(57)【要約】【解決手段】対象物を画像化する装置は、複数のシャッタ素子（６０１，６０６，６１４）とセンサ（６０３，６０８，６１２）を有し、各シャッタ素子（６０１，６０６，６１４）は、画像化すべき対象物上の個々の空間位置からの光の通過を制御する（６０２，６０９，６１３）ように動作可能であり、シャッタ（６０１，６０６，６１４）からの入射光は、センサ（６０３，６０８，６１２）面上の共通領域を同時に照射し、様々なシャッタ（６０１，６０６，６１４）からの入射光は、シャッタ制御（６０２，６０９，６１３）により個々に識別可能である。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波の通過を制御するように動作可能な複数のシャッタを含む、電磁波の通過を制御するための装置。
【請求項２】
シャッタアレイを含み、このシャッタアレイは必要に応じて線形、二次元、又は三次元に配列されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アレイでない複数の個別シャッタを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
分析用途、写真用途、分光学用途、顕微鏡用途、望遠鏡用途、イメージング用途、照明用途、通信用途、画像投影用途、及び／又は較正用途の内の一以上のための、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
複数の試料及び／又はレファレンスを同時に分析することができる、請求項４記載の装置。
【請求項６】
マイクロ流体で使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
電磁気通信で使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電磁波は、シャッタ素子のタイミング、周波数及び／又はデューティサイクルの内の一以上を制御することによって制御される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
照明システム、検出システム、及び／又は画像投影システムの内の一以上で使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
電磁波は、ビームの遮断、ビームの吸収、ビームの減衰、ビームのパターニング、ビームのシェーピング、様々な経路を通してビームの各部の方向を変更すること、及びビームの均質化の内の一以上を行わせるためにシャッタ素子によって制御される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
電磁波を較正し、必要に応じて光ビームを較正するように動作する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
近傍のデバイスと共に使用し、近傍のデバイスからの情報を用いて一以上のシャッタの動作を変更する、請求項１に記載の装置
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置と共に使用する近傍のデバイス。
【請求項１４】
電磁波の遮断、吸収、変更、減衰、方向変更、反射、屈折、減速、シェーピング、パターニング、均質化、周波数変調、振幅変調、タイミング変調の内の一以上を全体的又は部分的に引き起こすことによって電磁波を制御するように適応されたシャッタを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置のためのシャッタ素子であって、このシャッタは、電磁波の遮断、吸収、変更、フィルタリング、分割、減衰、方向変更、反射、屈折、減速、シェーピング、パターニング、均質化、周波数変調、振幅変調、タイミング変調の内の一以上を全体的又は部分的に引き起こすことによって電磁波を制御するシャッタ素子。
【請求項１６】
シャッタは、電磁波制御と関連した少なくとも２つの状態の間で動作可能である、請求項１５に記載のシャッタ素子。
【請求項１７】
液晶、必要に応じてジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）を含む、請求項１５に記載のシャッタ素子。
【請求項１８】
ＭＥＭＳマイクロミラー装置を含む、請求項１５に記載のシャッタ素子。
【請求項１９】
関連する画像内の一以上の画素に対応することができる、請求項１５に記載のシャッタ素子。
【請求項２０】
シャッタ又はシャッタ素子の少なくとも一を制御するコントローラを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置と共に使用するためのシャッタ素子。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置のためのコントローラ。
【請求項２３】
シャッタ素子は、電子放射の通過を制御するために、独立に、従属的に、調和的に、個別に、又はグループで動作する、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２４】
コントローラは、電磁波の遮断、吸収、変更、フィルタリング、分割、減衰、方向変更、反射、屈折、減速、シェーピング、パターニング、均質化、周波数変調、振幅変調、タイミング変調の内の一以上を全体的又は部分的に引き起こすことによって電磁波を制御するシャッタを制御する、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２５】
コントローラは、シャッタの動作のタイミング、周波数、デューティサイクル又はシーケンスの内の一以上を制御するように動作可能である、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２６】
コントローラは、検出システムに空間情報を提供するように動作可能である、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２７】
コントローラは、検出システム内の検出素子の数に関係なく検出システムに空間情報を提供するように動作可能である、請求項２６に記載のコントローラ。
【請求項２８】
フィードバックに応じて一以上のシャッタの制御を変更することを可能にするフィードバック機構を有する、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項２９】
フィードバックの基となる情報を感知するセンサを有する、請求項２８に記載のコントローラ。
【請求項３０】
複数の電磁波源を変調してその出所を区別し及び／又は一以上の変調された放射源の励起によって生じる放射を区別するように動作可能である、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項３１】
近傍のデバイスと共に使用するように適応された、請求項２２に記載のコントローラ。
【請求項３２】
近傍のデバイスからの情報が、一以上のシャッタの動作を変更するために使用される、請求項３１に記載のコントローラ。
【請求項３３】
電磁波源を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
複数の放射源を有し、必要に応じて放射源自体の間、及び／又はコントローラ及び／又は一以上のシャッタと調和される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
請求項１に記載の装置と共に使用する電磁波源。
【請求項３６】
電磁波検出器を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の装置のための検出器。
【請求項３８】
検出器素子のアレイを含む、請求項３７に記載の検出器。
【請求項３９】
マイクロレンズアレイを含む、請求項３８に記載の検出器。
【請求項４０】
各検出器素子が、画像化領域全体を検出するように動作可能である、請求項３８に記載の検出器
【請求項４１】
