JP5907998B2 - 可変配向照明パターン回転器 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年３月１日に出願された米国仮特許出願番号第６１／４４７，７０８号に対する優先権を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。

本開示は、蛍光顕微鏡法に関し、特に、試料標本を照明するために使用される干渉縞パターンの配向を変化させるシステムに関する。

３次元構造化照明顕微鏡法(three-dimensional structured illumination microscopy)（「３Ｄ−ＳＩＭ」）は、細胞生物学で使用される従来の広視野の蛍光顕微鏡と比較すると、横方向および軸方向の解像度において２倍の改善を実現する。３Ｄ−ＳＩＭは、特定の競合する超解像技法とは異なり、特殊な蛍光性染料または蛋白質を必要としない。生物学者は、３Ｄ−ＳＩＭによって高い解像度を実現するが、便利でよく知られている蛍光標識付け技法を維持する。シフトおよび回転する照明パターンによって、対象の複数の画像が作られる。より高い解像は、普通なら回折によってぼける微細な空間の細部を復元するための方程式を解くことによって実現される。

現在利用可能な市販の３Ｄ−ＳＩＭ機器は、直線偏光されたレーザビームを使用し、このビームは、２値位相格子によって３つの次数に分割される。各ビームは、異なる回折次数に対応し、光学パワーのほとんどは最初の３つ以上のビーム（それぞれ０次および±１次）に集中する。０次および±１次ビームは、顕微鏡対物レンズの後方焦点面上へ集束され、組み合わさって試料体積内に３次元干渉縞パターンを形成する。３Ｄ−ＳＩＭデータは、この縞パターンによって励起された蛍光画像を採取し、格子を周期の５分の１、約５マイクロメートルだけ移動させ、次に、別の画像を採取し、合計５つの画像についてこれらのステップを繰り返すことによって取得される。その後、その格子は６０度回転され、５つの画像プロセスが繰り返され、それに続いて別の回転が行われ、１つのｚステップ当たり合計１５の画像について、別の５つの画像が、対物レンズを通過する光軸と一致する。ここで、ｚステップはｚ軸の固定点である。通常、１スタック当たり合計１２０の画像について、少なくとも８つのｚステップが所望される。これらの画像は、従来の広視野顕微鏡法によって得られる解像度の約２倍で光学的に分割された３Ｄ画像を回復するための線形１次方程式系を解くために使用される。これに伴う画像取得時間は、かなりの量である。レーザ露出は、５〜１００ｍｓに及ぶ場合あり、カメラ読出しは、１フルフレーム当たり約５０ｍｓに及ぶ場合があり、格子の運動および整定は、数十ミリ秒に及ぶ場合があり、また格子／偏光板アセンブリの回転は、ほぼまるまる１秒に及ぶ場合があり、１０〜２０秒の３Ｄ−ＳＩＭスタック取得時間をもたらす。上述した理由で、工学者、科学者、および顕微鏡製造業者は、干渉パターンを回転させるためのより高速のシステムおよび方法を求め続ける。

干渉パターンを高速に回転させるための、構造化照明顕微鏡法機器に組込まれうる可変配向照明パターン回転器(illumination-pattern rotator)（「ＩＰＲ」）が開示される。ＩＰＲは、回転選択器および少なくとも１つのミラークラスタを含む。回転選択器は、短い期間の間、走査ミラーに入射する光ビームをミラークラスタのそれぞれのミラークラスタに入るように向ける。各ミラークラスタは、ビームに特定の回転角度を与える。結果として、ＩＰＲから出力されるビームは、ミラークラスタのそれぞれによって与えられる回転角度のそれぞれを通して回転する。回転選択器は、ＩＰＲが、格子／偏光板を回転させるという従来の技法よりかなり速い５ミリ秒程度またはそれより速く、それぞれの所定の回転角度を通してビームを回転させることを可能にする。

