JP2005528194A5

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Publication number: JP2005528194A5
Application number: JP2003585484A
Authority: JP
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2023-04-10

Claims

複数の光トラップを形成することにより複数の微小粒子をトラップする為の装置であって、
１つのレーザビームを受け取り、前記レーザビームの波面に、選択された１つの断面を与える１つの第１の位相パターニング光学部材と、
１つのレーザビームを受け取り、少なくとも２つのビームレットを形成する、前記第１の位相パターニング光学部材から下流にある１つの第２の位相パターニング光学部材と、
前記第２の位相パターニング光学部材から下流に配置され、１つの前方開口部および１つの後方開口部を備えた１つの集束レンズと
を備え、
前記少なくとも２つのビームレットのそれぞれの位相プロファイルは、当該複数のビームレットが前記第２の位相パターニング光学部材を通過するにつれて形成され、前記集束レンズは、前記第２の位相パターニング光学部材が複数の微小粒子を個別にマニピュレート可能な複数の光トラップを形成すべく前記複数のビームレットを集光する装置。
前記第１の位相パターニング光学部材が、透過する部材および反射する部材より成るグループから選択される請求項１に記載の装置。
前記第１の位相パターニング光学部材が、動的な媒質から形成される請求項１または２に記載の装置。
前記第１の位相パターニング光学部材が、複数の格子、複数の回折格子、複数の反射型格子、複数の透過型格子、複数のホログラム、複数のステンシル、複数の光形成用のホログラフィックフィルタ、複数のポリクロマティックホログラム、複数のレンズ、複数の鏡、複数のプリズム、および複数の波長板より成るグループから選択される請求項１または２に記載の装置。
前記第１の位相パターニング光学部材が、コンピュータ生成された複数の可変回折パターン、複数の可変位相シフト材料、複数の可変液晶位相シフトアレイ、複数のマイクロミラーアレイ、複数のピストンモード・マイクロミラーアレイ、複数の空間光変調器、複数の電気光学偏向器、複数の音響光学変調器、複数の変形ミラー、および複数の反射型ＭＥＭＳアレイより成るグループから選択される請求項１から３のいずれかに記載の装置。
前記第１および第２の位相パターニング光学部材が、透過する部材および反射する部材より成るグループから選択される請求項１から５のいずれかに記載の装置。
前記第１および第２の位相パターニング光学部材が、動的な媒質より形成される請求項１または２に記載の装置。
前記第１および第２の位相パターニング光学部材の少なくとも１つが、複数の格子、複数の回折格子、複数の反射型格子、複数の透過型格子、複数のホログラム、複数のステンシル、複数の光形成ホログラフィックフィルタ、複数のポリクロマティックホログラム、複数の鏡、複数のプリズム、および複数の波長板より成るグループから選択される請求項１から６のいずれかに記載の装置。
前記第１および第２の位相パターニング光学部材のすくなくとも１つが、コンピュータ生成された複数の可変回折パターン、複数の可変位相シフト材料、複数の可変液晶位相シフトアレイ、複数のマイクロミラーアレイ、複数のピストンモード・マイクロミラーアレイ、複数の空間光変調器、複数の電気光学偏向器、複数の音響光学変調器、複数の変形ミラー、および複数の反射型ＭＥＭＳアレイより成るグループから選択される請求項７に記載の装置。
前記第１の位相パターニング光学部材が、位相のみを変調する１つの空間光変調器である請求項３に記載の装置。
前記第１および第２の位相パターニング光学部材の少なくとも１つが、位相のみを変調する１つの空間光変調器である請求項３または７に記載の装置。
１つのレーザビームを生成する手段を更に備えた請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
前記レーザビームを生成する手段が、複数の固体レーザ、複数のダイオードポンプレーザ、複数のガスレーザ、複数の色素レーザ、複数のアレキサンドライトレーザ、複数の自由電子レーザ、複数のＶＣＳＥＬレーザ、複数のダイオードレーザ、複数のＴｉ−サファイアレーザ、複数のドープ型ＹＡＧレーザ、複数のドープ型ＹＬＦレーザ、複数のダイオードポンプＹＡＧレーザ、複数のフラッシュランプＹＡＧレーザより成るグループから選択される請求項１２に記載の装置。
前記集束レンズが、１つの対物レンズである請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