電磁ビームを同時に検出するように動作可能である、請求項４０に記載の検出器。
【請求項４２】
電磁ビームを別々に検出するように動作可能である、請求項４０に記載の検出器。
【請求項４３】
各フレームを個々に検出するように動作可能である、請求項３７に記載の検出器。
【請求項４４】
少なくとも一のシャッタと相互作用した電磁波を区別するように動作可能である、請求項３７に記載の検出器。
【請求項４５】
電磁波は、時間ドメイン法及び／又は周波数ドメイン法に基づいて区別される、請求項４４に記載の検出器。
【請求項４６】
電磁波は、シャッタシステム及び必要に応じてコントローラから受け取った情報に基づいて区別される、請求項４４に記載の検出器。
【請求項４７】
電磁波は、シャッタタイミングに基づいて区別される、請求項４６に記載の検出器。
【請求項４８】
電磁波は、信号処理技術を用いて信号の減衰に基づいて区別される、請求項４４に記載の検出器
【請求項４９】
分光計、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、フォトトランジスタ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサ、電荷注入素子（ＣＩＤ）の内の一以上を有する、請求項３７に記載の検出器。
【請求項５０】
以前に本発明による制御の対象とされた電磁波と関連付けられた信号を再構成する画像再構成装置を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５１】
請求項５０に記載の装置のための画像再構成装置。
【請求項５２】
電磁波源、シャッタ、検出器及び／又はコントローラの内の一以上からの情報に基づいて画像を再構成するように動作可能である、請求項５１に記載の画像再構成装置。
【請求項５３】
電磁波源、シャッタ、検出器及び／又はコントローラの内の一以上の調和に基づいて画像を再構成するように動作可能である、請求項５１に記載の画像再構成装置。
【請求項５４】
時間ドメイン法及び／又は周波数ドメイン法の一以上に基づいて画像を再構成するように動作可能である、請求項５１に記載の画像再構成装置。
【請求項５５】
信号分析法に基づいて画像を再構成するように動作可能であり、信号分析法は必要に応じてフーリエ変換分析であることができる、請求項５１に記載の画像再構成装置。
【請求項５６】
電磁波を再構成することによって画像を再構成するように動作可能であり、電磁波の再構成は、必要に応じて個々に又は一以上のグループ単位で行われる、請求項５１に記載の画像再構成装置。
【請求項５７】
信号レベリング及び／又は較正係数の一以上によってより大きな画像の制御が達成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５８】
較正係数は、必要に応じて一以上の信号を減衰させることによって、指定された空間位置に適用される、請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
信号対雑音応答を高めるように動作可能であり、これは必要に応じて一以上のタイミング及び／又は周波数分析技術を用いることによって行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項６０】
より大きな波長の分離及び解像度を達成するように動作可能であり、これは必要に応じて一以上のタイミング及び／又は周波数分析技術を用いることによって行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項６１】
複数のシャッタからの多重化入力によりシステムのスループット及び／又はイメージング性能が高められ、これは必要に応じて可動部品を使用せず行われ、また必要に応じて複雑な可動部品を使用せずに行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項６２】
複数のシャッタからの多重化入力によりシステムのスループット及び／又はイメージング性能が高められ、これは必要に応じて複雑な可動部品を使用せずに行われる、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
複数の空間位置から、必要に応じて全ての空間位置から、必要に応じてシャッタ変調によってデータを取得するように動作可能である、請求項６１に記載の装置。
【請求項６４】
画像の一以上の構成要素が一以上のシャッタを通過することを同時に又は連続的に可能にするように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６５】
複数のシャッタの各々は、画像の構成要素がシャッタを通ってそれにより検出器に入射することを連続的に可能にする、請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
動的画像制御を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６７】
フィードバック機構を有する、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
画像が、リシェーピング技術、方向変更技術、及び画像重畳技術の内の一以上によって制御される、請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
個々の空間位置からの同時信号測定を提供するように動作可能であり、これは必要に応じてシャッタタイミング及び／又は周波数変調と共に行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項７０】
画像解像度は、シャッタシステムからの複数の画素又は画素グループを検出器の一以上の同一画素に結像させることによって改善される、請求項１に記載の装置。
【請求項７１】
光路を同じ検出器上又は必要に応じて検出器素子グループ上に多重化するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項７２】
収差を減少させるように動作可能である、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
同一画像が、様々な経路を通って重畳され、デジタル信号処理技術によって収差が減少される、請求項７２に記載の装置
【請求項７４】
高被写界深度、ズーミング改善、焦点深度拡張、三次元イメージング、パノラマイメージング及び／又はマルチイメージ処理の内の一以上を達成するように動作可能である、請求項７１に記載の装置。
【請求項７５】
対象物の複数のパースペクティブを、複数のレンズシステムによって、少なくとも一のシャッタ又はシャッタ素子を介して単一の検出器上に結像させるように動作可能である、請求項７４に記載の装置。
【請求項７６】
光路を別々の検出器上に多重化し、必要に応じてダイナミックレンジ及び／又は感度を改善するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項７７】
同一画像又は画像の同一の部分が複数の検出器素子上に集束され、これは、必要に応じて検出器素子の感度及び／又はダイナミックレンジを変更するために行われる、請求項７６に記載の装置。
【請求項７８】
より高感度の画素とより低感度の画素が作成され、これにより必要に応じて高コントラスト画像及び／又は低コントラスト画像が可能となり、この画像は更に改善された露光画像を提供するために必要に応じてデジタル処理される、請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
入射電磁波が、一以上のシャッタ素子によって減衰されて同一検出器又は必要に応じて検出器素子グループ上に至り、感度及び／又はダイナミックレンジの内の一以上が改善される、請求項１に記載の装置。
【請求項８０】
減衰前に入射電磁波を測定し、それにより個々の画素の飽和が最小になる信号処理を含む、請求項７９に記載の装置。
【請求項８１】
