描裝置(SI) 312引導(dǎo)至分束器(BS) 310，其可以也安置在檢測光程362中或沿其安置。分束器(BS) 310可以將特定量的各個返回光光352a、352b沿檢測光程362透射至例如二維(2D)圖像傳感器332的形式的檢測器。圖像傳感器332可以是電荷耦合裝置(CCD)照相機或互補金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)照相機。
[0128]可以將任選的發(fā)射濾光器(Fl) 322安置在檢測光程362中或沿其安置用于抑制激發(fā)光，例如可以從樣品320反射并且通過掃描裝置(Sl)312和分束器(BS)310引導(dǎo)至圖像傳感器332的照明圖案350的一部分?？梢蕴峁┩哥R(L4)324以聚焦各個返回光352a，352b以穿過縫326的形式的檢測孔?？p326可以排除離焦光，其可以作為起源于樣品320的各個返回光352a、352b的一部分存在。離焦光可以由樣品未通過照明圖案350照明的部分產(chǎn)生。
[0129]可以提供充當(dāng)檢測掃描儀的另一個掃描裝置或一維掃描儀(S2)328以接收各個返回光352a、352b，并且實現(xiàn)各個返回光352a、352b至用于產(chǎn)生樣品320的圖像的圖像傳感器332的相繼或各個部分上的掃描。例如，掃描裝置(S2) 328可以在如通過箭頭372所示的掃描運動中移動?？梢蕴峁┩哥R(例如檢測器透鏡)或透鏡系統(tǒng)(L5)330以將含有起源于樣品320的發(fā)射光子的各個返回光352a、352b聚焦至圖像傳感器332上。由334表示的線表示發(fā)射光子的線性分布，其可以通過使用檢測掃描儀(S2)328沿如由雙箭頭382表示的正交方向移動。另外地或備選地，可以移動圖像傳感器332。掃描裝置(S2) 328和圖像傳感器332可以形成檢測器設(shè)備的一部分。
[0130]作為非限制性實例，掃描裝置(S2)328可以將來自樣品320的第一部分320a的返回光352a引導(dǎo)至圖像傳感器332的第一部分上，例如對應(yīng)于線334。隨后，當(dāng)掃描裝置
(SI)312照明樣品320的第二部分320b并且接收來自其的返回光時，可以沿方向382移動掃描裝置(S2) 328以將所接收的返回光352b引導(dǎo)至圖像傳感器332的第二部分，其對應(yīng)于樣品320的第二部分320b。作為結(jié)果，可以將來自樣品320的各個部分的各個返回光引導(dǎo)至圖像傳感器的各個部分(其對應(yīng)于樣品320的各個部分)上，用于產(chǎn)生樣品320的圖像。
[0131]應(yīng)當(dāng)認識到，透鏡L1308、L2314、L3316、L4324和L5330的任一個或每一個可以是球面透鏡或消色差透鏡。透鏡L1308、L2314、L3316、L4324和L5330的任一個或每一個的焦點長度可以是數(shù)厘米，例如約Icm至約10cm，例如約Icm至約5cm，約5cm至約10cm，或約3cm 至約 6cm。
[0132]在多個實施方案中，掃描裝置(SI) 312和掃描裝置(S2)328的任一個或每一個可以是共振掃描儀，例如具有掃描效果的具有反射光的反光鏡或其他反射器的共振檢流計。在多個實施方案中，通過掃描裝置(Sl)312和掃描裝置(S2)328的任一個或每一個的掃描可以在約數(shù)Hz至約數(shù)千Hz，例如約IHz至約1kHz的頻率實現(xiàn)。
[0133]在多個實施方案中，掃描裝置(SI) 312，(S2) 328可以與圖像傳感器332的觸發(fā)信號(例如幀觸發(fā)器)同步，或同步至所述觸發(fā)信號(例如幀觸發(fā)器)。在多個實施方案中，二維圖像的幀可以在掃描裝置(SI) 312和掃描裝置(S2)328的半個(雙向掃描)或一個(單向掃描)掃描周期中直接形成。在多個實施方案中，使用掃描裝置(Sl)312作為實例，掃描裝置(Sl)312可以前后移動或旋轉(zhuǎn)以跨越樣品320掃描照明圖案或激發(fā)光束。在單向掃描中，當(dāng)將照明圖案或激發(fā)光束例如從左至右移動時，而不是在回掃的過程中(從右至左)，可以收集來自樣品320的信號或返回光。在雙向掃描中，可以沿或在兩個方向上收集信號或返回光。
