол отражения (например, для формирования светового пути 612), а вторая сторона переводного зеркала 602 может иметь второй угол отражения (например, для формирования светового пути 614), причем первый угол отражения отличается от второго угла отражения.

[0080] На фиг. 7А-В схематически показан пример, относящийся к системе 600 на фиг. 6. Описанные примеры могут быть использованы в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными в настоящем документе. Здесь пунктирным контуром схематично показано подвижное зеркало 602'. Подвижное зеркало 602' может быть использовано в качестве подвижного зеркала 602 на фиг. 6 или как его часть. То есть пара зеркал 700 и 704 в первом положении перемещения, показанном на фиг. 7А, может образовывать световой путь 614, а пара зеркал 700 и 704, когда они находятся во втором положении перемещения, показанном на фиг. 7В, может образовывать световой путь 612. Подвижное зеркало 602' включает в себя зеркало 700, соединенное с направляющей 702. Здесь зеркало 700 имеет прямоугольную форму, и сторона 700А зеркала 700 обращена к стороне 702А направляющей 702. Направляющая 702 может обеспечивать возможность перемещения зеркала 700 вертикально вдоль стороны 702А. Например, на зеркало 700 может воздействовать исполнительный механизм (не показан), изменяя его положение в любом направлении вдоль направляющей 702. Аналогично, подвижное зеркало 602' включает в себя зеркало 704, имеющее прямоугольную форму и соединенное с направляющей 706 так, что сторона 704А зеркала 704 обращена к стороне 706А направляющей 706. Соответственно, направляющая 706 может обеспечивать возможность вертикального перемещения зеркала 704 вдоль стороны 706А. Для перемещения зеркала 700 и/или 704 может быть использована более чем одна направляющая. Могут быть использованы и другие типы приведения в движение. Например, положение зеркала 700 и/или 704 можно изменять с помощью исполнительного механизма.

[0081] На фиг. 7А показана конфигурация подвижного зеркала 602' с зеркалом 700, расположенным ближе к концу 708 направляющей 702, и зеркалом 704, расположенным ближе к концу 710 направляющей 706. В некоторых реализациях положение на фиг. 7А может соответствовать образованию одного или нескольких световых путей. Например, снова со ссылкой на фиг. 6, положение зеркала 704 ближе к концу 710 может обеспечивать прерывание светового пути 612 между источником 604 света и решеткой 606. Из-за блокировки зеркало 704 может служить для перенаправления света от источника 604 света к решетке 608 и, таким образом, может формировать световой путь 614. Кроме того, зеркало 700, которое в этот момент расположено ближе к концу 708, не может прерывать световой путь 614 между решеткой 608 и фазовым селектором 610. Таким образом, перемещение подвижного зеркала 602' в показанную конфигурацию может формировать световой путь 614 в системе 600.

[0082] На фиг. 7А показана конфигурация подвижного зеркала 602' с зеркалом 700, расположенным ближе к концу 712 направляющей 702, и зеркалом 704, расположенным ближе к концу 714 направляющей 706. Конец 712 здесь по существу противоположен концу 708, а конец 714 здесь по существу противоположен концу 710. В некоторых реализациях положение на фиг. 7А может соответствовать образованию одного или нескольких световых путей. Например, снова со ссылкой на фиг. 6, расположение зеркала 704 ближе к концу 714 может не прерывать световой путь 612 от источника 604 света, и поэтому свет может достигать решетки 606. Кроме того, зеркало 700, которое в этот момент расположено ближе к концу 712, может прерывать световой путь 612, исходящий от решетки 606. Из-за такой блокировки зеркало 700 может служить для перенаправления света от решетки 606 к фазовому селектору 610 и, таким образом, может формировать световой путь 612. Таким образом, перемещение подвижного зеркала 602' в показанную конфигурацию может формировать световой путь 612 в системе 600. Перемещение в положения, показанные на фиг. 7А-В, или из них, может происходить в направлении, которое по существу перпендикулярно одной или нескольким плоскостям световых путей 612 и 614.

[0083] На фиг. 8А-В схематически показан другой пример, относящийся к системе 600 на фиг. 6. Описанные примеры могут быть использованы в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными в настоящем документе. Здесь пунктирным контуром схематично показано подвижное зеркало 602''. Подвижное зеркало 602'' может быть использовано в качестве подвижного зеркала 602 на фиг. 6 или как его часть. Подвижное зеркало 602' включает в себя зеркало 800, соединенное с направляющей 802. Здесь зеркало 800 имеет прямоугольную форму, а сторона 800А зеркала 800 обращена к стороне 802А направляющей 802. Направляющая 802 может обеспечивать возможность перемещения зеркала 800 вдоль стороны 802А. Например, на зеркало 800 может воздействовать исполнительный механизм (не показан), изменяя его положение в любом направлении вдоль направляющей 802.

[0084] На фиг. 8А показана конфигурация подвижного зеркала 602'' с зеркалом 800, расположенным ближе к концу 804 направляющей 802. В некоторых реализациях положение на фиг. 8А может соответствовать образованию одного или нескольких световых путей. Например, снова со ссылкой на фиг. 6, положение зеркала 800 ближе к концу 804 может обеспечивать прерывание светового пути 612 между источником 604 света и решеткой 606. Из-за блокировки зеркало 800 может служить для перенаправления света от источника 604 света к решетке 608 и, таким образом, может формировать световой путь 614. В конце 806 дорожки 802 в этот момент зеркала нет. Соответственно, подвижное зеркало 602'' не может прерывать световой путь 614 между решеткой 608 и фазовым селектором 610. Таким образом, перемещение подвижного зеркала 602' в показанную конфигурацию может формировать световой путь 614 в системе 600.