各検出器又は検出器素子グループの露光を動的に修正する制御システムを含み、この修正は、必要に応じて入射電磁波に関する情報に応じて行われる、請求項７９に記載の装置。
【請求項８２】
情報が電磁波の強度に関する、請求項８１に記載の装置。
【請求項８３】
開口を制御するように動作可能である、請求項１に記載の装置
【請求項８４】
一以上のシャッタ素子又はシャッタによる減衰によって入射電磁波に対する開口が減少する、請求項８３に記載の装置。
【請求項８５】
フィルタ及び／又はセパレータを有し、これらは必要に応じて周波数又は波長に基づいてフィルタリング又は分離を行う、請求項１に記載の装置。
【請求項８６】
電磁波を分離するセパレータを有する、請求項８５に記載の装置。
【請求項８７】
カラーフィルタ又はカラーセパレータを有する、請求項８５に記載の装置。
【請求項８８】
赤、緑及び青光をフィルタリング又は分離するように動作可能である、請求項８５に記載の装置。
【請求項８９】
赤、緑及び青光を分離する光セパレータを有し、１色当たり一以上の個々のレンズからの分離光が、単一の検出器によって検出される、請求項８８に記載の装置。
【請求項９０】
検出器に入射する色は、単一のあらかじめ分離されたビームからのものである、請求項８９に記載の装置。
【請求項９１】
ハイパースペクトルイメージングを実行するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項９２】
電磁波源、検出器及び／又は電磁波導波器の内の一以上を更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９３】
電磁波を導き、修正し、又は制御する電磁波導波器を有する、請求項９２に記載の装置。
【請求項９４】
導波器は、電磁波を集中させ及び／又はシェーピングするように動作可能である、請求項９３に記載の装置。
【請求項９５】
入射波を検出器の特定領域に集中させ及び／又は特定領域から生じる波を選択的に検出するように動作可能である、請求項９４に記載の装置。
【請求項９６】
導波器は、電磁波の集束、方向変更、減速、減衰、パルス化、分離、フィルタリング、又は他の方法による変更の内の一以上を実行するように動作可能である、請求項９３に記載の装置。
【請求項９７】
導波路、レンズ、マイクロレンズアレイ、コリメータ、ミラー、マイクロミラー、フィルタ素子、偏光子、プリズム、回折格子、光ファイバ素子の内の一以上を有する、請求項９３に記載の装置。
【請求項９８】
導波器は、請求項１５によるシャッタ又はシャッタ素子を有する、請求項９３に記載の装置。
【請求項９９】
光ファイバ素子を有する、請求項９２に記載の装置。
【請求項１００】
光ファイバ素子は、放射源、検出器及び／又はコントローラの内の一以上と接続するように動作可能である、請求項９９に記載の装置。
【請求項１０１】
光ファイバ素子は、光ファイバ束を含み、少なくとも一のシャッタは、光ファイバ素子に入るか又はそこから出る電磁波の通過を制御する、請求項９９に記載の装置。
【請求項１０２】
近傍のデバイスと接続するように動作可能であり、近傍のデバイスは、必要に応じてマイクロ流体装置である、請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０３】
電磁波経路にフィルタを含み、フィルタは、必要に応じて吸収素子、反射素子及び／又は液晶によって調整可能な素子の内の一以上を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０４】
フィルタは、物理的に光学台に組み込まれるか、マイクロ流体装置と一体化されるか、少なくとも一のシャッタと結合されるか、又は取外し可能である、請求項１０３に記載の装置。
【請求項１０５】
請求項１に記載の装置と共に使用する光学台。
【請求項１０６】
請求項１による装置を有する光学台。
【請求項１０７】
近傍のデバイスと共に使用するものであり、近傍のデバイスは必要に応じてマイクロ流体装置である、請求項１０５又は請求項１０６に記載の光学台。
【請求項１０８】
広帯域光源とレーザ源の内の一以上を含む、請求項１０７に記載の光学台
【請求項１０９】
少なくとも一の光変更構成要素を更に有し、この光変更構成要素は、必要に応じてフィルタ、導波器、ビーム拡大器及び／又はセパレータである、請求項１０７に記載の光学台。
【請求項１１０】
近傍のデバイスは、光変更構成要素を有する、請求項１０７に記載の光学台。
【請求項１１１】
光変更構成要素からのビーム通路と一以上のシャッタ素子が関連付けられた、請求項１１０又は１０９に記載の光学台。
【請求項１１２】
必要に応じて複数のレーザ源であることができる光源を有し、必要に応じて更に一以上のビーム拡大器とシャッタ素子を有する、請求項１０５に記載の光学台。
【請求項１１３】
複数の光源からのビーム又は複数の光変更構成要素を通過した光が、重複する領域を照射する、請求項１０５に記載の光学台。
【請求項１１４】
検出シャッタを有する、請求項１０５に記載の光学台。
【請求項１１５】
近傍のデバイスと共に使用され、近傍のデバイスからの情報が一以上のシャッタの動作を変更するために使用される、請求項１０５に記載の光学台。
【請求項１１６】
請求項１１５に記載の光学台と共に使用するための近傍のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、シャッタシステムと連携して光路を変調するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００６年４月１０日に出願された米国仮特許出願番号ＵＳ６０／７９０，５４２に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本出願は、また、２００６年４月１０日に出願されたオーストラリア国仮特許出願ＡＵ２００６９０１８５４に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本出願は、また、２００６年１１月２２日に出願された国際（ＰＣＴ）出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００３３１１に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本出願は、また、２００７年１月１１日に出願された国際（ＰＣＴ）出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００００１２に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本出願は、また、２００７年１月２４日に出願された国際（ＰＣＴ）出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００００６１に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本出願は、また、２００７年１月２４日に出願された国際（ＰＣＴ）出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／００００６２に基づく優先権を主張するものであり、この出願の全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【０００３】
画像化、分光計、及び通信の設計では、センサ又はセンサシステムへの光の進入を制御するために、一般にシャッタが使用される。一般的な例は、カメラシステムの分野のものであり、センサが受ける露光量を制御するためにシャッタが使用されることが多い。そのようなシャッタは、本質的に機械式であることが多く、入口／出口開口全体からの全ての光を減衰させる単一シャッタとして働く。
【０００４】
カメラシステムでは、多くの場合、例えば、収差の補正、ズームの制御、開口数、露光レベルの最適化、取得速度のために複雑な光学レンズと電子信号処理機構が必要とされる。更に、所定のカメラシステムでは、これらのパラメータと、取得画像の品質に影響を及ぼす他のパラメータの間で折合いをつける必要がある場合がある。
