JP6335160B2 - 光学測定方法および光学測定装置 - Google Patents
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Description
光源20、
光学機械フレーム(図示せず)、
立体フィルタ21、
顕微鏡対物レンズ22、および
検出アセンブリ23、
処理ユニット(図示せず)
を備える。
例えば並進プレートを使用して、物体を機械的に並進運動させること、
例えば一連のガルバノミラーもしくは音響光学式並進器を使用して、物体へ照射されるビームを光学的に走査すること、または機械的もしくは光学的なこれらの並進運動手段を組み合わせたものを使用すること
が可能である。
・ 解析分量に光を照射する
・ 蛍光色素分子によって蛍光を放出する
・ 蛍光色素分子を焦点面に結像させる
・ 解析した光を共焦点ピンホールによって焦点面に限定する
・ 解析した光を光電検出器によって一体にする
・ 測定した強度を画像の画素値として表示する
に分けることができる。
新しい光学方法である超解像方法は、レイリー基準を下回る光源を区別することができる。これらの方法は、複数の企業、研究所および研究者によって開発されており、これらの方法、超解像顕微鏡を用いる機器のいくつかは市販されている。超解像法のいくつかの比較解析に関する文献が最近発行され、Schermellehらによる文献[3]などがある。
光学照射器を用いて、同じ光路に沿って広がるトポロジー群の異なる少なくとも2つの配光分布を試料に照射すること、
試料の前記少なくとも1つの再放出光源が再放出する光を検出すること;
検出光から少なくとも1つの光学画像を生成すること、および
光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得ること
を含む、プロセスを明らかにする。
a)規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)規則波と特異波との間または2つの特異波の間の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される。
− 同じ光路に広がるトポロジー群の異なる少なくとも2つの小規模な配光分布を試料に照射する、色収差が除去された照射モジュール、
− 試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出できる検出モジュール、
− 検出光から少なくとも1つの光学画像を生成できる生成モジュールおよび
− 前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得るために光学画像を解析できるアルゴリズム解析モジュール、
を備える装置を明らかにする。
照射モジュールは、規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって、トポロジー群の異なる前記少なくとも2つの小規模な配光分布を形成でき、前記少なくとも2つの分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ、
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)規則波と特異波との間または2つの特異波の間の位相差、
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される。
円錐回折または単軸結晶を用いて、トポロジー群の異なる少なくとも2つの小規模な配光分布を、共通光路を有する光学系で試料に照射すること;
試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出すること;
検出光から少なくとも1つの光学画像を生成すること、および
光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得ること
を含む、プロセスに関する。
a)規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)規則波と特異波との位相差または2つの特異波の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される。
共通光路を有するトポロジー群の異なる少なくとも2つの小規模な配光分布を円錐回折によって試料に照射するための少なくとも1つの円錐または単軸結晶;
試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出できる検出手段;
検出光から少なくとも1つの光学画像を生成できる生成手段、および
光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得られるアルゴリズム解析手段
を備える、装置を明らかにする。