従来の構造化照明顕微鏡法機器の略図である。 図２Ａは、３つのコヒーレントビームを使用する３次元構造化照明パターンの生成を示す図である。図２Ｂは、３つのコヒーレントビームを使用する３次元構造化照明パターンの生成を示す図である。 例示的な構造化照明顕微鏡法機器を示す図である。 図４Ａは、３つの別個の光ビームを回転させる照明パターン回転器の図である。図４Ｂは、３つの別個の光ビームを回転させる照明パターン回転器の図である。図４Ｃは、３つの別個の光ビームを回転させる照明パターン回転器の図である。 例示的な照明パターン回転器の等角図である。 例示的な照明パターン回転器に関連する特定の配列のミラークラスタの等角図である。 例示的な照明パターン回転器に関連する特定の配列のミラークラスタの等角図である。 例示的な照明パターン回転器に関連する特定の配列のミラークラスタの等角図である。 例示的な照明パターン回転器の等角図である。 照明パターン回転器の３つの例のうちの１つの例の略図である。 照明パターン回転器の３つの例のうちの１つの例の略図である。 照明パターン回転器の３つの例のうちの１つの例の略図である。

構造化照明顕微鏡法（「ＳＩＭ」）では、干渉パターンが、試料に投影され、回転される。高コントラスト干渉パターンを生成するために、干渉パターンを形成するビームの偏光もまた、干渉パターンの回転角度に一致するよう回転される。干渉パターンを高速に回転させ、干渉パターンの回転角度に一致するように偏光を回転させるために使用されうる可変配向照明パターン回転器（「ＩＰＲ」）が開示される。

図１は、従来のＳＩＭ機器１００の略図である。レーザなどのコヒーレント光は、光源１０２から出力され、レンズ１０４および偏光板１０６を透過する。レンズ１０４は、光をビームになるようにコリメートし、偏光板１０６は、他の偏光を阻止しながら、特定の偏光の光だけを通す。偏光板１０６から出力される偏光ビームは、１次元透過性回折格子１０８を通過し、回折格子１０８は、その光を、それぞれ、０次、＋１次、および−１次回折ビームと呼ばれる３つの発散性で同一平面上の（すなわち、ｘｚ平面）コヒーレントビーム１１０〜１１２に分割する。３つのビーム１１０〜１１２は、レンズ１１４および１１５などの一連のレンズを通過し、一連のレンズは、＋１次および−１次回折ビーム１１１および１１２が０次回折ビーム１１０にほぼ平行になるようにビーム１１０〜１１２を配向させる。ビーム１１０〜１１２は、ダイクロイックミラー１１６から反射して、対物レンズ１１８に入る。ビーム１１０〜１１２は、試料１２０内に存在する対物レンズ１１８の焦点面に集束され、そこで、ビームは、互いに干渉して、試料体積１２０内に構造化照明パターンを生成する。

図２Ａ〜２Ｂは、３つのコヒーレントビームを使用する３次元構造化照明パターンの生成を示す。図２Ａに示すように、３つのコヒーレントビーム１１０〜１１２は、対物レンズ１１８の後方に入るように透過する。ビーム１１０〜１１２は、コヒーレント光源１０２から生じるため、ビームの成分波の位相が、ビーム方向に垂直な平面２０２などの任意の平面にわたって同一である平面波を有する。３つのビーム１１０〜１１２はコヒーレントであるが、各ビームは、他の２つのビームと異なる位相変位を有する場合がある。入射ビームを対物レンズ１１８によって焦点２０４に集束させることは、図２Ａに示すように、非軸方向ビーム１１１および１１２の方向を変化させる。結果として、３つの平面波は、もはや平行でなくなり、波ベクトルｋは異なる方向を有し、３つの平面波のセットは、交差して、破壊的干渉による暗い領域で囲まれた、建設的干渉による明るい線の格子様パターンを形成する。換言すれば、図２Ｂの例に示すように、静止干渉パターン２０６が、対物レンズ１１８の焦点面に位置する。線２０８は、干渉パターン２０６の暗い領域によって分離される明るい線を示す。

図１に戻ると、干渉パターンを構成する光の格子は、試料１２０内の蛍光体から光の蛍光放出を引き起こす。対物レンズ１１８は、蛍光の一部分を、取込み、コリメートし、ダイクロイックミラー１１６に向ける。蛍光は、ダイクロイックミラー１１６を通過し、レンズ１２４によって、光電子増倍管、フォトダイオード、または固体電荷結合素子（「ＣＣＤ」）などの感光性検出器１２２上に集束される。

