[發(fā)明專利]結構化照明的相位掩模

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180022444.3
• 申請日: 2021-02-16
• 公開（公告）號: CN115297765A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: M·喬治亞迪斯
• 申請（專利權）人: 熱電科學儀器有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01B9/02;G01J3/453
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 周全

描述相位掩模的實施例，所述相位掩模包括安置于襯底上的擋光層，其中所述擋光層具有多個光學透射區(qū)，每一光學透射區(qū)被配置為第一圖案。所述第一圖案包含具有彼此不同的相位配置的兩個片段，并且所述擋光層包含所述第一圖案的至少三個角定向。

相關申請的交叉參考

本申請要求2019年2月19日提交的美國專利申請序列號62/978，351的優(yōu)先權權益，所述美國專利申請出于所有目的特此以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本發(fā)明大體上涉及一種相位掩模，所述相位掩模被配置成生成用于結構化照明顯微鏡的條紋圖案。

背景技術

一般應理解，結構化照明顯微鏡(SIM)系統(tǒng)可在各種熒光顯微鏡上商用。然而，這些SIM系統(tǒng)通常使用“寬場”照明。如本文所使用，術語“寬場”照明通常是指通過在進入物鏡元件之前通過聚焦透鏡從源發(fā)送準直光來照明大樣本區(qū)域。熒光成像的正常目的不是收集整個光譜，而是簡單地過濾所關注波長的發(fā)射光，然后將其引導到相機中。通常，寬場顯微鏡適用于各種熒光成像應用，但也存在共焦顯微鏡優(yōu)越的情況。共焦顯微鏡利用針孔(有時也稱為光圈)來抑制失焦的光，從而極大地改善成像并且特別適用于通過厚樣本的成像。由于共焦圖像是逐像素構建的，而不是在大面積上(如在寬場成像中)構建的，因此共焦顯微鏡非常適用于光譜成像，因為可以發(fā)射光或散射光發(fā)送到針孔下游的光譜儀中。共焦顯微鏡的具體用途包含通過厚的非均勻樣本進行熒光切片，以及高光譜成像，如在成像拉曼顯微鏡的情況下。

SIM在共焦顯微鏡中的應用的實例在2020年4月1日提交的標題為“使用結構化照明光譜學的增強樣本成像(Enhanced Sample Imaging Using Structured IlluminationSpectroscopy)”的美國申請序列號16/837,512中描述，所述美國申請出于所有目的特此以引用方式全文并入本文中。例如，'512申請描述使用條紋圖案多次逐點掃描樣本，所述條紋圖案利用以下事實：通常稱為干涉條紋的條紋(例如，由于光處于異相，因此具有均勻間隔的交替亮帶和暗帶的圖案)可以比聚焦光束具有更精細的周期性。'512申請描述使用所謂的空間光調(diào)制器(SLM)來生成條紋圖案。

本領域普通技術人員理解，SLM的實施例是眾所周知的并且能夠在空間上調(diào)制照明光束的強度和相位兩者，這對于組合的共焦結構化照明顯微鏡應用很重要。然而，雖然SLM是用于生成強度和相位的任何任意圖案的出色裝置，但它一般是用于商業(yè)化產(chǎn)品中的較差裝置。例如，SLM的實施例通常非常昂貴，低效地利用光功率，并且需要各種復雜的光學和電子開銷。

因此，需要一種能夠在空間上調(diào)制照明光束的強度和相位并且不受SLM缺點影響的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本文中相對于說明性、非限制性、實施方案描述用以解決這些和其它需要的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品。各種替代方案、修改和等效物是可能的。

描述相位掩模的實施例，所述相位掩模包括安置于襯底上的擋光層，其中所述擋光層具有多個光學透射區(qū)，每一光學透射區(qū)被配置為第一圖案。第一圖案包含具有彼此不同的相位配置的兩個片段，并且擋光層包含第一圖案的至少三個角定向。

在一些實施方案中，襯底由光學透明玻璃構成，所述光學透明玻璃可以包含BK7玻璃。光學透明玻璃還可以包含抗反射涂層，并且擋光層可以包含安置于襯底上的鉻層。此外，在一些情況下，光學透射開口可以徑向地分布在襯底上，第一圖案的六個實例分布在周圍，第一圖案在每個角定向上具有兩個實例。

而且，兩個片段可以被配置為圓形片段，在一些實施方案中，所述圓形片段可以具有弧形的第一側以及大體上線性形狀的第二側。第一圖案的三個角定向可以包含0、pi/3和2pi/3的角度。另外，第一片段的相位配置可以包括零相位延遲，并且第二片段的相位配置可以包括相位延遲pi，其中第二片段可以具有比第一片段更長的光程長度。在一些情況下，這通過在第二片段中具有材料涂層來實現(xiàn)。