規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって形成される、トポロジー群の異なる前記少なくとも2つの小規模な配光分布を形成するための干渉手段であって、前記少なくとも2つの分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)規則波と特異波との位相差または2つの特異波の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される、干渉手段をさらに備える。
円錐回折に基づく無彩色光学ユニットを用いて、主要な入射規則波を少なくとも1つの補足的な入射規則波から物理的に分離すること(前記少なくとも1つの補足的な入射規則波は主要な規則波とは異なる)、
前記無彩色ユニット内の伝播で修正されていない主要な規則波と、前記少なくとも1つの補足的な規則波とが、現れている特異波にエネルギーの測定可能な部分を伝達し、現れている特異波が、前記少なくとも1つの補足的な規則波のエネルギーのみを含むようにすること;および
光学要素を偏光、吸収または分離して、現れている特異波を主要な入射規則波から分離すること
を含む、光学プロセスを明らかにする。
主要な入射規則波を少なくとも1つの補足的な入射規則波から物理的に分離するために、少なくとも1つの単軸結晶内の円錐回折または光の伝播に基づく少なくとも1つの無彩色光学モジュールであって、前記少なくとも1つの補足的な入射規則波が、主要な規則波とは異なり、
前記無彩色光学モジュールが、主要な規則波が前記結晶内の伝播で修正されないように構成され、前記少なくとも1つの補足的な規則波のエネルギーの測定可能な部分を、現れている特異波に伝達して、現れている特異波が前記少なくとも1つの補足的な規則波のエネルギーのみを含むようにする、無彩色光学モジュール;および
現れている特異波を主要な入射規則波から分離するために、偏光、吸収または分離する光学要素
を備える、光学装置を明らかにする。
試料中のトポロジー群の異なる少なくとも2つの一連の小規模な配光分布を照射すること;
前記少なくとも1つの発光ナノエミッタ、試料の構造物体または連続分布によって放出される光を検出すること;
検出光を基に、各配光分布に対して少なくとも1つの光学画像を生成すること;および
光学画像をアルゴリズムで解析し、前記少なくとも1つの発光ナノエミッタ、構造物体または連続分布の位置情報を得ること
を含む。
位相および偏光、偏光測定、ジョーンズベクトルおよびジョーンズマトリクス、ストークスパラメータならびにストークスパラメータおよびジョーンズパラメータの測定技術を説明するために、通常の定義を使用する。
・ 光度の空間分布を表す光学画像、
・ 光学画像によって特定の瞬間に検出面に作成されたCCDの電荷の空間分布、CMOSに対する電流の空間分布またはSPADに対するイベントの空間分布を記述するための電子画像、
・ 電子画像を変換して作成した数字のマトリクスを記述するためのデジタル画像。
偏光測定とは、入射光の偏光状態を測定することを指す。入射光の偏光状態は、1852年にジョージ・ガブリエル・ストークスが導入した一連の値であるストークスパラメータを用いて説明することができ、これは光学分野で使用される。
特異波は、中心の強度がゼロであり、方位角位相が2πの倍数分変動する。光学分野におけるこの研究テーマは、1974年にJ.FNyeおよびM.Berryによる重要文献[7]が最初であり、現在は「特異光学(singular optics)」として知られている。規則波および特異波の例を以下に説明する。
以下に定義する小規模(コンパクト)であることの条件のうちの1つを満たせば、点光源の配光分布は小規模と考えられ、以下は、二者択一で非排他的な2つの条件である:
エアリー半径の1.75倍未満の半径の円にエネルギーの75%超が含まれる、あるいは
強度ゼロのラインで規定されエネルギーの65%超を含む光の範囲が、エアリー半径の2倍未満の半径の円内にある。
光学分野で通常定義される規則分布。
− 一方が規則的、他方が特異的である。
− 一方が点光源、他方がリング光源である。
発光ナノエミッタとは、物体に付着した小さな二次発光体であり、波長の一部分よりも遙かに小さく、典型的には波長の5分の1よりも小さいサイズだがこれに限定されない。発光ナノエミッタは、入射エネルギーを吸収し、入射光と同じ波長または異なる波長で再度光を放出する。ナノエミッタが放出する光は、コヒーレント、部分的にコヒーレントまたは吸収光とインコヒーレントであってよい。ナノエミッタの主な例は、蛍光色素分子およびナノ粒子だが、その他多くの素子も含まれる。
− 点光源の二次発光体を形成すること、および
− 人工的実体、生物学的実体または有機実体に対して発光体を所定位置に置くこと。
円錐回折または円錐屈折とは、1832年にハミルトンが予測し[10]、2ヶ月後にロイドが実験で確認した[11]光学現象である。円錐回折は、2軸結晶の光軸方向に入射した光ビームの伝搬を描くものである。
・ 斜めに入射する回折は、円錐回折とも呼ばれる。