[0085] На фиг. 8В показана конфигурация подвижного зеркала 602'' с зеркалом 800, расположенным ближе к концу 806 направляющей 802. В некоторых реализациях положение на фиг. 8 В может соответствовать образованию одного или нескольких световых путей. Например, снова со ссылкой на фиг. 6, отсутствие зеркала в конце 804 может обеспечивать распространение света от источника 604 света к решетке 606. Кроме того, расположение зеркала 800 ближе к концу 806 может обеспечивать прерывание светового пути 612, исходящего от решетки 606. Из-за такой блокировки зеркало 800 может служить для перенаправления света от решетки 606 к фазовому селектору 610 и, таким образом, может формировать световой путь 612.

[0086] На фиг. 9 схематически показан пример системы 900, содержащей поворотную призму 902. Система 900 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Система 900 также включает в себя источник 904 света, решетку 906 и решетку 908, фазовый селектор 910 и проекционную линзу 912. Отдельный компонент системы 900 может выполнять аналогичную или идентичную функцию соответствующему компоненту, описанному со ссылкой на другой пример в этом описании.

[0087] Может осуществляться вращение поворотной призмы 902 вокруг одной или нескольких осей вращения для того, чтобы оно принимало одно или несколько положений. Здесь поворотная призма 902 может вращаться вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа, и это вращение схематически обозначено стрелкой 914. Для простоты поворотная призма 902 показана здесь в одной ориентации. Однако работа системы 900 проиллюстрирована ниже на основе по меньшей мере двух различных ориентаций поворотной призмы 902. Здесь решетки 906 и 908 направлены в сторону фазового селектора 910. Могут быть использованы и другие расположения или ориентации.

[0088] Источник 904 света обеспечивает свет 916, который распространяется к поворотной призме 902. Свет 916 взаимодействует с поворотной призмой 902 и подвергается отражению. Здесь свет 918, исходящий от поворотной призмы 902, является результатом такого отражения при расположении поворотной призмы 902 в первом положении. Свет 918 направлен на решетку 906 и взаимодействует с ней. В результате этого взаимодействия от решетки 906 исходит свет 920, распространяющийся в направлении фазового селектора 910 и взаимодействующий с ним. В результате этого взаимодействия из фазового селектора 910 исходит свет 922, распространяющийся к проекционной линзе 912 и взаимодействующий с ней. То есть, когда поворотная призма 902 находится в первом положении, она отражает свет 918 вдоль первого светового пути от поворотной призмы 902 к решетке 906.

[0089] Кроме того, свет 924, исходящий от поворотной призмы 902, является результатом отражения света 916 при расположении поворотной призмы 902 во втором положении. Свет 924 направлен на решетку 908 и взаимодействует с ней. В результате этого взаимодействия от решетки 908 исходит свет 926, распространяющийся в направлении фазового селектора 910 и взаимодействующий с ним. В результате этого взаимодействия из фазового селектора 910 исходит свет 922, распространяющийся к проекционной линзе 912 и взаимодействующий с ней. То есть, когда поворотная призма 902 находится во втором положении, она отражает свет 924 вдоль второго светового пути от поворотной призмы 902 к решетке 908.

[0090] На фиг. 10 показан пример способа 1000, который может быть использован для выполнения МСО. Способ 1000 может быть выполнен в одной или нескольких системах, приведенных в данном примере. Способ 1000 может включать в себя больше или меньше операций, чем показано. Две или более операции способа 1000 могут быть выполнены в другом порядке, если не указано иное. Некоторые аспекты других описанных здесь примеров приведены ниже в иллюстративных целях.

[0091] На этапе 1010 способ 1000 содержит позиционирование отражающего компонента в первом положении. Первое положение может обеспечивать формирование первого светового пути, начинающегося от источника света и проходящего до первой решетки, а затем до последующего компонента. Например, поворотное зеркало 202 может быть приведено в положение, показанное на фиг. 3А-В для формирования светового пути от источника 204 света к решетке 210 и далее к пьезоэлектрическому приводу 212 полос, причем световой путь содержит свет 300, 304 и 308. В качестве другого примера поворотное зеркало 202 может быть приведено в положение, показанное на фиг. 4А-В, для формирования светового пути от источника 204 света к решетке 208 и далее к пьезоэлектрическому приводу 212 полос, причем световой путь содержит свет 300, 312 и 314. В качестве другого примера зеркала 504 и 510 на фиг. 5 могут быть приведены в положение для формирования светового пути, содержащего свет 522, 526 и 528. В качестве другого примера зеркала 504 и 510 на фиг. 5 могут быть приведены в положение для формирования светового пути, который содержит свет 522, 524 и 530. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 7А, для формирования светового пути 614 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 7В, для формирования светового пути 612 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 8А, для формирования светового пути 614 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 8В, для формирования светового пути 612 на фиг. 6. В качестве другого примера поворотная призма 902 на фиг. 9 может быть переведена в положение, формирующее световой путь, который содержит свет 916, 918, 920 и 922. В качестве другого примера поворотная призма 902 на фиг. 9 может быть переведена в положение, формирующее световой путь, который содержит свет 916, 924, 926 и 922. Например, следующим компонентом может быть фазовый селектор 108 на фиг. 1. В качестве другого примера следующим компонентом может быть проекционная линза 110 на фиг. 11.

[0092] На этапе 1020 способ 1000 содержит направление на образец первого света с селективной фазой от первого светового пути. Например, свет с селективной фазой может исходить от пьезоэлектрического привода 212 полос (фиг. 2) и/или от одного или нескольких фазовых селекторов 108 (фиг. 1), 512 (фиг. 5), 610 (фиг. 6) или 910 (фиг. 9). Свет с селективной фазой может быть направлен на образец 116 на фиг. 1. Таким образом, образец может быть освещен с помощью света с селективной фазой (например, структурированного света). Образец может быть визуализирован (например, с помощью камеры 122 на фиг. 1) на основе такого освещения первым светом с селективной фазой, и такие операции не описаны здесь явно для краткости.