[0134]在多個實施方案中，圖像傳感器332可以支持超過每秒5，000幀(1024x 1024像素)的速率，這可以至少基本上匹配掃描裝置(Sl)312或掃描裝置(S2)328中的至少一個的速率。此外，2D圖像傳感器332可以是超低噪音水平的傳感器，這與其性能可以被其噪音水平不利地影響的傳統(tǒng)的ID對應(yīng)物相反。
[0135]在多個實施方案中，應(yīng)當(dāng)認識到分束器(BS)310可以由用于熒光成像的二向色鏡(DM)替換。
[0136]如在圖3的光學(xué)顯微鏡300的上下文中所述的裝置可以允許與焦點調(diào)制的簡單組合用于改善背景排除，其實例可以如圖4中所示。
[0137]圖4顯示根據(jù)各個實施方案的光學(xué)顯微鏡(例如焦點調(diào)制光學(xué)顯微鏡)400的示意圖，示出雙掃描儀線-掃描焦點調(diào)制顯微鏡(FMM)。焦點調(diào)制線顯微鏡400可以包括與圖3的光學(xué)顯微鏡300的那些相同的或相似的元件或組件，并且像這樣，給出相同的數(shù)字，并且相同的元件可以如圖3的光學(xué)顯微鏡300的上下文中所述，并且因此將相應(yīng)的描述在這里省略。
[0138]對于光學(xué)顯微鏡400，空間-時間相位調(diào)制器(或調(diào)制器設(shè)備)402可以安置在激發(fā)光程(照明光程)360中或沿其安置，以使得可以將激發(fā)光在樣品320中或上的焦點線附近強度調(diào)制。在多個實施方案中，空間-時間相位調(diào)制器402可以以時間的周期性函數(shù)調(diào)制樣品上對應(yīng)于樣品的所述部分的焦平面內(nèi)的照明圖案350的光強度分布。空間-時間相位調(diào)制器402可以包括時間相位調(diào)制器404，其包含半波片(HWP) 412和電光調(diào)制器(EOM)414ο電光調(diào)制器(Ε0Μ)414可以通過EOM驅(qū)動器416驅(qū)動?？臻g-時間相位調(diào)制器402可以還包括空間相位調(diào)制器406，其包括空間調(diào)制器(SP)418和偏振分析器(PA)420?？臻g調(diào)制器(SP)418和偏振分析器(PA)420可以彼此相鄰安置。對于空間-時間相位調(diào)制器402，可以將兩個正交的偏振束通過時間相位調(diào)制器404不同地調(diào)制。這兩個束在進入空間相位調(diào)制器406的孔形成光學(xué)裝置(例如其可以包括空間調(diào)制器(SP)418和偏振分析器(PA)420或由它們組成)之前可以是空間重疊的，之后可以將激發(fā)光束空間-時間調(diào)制為具有所需的性質(zhì)。
[0139]可以參考圖5描述空間-時間相位調(diào)制器402的原理或操作的非限制性實例，其示出基于電光調(diào)制器(EOM)的空間-時間相位調(diào)制器，包括單個的電光調(diào)制器(EOM)和可以如上所述的偏振光組件。為了清楚的目的，在圖5中未顯示柱面透鏡(CL)304、縫306和透鏡(LI) 308。
[0140]來自激光302的激光輸出或光303可以是線偏振的?？梢允褂冒氩ㄆ?HWP)412旋轉(zhuǎn)光303的電場(E場)的偏振，以與Y軸形成大約45度角。例如，如圖5中所示，光303的E場500，在通過半波片(HWP) 412之后，可以相對于Y軸510和X軸512成至少基本上45°。作為結(jié)果，E場500可以分解為可以攜帶相同功率的兩個正交的偏振成分Ey 502和Ex 504ο
[0141]EOM 414可以是依賴于偏振的裝置。EOM 414可以對Ey 502提供可變相移但對Ex504基本上沒有相移。調(diào)制信號可以通過EOM驅(qū)動器416反饋至EOM 414以在Ex 504與Ey502之間引入周期性相位延遲(例如O至H)。作為結(jié)果，可以提供Ey 502的形式的調(diào)制的E場或束，以及Ex 504的形式的未調(diào)制的E場或束。
[0142]隨后，空間偏光器418可以選擇性地阻擋Ex 504或EY 502以使得可以將調(diào)制的和未調(diào)制的束空間分離。例如，空間偏光器418的不同的區(qū)域或區(qū)可以指定或限定為各自選擇性地阻擋Ex 504或Ey 502。