従来のＳＩＭでは、干渉パターン２０６の配向は、格子１０８を物理的に回転させることによって決定されうる。偏光もまた、格子１０８の配向に一致するよう回転され、それは、偏光板１０６を同様に物理的に回転させることによって実現されうる。図１の例では、格子１０８および偏光板１０６は、モータ１２５に接続され、モータ１２５は、中心の０次回折ビーム軸（すなわち、ｚ軸）の周りの所望の角度を通して格子１０８および偏光板１０６を物理的に回転させる。図１はまた、３つの異なる回転配向を示すための、格子１０８および偏光板１０６の等角図１２６〜１２８を含む。図１２６〜１２８では、図１２６の方向矢印１３０〜１３２などの方向矢印は、偏光板１０６によって選択された電界成分または偏光方向を示す。図１２６では、格子１０８および偏光板１０６は、ビーム１１０〜１１２がｘｚ平面内に存在し、各ビームに関連する偏光がｘ軸に平行になるように配向する。図１２７では、格子１０８および偏光板１０６は、中心の０次回折ビーム軸（すなわち、ｚ軸）の周りに角度−αを通して回転する。結果として、ビーム１１１および１１２は、０次回折ビーム軸の周りに角度−αを通して回転し、偏光板１０６は、角度−αにほぼ一致するビームの偏光成分を選択する。図１２８では、格子１０８および偏光板１０６は、中心の０次回折ビーム軸（すなわち、ｚ軸）の周りに角度＋αを通して回転する。結果として、ビーム１１１および１１２は、０次回折ビーム軸の周りに角度＋αを通して回転し、偏光板１０６は、角度＋αにほぼ一致するビームの偏光成分を選択する。

格子１０８および偏光板１０６を回転させることは、試料１２０内で干渉パターンを回転させるための有効な技法であるが、上述した操作は、ゆっくりであり、スイッチング時間は数十ミリ秒程度またはそれより長い。ここで述べる種々の実施形態は、５ミリ秒程度またはそれより速く干渉パターンを回転させるために、ＳＩＭ機器に組込まれうる照明パターン回転器（「ＩＰＲ」）を対象とする。ＩＰＲは、干渉パターンの回転角度を決定する平坦ミラーによって実装されるため、干渉パターンが回転する角度に一致するよう偏光を同様に回転させ、それにより、さらなる偏光板についての必要性をなくす。

図３は、ＳＩＭ機器３００の例を示す。機器３００は、ＩＰＲ３０２がビーム１１０〜１１２の経路内で、レンズ１１６とダイクロイックミラー１１６との間に位置し、機器１００のモータ１２５、偏光板１０６、および格子１０８がスプリッタ３０４に置換されることを除いて、上述した従来のＳＩＭ機器１００と同様である。ＩＰＲ３０２は、レンズ１１６とダイクロイックミラー１１６との間に位置することに限定されない。実際には、ＩＰＲ３０２は、スプリッタ３０４とダイクロイックミラー１１６との間のどこにでも位置しうる。スプリッタ３０４は、種々の異なるタイプの透過性格子のうちの任意の格子でありうる。たとえば、スプリッタ３０４は、１次元透過性格子であって、格子の一方の表面に一連の実質的に平行な溝が形成された透明ガラス板からなる、１次元透過性格子でありうる、または、スプリッタ３０４は、一連の実質的に平行な薄いスリットを有する不透明板でありうる。代替的に、スプリッタ３０４は、２次元透過性格子で置換されて、試料１２０の焦点面で異なる干渉パターンを生成しうる。たとえば、スプリッタ３０４は、透明板であって、板の一方の表面に溝の格子が形成された、透明板でありうる、または、スプリッタ３０４は、小さなアパーチャのアレイを有する不透明板でありうる。代替的に、スプリッタ３０４は、レンズ１０４から出力される光ビームを、２つ以上の別個のコヒーレントビームに分割するように配列される１つまたは複数のビームスプリッタでありうる。図３の例では、偏光板１０６は、光出力１０２が偏光された光を出力するように構成されうるため省略される。

多くの異なるタイプのＳＩＭ機器および対応する光学経路が存在する。機器３００は、ＳＩＭ顕微鏡法で使用される機器の、異なりよく知られている全ての変形内の光学経路を示すことを意図されるのではなく、代わりに、ＩＰＲを含むＳＩＭの一般的な原理を示すことを意図される。機器３００と同様のＳＩＭ機器の１つの代替の構成は、ダイクロイックミラー１１６を、ビーム１１０〜１１２を透過させ、対物レンズ１１８によって収集されコリメートされる蛍光ビームを反射させるダイクロイックミラーで置換することである。この代替の実施形態では、レンズ１２４および検出器１２２の場所は、ＩＰＲ３０２、レンズ１１５および１１６、スプリッタ３０４、レンズ２０４、および光源１０２と切換えられる。