・ 「円錐回折の取り付け」とは、回折ネットワークを取り付けることであり、この場合ネットワークは湾曲面に取り付けられる。
符号「i」:符号「i」を付した軸は、解析分量61の中心を中心とする基準デカルト座標系を表す。
本発明のこの実施形態では、光の特性に応じて入射光を様々なチャネルまたは検出器に通すことのできる光学受動素子または能動素子を説明するために、光学セマフォという用語を使用する。最も簡易な事例は、光を波長に応じて2つのチャネルに分割する二色性のブレードである。
光ファイバの主要な使用法は、TEM00モードのみを伝送することである。しかしながら、限定的ではないが主にフォトニック結晶ファイバ(Photonic Crystal Fiber、PCF)」と呼ばれるファイバに基づく光ファイバのいくつかの構成は、渦度が2以下である渦モードを含むさらに複雑なモードを、同時または異なるタイミングで伝送できる[24]。したがって、光ファイバを用いて、円錐回折によって形成された光学分布を排除して、光学系を抜本的に簡易化することが可能になる。
本発明の実施形態では、物体を単色の光で照明でき、例えば普通のレーザまたは単色ランプを用いる。この構成は、系の主なパラメータの1つが固定されていて明確に決定されるため、単純である。しかしながら、本発明の他の実施形態では、例えば複数のレーザを用いて離散的に、あるいは例えばスペクトルがより広いランプまたはレーザを用いて連続的に、物体を複数の波長で照明することもできる。
− 2つの異なる波長で発光し、同じ波長で励起する蛍光マーカーを使用する。
− 2つの異なる波長で発光し、2つの異なる波長で励起する蛍光マーカーを使用する。
材料中で起こる2つの光ビーム間の非線形相互作用が、例えばHell[8]やSchermellehら[3]が記載している超解像法である。これらの非線形相互作用には、2つの光子が相互作用する現象、STEDまたはGSD技術が基となる放出抑制効果、および確率的で自然な技術が基となる光活性効果、あるいは補足的な光学ビームによって起こる「確率的な点滅」、PALMおよびSTORMなどの作用があるが、これに限定されない。
先験的情報および補足情報
記載した本発明の実施形態により、記載した光学プラットフォームまたは文脈上のプラットフォームの外部にある追加情報を組み入れて統合し、引用した抽象化レベル(地図、幾何学的な抽象化レベル、抽象化の生物学的レベルおよび抽象化の機能レベル)のうちの1つに対して試料から得た情報の精度を向上させることができる。
光学器械は、回折限界を通してどのような光学系の解像度も本質的に限定していると長年考えられていた。超解像技術の登場により(様々な分野で、様々な名称で)、様々な手段によってこの回折限界を超えられることがわかってきた。
本明細書では、本発明の好適な実施態様に対して特異的なプラットフォーム、モジュールおよび光学系の名称として、「Super Resolution using Conical diffraction(円錐回折を用いた超解像)」の頭字語SRCDを使用する。
Minsky[19]が記載し、上記で説明した共焦点顕微鏡の機能性は、3つの空間的次元において、試料の観察領域を可能な限り小さいサイズの解析分量となる分量に限定することである。
・ トポロジーの異なる一連の小規模な配光分布を解析分量に照射する。
・ ナノエミッタによって蛍光を放出する。
・ 蛍光色素分子を焦点面上にイメージングする。
・ 検出された反射光をいくつかの独立したチャネルに同時かつ/または連続的に分離する。
・ 任意に、解析光の焦点面内に限定する。
点状またはマトリクス状の1つ以上の光検出器によって光度を検出する。
・ 検出された一連の像から、スパースオブジェクトを構成するナノエミッタのリストを再構築する。
または
・ 検出された一連の像から、連続物体を構成する空間分布(または力学を考慮する場合は時空間)を再構築する。
本発明の1つの実施形態によるPSIT測定方法では、トポロジーの異なる一連の配光分布を解析分量に照射する。
○ 一連の放出、トポロジー群の異なる一連の小規模な配光分布を試料に照射する。
○ 各々の小規模な配光分布に対して、
・ 試料のナノエミッタによって発光する。
・ 光学顕微鏡を用いて、光学画像を作成する。
・ 光検出器で光学画像を取得し、デジタル画像を作成する。
一連の伝送は、トポロジー群の異なる少なくとも2つの点状配光分布からなる。
本発明の一実施形態によるPDOS方法には、ナノエミッタによって少なくとも2つの検出器の間に再放出された光を「光学セマフォ」で分布させることが含まれる。
中間結果、生の情報は、検出ステップ終了時に得られる。生の情報は、一連の像Aop(m,n)を含み、oは配光分布を表し、pは検出チャネルから得た像を表す。
・ 前述の共焦点顕微鏡と同様の適応したまたは最適化した共焦点顕微鏡であって、前述したような適切な部品をすべて有する共焦点顕微鏡200。