【０００５】
検出システムの解像度は、一般に、検出器アレイの密度とサイズによる影響を受ける。しかしながら、多くの場合、これは、生産能力と製造コストによる制限を受ける。多くのカラー検出システムにおける別の制限は、各画素と関連付けられたカラーフィルタリングによってフルカラー画像化が実現されることである。ほとんどの場合、これにより、結像画素の数が実質的に減少し、その理由は、それぞれのフルカラー化画素ごとに３個又は４個の個々にカラー化された画素（赤、青、及び１種又は２種の緑）が必要とされるからである。
【０００６】
照明及び投射システムは、それらのビームの送出が制限される場合があり、ビームの一部分を動的に減衰させる方法がないことが多い。ビーム送出の変更は、選択照明、画像制御、画像補正及び通信のための多くの用途で役立つ。
【０００７】
光ファイバシステムでは、これ迄、異なる導波路間で信号を切り替えるために電子シャッタアレイが使用されてきた。例えば、特許文献１に記載されているように、電子シャッタアレイによって分離されたコンバイナ導波路の整合アレイに、積み重ねて成型されたスプリッタ導波路のＮｘＮアレイが接続される。
【０００８】
分光計システムでは、シャッタは、試料とレファレンスの測定を制御しまた波長選択光学要素を強化するために使用されてきた。特許文献２は、測定を別個に実行しながら内部レファレンス測定や試料照明を可能にする電気式シャッタシステムを備えた光プローブについて述べている。
【０００９】
特許文献３は、相関分光計内の屈折又は回折要素の後に配置されて特定波長検出用のスリットを形成するＬＣＤの使用を記載している。従来、スリットは、対象とするスペクトル線に従って分光計に手動で挿入されていた。特許文献３に記載された技術により、スリットを電子的に構成することができ、単一点検出器からの検出を可能にするように信号を変調することができる。
【００１０】
特許文献４には類似のシステムが記載されており、この特許では、入射光を波長に応じて回折させ、それによりセンサへの波長を選択的にゲート制御するために、回折素子の後にジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）光シャッタシステムが配置される。各光シャッタ素子には、特定のタイミングで、光シャッタ素子に入射する光線の帯域に対応する電圧が印加され、それにより光線が光シャッタ素子を通過する。
【００１１】
特許文献５は、ＬＣＤシャッタを使用して、異なる空間位置からの光をレンズ及び干渉フィルタを介して単一試料上に当てており、レンズ及び干渉フィルタは光学軸に対して斜めに配置されており、スペクトル通過帯が検出器を横切って走査できるようにしている。これにより、可動部品なしに単一検出器から試料のスペクトル応答が得られる。この方法は、スペクトルの異なる部分で試料の各ポイントを画像化し、全体として試料を表す単一の全体的なスペクトルを提供する。従って、この方法は、スペクトルが画像化された試料全体に亘って均一(consistent)であると仮定しており、試料上の複数の空間位置でのスペクトル画像化を提供しない。
【００１２】
特許文献６は、幾つかのシャッタを切り替えることによって波長に依存した検出を行う方法を提供する。シャッタは、各シャッタと光学的に関連付けられた所定の波長の減衰（又は、フィルタリング）を有する。この明細書の開示によれば、これは、波長に依存した検出を可能にする。
【００１３】
前述の分光計システムは、単一の点光源からのスペクトルしか取得できない。一般に、複数の試料やレファレンスポイントが必要なシステムでは、２台若しくは多数台の分光計が使用されることが多い。分光光度計によってある領域を撮像しなければならない場合は、ハイパースペクトルイメージングの場合と同様、通常、三次元データセット（２本の空間軸と１本のスペクトル軸）を作成するため、分光計への光入力は、対象試料全体に走査される。代替の手法は、それぞれ個別の波長で連続的に記録された１つの完全な画像を取得することである。そのような走査システムは、一般に、比較的大きく、壊れ易く、高価である。
【００１４】
低コストの携帯可能な装置には、スペクトル及び二次元データの両方を高解像度で多重化して画像化するための改善された方法が必要である。
【００１５】
本明細書においては、先行技術への如何なる言及も、その先行技術が通常一般知識の一部分を構成するという自認や何らかの形の示唆であることはなく、またそのように解釈れるべきではない。
【特許文献１】米国特許第５，１８５，８２４号
【特許文献２】米国特許第６，８３６，３２５号
【特許文献３】米国特許第４，１９３，６９１号
【特許文献４】米国特許第５，４５７，５３０号
【特許文献５】米国特許第４，２５６，４０５号
【特許文献６】米国特許第６，１９１，８６０号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
幾つかの実施形態では、本発明は、一以上のシャッタ素子を使用することにより電磁波を制御する装置及び方法を提供する。電磁波は、例えば光であり、写真術、分光学、顕微鏡、望遠鏡、画像化、照明、画像投影、較正及び通信を含むがこれらに限定されない分野における様々な目的のために制御される。
【００１７】
本発明の一様相によれば、電磁波の通過を制御するように動作可能なシャッタを含む、電磁波の通過を制御するための装置が提供される。幾つかの実施形態では、それぞれ電磁波の通過を制御するように動作可能な複数のシャッタが提供される。例えば、シャッタは、任意の適切な方式で配列されてもよく、線形、二次元、又は三次元で配列されてもよい。
【００１８】
本発明のこの様相による装置は、任意の適切な目的のために使用することができ、例えば、分析、写真術、分光学、顕微鏡、望遠鏡、画像化、照明、通信、画像投影、又は較正用途の内の一以上に使用されてもよい。
【００１９】
幾つかの実施形態では、装置は、複数の試料及び／又はレファレンスを同時に分析できるようなものである。特定の実施形態は、特定の技術領域により適切であろう。幾つかの好ましい実施形態では、マイクロ流体に使用される装置が提供される。
【００２０】
電磁波の制御は、任意の適切な手段によって行われる。例えば、シャッタ素子のタイミング、周波数及び／又はデューティサイクルの内の一以上を制御することで行われる。また、本発明による装置は、様々なシステムで使用することができ、例えば、照明システム、検出システム及び／又は画像投影システムの一以上で使用することができる。
【００２１】
シャッタ素子による電磁波の制御は、任意の適切又は必要な効果をもたらす。例えば、幾つかの実施形態では、電磁波は、ビームの変更、ビームの遮断、ビームの吸収、ビームの減衰、ビームのパターニング、ビームのシェーピング、ビームの屈折、ビームの反射、ビームの減速、例えば様々な経路を通過させることによるビームの一部又は全ての方向変更、及びビームの均質化、電磁波の周波数の変調、振幅の変調、タイミングの変調の内の一以上を引き起こすようにシャッタ素子によって制御される。
【００２２】
幾つかの実施形態は、具体的には、電磁波を較正し、また必要に応じて光ビームを較正するのに適する。
【００２３】
本発明の幾つかの実施形態は、近傍のデバイス（proximal device）と共に使用するのに適している。これらの実施形態の幾つかでは、近傍のデバイスからの情報を用いて、一以上のシャッタの動作を変更することができる。
【００２４】
本発明は、また、本発明により電磁波の通過を制御する装置と共に使用するのに適した近傍のデバイスにも適用される。
【００２５】
幾つかの実施形態では、シャッタ素子は、電磁波制御と関連付けられた少なくとも２つの状態間で動作可能である。シャッタ及び／又はシャッタ素子は、例えば液晶や必要に応じてジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）等の任意の適切な材料を含むことができる。シャッタ及びシャッタ素子は、例えばＭＥＭＳマイクロミラー装置等、任意の適切な他の構成要素を含むことができる。
【００２６】