図４Ａ〜４Ｃは、ビーム１１０〜１１２およびビームのそれぞれに関連する偏光をＩＰＲ３０２がどのように回転させるかを示す。図４Ａでは、ＩＰＲ３０２は、ビーム１１０〜１１２が、各ビームに関連する偏光がｘ軸に平行に配向した状態で、ｘｚ平面内を進むようにビーム１１０〜１１２の配向を維持する。図４Ｂでは、ＩＰＲ３０２は、中心０次回折ビーム軸（すなわち、ｚ軸）の周りに角度φを通してビーム１１０〜１１２を回転させ、同じ角度を通して各ビームに関連する偏光を回転させる。図４Ｃでは、ＩＰＲ３０２は、中心０次回折ビーム軸の周りに角度θを通してビーム１１０〜１１２を回転させ、同じ角度を通して各ビームに関連する偏光を回転させる。

図５は、例示的なＩＰＲ５００の等角図を示す。ＩＰＲ５００は、走査ミラー５０２および３つの別個のミラークラスタ５０４〜５０６を含む。図５は、モータ５１２の回転可能シャフトに取付けられた平坦ミラー５１０を含む走査ミラー５０２の例を示す。モータ５１２は、走査ミラー５０２がガルバノメータミラーであるガルバノメータでありうる、あるいは、モータ５１２は、ミラー５１０の回転を一連の回転ステップに分割するステッパモータ、または、ミラー５１０の精密な回転を与える任意の他の種類のモータでありうる。代替的に、走査ミラーは、圧電制御式ミラーでありうる。図５に示すように、ミラー５１０の反射表面は、モータ５１２を使用して回転されて、次に、ミラークラスタ５０４〜５０６のそれぞれの方を向く。３つの平行線５１４は、上述したスプリッタ３０４などの格子から出力される０次および±１次回折ビームを示す。図５に示すように、ミラー５１０の３つの回転位置１、２、および３が特定される。位置１、２、および３は、ミラークラスタ１、２、および３に関してミラー５１０の特定の回転位置に対応する。ミラークラスタのそれぞれは、ビーム５１４に対する異なる回転角度およびビームに関連する偏光における一致する回転角度を与える。ＩＰＲ５００は次の通りに動作する。ミラー５１０が回転して位置１になると、ビーム５１４は、ミラー５１０から反射して指向性矢印５１６で示すように、ミラークラスタ１ ５０４に向かう。ミラークラスタ１ ５０４は、第１の回転角度を通してビームおよび関連するビーム偏光を回転させ、指向性矢印５１７で示すように、ミラー５１０に戻るようにビームを反射させる。ミラー５１０が回転して位置２になると、ビーム５１４は、ミラー５１０から反射して指向性矢印５１８で示すように、ミラークラスタ２ ５０５に向かう。ミラークラスタ２ ５０５は、第２の回転角度を通してビームを回転させ、指向性矢印５１９で示すように、ミラー５１０に戻るようにビームを反射させる。ミラー５１０が回転して位置３になると、ビーム５１４は、ミラー５１０から反射して指向性矢印５２０で示すように、ミラークラスタ３ ５０６に向かう。ミラークラスタ３ ５０６は、第３の回転角度を通してビームを回転させ、指向性矢印５２１で示すように、ミラー５１０に戻るようにビームを反射させる。指向性矢印５２２は、ミラー５１０から反射した回転済みビームを示す。図５は、ミラー５１０の表面から反射した、回転済みビームの共同整列を示すミラー５１０の反射表面の図５２４を含む。破線５２６〜５２８は、ミラー５１０の反射表面から観察される、ミラークラスタ５０４〜５０６によって３つのビームに与えられる３つの異なる回転を示す。破線５２６はミラークラスタ１ ５０４によって生成されるビームの配向を示し、破線５２７はミラークラスタ２ ５０５によって生成されるビームの配向を示し、破線５２８はミラークラスタ３ ５０６によって生成されるビームの配向を示す。代替の実施形態では、ＩＰＲ５００および以下で述べる他のＩＰＲは、ビームがＩＰＲ５００から出力される方向に対するさらなるコントロールを可能にするために、ビーム５２２の経路内に位置する出口経路ミラーを含むことができる。