・ 標準の顕微鏡に搭載した、2つの新規かつ補足的な光学モジュール。この2つの新規な光学モジュールは、光学モジュールLatSRCS700およびLongSRCS800であり、これについては、図6および図8をそれぞれ参照してのちに詳述する。光学モジュールLatSRCS700は、本発明の一実施形態によるPSIT方法を実施するのに必要な照明ステップを実施する。光学モジュールLongSRCS800は、本発明の一実施形態によるPDOS方法の複数の出射画像の状態で光度を分布するステップを実施する。
・ 図8を参照して説明していくアルゴリズムモジュールSRCDA600は、プラットフォームSRCDPが作成した画像から生体試料の超解像情報を再構築することができる。
・ その他の補助的素子であって、プラットフォームの作製に必要な、コンピュータ66およびソフトウェア67などの素子。
図6を参照して、本発明の一実施形態による光学モジュール、光学モジュールLatSRCS700、およびその顕微鏡法における特定の機能を説明する。
・ 基本配光分布:平行な円偏光子同士の間で得られる図7a00および図7a11であり、エアリー分布に近い分布。
・ 渦配光分布:交差円偏光子同士の間で得られる図7a01および図7a10。
・ 「三日月」分布と呼ぶ分布;副図7a0,2−5、7a1,2−5、7a2−5,0および7a2−5,1は、円偏光子と角度が変化する直線偏光子との間で得られる。この分布は非対称であり、軸は直線偏光子の軸に沿って回転する。
・ 「半月」分布と呼ぶ分布;副図7a42、7a35、7a24および7a53は、2つの交差偏光子の間で得られ、この分布は対称である。
・ より複雑な配光分布、図7bであり、0.5よりも大きい正規化した円錐パラメータρ0の結晶に対する分布。
・ 結晶間に静的または動的な偏光素子がある2つ(または2つ以上)の結晶が急峻な円錐形結晶(図示せず)を使用して、さらに別の配光分布を作成する。
図7に描いた基礎配光分布は、いくつかの方法で得られる。さらに、その方法のうちのいくつかを、他の基礎配光分布の線形的組み合わせとして得ることができ、例えば渦分布は、任意の2つの直交する「半月」配光分布を合わせたものから得ることができる。
これまで展開した理論は、顕微鏡35の結像面内の配光分布を説明するものである。試料に照射光の分布は、幾何学的イメージングの理論によれば、像面内の配光分布を縮小した画像である。
以下に、光学モジュールLongSRCSについてさらに詳細に説明する。
本発明の一実施形態による縦方向の超解像系は、わずかな被照明分量内にある複数の点光源の入射光度を、各々の点光源の空間位置に応じて、別々の検出器または同じ検出器の異なる立***置またはこの両方を合わせたものに誘導する。
PDOS方法は、元は縦方向の超解像ができるように設計されたものだが、PDOS方法は、ナノエミッタの横方向の位置の測定にも使用できる。実際、基礎配光分布は、ナノエミッタの横方向の位置の変化にも影響を受けやすい。試料の面に対する光の照射が不可能な場合、PDOS方法の代わりにPSIT方法を用いて超解像測定を実施してもよい。
本測定方法論の可能性を考えると、作成された情報を検出して復元できるさらに複雑な検出モジュールが必要であるという結論に至る。走査型共焦点顕微鏡法では、検出器は、PMTまたはSPADとしての単一の素子で構成される検出器である。検出器の取得時間は、走査機構によって決まる。
上記に詳述した再構築アルゴリズムは、PSIT方法およびPDOS方法を用いて解析した所与の分野の場合だけでなく、走査によって解析したさらに大規模な分野の場合にも適用される。走査の場合、直接のモデルは、照射された信号の様々な位置どうしの間を範囲に含めて、所与の点でさらに多く測定することを考慮することで、質が向上する。ただし、ずれて照射された信号を考慮しても、解像方法の面に新たな複雑さが加わることはない。なぜなら、このようなずれた信号は、照射された信号のリストに加わるだけだからである。
本発明の少なくとも1つの実施形態による合成光学プロセスは、SRCDAアルゴリズムの論理的補数である。実際に、SRCDAアルゴリズムで実現した再構築によって、画像の追加で測定性能が改善される結果を導くことができる。顕微鏡法プラットフォームSRCDPにより、PSIT方法またはPDOS方法の一連の配光分布から、1つ以上の追加画像を取得することができる。
PSIT方法は、ナノエミッタの位置を高精度で測定する技術として使用できる。
シーケンスの3画像の和で構成される「トップハット(top hat)」画像、および2つの半月画像の和で構成される渦画像。
・ 基本波に照明されたナノエミッタが放出した正規化強度は、基本波の中心での1からエアリー半径での0まで変化する。
・ 渦波に照明されたナノエミッタが放出した正規化強度は、渦の中心での0から渦の最大の1まで変化し、エアリー半径よりもわずかに大きい値に向かう0に達する。比のアークタンジェントは、単調関数である。
この結果は一般化することができる。本明細書では、デカルト座標表現と極座標表現を合わせた新たな平面表現をすべて紹介する。この表示を、デカルト極座標表現と名付けた。平面上の1点を、x、y、ρ、θの4つで表現する。この表現は、非ユークリッドであり、冗長である。同様の空間表現は、必要な変更を施して定義できる。