シャッタ又はシャッタ素子は、任意の適切な方法で構成されてもよい。例えば、シャッタ又はシャッタ素子は、関連する画像内の一以上の画素に対応するものであることができる。
【００２７】
本発明の第２の様相では、少なくとも一のシャッタ又はシャッタ素子を制御するコントローラが提供される。幾つかの実施形態によれば、シャッタ素子は、電子放射の通過を制御するために、単独で、従属的に、調和された方式で、個々に、又はグループ単位で動作されてもよい。
【００２８】
コントローラとシャッタ又はシャッタ素子は、任意の適切な方法で相互作用することができる。従って、幾つかの実施形態では、コントローラは、電磁波の遮断、吸収、変更、フィルタリング、分割、減衰、方向変更、反射、屈折、減速、シェーピング、パターニング、均質化、周波数変調、振幅変調、タイミング変調の内の一以上を全体又は部分的に引き起こすことによって、電磁波を制御するシャッタを制御する。また、コントローラは、任意の適切な様相を制御することができ、例えば、コントローラは、シャッタの動作のタイミング、周波数、デューティサイクル又は順序の内の一以上を制御するように動作可能である。コントローラは、また、検出システムに空間情報を提供するように動作可能である。これは、検出システム内の検出素子の数とは無関係である。
【００２９】
幾つかの実施形態では、コントローラは、フィードバックに応じて一以上のシャッタの制御の変更を可能にするフィードバック機構を有する。また、コントローラは、例えばフィードバックの元となる情報を検出するセンサを含んでもよい。
【００３０】
幾つかの実施形態では、コントローラは、複数の電磁波源を変調してそれらの出所を区別しかつ／又は一以上の変調された電磁波源の励起によって生じる放射を区別するように動作可能である。幾つかの実施形態では、コントローラは、近傍のデバイスと共に使用するように適応されてもよく、近傍のデバイスからの情報を用いて、一以上のシャッタの動作を変更してもよい。
【００３１】
本発明による装置の幾つかの実施形態では、更に電磁波源が提供される。電磁波源は、幾つかの実施形態では、複数の電磁波源を含んでおり、複数の電磁波源は、必要に応じて電磁波源自体の間で及び／又はコントローラ及び／又は一以上のシャッタと調和される。      
【００３２】
本発明の別の様相では、本発明による装置と共に使用するための電磁波源が提供される。
【００３３】
本発明の別の様相では、電磁波の通過を制御し、更に電磁波検出器を含む装置が提供される。
【００３４】
本発明の別の様相では、電磁波の通過を制御する装置のための検出器が提供される。この検出器は、任意の適切な形を取ることができ、任意の適切な更に他の構成要素も含んでもよく、例えば、検出器要素のアレイを含んでいてもよく、マイクロレンズアレイを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、各検出器要素は、複数の電磁ビーム又は電磁波を（一緒に、又は別々に、例えば個別フレームで）に対して動作可能であり、幾つかの実施形態では、画像化領域全体を検出してもよい。
【００３５】
本発明のこの様相の幾つかの実施形態では、検出器は、少なくとも一のシャッタと相互作用した電磁波を区別するように動作可能である。電磁波は、任意の適切な特徴に基づいて区別することができる。例えば、時間ドメイン法及び／又は周波数ドメイン法、シャッタシステム及び必要に応じてコントローラから受け取ったシャッタタイミングに関する情報、信号処理技術を利用する信号の減衰に基づいて区別することができる。
【００３６】
例えば、本発明による検出器は、任意の適切な検出装置、構成要素又は機器を含むことができ、例えば、分光計、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、フォトトランジスタ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサ、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）の内の一以上を含むことができる。
【００３７】
本発明の別の様相では、電磁波の通過を制御するための装置が提供され、この装置は、更に、以前に本発明による制御の対象であった電磁波と関連付けられた信号を再構成する画像再構成装置を含む装置が提供される。
【００３８】
本発明の別の様相では、電磁波の通過を制御する装置のための画像再構成装置が提供される。画像再構成装置は、任意の適切な放射源、例えば電磁波源、シャッタ、検出器及び／又はコントローラの内の一以上からの情報に基づいて画像を再構成するように動作可能である。画像再構成装置は、情報の調和、例えば電磁波源、シャッタ、検出器及び／又はコントローラの内の一以上の調和に基づいて画像を再構成することができる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、画像再構成装置は、時間ドメイン及び／又は周波数ドメイン、信号分析方法（必要に応じてフーリエ変換分析であることができる）の内の一以上に基づいて画像を再構成するように動作可能である。電磁波を再構成することによって画像を再構成してもよく、この電磁波を再構成は、必要に応じて個々に行われるか、１以上のグループ単位で行われる。
【００４０】
本発明の幾つかの実施形態では、信号レベリング及び／又は較正係数の一以上によってより大きな画像の制御が達成される。較正係数は特定の空間位置に適用されてもよく、これは、必要に応じて一以上の信号を減衰させることによって行われる。幾つかの実施形態では、本発明の装置は、信号対雑音応答を高めるために動作可能であり、これは、必要に応じてタイミング及び／又は周波数分析技術の一以上を利用することによって行われる。幾つかの実施形態では、発明の装置は、より大きな波長分離及び解像度を達成するために動作可能であり、これは、必要に応じて一以上のタイミング及び／又は周波数分析技術により行われる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、複数のシャッタからの多重化入力によりシステムのスループット及び／又は結像性能が高められ、これは、必要に応じて可動部品を使用せずに、又は必要に応じて複雑な可動部品を使用せずに行われる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、複数のシャッタからの多重化入力によりシステムのスループット及び／又は結像性能が高められ、これは、必要に応じて複雑な可動部品を使用せずに行われる。更に、装置は、複数の空間位置から、必要に応じて全ての空間位置から、必要に応じてシャッタ変調によってデータを取得するように動作可能である。また、装置は、画像の一以上の構成要素が一以上のシャッタを通過することを同時に又は連続して可能にするように動作可能であることができる。幾つかの実施形態では、複数のシャッタの各々は連続的に、画像の構成要素がシャッタを通り過ぎそれにより検出器に入射することを可能にする。
【００４３】
本発明の装置を使用して種々様々な画像改良技術を駆使することができる。従って、例えば、動的画像制御技術、フィードバック機構、リシェーピング技術、方向変更技術、画像重畳技術の内の一以上である。幾つかの実施形態では、装置は個別の空間位置からの同時信号測定を提供するように動作可能であり、これは、必要に応じてシャッタタイミング及び／又は周波数変調によって行われる。また、シャッタシステムから複数の画素又は画素グループを検出器の一以上の同じ画素上に結像させることによって、画像解像度を改善することができる。幾つかの実施形態では、装置は、光経路を同一検出器上又は必要に応じて検出器素子グループ上に多重化するように動作可能である。
【００４４】