図６Ａ〜６Ｃは、例示的なＩＰＲ６００に関連するミラークラスタの特定の配置構成の等角図を示す。ＩＰＲ６００は、ＩＰＲ６００がモータ６０６の回転可能シャフトに取付けられた平坦ミラー６０４からなる走査ミラー６０２を含む点でＩＰＲ５００と同様である。ＩＰＲ６００は、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃを参照してそれぞれ別々に述べられる３つの別個のミラークラスタ１、２、および３を含む。図６Ａ〜６Ｃでは、破線６１０は、上述したスプリッタ３０４などの格子から出力される０次および±１次回折ビームを示す。図６Ａでは、ミラークラスタ１ ６１２は、３次元空間内に配置され配向された３つの平坦ミラー６１４〜６１６からなる。破線のセット６１８〜６２２は、ビームが、ミラー６０４から、ミラーのクラスタ６１４〜６１６から、また再びミラー６０４から反射されるときに３つのビームが進む経路を示す。ミラー６０４の反射表面の図６２４は、ミラーのクラスタ６１２が、軸６２６に関して−χの角度を通して３つのビームを回転させることを示す。図６Ｂでは、ミラークラスタ２ ６２８は、３次元空間内に同様に配置され配向された３つの平坦ミラー６３０〜６３２からなる。破線のセット６３４〜６３８は、ビームが、ミラー６０４から、ミラーのクラスタ６３０〜６２３から、また再びミラー６０４から反射されるときに３つのビームが進む経路を示す。ミラー６０４の反射表面の図６２４は、ミラーのクラスタ６２８からの反射が、軸６２６に関してχの角度を通して３つのビームを回転させることを示す。図６Ｃでは、ミラークラスタ３ ６４０は、３次元空間内に配置され配向された２つの平坦ミラー６４２および６４３からなる。破線のセット６４４〜６４７は、ビームが、ミラー６０４から、ミラーのクラスタ６４２および６４３から、また再びミラー６０４から反射されるときに３つのビームが進む経路を示す。ミラー６０４の反射表面の図６２４は、ミラーのクラスタ６４９が、軸６２６に関して３つのビームを整列させることを示す。

図６Ａ〜６Ｃに示す例では、入力ビーム６１０は軸６２６に整列しうる。ミラークラスタ６４０を構成するミラーは、出口経路ミラー６０８から反射されるビームの角度が入力ビーム６１０の角度と実質的に一致するように配向され、ミラークラスタ６１２および６２８を構成するミラーはχ〜６０°になるように配向されうる。同様に、ミラーのクラスタを形成するために使用されるミラーの数は、２つまたは３つのミラーに限定されない。所望の回転角度に応じて、２次元空間または３次元空間内で適切に配置され配向された任意の適した数のミラーが、ビームに所望の回転角度を与えるミラークラスタを形成するために使用されうる。

ＩＰＲは、干渉パターンを配向させるために３つのミラークラスタだけを有することに限定されることを意図されない。代替的に、ＩＰＲは、わずか１つのミラークラスタまたは４つ以上のミラークラスタを有しうる。図７は、例示的なＩＰＲ７００の等角図を示す。ＩＰＲ７００は、ＩＰＲ７００がさらなるミラークラスタ４ ７０２を含むことを除いてＩＰＲ５００と同様である。図７の例では、ミラー５１０の４つの回転位置１、２、３、および４が特定される。位置１、２、３、および４は、ミラークラスタ１、２、３、および４に関してミラー５１０の特定の回転位置に対応し、ミラークラスタ５０４〜５０６のそれぞれは、図５を参照して上述したように、ビーム５１４に対する異なる回転およびビームの回転に一致する偏光を与える。ミラークラスタ４ ７０２はまた、ミラークラスタ５０４〜５０６によって与えられる回転と異なる回転をビームに与える。ミラー５１０が回転して位置４になると、ビーム５１４は、指向性矢印７０４で示すように、ミラー５１０から反射してミラークラスタ４ ７０２に向かう。ミラークラスタ４ ７０２は、第４の回転角度を通してビームおよび関連するビーム偏光を回転させ、指向性矢印７０６で示すように、ミラー５１０に戻るようにビームを反射させる。ビームは、その後、図５を参照して上述したように、ミラー５１０から反射される。