本明細書では、デカルト極座標表現の簡易バージョンのみを詳述し、このバージョンでは、1点を座標x、yおよびρで表現する。この空間をピタゴラスの空間と称する。
次に、極座標でρ,θおよびρ,−θの位置の中心を境に対称に位置する強度が同じ2つのナノエミッタを考える。前段落に記載したシステムを使用する。
3つのディスクリプタにより、以下の結果になる:
・ セントロイドは、配光分布のセントロイドを測定し、これが原点になる。
・ 識別子ρは、2つのナノエミッタの共通の半径値を測定する。
・ 半月の場合にθと−θとの間に縮退を含むディスクリプタθは、値θを測定する。
図11および図5を参照し、本発明の1つの好適な実施形態では、プラットフォームSRCDP500に組み込まれた様々な制御素子について記載する。
記載した本発明の実施形態は、蛍光共焦点顕微鏡に組み込まれることができる。本発明の実施形態による超解像系は、既存の顕微鏡法に加わる、またはこれに取って代わる新規な測定方法である。しかしながら、本発明の実施形態による超解像系は、他の顕微鏡法プラットフォームに同じように搭載されてもよい。例として記載したこれらの顕微鏡法プラットフォームには、広視野顕微鏡、暗視野顕微鏡、偏光顕微鏡、位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、ステレオ顕微鏡、ラマン顕微鏡、ライブセルイメージング、細胞選別、細胞運動などの特定のタスク専用の顕微鏡、または例えば参考文献{Nikon.,2011#1290}に記載されているようなその他の任意の光学顕微鏡法用の器械などがあるが、これに限定されない。
− 顕微鏡法方式が以下のものとは異なる少なくとも1つの追加モジュール:
− 別の方式で超解像するモジュール、
− 分子方式および蛍光で標識された分子の相互作用を測定するモジュール、
− 細胞内の分子の相互作用を解析するモジュール。
光ファイバを使用する利点は、基本モードであるTEM00モードで伝送し、それのみで伝送する点である。しかしながら、光ファイバのいくつかの構成は、主に、だが排他的ではなく、「フォトニック結晶ファイバ」と呼ばれるファイバに基づいていて、渦モードを含むさらに複雑なモードで、同時であっても同時でなくても伝送できる。したがって、円錐屈折によって形成された光学分布を光ファイバを用いて排除して、光学系を動的に簡易化することが可能になる。
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Claims (30)
- 規定の法則に従って照射光に応じた光を放出する少なくとも1つの再放出光源を備えた試料の空間または時空間分布を判断するための光学測定方法であって、
色収差が除去された光学照射器を用いて、同じ光路に広がる、トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を前記試料に照射すること;
前記試料の前記少なくとも1つの再放出光源が放出する光を検出すること;
検出光から、第1の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第1の光学画像および第2の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第2の光学画像を生成すること;および
前記第1および第2の光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得ること
を含む、方法。 - 前記トポロジー群の異なる第1および第2の小規模な配光分布は、順に照射される、請求項1に記載の方法。
- 検出光からの第1および第2の光学画像の前記生成は、画像に照明される瞬間に実行される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記トポロジー群の異なる第1および第2の小規模な配光分布は、規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって形成され、前記第1および第2の分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)前記規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ、
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)前記規則波と前記特異波との間または前記2つの特異波の間の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の方法。 - トポロジー群の異なる配光分布の前記照射は、円錐回折によって実行される、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の方法。