[0143]空間偏光器418的非限制性實例可以如圖6中所示，示出兩區(qū)空間偏光器?？臻g偏光器418可以分為兩個區(qū)或區(qū)域:第一區(qū)域(左側(cè)區(qū)域)600和第二區(qū)域(右側(cè)區(qū)域)610?？臻g偏光器418可以分為各自限定第一區(qū)域600和第二區(qū)域610的兩半。
[0144]示出如對于第一區(qū)域600由602表示的線和對于第二區(qū)域610由612表示的線以表不可以允許穿過的偏振光成分的各自的偏振方向?？臻g偏光器418可以將其各自的偏振方向彼此相對正交地定向的兩個偏振光成分空間分離，這通過選擇性地允許第一偏振光成分穿過第一區(qū)域600并且選擇性地允許另一個偏振光成分穿過第二區(qū)域610進行。例如，空間偏光器418可以安置以使得線602與X軸512 (圖5)對齊以允許水平偏振光Ex 504穿過，而線612與Y軸510 (圖5)對齊以允許垂直偏振光Ey 502穿過。分隔第一區(qū)域600和第二區(qū)域610的線或邊界620可以平行或?qū)R照明縫306安置。
[0145]參考圖5，偏振分析器(ΡΑ)420可以是線性偏振器，其中偏振方向可以與X軸512成45度(45° )。可以使用偏振分析器(ΡΑ)420以將Ex 504和Ey 502轉(zhuǎn)換為相同的偏振狀態(tài)或方向，以使得它們當(dāng)?shù)竭_樣品320上的物鏡(例如318，圖4)的焦點上時可以彼此相互干涉。作為結(jié)果，可以周期性地調(diào)制焦點線的強度。
[0146]歸因于焦點調(diào)制，來自圖像傳感器(例如332，圖4)的原2D圖像可以沿掃描方向(例如382，圖4)空間調(diào)制。原2D圖像可以，例如通過處理器的方式解調(diào)，以便產(chǎn)生對應(yīng)于通過照明圖案350照明的樣品的各個部分的各個光學(xué)切分的樣品圖像(例如FMM圖像的形式)。例如，可以將原2D圖像分離為兩個圖像，各自對應(yīng)于沿焦點線的最大激發(fā)功率(例如當(dāng)Εχ504和Ey 502至少基本上相長干涉時)和最小激發(fā)功率(例如當(dāng)Ex 504和Ey 502至少基本上相消干涉時)。可以將例如歸因于散射和交叉串?dāng)_的大部分的背景從兩個所分離的圖像之間的差分圖像移除。
[0147]在多個實施方案中，F(xiàn)MM圖像可以通過提取所檢測的信號(例如返回光)中的ac成分的振幅形成。這可以意味著FMM圖像可以通過提取作為AC成分的調(diào)制返回光的振幅(或強度)形成。為了產(chǎn)生FMM線，可以在樣品的部分中形成歸因于照明圖案的激發(fā)線?？梢允占瘉碜詫?yīng)于樣品的所述部分的照明的線區(qū)域的發(fā)射信號或返回光的至少兩個線，即當(dāng)焦點強度達到最大值時的一個和處于最小值時的另一個。兩個線之間的差產(chǎn)生FMM線。多條FMM線可以在當(dāng)在焦平面中掃描激發(fā)線時相繼地或順次地獲得，并且可以組合以形成FMM圖像。
[0148]應(yīng)當(dāng)明白的是，雖然光學(xué)顯微鏡300 (圖3) ,400(圖4)被描述為使用采用線的照明圖案，可以使用其他照明圖案，例如點陣列(例如入射光點的陣列)替換照明線。點陣列可以使用微透鏡陣列或衍射裝置產(chǎn)生。作為非限制性實例，可以將柱面透鏡304 (圖3和4)用微透鏡陣列替換。在這種使用點陣列作為照明圖案的實施方案中，可以將檢測縫326(圖3和4)用至少基本上匹配點陣列的照明圖案的孔替換。例如，可以將縫326用具有對應(yīng)于點陣列的多個開口的孔替換。
[0149]雖然參考特定實施方案具體地給出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在形式和細節(jié)上可以在其中做出多種變更而不脫離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的宗旨和范圍。本發(fā)明的范圍因此通過所附權(quán)利要求表示，并且因此預(yù)期包括在權(quán)利要求的等同體的含義和范圍內(nèi)的所有改變。
【主權(quán)項】
1.一種光學(xué)顯微鏡，所述光學(xué)顯微鏡包括: 掃描裝置，所述掃描裝置