図８Ａ〜８Ｃは、ＩＰＲの代替の実装形態の３つの例の略図を示す。図８Ａでは、ＩＰＲ８００は、３つのミラークラスタ８０１〜８０３ならびに２つの走査ミラー８０５および８０６を含む。指向性矢印８０８は、光ビームが第１の走査ミラー８０５まで進む経路を示す。指向性矢印８１１〜８１３は、第１の走査ミラー８０５がミラークラスタ８０１〜８０３のそれぞれにそこを通してビームを向ける３つの別個の経路を示す。ミラークラスタ８０１〜８０３はそれぞれ、上述したように、ビームに特定の回転角度を与えるために、３次元空間内に配列される２つ以上の平坦ミラーを含む。指向性矢印８１５〜８１７は、ミラークラスタ８０１〜８０３のそれぞれが、回転済みビームを第２の走査ミラー８０６に反射する別個の経路を示す。第２の走査ミラー８０６は、指向性矢印８２０で示す同じ経路に沿ってＩＰＲ８００から出るように、回転済みビームを反射する。走査ミラー８０５および８０６は、次のようにタイミングをとられる。第１の走査ミラー８０５がミラークラスタ８０１に向かってビーム８０８を反射すると、第２の走査ミラー８０６が、経路８２０に沿ってＩＰＲ８００から出るように回転済みビーム８１６を反射させる。第１の走査ミラー８０５がミラークラスタ８０２に向かってビーム８０８を反射すると、第２の走査ミラー８０６が、経路８２０に沿ってＩＰＲ８００から出るように回転済みビーム８１６を反射させる。第１の走査ミラー８０５がミラークラスタ８０３に向かってビーム８０８を反射すると、第２の走査ミラー８０６が、経路８２０に沿ってＩＰＲ８００から出るように回転済みビーム８１７を反射させる。

走査ミラー５０２、６０２、および８０５は、特定の所定の回転角度がビームに与えられるミラークラスタのうちの１つのミラークラスタにビームを向けるように走査ミラーが動作する回転選択器の例であることに留意されたい。しかし、ＩＰＲの実施形態は、特定のタイプの回転選択器に制限されることを意図されない。図８Ｂおよび図８Ｃは、２つの他のタイプの回転選択器の例を示す。

図８Ｂでは、ＩＰＲ８３０は、１／３：２／３ビームスプリッタ８３１、１／２：１／２ビームスプリッタ８３２、ミラー８３３、および３つのシャッタ８３４〜８３６を含む。指向性矢印８３２は、光ビームがビームスプリッタ８３１まで進む経路を示す。ビームスプリッタ８３１は、光学パワーの約１／３をシャッタ８３４に反射し、光学パワーの約２／３をビームスプリッタ８３２に透過させ、ビームスプリッタ８３２は、光学パワーの約１／２をシャッタ８３５に反射し、光学パワーの約１／２をミラー８３３に透過させる。結果として、シャッタ８３４〜８３６のそれぞれは、光学パワーの約１／３を有する光ビームを受取る。ミラークラスタ８４１〜８４３はそれぞれ、指向性矢印８４４〜８４６で示すシャッタを通過するビームに、特定の回転角度を与えるために３次元空間内に配列される２つ以上の平坦ミラーを含む。シャッタのうちの１つだけが、ある時点で開口し、シャッタの開口は、次の通りに、走査ミラー８４７の動作とタイミングをとられる。シャッタ８３４が開口すると、走査ミラー８４７は、経路８４８に沿ってＩＰＲ８３０から出るように回転済みビーム８４４を反射させる。シャッタ８３５が開口すると、走査ミラー８４７は、経路８４８に沿ってＩＰＲ８３０から出るように回転済みビーム８４５を反射させる。シャッタ８３６が開口すると、走査ミラー８４７は、経路８４８に沿ってＩＰＲ８３０から出るように回転済みビーム８４６を反射させる。図８Ｃでは、ＩＰＲ８５０は、第１の走査ミラー８０５が音響光学変調器（「ＡＯＭ」）８５２に置換されることを除いてＩＰＲ８００と同様である。指向性矢印８５４は、光ビームがＡＯＭ８５２まで進む経路を示す。指向性矢印８５３〜８５４は、回折ビームがそれに沿ってミラークラスタ８０１〜８０３まで進む３つの別個の経路を示す。ミラークラスタのうちの１つのミラークラスタまで、ビームがどの回折経路に沿って進むかは、上述したように、走査ミラー８０６の動作とタイミングをとられるＡＯＭ８５２内で生成される音の強度によって決定される。