幾つかの実施形態では、装置は、収差を小さくするように動作可能である。従って、例えば、同一画像が様々な経路を介して重ねられ、収差がデジタル信号処理技術によって減少される。更に、本発明による装置は、高被写界深度、ズーミング改善、焦点深度拡張、三次元イメージング、パノラマイメージング及び／又はマルチイメージ処理の内の一以上を達成するように動作可能であることができる。装置は、また、一対象物の複数のパースペクティブ（perspectives、遠近関係）を、複数のレンズシステムを通り少なくとも一のシャッタ又はシャッタ素子によって単一検出器上に投影するように動作可能である。更に、装置は、光路を個々の検出器又は検出器要素上に多重化し、必要に応じてダイナミックレンジ及び／又は感度を改善するように動作可能である。
【００４５】
同一画像又は画像の同一部分が複数の検出器要素上に集束されてもよく、これは、必要に応じて検出器要素の感度及び／又はダイナミックレンジを変更するために行われる。更に、より高感度な画素とより低感度な画素を作成することができ、これは、必要に応じて高コントラスト画像及び／又は低コントラスト画像を可能にし、この画像は必要に応じてより改善された露光画像を提供するためデジタル的に処理される。幾つかの実施形態では、感度及び／又はダイナミックレンジの一以上を改善するために、一以上のシャッタ素子によって同一検出器又は必要に応じて検出器素子グループへの入射電磁波が減衰される。幾つかの実施形態では、減衰前に入射電磁波を測定し、それにより個々の画素の飽和を最小にする信号処理が行われる。
【００４６】
制御システムを使用して、必要に応じて入射電磁波に関する情報に応じて、各検出器又は検出器要素グループの露出を動的に修正してもよい。情報は、任意の適切なタイプと任意の適切な形のものであることができる。例えば、情報は、電磁波の任意の適切な特性、例えば強さに関連する。また、本発明の装置を使用して開口を制御してもよい。幾つかの実施形態では、一以上のシャッタ素子又はシャッタによる減衰は、入射電磁波への開口を小さくする。
【００４７】
装置は、周波数又は波長に基づいて必要に応じてフィルタリング又は分離するフィルタ及び／又はセパレータを含んでもよい。装置は、また、電磁波を分離するセパレータを含んでもよい。フィルタ又はセパレータは、任意の適切なタイプのものでよく、例えば、カラーフィルタ又はカラーセパレータを含む。幾つかの実施形態では、装置は、赤、緑及び青の光をフィルタリングするか分離するように動作可能である。更に、装置は、赤、緑及び青の光を分離する光セパレータを含んでもよく、１色当たり一以上の個別レンズからの分離光が単一の検出器によって検出される。
【００４８】
本発明により検出器に入射する色は、単一のあらかじめ分離されたビームからのものであることができる。装置は、ハイパースペクトルイメージングを実行するように動作可能であることができる。装置は、更に、電磁波源、検出器、及び／又は電磁波導波器の内の一以上を含んでもよい。導波器を含む幾つかの実施形態では、電磁波を導き、修正し、又は制御するように動作可能である。導波器は、電磁波の任意の必要な様相を導いてもよく、例えば、電磁波を集中させ及び／又はシェーピングするように動作可能であることができる。幾つかの実施形態では、装置は、入射波を検出器の特定の領域に集中させ及び／又は特定の領域から生じる波を選択的に検出するように動作可能である。幾つかの実施形態において、導波器は、電磁波を集束し、方向変更し、減速させ、減衰させ、パルス化し、分離し、フィルタリングし、又は他の方法で変更するうちの一以上を実行するように動作可能である。本発明による導波器は、更に、本明細書に示したようなシャッタ又はシャッタ素子を含んでもよい。
【００４９】
装置は、更に、導波路、レンズ、マイクロレンズアレイ、コリメータ、ミラー、マイクロミラー、フィルタ要素、偏光子、プリズム、格子、光ファイバ要素の内の一以上を含むことができ、これらはそれぞれ任意の適切な形態を取ることができる。例えば、幾つかの実施形態では、装置は、放射源、検出器及び／又はコントローラの内の一以上と接続するように動作可能な光ファイバ要素を含む。光ファイバ要素は、光ファイバ束を含むことができ、少なくとも一のシャッタが、光ファイバ要素に入るか又は光ファイバ要素から出る電磁波の通過を制御する。
【００５０】
本発明の装置は、近傍のデバイスと接続するように動作可能でもよく、近傍のデバイスは、必要に応じてマイクロ流体装置である。本発明の装置は、更に、電磁波経路内にフィルタを含み、このフィルタは、必要に応じて吸収要素、反射要素及び／又は液晶で調整可能な要素を含む。フィルタは、任意の適切な形態を取ることができ、任意の適切な位置に配置できる。例えば、フィルタは、物理的に光学台に組み込まれるか、マイクロ流体装置と一体化されるか、少なくとも一のシャッタと連結されるか、取り外し可能であることができる。
【００５１】
本発明の別の様相では、本発明によるシャッタ又はシャッタ素子及び／又は装置と共に使用するための光学台が提供される。光学台自体は、近傍のデバイスと共に使用されてもよく、この近傍デバイスは、必要に応じてマイクロ流体装置であることができる。光学台は、必要に応じて、広帯域光源、レーザ源、及び／又は（必要に応じてフィルタ、導波器及び／又はセパレータである）少なくとも一種の光変更構成要素の内の一以上を含む。幾つかの実施形態では、近傍のデバイスは、光変更構成要素を含むことができる。幾つかの実施形態では、一以上のシャッタ素子は、光変更構成要素からのビーム通路と関連付けられる。
【００５２】
光学台は、更に、必要に応じて複数のレーザ源である光源と、必要に応じて一以上のビーム拡大器と、シャッタ素子を更に含む。更に、複数の光源からのビーム、又は複数の光変更構成要素を通過した光は、重なり領域を照射してもよい。幾つかの実施形態では、光学台は、検出シャッタを含んでもよい。幾つかの実施形態では、近傍のデバイスは、近傍のデバイスと共に使用するためのものでよく、近傍のデバイスからの情報は、一以上のシャッタの動作を変更するために使用される。そのような光学台と共に使用するための近傍のデバイスも本発明によって意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下の説明は、本発明の特定の実施形態である。これらの実施形態は単に例示を目的として記載されるものであり、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく多数の変更及び修正を実施できることを理解されたい。例えば、以下の説明は、電磁放射の例として光を利用する。そのような修正及び変更は全て、請求された発明の範囲又はその均等の範囲内に含まれるものである。
【００５４】
本明細書において、用語「流体」は、気体又は液体を指す。本明細書において、用語「マイクロ流体工学」は、１ミリメートル未満の一以上の寸法を有する構造内で実行される流体取扱い、操作又は処理を指す。本明細書において、用語「光線」は、実質的に同じ方向に伝わる複数の光子を指す。
【００５５】
本発明の利点の例には次のようなものがある。
ａ．シャッタ素子を選択的に開閉することによって、特定の空間位置の選択的照明又は検出を簡単に実現することができる。
【００５６】
ｂ．複数のシャッタ素子の制御によって、センサシステムが有する検出素子の数に関係なく空間情報を検出システムに提供することができる。これにより、試料又は画像の空間位置を決定することができる。
【００５７】
ｃ．画像化及び／又は照明のための異なるシャッタ位置を分離することができる。これにより、複数の空間位置での測定又は照明のためのフレキシブルな空間的制御が可能になる。本発明は、例えば同一か又は異なる近傍のデバイス上の、画像化、分析、照明などの対象となる領域又は構造に適応するように光路を調整できるので、より大きなフレキシビリティと許容量(torelances)を提供する。
【００５８】
ｄ．シャッタ素子が、シャッタ素子領域を同一センサの一以上の素子上に結像させる個別のレンズ構成要素と組み合わされたとき、センサの解像度は、同一センサ領域上で動作される結像されたシャッタ素子の数の倍数だけ実質的に高くなる。
【００５９】
ｅ．シャッタ化素子からの多重入力を提供することで検出及び光源システムを単純化することができ、可動部品を使用せずに、システムのスループットと画像化性能を高めることができる。これは、シャッタアレイにより導波路と接続された単一チャネル分光計を用いて実行される様々な状況（例えば、ハイパースペクトルイメージング）で重要であろう。      
