JP6720136B2 - エアリービームライトシート及びエアリービームライトシート顕微鏡 - Google Patents
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Description
P(u,0)=exp(2παu3) (1)
ここで、P(u,0)は顕微鏡の対物レンズの開口部の後方におけるフィールドであり、uは顕微鏡の対物レンズの後方開口部の半径に正規化した横方向の瞳座標である。無次元数αは、エアリービームの伝搬不変性及び画像の軸方向コントラストを制御する。αの代表的な値は、開口部のエッジにおける波長の単位で表した最大位相変調量に相当している2〜10である(T. Vettenburg, H. I. C. Dalgarno, J. Nylk, C. C. Llado, D. E. K. Ferrier, T. Cizmar, F. J. Gunn-Moore及びK. Dholakia氏著、“Light sheet microscopy using an Airy beam,” Nat. Methods 11, 541-544 (2014)を参照されたし。この文献の内容は参考としてここに導入されるものである。)。
u0(x)=Ai(x/x0)
により規定される。kxにより規定された逆格子空間内の関連するフーリエ変換
exp(-b0kx)
により規定された各スペクトル成分の可変増幅係数により生成される。
u(z,x)u(z,y)exp(ikz)(ここで、最終項が二重カウントの搬送波を相殺する)
に相当する。この場合、減衰補償されたエアリービームは、
γ=α-(b0x+b0y)/(z0x0)
により規定された補償損失項を有する。ここで、b0x及びb0yはu(z,x)及びu(y,z)フィールドに対する補償係数に相当する。減衰補償動作は有限エネルギーのエアリービームに対しても可能である。
Claims (15)
- ガウシアンビームを発生する光学装置と、前記ガウシアンビームを、伝搬方向に沿った任意の強度プロファイルを有する、変調されたエアリービーム又は変調されたエアリービームライトシートに変換するために、キュービック位相変調と位相及び振幅の双方又は何れか一方の追加の変調とを前記ガウシアンビームに与える変調装置とを具える、変調されたエアリービーム又は変調されたエアリービームライトシート発生用の光学システム。
- 請求項1に記載の光学システムにおいて、前記変調装置は、前記キュービック位相変調を前記ガウシアンビームに与え、これにより前記ガウシアンビームをエアリービーム又はエアリービームライトシートに変換する単一の光学素子を具えている光学システム。
- 請求項2に記載の光学システムにおいて、前記光学素子は静的/受動的光学素子である光学システム。
- 請求項2又は3に記載の光学システムにおいて、前記光学素子は前記ガウシアンビームの伝搬方向に対し傾斜した円柱レンズを具えている光学システム。
- 請求項2〜4の何れか一項に記載の光学システムにおいて、当該光学システムが、前記ガウシアンビームを、前記光学素子に入射させる前に平行化する第1コリメータを具えている光学システム。
- 請求項2〜5の何れか一項に記載の光学システムにおいて、当該光学システムが、前記ガウシアンビームを、前記光学素子に入射させた後に平行化する第2コリメータを具えている光学システム。
- 請求項2〜6の何れか一項に記載の光学システムにおいて、当該光学システムが、前記光学素子に入射するビームの寸法を変更する可変開口部/スリットを具えている光学システム。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の光学システムにおいて、当該光学システムがライトシート光学顕微鏡である光学システム。
- 請求項2〜8の何れか一項に記載の光学システムにおいて、前記変調装置は、前記光学素子の前に配置されている変調デバイス又は変調素子を具えている光学システム。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の光学システムにおいて、前記変調装置が固定又は可変である光学システム。
- 請求項10に記載の光学システムにおいて、前記変調装置が回折光学素子を具えているか、前記変調装置がデジタルマイクロミラーデバイス及び空間光変調器の双方又は何れか一方を具えているかの双方又は何れか一方である光学システム。
- 変調されたエアリービーム又は変調されたエアリービームライトシートの設計又は生成方法において、当該方法が、ガウシアンビームを、伝搬方向に沿った任意の強度プロファイルを有する、変調されたエアリービーム又は変調されたエアリービームライトシートに変換するために、キュービック位相変調と位相及び振幅の双方又は何れか一方の追加の変調とを前記ガウシアンビームに与えるステップを含む方法。
- 請求項12に記載の方法において、当該方法が、前記変調されたエアリービーム又は前記変調されたエアリービームライトシートが損失性媒体を経て伝搬する際に、一定のままであるか、又は伝搬方向で増大する強度プロファイルを有する、前記変調されたエアリービーム又は前記変調されたエアリービームライトシートを形成するために位相及び振幅の双方又は何れか一方の追加の変調を選択するステップを含む方法。
- 請求項12又は13に記載の方法において、損失性媒体において減衰損失又は散乱損失を少なくとも部分的に補償する強度プロファイルを有する、前記変調されたエアリービーム又は前記変調されたエアリービームライトシートを形成するために位相及び振幅の双方又は何れか一方の追加の変調を選択するステップを含む方法。
- 請求項1〜11の何れか一項に記載の光学システムにおいて、前記変調装置は、エアリービームスペクトル関数にスペクトル変調関数を乗じるように適合させ、これにより、前記変調されたエアリービーム又は前記変調されたエアリービームライトシートを生ぜしめ、前記エアリービームスペクトル関数は、前記キュービック位相変調に関連し、前記スペクトル変調関数は、位相及び振幅の双方又は何れか一方の追加の変調に関連する光学システム。
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