回転済みビームが、ＩＰＲ８３０および８５０から出るように同じ経路に沿って進むことを保証するために、ビームスプリッタ／シャッタおよびＡＯＭは、図８Ｂおよび図８Ｃを参照して上述したように、走査ミラーを組み合わせて実装されることを意図されることに留意されたい。

先の説明は、説明のために、本開示の徹底的な理解を提供するための特定の命名法を使用した。しかし、本明細書で述べるシステムおよび方法を実施するのに特定の詳細は必要とされないことが当業者に明らかになるであろう。特定例の先の説明は、例証および説明のために提示される。これらの説明は、排他的であること、または、述べた厳密な形態に本開示を限定することを意図されない。明らかに、上記教示を考慮して、多くの修正形態および変形形態が可能である。例は、本開示の原理および実用的な用途を最もよく説明するために示され述べられ、それにより、企図される特定の使用に適した種々の修正形態を用いて、他の当業者が、本開示および種々の例を最もよく利用することが可能になる。本開示の範囲は、添付特許請求の範囲およびその均等物によって規定されることが意図される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの入力光ビームの選択的な回転のための照明パターン回転器であって、
   少なくとも１つの光ビームを受取る回転選択器と、
   複数のミラークラスタであって、各ミラークラスタは、前記回転選択器から反射される前記少なくとも１つのビームを受取り、前記少なくとも１つのビームを予め規定された回転角度だけ回転させる、前記複数のミラークラスタとを備え、
   前記複数のミラークラスタのそれぞれは、前記回転した少なくとも１つのビームを前記回転選択器に反射させ、該回転選択器は、前記回転した少なくとも１つのビームを前記回転器から離れるように反射させる、回転器。
2. 前記回転選択器は、走査ミラーを備える請求項１に記載の回転器。
3. 各ミラークラスタは、２つ以上の平坦ミラーをさらに備える請求項１に記載の回転器。
4. 各ミラークラスタは、３次元空間内に配置され配向された２つ以上のミラーをさらに備える請求項１に記載の回転器。
5. 各ミラークラスタは、前記回転した少なくとも１つのビームを前記回転選択器に戻るように異なる回転角度で反射するように配置され配向された少なくとも２つのミラーをさらに備える請求項１に記載の回転器。
6. 各ミラークラスタは、前記少なくとも１つのビームに関連する偏光を、前記ミラークラスタが前記少なくとも１つのビームを回転させる角度に一致するよう回転させる請求項１に記載の回転器。
7. 少なくとも１つの入力光ビームの選択的な回転のための照明パターン回転器であって、
   少なくとも１つの光ビームを受取る回転選択器と、
   複数のミラークラスタであって、各ミラークラスタは、前記回転選択器から反射される前記少なくとも１つのビームを受取り、前記少なくとも１つのビームを予め規定された回転角度だけ回転させる、前記複数のミラークラスタと、
   走査ミラーと、
   を備え、
   前記複数のミラークラスタのそれぞれは、前記回転した少なくとも１つのビームを前記走査ミラーに反射させ、前記走査ミラーは、前記回転した少なくとも１つのビームを前記回転器から離れるように反射させる、回転器。
8. 前記回転選択器は、少なくとも１つのビームスプリッタ、ミラー、および少なくとも２つのシャッタを備え、前記少なくとも１つのビームスプリッタおよびミラーは、前記少なくとも１つのビームを、分割し、前記少なくとも１つのミラークラスタのそれぞれに向かって反射させるように配列され、各シャッタは、それぞれの反射ビームの経路内に位置する請求項１または７に記載の回転器。
9. 前記回転選択器は音響光学変調器である請求項１または７に記載の回転器。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の照明パターン回転器を備える構造化照明顕微鏡法機器。