前記集束レンズの前記後方開口部に対向して配置される１つのビームスプリッタを更に備え、
これにより、複数のビームレットが前記後方開口部において導かれ、光データストリームが、前記前方開口部から前記後方開口部へ前記集束レンズの光軸に沿って通過する請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
前記集束レンズの光軸に沿って前記ビームスプリッタの後ろに配置された偏光部材およびバンドパス部材より成るグループから選択された１つの光フィルタ部材を更に備える請求項１５に記載の装置。
前記集束レンズから上流、および前記第２の位相パターニング光学部材から下流の間に配置された、少なくとも１つのテレスコープシステムを更に備える請求項１から１６のいずれかに記載の装置。
前記ビームスプリッタから上流に配置された１つのテレスコープシステムを更に備えた請求項１５または１６に記載の装置。
前記選択された断面が、正方形である請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
前記レーザビームが当該第１の位相パターニング光学部材によってパターン化されていない場合の断面よりも、前記選択された断面がその外縁においてより大きな強度を有する請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
可動する複数の光トラップを形成することにより複数の微小粒子をトラップする為のシステムであって、
１つのレーザビームを受け取り、前記レーザビームの波面に断面を与える１つの位相パターニング光学部材と、
少なくとも１つのコンピュータと、
前記位相パターニング光学部材から１つのレーザビームを受け取る為の１つのホログラムを有し、前記コンピュータにより符号化された可変表面を有する１つの動的な位相パターニング光学部材であって、これにより、複数の可動ビームレットが、当該動的な位相パターニング光学部材によって受け取られた１つのレーザビームから形成されることが可能な、動的な位相パターニング光学部材と、
前記動的な位相パターニング光学部材から下流に配置された、１つの前方開口部および１つの後方開口部を有する１つの対物レンズと
を備え、
これにより、前記対物レンズは、複数の微小粒子を個別にマニピュレート可能な複数の光トラップを形成すべく複数のビームレットを集光するシステム。
１つのレーザビームを生成する手段を更に備えた請求項２１に記載のシステム。
前記対物レンズの後方開口部に対向して配置された１つのビームスプリッタを更に備え、
これにより、複数のビームレットが前記後方開口部において導かれ、光データストリームが、前記前方開口部から前記後方開口部へと前記対物レンズの光軸に沿って通過する請求項２１または２２に記載のシステム。
前記光データストリームを、１つのコンピュータの使用に適合した１つのデジタルデータストリームへと変換する為の手段を更に備える請求項２３に記載のシステム。
前記対物レンズから上流に配置された１つのテレスコープシステムを更に備えた請求項２１から２４のいずれかに記載のシステム。
前記ビームスプリッタから上流に配置された１つのテレスコープシステムを更に備えた請求項２３または２４に記載のシステム。
１つの照明源を更に備えた請求項２４に記載のシステム。
前記断面が、正方形である請求項２１から２７のいずれかに記載のシステム。
前記レーザビームが当該第１の位相パターニング光学部材によってパターン化されていない場合の断面よりも、前記断面がその外縁においてより大きな強度を有する請求項２１から２７のいずれかに記載のシステム。
複数の微小粒子をトラップする為の方法であって、
直接的に１つの第１の位相パターニング光学部材における１つのレーザビームの波面に、１つの断面を与えることで、１つの修正されたレーザを生成する段階と、
１つの第２の位相パターニング光学部材において、前記修正されたレーザビームを導くことによって少なくとも２つのビームレットを生成する段階と、
前記レーザビームを１つの集束レンズを通して導くことにより、１つのベッセルと共に複数の光トラップを生成する段階と、
少なくとも２つの微小粒子を与える段階と、
前記複数の光トラップに前記複数の微小粒子を含む段階と
を備える方法。
前記与えられた断面が、正方形である請求項３０に記載の方法。
前記与えられた断面が、一様な強度を有し、その外縁において強度が最も大きい請求項３０に記載の方法。
複数の光トラップで複数の微小粒子をマニピュレートする為の方法であって、
直接的に１つの第１の位相パターニング光学部材における１つのレーザビームの波面に、選択された１つの断面を与えることにより、１つの修正されたレーザを生成する段階と、
１つの第２の位相パターニング光学部材において、前記修正されたレーザビームを導くことによって少なくとも２つのビームレットを生成する段階と、