- 円錐回折を起こす少なくとも1つの円錐形結晶の入射および出射の偏光状態を変化させることによって、前記照射を修正することをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- トポロジーの異なる配光分布の前記照射は、薄型結晶の円錐回折によって実行される、請求項5または6に記載の方法。
- 前記トポロジー群の異なる第1および第2の小規模な配光分布を、光ファイバを介して光路部分に沿って伝送することをさらに含む、請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記光ファイバは、フォトニックファイバを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記試料中で互いに最短距離を置いて位置している再放出光源を、追加の波、規則波または特異波を用いた光活性効果または光抑制効果によるローカライゼーション顕微鏡法を用いて一時的に分離することを含む、請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記トポロジー群の異なる第1および第2の小規模な配光分布は、同じ場所に位置する、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の方法。
- 規定の法則に従って照射光に応じた光を放出する少なくとも1つの再放出光源を備えた試料の空間または時空間分布を判断するための測定装置であって、
− 同じ光路に広がる、トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を前記試料に照射する、色収差が除去された照射モジュール;
− 前記試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出できる検出モジュール;
− 検出光から、第1の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第1の光学画像および第2の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第2の光学画像を生成できる生成モジュール;および
− 前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得るために前記第1および第2の光学画像を解析できるアルゴリズム解析モジュール
を備える装置。 - 前記照射モジュールは、前記トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を順に照射するように構成される、請求項12に記載の装置。
- 前記生成モジュールは、前記画像が照明される各瞬間に、検出光から前記第1および第2の光学画像を生成するように構成される、請求項12または13に記載の装置。
- 前記照射モジュールは、規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって、前記トポロジー群の異なる前記第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を形成でき、前記第1および第2の分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)前記規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)前記規則波と前記特異波との間または前記2つの特異波の間の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される、
請求項12〜14のうちいずれか一項に記載の装置。 - 前記照射モジュールは、円錐回折によってトポロジー群の異なる配光分布の照射を起こすための少なくとも1つの円錐形結晶を備える、請求項12〜15のうちいずれか一項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの円錐形結晶の入射および出射の偏光状態を変化させるように構成された照射修正手段をさらに備える、請求項16に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの円錐形結晶は、薄型結晶である、請求項16または17に記載の装置。
- 前記トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を前記光路部分に沿って伝送することを実行するための光ファイバをさらに備える、請求項12〜18のうちいずれか一項に記載の装置。
- 前記光ファイバは、フォトニックファイバを含む、請求項19に記載の装置。