[0093] На этапе 1030 способ 1000 содержит позиционирование отражающего компонента во втором положении. Первое положение может обеспечивать формирование первого светового пути, начинающегося от источника света и проходящего до первой решетки, а затем до последующего компонента. Например, поворотное зеркало 202 может быть приведено в положение, показанное на фиг. 3А-В для формирования светового пути от источника 204 света к решетке 210 и далее к пьезоэлектрическому приводу 212 полос, причем световой путь содержит свет 300, 304 и 308. В качестве другого примера поворотное зеркало 202 может быть приведено в положение, показанное на фиг. 4А-В, для формирования светового пути от источника 204 света к решетке 208 и далее к пьезоэлектрическому приводу 212 полос, причем световой путь содержит свет 300, 312 и 314. В качестве другого примера зеркала 504 и 510 на фиг. 5 могут быть приведены в положение для формирования светового пути, содержащего свет 522, 526 и 528. В качестве другого примера зеркала 504 и 510 на фиг. 5 могут быть приведены в положение для формирования светового пути, который содержит свет 522, 524 и 530. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 7А, для формирования светового пути 614 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 7В, для формирования светового пути 612 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 8А, для формирования светового пути 614 на фиг. 6. В качестве другого примера подвижное зеркало 602' может быть приведено в положение, показанное на фиг. 8В, для формирования светового пути 612 на фиг. 6. В качестве другого примера поворотная призма 902 на фиг. 9 может быть переведена в положение, формирующее световой путь, который содержит свет 916, 918, 920 и 922. В качестве другого примера поворотная призма 902 на фиг. 9 может быть переведена в положение, формирующее световой путь, который содержит свет 916, 924, 926 и 922.

[0094] На этапе 1040 способ 1000 содержит направление на образец второго света с селективной фазой от второго светового пути. Например, свет с селективной фазой может исходить от пьезоэлектрического привода 212 полос (фиг. 2) и/или от одного или нескольких фазовых селекторов 108 (фиг. 1), 512 (фиг. 5), 610 (фиг. 6) или 910 (фиг. 9). Свет с селективной фазой может быть направлен на образец 116 на фиг. 1. Таким образом, образец может быть освещен с помощью света с селективной фазой (например, структурированного света). Образец может быть визуализирован (например, с помощью камеры 122 на фиг. 1) на основе такого освещения вторым светом с селективной фазой, и такие операции не описаны здесь явно для краткости.

[0095] На фиг. 11 схематически показан еще один пример системы 1100, которая может обеспечивать визуализацию посредством МСО. Система 1100 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Некоторые компоненты в этом и других примерах концептуально показаны в виде блоков или других общих компонентов; такой компонент (компоненты) может быть реализован в виде одного или нескольких отдельных или интегрированных компонентов таким образом, чтобы выполнять указанную функцию (функции). Компоненты, соответствующие компонентам системы 100 (фиг. 1), которые явно не упомянуты, могут выполнять ту же или аналогичную роль в системе 1100.

[0096] Система 1100 содержит фазовый селектор 108', расположенный перед светоструктурирующим компонентом 104'. В некоторых реализациях фазовый селектор 108' может принимать пучок 106 от источника 102 света. Фазовый селектор 108' может подавать свет с селективной фазой на светоструктурирующий компонент 104'. Светоструктурирующий компонент 104 может генерировать структурированный свет и обеспечивать структурированный свет для последующего компонента системы 1100. В некоторых реализациях следующим компонентом является проекционная линза 110. Могут быть использованы и другие подходы.

[0097] В некоторых реализациях столик 118 может перемещать образец 116 на некоторое расстояние относительно неподвижных световых полос для выполнения выбора фазы (например, с помощью пьезоэлектрического привода в столике 118). Например, в таком случае в системе 1100 фазовый селектор 108' может быть обойден или исключен.

[0098] На фиг. 12 схематически представлен пример системы 1200, которая может быть использована для биологического и/или химического анализа. Описанные здесь системы и/или способы, включая, но не ограничиваясь этим, систему 100 (фиг.1) и/или способ 1000 (фиг. 10), могут в некоторых реализациях быть частью системы 1200. Работа системы 1200 может обеспечивать получение любой информации или данных, относящихся по меньшей мере к одному биологическому и/или химическому веществу. В некоторых реализациях материал для анализа подает носитель 1202. Например, носитель 1202 может содержать картридж или любой другой компонент, удерживающий материал. В некоторых реализациях система 1200 содержит приемник 1204 для приема носителя 1202, по крайней мере, во время анализа. Приемник 1204 может быть выполнен в виде отверстия в корпусе 1206 системы 1200. В качестве примера, некоторые или все компоненты системы 1200 могут находиться внутри корпуса 1206.

[0099] Система 1200 может содержать оптическую систему 1208 для биологического и/или химического анализа материала (материалов) носителя 1202. Оптическая система 1208 может выполнять одну или несколько оптических операций, включая, но не ограничиваясь этим, освещение и/или визуализацию материала (материалов). Например, оптическая система 1208 может содержать любую или все системы, раскрытые в настоящем документе. В качестве другого примера, оптическая система 1208 может выполнять любые или все операции, раскрытые в настоящем документе.

[00100] Система 1200 может содержать термическую систему 1210 для обеспечения термической обработки, относящейся к биологическому и/или химическому анализу. В некоторых реализациях термическая система 1210 обеспечивает термическую подготовку по меньшей мере части материала (материалов), подлежащего анализу, и/или носителя 1202.