複数のビームレットを１つの集束レンズを通して導くことにより、１つのベッセルの範囲内で複数の光トラップを生成する段階と、
前記ベッセルの範囲内で少なくとも２つの微小粒子を与える段階と、
１つの光トラップの範囲内に少なくとも１つの微小粒子を含む段階と
を備える方法。
少なくとも１つの光トラップの位置を変化させる段階を更に備える請求項３３に記載の方法。
前記複数の光トラップは、複数の光ピンセット、複数の光渦、複数のオプティカル・ボトル、複数の光回転子、或いは複数の光ゲージの少なくとも２つ以上から形成される請求項３３または３４に記載の方法。
前記選択された断面が、正方形である請求項３３から３５のいずれかに記載の方法。
前記選択された断面が、一様な強度を有し、その外縁において強度が最も大きい請求項３３から３５のいずれかに記載の方法。
それぞれの光トラップの位置が選択的に制御される請求項３３から３７のいずれかに記載の方法。
それぞれの光トラップの運動が、１つのコンピュータによって制御される請求項３３から３８のいずれかに記載の方法。
複数の光トラップで複数の微小粒子をマニピュレートする為の方法であって、
直接的に１つの第１の位相パターニング光学部材における１つのレーザビームの波面に、選択された１つの正方形断面を与えることにより、１つの修正されたレーザを生成する段階と、
１つの第２の位相パターニング光学部材において、前記修正されたレーザビームを導くことによって少なくとも２つのビームレットを生成する段階と、
光データストリームを与える段階と、
複数のビームレットを１つの集束レンズを通して導くことにより、１つのベッセルの範囲内で複数の光トラップを生成する段階と、
前記ベッセルの範囲内で少なくとも２つの微小粒子を与える段階と、
１つの光トラップの範囲内に少なくとも１つの微小粒子を含む段階と
を備える方法。
それぞれの光トラップの運動が、１つのコンピュータによって制御される請求項４０に記載の方法。
１つのコンピュータで、前記光データストリームを受け取る段階を更に備える請求項４０に記載の方法。
１つのコンピュータで、前記光データストリームを分析する段階を更に備える請求項４０に記載の方法。
前記コンピュータが、前記光データストリームの前記分析に基づいて、少なくとも１つの光トラップの運動を導く請求項４３に記載の方法。
前記光データストリームを１つのビデオ信号へと変換する段階を更に備える請求項４０に記載の方法。
１つのコンピュータで、前記ビデオ信号を受信する段階を更に備える請求項４５に記載の方法。
前記コンピュータで、前記ビデオ信号を分析する段階を更に備える請求項４６に記載の方法。
前記ビデオ信号の前記分析に基づいて、１つ以上の光トラップの運動を導く為に、前記コンピュータを使用する段階を更に備える請求項４７に記載の方法。
前記ビデオ信号が、１つの映像を生成する為に使用される請求項４５から４８のいずれかに記載の方法。
オペレータが前記映像を観察する段階と、
前記映像を観察する段階に基づいて、１以上の光トラップの運動を導く段階と
を更に備える請求項４９に記載の方法。
前記光データストリームが、分光器によって分析される請求項４０に記載の方法。
前記分析に基づいて１つ以上の光トラップの運動を導く為に、１つのコンピュータを使用する段階を更に備える請求項５１に記載の方法。
前記複数の光トラップが、複数の光ピンセット、複数の光渦、複数のオプティカル・ボトル、複数の光回転子、或いは複数の光ゲージの少なくとも２つ以上から形成される請求項４０から５２のいずれかに記載の方法。
前記レーザビームが当該第１の位相パターニング光学部材によってパターン化されていない場合の断面よりも、前記選択された断面がその外縁においてより大きな強度を有する請求項４０から５２のいずれかに記載の方法。
前記選択された断面が、一様な強度を有し、その外縁において強度が最も大きい請求項４０から５３のいずれかに記載の方法。
前記選択された断面が、一様な強度を有し、その外縁において強度が最も大きい請求項１から１８、および２０のいずれかに記載の装置。
前記断面が、一様な強度を有し、その外縁において強度が最も大きい請求項２１から２７、および２９のいずれかに記載のシステム。
前記レーザビームが、前記第１の位相パターニング光学部材によってパターン化されていない場合の断面よりも、前記断面がその外縁においてより大きな強度を有する請求項３０、３１、３３から３６、３８、および３９のいずれかに記載の方法。
前記レーザビームが、前記後方開口部と一致するビーム直径を有する、請求項１から２０、および５６のいずれかに記載の装置。
前記レーザビームが、前記後方開口部と一致するビーム直径を有する、請求項２１から２９、および５７のいずれかに記載のシステム。
前記レーザビームが、前記集束レンズの開口部と一致するビーム直径を有する、請求項３０から５５、および５８のいずれかに記載の方法。