- 前記試料中で互いに最短距離を置いて位置している再放出光源を、追加の波、規則波または特異波を用いた光活性効果または光抑制効果によるローカライゼーション顕微鏡法を用いて一時的に分離できる一時的分離モジュールをさらに備える、請求項12〜20のうちいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つのプリズム、ネットワーク、レンズまたは分散が逆である追加の結晶を加えるか前記装置の内部要素を修正することで、色収差を除去するかアサーマルにするか、あるいは色収差を除去しかつアサーマルにするように修正される顕微鏡法装置を備える、請求項12〜21のうちいずれか一項に記載の装置。
- 前記色収差が除去された照射モジュールは、同じ場所に位置している、トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を形成できる、請求項12〜22のうちいずれか一項に記載の装置。
- 規定の法則に従って照射光に応じた光を放出する少なくとも1つの再放出光源を備えた試料の空間または時空間分布を決定するための光学測定方法であって、
円錐回折または単軸結晶を用いて、トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を、共通光路を有する光学系で前記試料に照射すること;
前記試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出すること;
検出光から、第1の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第1の光学画像および第2の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第2の光学画像を生成すること、および
前記第1および第2の光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得ること
を含む、方法。 - 前記トポロジー群の異なる前記第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を形成できる前記照射手段は、規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって形成され、前記第1および第2の分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)前記規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)前記規則波と前記特異波との位相差または前記2つの特異波の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される、
請求項24に記載の方法。 - 共通光路を有する光学系から出ていて、前記規則波とは波長が異なる特異波は、前記少なくとも1つの再放出光源を排除するか、前記少なくとも1つの再放出光源とは異なる励起状態の間を移行することで、前記規則波の作用を抑制する効果を生む、請求項25に記載の方法。
- 規定の法則に従って照射光に応じた光を放出する少なくとも1つの再放出光源を備えた試料の空間または時空間分布を決定するための光学測定装置であって、
共通光路を有し、トポロジー群の異なる第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を円錐回折によって前記試料に照射するための少なくとも1つの円錐または単軸結晶、
前記試料の前記少なくとも1つの再放出光源から放出される光を検出できる検出手段、
検出光から、第1の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第1の光学画像および第2の小規模な配光分布に照射された前記少なくとも1つの再放出光源の第2の光学画像を生成できる生成手段、および
前記第1および第2の光学画像をアルゴリズムで解析して、前記少なくとも1つの再放出光源の位置情報を得られるアルゴリズム解析手段
を備える、装置。 - 規則波と特異波との間または2つの特異波の間の干渉によって、前記トポロジー群の異なる前記第1の小規模な配光分布及び第2の小規模な配光分布を形成するための干渉手段であって、前記第1および第2の分布間の空間的相違は、以下のパラメータ:
a)前記規則波のパラメータのうちの少なくとも1つ;
b)少なくとも1つの特異波の少なくとも1つのパラメータ、および
c)前記規則波と前記特異波との位相差または前記2つの特異波の位相差
のうちの少なくとも1つを変化させることによって形成される、干渉手段をさらに備える、請求項27に記載の装置。 - 共通光路を有する光学系から出ていて、前記規則波とは波長が異なる前記特異波は、前記少なくとも1つの再放出光源を排除するか、前記少なくとも1つの再放出光源とは異なる励起状態の間を移行することで、前記規則波の作用を抑制する効果を生む、請求項28に記載の装置。
- 前記共通光路を有する光学系が、動的に修正することなく1つの波長で規則波を形成し、別の波長で特異波を形成できるようにするための偏光分散効果を生み出すための偏光分散手段を備える、請求項28に記載の装置。
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