【００６０】
ｆ．情報の読み出しと処理が速くなる。例えば、分光計又はカメラシステムに接続されたとき、シャッタタイミング及び／又は周波数によって、複数の空間位置からのスペクトル又は画像データの同時取得を実現することができる。
【００６１】
ｇ．シャッタタイミング及び／又は周波数変調による別々の空間位置からの同時信号測定。これは、例えば、移動試料等の非静止又は連続プロセスを画像化して分析するか、又は、例えば、反応速度を監視することによってプロセスを監視するために重要である。
【００６２】
ｈ．信号レベリング及び特定の空間位置への較正係数の適用を、スイッチングシャッタ素子を通過する光線の減衰によって行うことができる。これは、例えば、空間及び／又は時間の経過と共に変化する場合がある光源又はセンサ光学素子における損失を補償し、且つ近傍のデバイスで使用される異なる材料及び経路長を補償するために重要なことがある。
【００６３】
ｉ．異なるレンズ及びシャッタ素子を介して同一領域を同一センサ上に結像させることによって、レンズ収差補正、焦点深度拡張、ズーミング、三次元イメージング、パノラマ、及び大型イメージングによる改良が得られる。これは、同一センサシステムを使用することにより安価な光学電子システムを可能にでき、例えばカメラシステムの設計及び使用において特定の利点を提供する。これにより、使用中にカメラの再位置決めや再焦点合わせが不要になり、また複数の画像に同じ時間及び／又は位置の参照基準を利用することが可能になる。その結果、リアルタイムでのパースペクティブの測定のための同時画像取得が可能になる。
【００６４】
ｊ．光ビーム又は画像の異なる部分に対してのシャッタ素子による光減衰によるゲイン制御を可能にすることによって、検出システムのダイナミックレンジと感度が向上する。
【００６５】
ｋ．検出器及び／又は光源上のシャッタアレイの変調は、タイミング及び／又は周波数分析技術の使用による信号対雑音応答を高めることができる。これを分光システムに適用して波長を分離し、又は、画像化システムに適用して感度とダイナミックレンジを改善することができる。
【００６６】
ｌ．シャッタ素子を使用して光減衰を動的に変化させ且つ画像を修正することができる。
【００６７】
一実施形態によれば、本発明は、複数の素子を有するシャッタシステムを含む装置を含む。シャッタ素子は、例えば三次元アレイ、二次元アレイ、線形アレイ等の任意の適切な方式で配列されるか、或いはシャッタシステムを構成する個々のシャッタ素子又はシャッタ素子グループとして配列される。シャッタ素子は、光を遮断、吸収又は方向変更し、また少なくとも２つの状態間で動作可能である。例えば、シャッタ素子は、部分的又は全体的に光吸収性又は反射性となる。図１Ａと図１Ｂは、３素子（１０１，１０２，１０３）光吸収シャッタを示し、図１Ａでは、素子は、光源（１０５）から検出器（１０６）への光（１０４）の通過を阻止し、図１Ｂでは、中央の素子（１０２）は、光通過を部分的又は完全に可能にする位置に切り換えられる。図１Ｃと図１Ｄは、３素子（１０７，１０８，１０９）反射シャッタの例を示し、図１Ｃでは、シャッタ素子（１０７，１０８，１０９）は、光源（１１１）からの光（１１０）を検出器（１１２）から離れる方向に反射するように位置合わせされ、図１Ｄでは、中央の反射シャッタ（１０８）が、光源（１１１）からの光（１１３）を検出器（１１２）に反射するように位置合わせされる。
【００６８】
シャッタ素子は、例えば、光路と一直線に配置され光の通過を減衰する働きをしてもよく、シャッタ素子は、光路を方向変更するために使用され光を減衰するために使用されてもよい。光路の方向変更は、例えば、光源と検出器光学素子が同じ側にあり及び／又は光路が近傍のデバイスによる方向変更を必要とするシステムにおいて重要である。また、光路の方向変更は、例えば、光路を試料を通して拡張して試料内で生じる可能性のある吸収を改善することができ、また複数の領域を同じ光路内で照射／検出しなければならない吸収／透過試料測定システムにおいて重要である。
【００６９】
図２は、光路を遮断し、通過させ、反射する光路変更の例を示す。図２Ａは、光線（２００）を遮断（２０３）又は透過（２０４）する開位置（２０１）と閉位置（２０２）のシャッタの構成を示す。図２Ｂと図２Ｃは、シャッタアレイに対して直角又は斜めに入射する光線の通過（２０５）又は反射（２０６）を示す。図２Ｄは、複数のシャッタ素子間で光線を反射させることによって光路長を長くする例を示す。そのような実施形態は、例えば、図２Ｅに示したようにシャッタアレイ間に配置された近傍のデバイス（２０７）を通る光路長を長くするために有効である。
【００７０】
シャッタアレイは、検出器への光又は光源から光の通過を制御し、シャッタシステム内の各素子は、アレイ又はシャッタシステム内の他の素子又は素子グループと別個に（又は従属的に）動作される。シャッタ素子の一部又は全ての開閉を変調するかそのタイミングを調整することによって、個々のシャッタ素子を通過する光は、個々のシャッタのタイミングに応じて減衰する。例えば、シャッタは、一定期間に１回開閉されてもよく、シャッタ素子は、２回以上開閉されてもよく、特定の周波数とデューティサイクルで開閉されてもよい。次に、検出システムは、シャッタのタイミング、周波数、又は振幅特性に基づいて、どの光線が特定のシャッタ素子を通過するかを再構成することができる。信号再現方法は、例えばフーリエ変換分析や他の信号分析技術等の時間ドメイン法又は周波数ドメイン法によって、シャッタタイミングに基づくことができる。
【００７１】
例えば、幾つかの好ましい実施形態では、シャッタシステムは、二次元シャッタアレイを含む。図３Ａは、任意のある時刻にシャッタアレイの１個の素子（３０２）（即ち、画素）だけが開かれる二次元シャッタアレイ（３０１）を示す。或いは、例えば、シャッタアレイ（３０１）内の画素は、様々な周波数で変調され開閉されてもよく及び／又は様々なタイミングで個々に又はグループ単位で変調され開閉されてもよい。図３Ｂは、画素グループ（３０３）が同じか又は異なるタイミング又は周波数で変調される例を示す。図３Ｃは、２つの画素グループ（３０４，３０５）が別々に変調される例を示す。図３Ｄは、２つの別の画素グループ（３０６，３０７）が別々に変調されているが各画素グループ内の各画素が一緒に変調された例を示す。図３Ｅは、互いに隣接していない画素グループ（３０８，３０９，３１０，３１１）が一緒に変調される例を示す。図３Ｆは、全ての画素が異なるタイミング及び／又は周波数間隔で互いに別々に動作された画素アレイ（３０１）の例を示す。図３Ｇに示したような別の好ましい実施形態では、シャッタアレイは、シャッタシステム内の個々のシャッタ素子を構成する個々のシャッタ素子（３１３，３１４）又はシャッタ素子グループ（３１２）を含む。
【００７２】
本発明の一実施形態によれば、検出システムは、シャッタシステムによる光の減衰によって、個別のシャッタ又はシャッタグループを通過するか又はそれらにより方向変更された光を区別することができる。信号を互いに分離するには、時間ドメイン法及び／又は周波数ドメイン法を利用することができる。
【００７３】
本発明の別の実施形態によれば、検出システムは、シャッタシステムを制御する（分かっている場合はシャッタタイミングを利用）ことによって、或いは、信号処理技術を用いて信号の減衰による結果を解釈することによって、個々のシャッタ又はシャッタグループを通過するか又はそれらにより方向変更された光を区別することができる。
【００７４】
シャッタ素子を通過するかシャッタ素子によって方向変更される光線の再現は、個々に達成されてもよく、タイミングが同じ場合はグループ単位で達成されてもよく、他のシャッタ素子又はシャッタ素子グループの一以上と同時に実行されてもよい。例えば、図４は、異なるシャッタ素子（４０４，４０５，４０６）が作動された同一シャッタアレイからの３つの画像（４０１，４０２，４０３）の個別の取得を示す。取得された画像は、別々に再結合の前に処理され、最適化された複合画像が構成される。或いは、図５のように、複数のシャッタ素子を通過する光を同時に取得してもよく、この場合、二次元アレイ（５０１）は、その全てのシャッタ素子が３つの方法のいずれかで変調され、その結果、これらの３つのタイプのシャッタ素子を通過する光は、３つの個々の信号又は画像として再現される。図４と図５の両方の例で、信号は、個別の処理の後で再結合されて単一の最適化された画像が形成される。これは、複数のシャッタ素子を通過する光が、一以上のセンサ素子に多重化されるときに特に有効である。