[00101] Система 1200 может содержать флюидную систему 1212 для обеспечения операций с одной или несколькими текучими средами, относящимися к биологическому и/или химическому анализу. В некоторых реализациях текучая среда (текучие среды) может быть предусмотрена для носителя 1202 или его материала (материалов). Например, текучая среда может быть добавлена к материалу носителя 1202 и/или удалена из него.

[00102] Система 1200 содержит пользовательский интерфейс 1214, который обеспечивает возможность ввода и/или вывода данных, относящихся к биологическому и/или химическому анализу. В качестве неограничивающего примера, пользовательский интерфейс может быть использован для задания одного или нескольких параметров работы системы 1200 и/или для вывода результатов биологического и/или химического анализа. Например, пользовательский интерфейс 1214 может содержать один или несколько экранов (например, сенсорный экран) отображения, клавиатуру и/или указывающее устройство (например, мышь или сенсорную панель).

[00103] Система 1200 может содержать системный контроллер 1216, который может управлять одним или несколькими элементами системы 1200 для выполнения биологического и/или химического анализа. Системный контроллер 1216 может управлять приемником 1204, оптической системой 1208, термической системой 1210, флюидной системой 1212 и/или пользовательским интерфейсом 1214. Системный контроллер 1216 может содержать по меньшей мере один процессор и по меньшей мере один носитель информации (например, запоминающее устройство) с исполняемыми инструкциями для процессора.

[00104] На фиг. 13 показан пример системы 1300, содержащей поворотное зеркало 1302. В некоторых реализациях систему 1300 можно охарактеризовать как СВВР (RIGS). Система 1300 может быть использована в сочетании с одним или несколькими другими примерами, описанными здесь. Отдельный компонент системы 1300 может выполнять аналогичную или идентичную функцию соответствующему компоненту, описанному со ссылкой на другой пример в этом описании.

[00105] Система 1300 включает в себя источник света 304. В некоторых реализациях источник 1304 света обеспечивает свет, который он, в свою очередь, получает через по меньшей мере один волоконно-оптический кабель 1306. Например, источник 1304 света и волоконно-оптический кабель 1306 в совокупности могут рассматриваться как волоконный модуль запуска.

[00106] Система 1300 включает в себя решетку 1308 и решетку 1310. В некоторых реализациях решетка 1308 и/или 1310 может служить дифракционным компонентом для света от источника 1304 света. Например, решетка 1308 и/или 1310 может содержать подложку с периодической структурой, причем подложка совмещена с призмой. Решетки 1308 и 1310 могут быть расположены относительно друг друга в соответствии с одной или несколькими компоновками. Здесь в системе 1300 решетки 1308 и 1310 обращены друг к другу. Решетки 1308 и 1310 могут быть по существу идентичны друг другу или могут иметь одно или несколько отличий. Размер, периодичность или другие пространственные характеристики одной из решеток 1308 и 1310 могут отличаться от таковых для другой. Ориентация решетки (т.е. пространственная ориентация периодической структуры) одной из решеток 1308 и 1310 может отличаться от ориентации другой. В некоторых реализациях соответствующие ориентации решеток 1308 и 1310, которые обращены друг к другу, могут быть по существу перпендикулярны друг другу или расположены под любым другим углом относительно друг друга. В некоторых реализациях решетки 1308 и 1310 могут находиться в смещенных положениях относительно поворотного зеркала 1302. В некоторых реализациях решетки 1308 и/или 1310 могут находиться в фиксированном положении относительно источника 1304 света.

[00107] Система 1300 может включать в себя один или несколько компонентов (например, таких как фазовый селектор 108 на фиг. 1) для обеспечения выбора фазы в отношении света, который должен воздействовать на образец (например, образец 116 на фиг. 1). Здесь система 1300 включает в себя пьезоэлектрический привод 1312 полос. В некоторых реализациях пьезоэлектрический привод 1312 полос может принимать свет от решетки 1308 и/или 1310 и может выполнять выбор фазы в отношении некоторой части или всего этого света. Например, пьезоэлектрический привод 1312 полос может быть использован для управления фазой паттерна структурированного света, с помощью которого должно быть захвачено конкретное изображение. Пьезоэлектрический привод 1312 полос может включать в себя пьезоэлектрический исполнительный механизм. Например, для осуществления выбора фазы может быть использована система пьезоэлектрического поршня. Могут быть использованы и другие подходы. Например, для выбора фазы можно использовать оптическую пластину с возможностью изменения наклона. Например, система 1300 здесь реализована на плате 1314, и одна или несколько областей платы 1314 могут быть наклонены для выполнения выбора фазы. В качестве другого примера, одна или несколько решеток 1308 и 1310 могут быть перемещены (например, смещены) для выбора фазы, например, пьезоэлектрическим исполнительным механизмом. Свет, исходящий от пьезоэлектрического привода 1312 полос, иногда называют светом с селективной фазой, чтобы указать, что свет был подготовлен в соответствии с определенным выбором фазы. В некоторых реализациях решетки 1308 и/или 1310 могут находиться в фиксированном положении относительно источника 1304 света.

[00108] Система включает в себя проекционную линзу 1316, которая может включать в себя один или несколько оптических компонентов (например, линзу) для подготовки света, получаемого от пьезоэлектрического привода 1312 полос. Например, проекционная линза 1316 может управлять характеристиками света до того, как свет попадет в объектив (например, объектив 114 на фиг. 1).

[00109] Поворотное зеркало 1302 может использоваться для перенаправления по меньшей мере одного пучка света к одной или нескольким решеткам 1308 или 1310 и/или от них. Поворотное зеркало 1302 может включать в себя один или несколько материалов, обеспечивающих достаточное отражение электромагнитных волн, которыми должен быть освещен образец. В некоторых реализациях свет от источника 1304 света включает в себя лазерный пучок одной или нескольких длин волн. Например, может быть использовано зеркало с металлическим покрытием и/или диэлектрическое зеркало. Поворотное зеркало 1302 может быть двусторонним. Например, поворотное зеркало 1302 можно считать двусторонним, если оно способно выполнять отражение по меньшей мере на части обеих своих сторон (например, отражающее на первом конце для первого пути пучка и отражающее на втором конце, противоположном первому концу, для второго пути пучка).

[00110] Поворотное зеркало 1302 может содержать удлиненный элемент. Поворотное зеркало 1302 может иметь любой из множества форм-факторов или других характеристик формы. Поворотное зеркало 1302 может иметь в целом плоскую конфигурацию. Поворотное зеркало 1302 может иметь по существу квадратную или другую прямоугольную форму. Поворотное зеркало 1302 может иметь закругленные углы. Поворотное зеркало 1302 может иметь по существу постоянную толщину. Отражающие поверхности поворотного зеркала 1302 могут быть по существу плоскими.

[00111] Поворотное зеркало 1302 может быть установлено с опиранием на ось 1318 системы 1300. Ось 1318 может позволять поворотному зеркалу 1302 вращаться вокруг оси 1318 в любом одном или обоих направлениях. Ось 1318 может быть изготовлена из материала с достаточной жесткостью для удержания поворотного зеркала 1302 и управления его положением, в том числе из металла. Ось 1318 может быть присоединена по существу к центру поворотного зеркала 1302. Например, поворотное зеркало 1302 может иметь отверстие в центре или вырез с одной стороны, который достигает центра, чтобы обеспечить возможность соединения с осью 1318. В качестве другого примера ось 1318 может содержать одну или несколько отдельных частей оси, которые соединены с соответствующими одной или несколькими сторонами поворотного зеркала 1302, без необходимости какого-либо отверстия в поворотном зеркале 1302. Ось 1318 может иметь по меньшей мере один подвес 1320. Здесь подвес 1320 расположен на одном из концов оси 1318 на одной из сторон от поворотного зеркала 1302. Подвес 1320 может содержать подшипник или другой признак, обеспечивающий работу с низким коэффициентом трения.

[00112] Поворотное зеркало 1302 может иметь привод для принятия одного или нескольких положений. Для управления положением поворотного зеркала 1302 может быть использован любой двигатель или другой привод. В некоторых реализациях используется шаговый двигатель 222. Шаговый двигатель 1322 может быть соединен с осью 1318 и использоваться для того, чтобы заставить ось 1318 и, следовательно, поворотное зеркало 1302, вращаться и принимать требуемое положение (положения). В некоторых реализациях поворотное зеркало 1302 вращается в том же направлении в сторону новых положений (например, всегда по часовой стрелке или всегда против часовой стрелки вокруг оси вращения оси 1318). В некоторых реализациях поворотное зеркало 1302 совершает возвратно-поступательное движение между двумя или более положениями (например, попеременно по часовой стрелке или против часовой стрелки, вокруг оси вращения оси 1318).

[00113] Пропускная способность и/или другие эксплуатационные характеристики системы 1300 могут по крайней мере частично зависеть от времени, затраченного на перевод поворотного зеркала 1302 из одного положения в другое. В некоторых реализациях тип и/или изготовитель шагового двигателя 1322 могут быть выбраны по крайней мере частично на основании ожидаемой или предполагаемой производительности системы 1300. Например, более быстродействующий шаговый двигатель 1322 может позволить увеличить скорость перевода поворотного зеркала 1302 из одного положения в другое.

[00114] Стоимость изготовления и/или обслуживания системы 1300 может по меньшей мере частично зависеть от типа шагового двигателя 1322. В некоторых реализациях шаговый двигатель 1322 представляет собой электродвигатель с прямым приводом, который приводит в движение ось 1318 непосредственно без каких-либо шестерен или других промежуточных компонентов. Например, такая реализация может позволить уменьшить количество деталей и/или стоимость деталей системы 1300.

[00115] Источник 1304 света здесь генерирует свет 1324, который содержит свет 1324А, распространяющийся между источником 1304 света и зеркалом 1326. Свет 1324 схематически показан на данной фигуре, чтобы проиллюстрировать различные возможности распространения, и для ясности показан весь световой путь, не закрытый структурой системы 1300. Зеркало 1326 может быть использовано для отражения света 1324А с образованием света 1324 В, направленного в сторону поворотного зеркала 1302 и/или решетки 1310. Зеркало 1326 может включать в себя один или несколько материалов, обеспечивающих достаточное отражение электромагнитных волн, которыми должен быть освещен образец. В некоторых реализациях свет от источника 1304 света включает в себя лазерный пучок одной или нескольких длин волн. Например, может быть использовано зеркало с металлическим покрытием и/или диэлектрическое зеркало.

[00116] Поворотное зеркало 1302 в данный момент расположено (например, ориентировано вокруг оси вращения оси 1318) таким образом, что первый конец 1328 поворотного зеркала 1302 не прерывает свет 1324В. В данный момент первый конец 1328 может быть расположен ближе к наблюдателю, чем свет 1324В, который может распространяться в плоскости чертежа. То есть отражающая поверхность 1302а поворотного зеркала 1302, обращенная к источнику 1304 света, в данный момент не прерывает свет 1324В, поскольку первый конец 1328 не блокирует путь света 1324В. Поэтому свет 1324В распространяется (через воздух, вакуум или другую текучую среду) до тех пор, пока не достигнет решетки 1310.

[00117] Свет 1324В взаимодействует с решеткой 1310 одним или несколькими способами. В некоторых реализациях свет 1324В подвергается дифракции на решетке 1310. Здесь свет 1324С представляет собой структурированный свет (например, содержит одну или несколько полос паттерна), который исходит от решетки 1310 в результате взаимодействия с ней света 1324В. Свет 1324С первоначально распространяется по существу в направлении, в основном, в направлении стороны проекционной линзы 1316. Однако положение поворотного зеркала 1302 таково, что второй конец 1330 поворотного зеркала 1302 прерывает свет 1324С. Второй конец 1330 может быть противоположен первому концу 1328. В некоторых реализациях первый конец 1328 и второй конец 1330 могут быть расположены под любым углом относительно друг друга, например под любым углом от 0 градусов до 180 градусов. В данный момент второй конец 1330 может быть расположен приблизительно так же близко к наблюдателю, как и свет 1324С. То есть отражающая поверхность 1302В поворотного зеркала 1302, обращенная к решетке 1310, прерывает свет 1324С, поскольку второй конец 1330 блокирует путь света 1324С. Из источника света 1324С поворотное зеркало 1302, таким образом, направляет свет 1324D в сторону пьезоэлектрического привода 1312 полос.

[00118] Пьезоэлектрический привод 1312 полос выполняет выбор фазы света 1324D. Например, пьезоэлектрический привод 1312 полос выбирает фазу паттерна, воздействию которой должен подвергаться образец при данном освещении (например, для целей захвата одного или нескольких конкретных изображений). Свет 1324Е исходит от пьезоэлектрического привода 1312 полос и распространяется в сторону проекционной линзе 1316 и входит в нее. Свет 1324Е соответствует определенному выбору фазы, сделанному с помощью пьезоэлектрического привода 1312 полос. Таким образом, свет 1324Е может быть охарактеризован как селективный по фазе свет. Затем свет 1324Е может продолжать распространяться через систему (например, как в системе 100 на фиг. 1), например, для освещения образца 116.

[00119] Здесь характеристики селективных по фазе электромагнитных волн света 1324Е соответствуют тому факту, что свет 1324В дифрагируется решеткой 1310, и что пьезоэлектрическим приводом 1312 полос осуществляется выбор фазы. Кроме того, участие решетки 1310 здесь является результатом расположения поворотного зеркала 1302 таким образом, что его второй конец 1330 прерывает свет 1324С, тогда как первый конец 1328 не прерывает свет 1324В.

[00120] Предположим теперь, что поворотное зеркало 1302 вместо этого переведено в другое положение. Подобно предыдущему примеру, источник 1304 света здесь генерирует свет 1324А, который первоначально распространяется к зеркалу 1326. Однако, в отличие от предыдущего примера, поворотное зеркало 1302 здесь расположено (например, ориентировано вокруг оси вращения оси 1318) так, что первый конец 1328 поворотного зеркала 1302 прерывает свет 1324В. В данный момент первый конец 1328 может быть расположен приблизительно так же близко к наблюдателю, как и свет 300. То есть отражающая поверхность 1302А поворотного зеркала 1302, обращенная к источнику 1304 света прерывает свет 1324В, поскольку первый конец 1328 блокирует путь света 1324В. Поэтому свет 1324F распространяется (через воздух, вакуум или другую текучую среду) до тех пор, пока не достигнет решетки 1308.

[00121] Свет 1324F взаимодействует с решеткой 1308 одним или несколькими способами. В некоторых реализациях свет 1324F подвергается дифракции на решетке 1308. Здесь свет 1324G представляет собой структурированный свет (например, содержит одну или несколько полос паттерна), который исходит от решетки 1308 в результате взаимодействия с ней света 1324F. Свет 1324G распространяется по существу в направлении к пьезоэлектрическому приводу 1312 полос. Положение поворотного зеркала 1302 таково, что второй конец 1330 поворотного зеркала 1302 не прерывает свет 1324G. В данный момент второй конец 1330 может быть расположен ближе к наблюдателю, чем свет 1324G. То есть ни отражающая поверхность 1302В поворотного зеркала 1302, ни отражающая поверхность 1302С, обращенная к решетке 1308, в данный момент не прерывает свет 1324G, поскольку второй конец 1330 не блокирует путь света 1324G. Таким образом, свет 1324G распространяется до тех пор, пока не достигнет пьезоэлектрического привода 1312 полос.

[00122] Пьезоэлектрический привод 1312 полос выполняет выбор фазы света 1324G. Например, пьезоэлектрический привод 1312 полос выбирает фазу паттерна, воздействию которой должен подвергаться образец при данном освещении (например, для целей захвата одного или нескольких конкретных изображений). Свет 1324Е исходит от пьезоэлектрического привода 1312 полос и распространяется в сторону проекционной линзе 1316 и входит в нее, подобно примерам, описанным выше.

[00123] Здесь характеристики селективных по фазе электромагнитных волн света 1324Е соответствуют тому факту, что свет 1324F дифрагируется решеткой 1308, и что пьезоэлектрическим приводом 1312 полос осуществляется выбор фазы. Кроме того, участие решетки 1308 здесь является результатом расположения поворотного зеркала 1302 таким образом, что его первый конец 1328 прерывает свет 1324В, тогда как второй конец 1330 не прерывает свет 1324G. Может быть обеспечено многократное принятие поворотным зеркалом 1302 различных положений (например, описанных в настоящих соответствующих примерах) посредством различных вращений. Например, поворотное зеркало 1302 может совершать возвратно-поступательные движения между этими положениями. В качестве другого примера поворотное зеркало 1302 может вращаться в одном и том же направлении (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки, по отношению к шаговому двигателю 1322), чтобы многократно принимать эти положения.

[00124] Как упомянуто выше, решетки 1308 и 1310 могут иметь различную ориентацию решеток относительно друг друга. Например, решетки 1308 и 1310 могут иметь ориентации решеток, которые по существу перпендикулярны друг другу. Таким образом, свет 1324С, исходящий от решетки 1310, и свет 1324G, исходящий от решетки 1308, могут иметь различные характеристики. Например, паттерн полос света 1324С может отличаться от паттерна полос света 1324G. Освещение образца (например, образца 116 на фиг. 1) различным структурированным светом может обеспечивать возможность использования системы 1300 для визуализации посредством МСО.

[00125] Один или несколько компонентов в системе 1300 могут по крайней мере частично обеспечивать такую конструкцию, которая уменьшает пространство, необходимое для реализации системы 1300. Например, к конструкции может относиться геометрия одного или нескольких компонентов системы 1300, выбор которой осуществляется таким образом, чтобы обеспечить сокращение занимаемого пространства. В некоторых реализациях свет 1324 проходит путь через систему 1300, которая имеет по существу U-образную геометрию. Например, такая конструкция может обеспечивать возможность размещения источника 1304 света и проекционной линзы 1316 таким образом, чтобы свет 1324А и свет 1324Е проходили в направлениях, по существу противоположных одно другому. В некоторых реализациях зеркало 1326 может обеспечивать возможность размещения решеток 1308 и 1310 внутри пространства, образованного источником 1304 света, шаговым двигателем 1322 и проекционной линзой 1316. В некоторых реализациях зеркало 1326 может обеспечивать возможность размещения решеток 1308 и 1310 по существу между источником 1304 света и шаговым двигателем 1322.

[00126] Приведенные выше примеры иллюстрируют систему, которая включает в себя источник света (например, источник 1304 света); первую решетку (например, решетку 1310) и вторую решетку (например, решетку 1308); фазовый селектор (например, пьезоэлектрический привод 1312 полос); и по меньшей мере один отражающий компонент (например, поворотное зеркало 1302). В первом положении (например, как в первом примере) отражающий компонент образует первый световой путь от источника света к первой решетке (например, за счет того, что первый конец 1328 не прерывает свет 1324В) и затем к фазовому селектору (например, за счет того, что второй конец 1330 блокирует свет 1324С). Во втором положении (например, как показано на фиг. 4А-В), отражающий компонент образует второй световой путь от источника света ко второй решетке (например, за счет того, что первый конец 1328 блокирует свет 1324В) и далее к фазовому селектору (например, за счет того, что второй конец 1330 не прерывает свет 1324G).

[00127] Приведенные выше примеры также иллюстрируют систему, которая включает в себя источник света (например, источник 1304 света); первую решетку (например, решетку 1308) и вторую решетку (например, решетку 1310); фазовый селектор (например, пьезоэлектрический привод 1312 полос); и по меньшей мере одно зеркало (например, поворотное зеркало 1302). В частности, зеркало имеет первое положение (например, как во втором примере), которое прерывает (например, первым концом 1328) первый путь от источника света ко второй решетке, но не прерывает (например, за счет того, что второй конец 1330 не блокирует свет 1324G) второй путь от первой решетки к фазовому селектору. Зеркало имеет второе положение (например, как в первом примере), которое прерывает (например, вторым концом 1330) третий путь от второй решетки и направляет второй свет (например, свет 1324D) к фазовому селектору, не прерывая при этом первый путь (например, за счет того, что первый конец 1328 не блокирует свет 1324В).

[00128] Зеркало 1326 является примером отражающего компонента, который может быть использован в системе 1300. Приведенные выше примеры иллюстрируют реализацию, в которой каждый из первого и второго световых путей (например, падения света на решетку 1308 или 1310, соответственно) содержит первый участок светового пути (например, свет 1324А), исходящий от источника света и проходящий до второго отражающего компонента, причем каждый из первого и второго световых путей содержит второй участок светового пути (например, свет 1324Е), исходящий от последующего компонента (например, пьезоэлектрического привода 1312 полос), и при этом первый и второй участки светового пути по существу параллельны друг другу.

[00129] Приведенные здесь примеры относятся к использованию отражающего компонента и одной или нескольких решеток для обеспечения структурированного света, который может быть использован для визуализации посредством МСО. В некоторых реализациях механическое движение может быть значительным (например, при вращении зеркала или другого отражающего компонента). Однако могут быть обеспечены разумные механические погрешности и погрешности движения. Например, может потребоваться меньшая точность или отсутствие точности в отношении начального или конечного положения отражающего компонента (например, зеркала или призматического зеркала); а стабильность и повторяемость могут быть обеспечены (например, в отношении поворотного зеркала) за счет использования прецизионных подшипников (например, в подвесе 1320), прецизионного шпинделя (например, для оси 318) и/или точного зеркала (например, с использованием поворотного зеркала 1302, имеющего малые отклонения и/или хорошую плоскостность). Может быть обеспечена независимость стабильности и повторяемости от деталей, которые могут изнашиваться (например, направляющих и/или концевых упоров).

[00130] Используемые в данном документе термины "по существу" и "приблизительно" служат для описания и учета небольших флуктуаций, например обусловленных вариациями в ходе обработки. Например, эти термины могут соответствовать отклонениям, меньшим или равным ±5%, меньшим или равным ±2%, меньшим или равным ±1%, меньшим или равным ±0,5%, меньшим или равным ±0,2%, меньшим или равным ±0,1%, меньшим или равным ±0,05%. Кроме того, при использовании в настоящей заявке, неопределенные артикли означают "по меньшей мере один".

[00131] Следует понимать, что все комбинации приведенных выше концепций и дополнительных концепций, более подробно описанных ниже, (при условии, что такие концепции не являются взаимно несовместимыми) рассматриваются как часть объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании. В частности, все комбинации заявленных объектов, фигурирующих в конце данного описания, рассматриваются как часть заявленного объекта настоящего изобретения, раскрытого в данном описании.

[00132] Был описан ряд реализаций. Тем не менее, следует понимать, что могут быть сделаны различные модификации, не выходящие за пределы объема изобретения.

[00133] Кроме того, логические потоки, изображенные на фигурах, для достижения желаемых результатов не требуют особого порядка, показанного на фигуре, или последовательного порядка. Кроме того, в описанных потоках могут быть предусмотрены другие процессы или процессы могут быть исключены, и другие компоненты могут быть добавлены или удалены из описанных систем. Соответственно, другие варианты осуществления также входят в объем последующей формулы.

[00134] Несмотря на то, что выше были проиллюстрированы конкретные признаки описанных вариантов осуществления, специалистам в уровне техники станут очевидны множество возможных модификаций, замен, изменений и эквивалентов. Поэтому, следует понимать, что нижеследующая формула включает в себя все такие модификации и изменения, как входящие в объем вариантов осуществления. Следует понимать, что они представлены только в качестве неограничивающего примера, и могут быть сделаны различные изменения формы и элементов. Любые части описанных в настоящей заявке устройств и/или способов могут быть скомбинированы в любые сочетания, кроме взаимоисключающих. Описанные в настоящей заявке варианты осуществления могут содержать различные сочетания и/или частичные сочетания функций, компонентов и/или признаков различных описанных в настоящей заявке вариантов осуществления.

Изобретение относится к микроскопии структурированного освещения. Система для генерации пространственно структурированного света содержит источник света; первую решетку и вторую решетку; первый отражающий компонент, выполненный с возможностью в первом положении формирования первого светового пути, исходящего от источника света и проходящего до первой решетки и затем до последующего компонента системы, и во втором положении формирования второго светового пути, исходящего от источника света и проходящего до второй решетки и затем до последующего компонента. При этом первый отражающий компонент содержит поворотное зеркало, которое принимает первое или второе положение, зеркало является двусторонним и содержит удлиненный элемент, и по существу в центре удлиненного элемента с удлиненным элементом соединена ось. Изобретение обеспечивает повышение скорости визуализации обрабатываемых образцов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Система для генерации пространственно структурированного света, содержащая:

источник света;

первую решетку и вторую решетку;

и первый отражающий компонент, выполненный с возможностью в первом положении формирования первого светового пути, исходящего от источника света и проходящего до первой решетки и затем до последующего компонента системы, и во втором положении формирования второго светового пути, исходящего от источника света и проходящего до второй решетки и затем до последующего компонента,

причем первый отражающий компонент содержит поворотное зеркало, которое принимает первое или второе положение,

при этом поворотное зеркало является двусторонним и содержит удлиненный элемент, причем по существу в центре удлиненного элемента с удлиненным элементом соединена ось.

2. Система по п.1, в которой ось смещена от плоскости, определяемой первым и вторым световыми путями, и по существу параллельна указанной плоскости.

3. Система по п.1, в которой при принятии поворотным зеркалом первого положения первый конец удлиненного элемента прерывает первый путь, начинающийся от источника света и проходящий до второй решетки, и отражает исходящий от источника света первый свет в сторону первой решетки.

4. Система по п.3, в которой при принятии поворотным зеркалом первого положения второй конец удлиненного элемента не прерывает второй путь от первой решетки до последующего компонента.

5. Система по п.3, в которой при принятии поворотным зеркалом второго положения второй конец удлиненного элемента прерывает второй путь от второй решетки и отражает второй свет от второй решетки в сторону последующего компонента.

6. Система по п.5, в которой при принятии поворотным зеркалом второго положения первый конец удлиненного элемента не прерывает первый путь, начинающийся от источника света и проходящий до второй решетки.

7. Система по п.1, в которой первая и вторая решетки ориентированы так, что их соответствующие нормали направлены друг к другу, и при этом указанная ось по существу выровнена с указанными нормалями.

8. Система по п.1, в которой поворотное зеркало совершает возвратно-поступательные движения между первым и вторым положениями.

9. Система по п.1, в которой указанный последующий компонент представляет собой фазовый селектор.

10. Система по п.1, дополнительно содержащая фазовый селектор, расположенный между источником света и первым отражающим компонентом.

11. Система по п.1, дополнительно содержащая второй отражающий компонент, расположенный перед первой и второй решетками в каждом из первого и второго световых путей.

12. Система по п.11, в которой каждый из первого и второго световых путей содержит первый участок светового пути, исходящий от источника света и проходящий до второго отражающего компонента, причем каждый из первого и второго световых путей содержит второй участок светового пути, исходящий от указанного последующего компонента, при этом первый и второй участки светового пути по существу параллельны друг другу.

13. Способ генерации пространственно структурированного света с использованием системы по любому из пп.1-12, содержащий:

позиционирование по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования первого светового пути, исходящего от источника света и проходящего до первой решетки, а затем до последующего компонента;

направление первого света с селективной фазой от первого светового пути на образец;

позиционирование указанного по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования второго светового пути, исходящего от указанного источника света и проходящего до второй решетки, а затем до указанного последующего компонента;

и направление второго света с селективной фазой от второго светового пути на образец.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что позиционирование указанного по меньшей мере одного отражающего компонента для формирования первого светового пути содержит прерывание первого пути, исходящего от источника света и проходящего до второй решетки, и направление первого света в сторону первой решетки, при этом не прерывая второй путь от первой решетки к указанному последующему компоненту.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что позиционирование указанного по меньшей мере одного отражающего компонента для определения второго светового пути содержит прерывание третьего пути от второй решетки и направление второго света от второй решетки в сторону указанного последующего компонента, не прерывая при этом первый путь.