【００７５】
別の実施形態では、シャッタシステムを動作させるためにフィードバック及び制御システムが使用される。図６Ａでは、シャッタシステム（６０１）は、レンズシステム（６０４）からのシャッタを通った光が集束するインラインセンサ（６Ｏ３）からのフィードバックにより、制御システム（６０２）によって制御される。図６Ｂの例では、レンズ（６０５）からの光路は、シャッタシステム（６０６）から反射される。シャッタシステム（６０６）は、レンズ素子（６０７）を介してセンサ（６０８）に達する光路の方向変更（減衰）を制御し、センサ（６０８）は、制御システム（６０９）を介して、シャッタシステムのフィードバック制御を提供する。図６Ｃの例は、シャッタシステム（６１４）を制御するコントローラ（６１３）にフィードバックを提供するオフ軸（off-axis）センサ素子（６１２）上にレンズ（６１１）を介してビームを結像させる部分反射ミラー（６１０）を示す。このタイプのオフ軸制御機構は、特に、投射結像及び照明システムに適する。代替の実施形態では、シャッタシステムは、一以上のシャッタ素子と関連付けられた内部センサ素子を有してもよく、それによりシャッタ素子を検出し及び／又は制御するための局所的な検出が提供される。
【００７６】
別の実施形態によれば、シャッタ素子を使用して光減衰を変更し且つ画像修正を提供することができる。これは、元画像に重ねて二次画像を表示するか又は既存の画像をリシェーピングすることで行うことができ、センサフィードバックと組み合わされたとき、コントローラシステムは、特徴検出と対象物認識を提供して動的な画像制御を可能にすることができる。
【００７７】
別の実施形態では、シャッタ素子による光の減衰は、通信に使用することもできる。これは、ゲーティング、波長又は偏向変更のためのシャッタシステムによる光通信信号の減衰を含み、そのような素子（光フィルタや偏光子）は、シャッタ素子と関連付けられ、信号を同一光路に多重化するか、又は複数の光路から信号を多重分離する。別の実施形態では、光のタイミング、周波数、又は振幅変調を提供することができるシャッタ素子を通して光を変調することによって、シャッタ素子による光の減衰を利用して通信信号を提供することができる。
【００７８】
別の実施形態によれば、シャッタシステムは、照明ビームを減衰させるために照明システムの一部として使用されてもよい。パターニングされたビーム又はシェーピングされたビームを提供するか、ビームの一部分を異なる光路上に方向変更するか、ビームを均質化するために、光ビーム全体又は光ビームの一部分のゲイン制御を行うためである。例えば、図７Ａは、シャッタアレイ（７０２）による光ビーム（７０１）の断面の均質化を示し、シャッタアレイ（７０２）は、各画素におけるビーム強度に比例してビームを減衰させるように配置され、それにより、シャッタアレイ（７０２）を通過した後のビーム（７０１）は均一（７０３）になる。別の例では、ビームは、図７Ｂに示したようにパターニングされる。シャッタアレイ（７０５）によるビーム（７０４）の減衰は、指定された画素（７０６）だけを照明が通ることを可能にするように提供され、その結果、照明パターン（７０７）が生じる。個別のシャッタ素子又はシャッタ素子グループを通過した光が、レンズや光ファイバ等の他の光学素子と組み合わされた場合、シャッタ素子は、そのような光学素子により光路方向変更を制御することができる。
【００７９】
シャッタシステムと連携して、全反射又は部分反射面、ミラー、マイクロミラー、格子、レンズ、マイクロレンズ、プリズム、光ファイバ、導波路、又は他の光導素子（light-directing device）等の光導素子が使用されてもよく、そのような素子は、例えばシリコン、ガラス、石英、重合体、金属又は複合材料等の任意の適切な材料から作成される。光導装置は、一以上のシャッタ装置を含んでもよい。複数の光導素子を使用することができる。特定の好ましい実施形態によれば、シャッタ装置は、アレイであり、液晶又やＰＬＺＴ装置等の電子装置、ＭＥＭマイクロミラー装置、又は他のシャッタ装置等であることができる。
【００８０】
一般に、光導装置は、光をシャッタ素子上又はシャッタ素子を通して集束するためにシャッタシステムの前の光線経路内で使用することができ、及び／又は光導素子を使用して、シャッタ素子から放射された光を集束させるか又はガイドすることができる。光導素子は、個別のシャッタ素子と個別のセンサ又は照明素子との間、個別のシャッタ素子と複数のセンサ又は照明素子との間、複数のシャッタ素子と個別のセンサ又は照明素子との間で光をガイドすることと関連付けることができる。これらの３つのそれぞれの事例は、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃに、シャッタアレイ（８０２）を介してセンサ面（８０３，８０４，８０５）に結像させるマイクロレンズアレイ（８０１）の単純な例で示されている。
【００８１】
本発明の一実施形態によれば、シャッタ素子は、画像化のための対象物の選択的照明又は対象物からの検出を可能にするために光導装置に接続される。この例は、図９に示されており、図では、シャッタアレイ（９０３）を有するレンズシステム（９０２，９０４）を介して単一の検出器（９０１）で対象物（９０５）を画像化する光学システムが示される。シャッタの開閉を時間ドメイン又は周波数ドメイン内で変調することにより、単一センサから二次元（２Ｄ）画像を再現することができる。これは、各シャッタ素子又はシャッタ素子グループの各々を通過する信号を分離し、次にそれらを全体像として再結合することによって行われる。
【００８２】
本発明の別の実施形態では、センサアレイの解像度は、シャッタの各画素又は画素グループをセンサアレイの一以上の画素に結像させることによって改善される。この例は図１０に示され、シャッタアレイ（１００３）を有するレンズシステム（１００２，１００４）を介して検出器アレイ（１００１）によって対象物（１００５）を結像させるための光学システムが示される。
【００８３】
類似の例である図１１では、レンズシステム（１１０４）によってマイクロレンズ（１１０２）及びシャッタ（１００３）アレイ上に結像される対象物（１１０５）を示し、各マイクロレンズがセンサアレイ（１１０１）全体上に結像される。これらの両方の例では、センサアレイの各素子又は素子グループを使用して、一以上のシャッタ素子からの結像された領域全体を有効に検出することができる。これは、同一センサ領域全体に亘って結像されるシャッタ素子の数だけセンサ解像度を有効に高めることができ、即ち、各マイクロレンズがセンサ面全体に結像される１００個のシャッタ付きマイクロレンズアレイに接続された１００万画素ＣＣＤは、１Ｍｘ１００＝１００メガ画素の解像度を有することができる。
【００８４】
別の実施形態では、シャッタシステムを使用して、収差補正のために光路を同一センサ（又は、センサ素子グループ）上に多重化することができる。異なる光路を介して同一画像を重ね合わせることにより、別々の各光路により生じた欠陥と収差を、デジタル信号処理技術によって減少させることができる。図１２の例は、信号分離のために別々の光路を減衰させるシャッタ素子（１２０３）を介して同一センサ面（１２０１）上に同一対象物（１２０５）を結像させることができるレンズアレイ（１２０２，１２０４）を使用する単純化された事例を示す。
【００８５】
別の実施形態では、シャッタシステムを使用して、光路を別々のセンサ上に多重化するか、又はセンサ素子（又は、センサ素子グループ）に至る通過する光を減衰させて、ダイナミックレンジと感度を改善することができる。同一画像又は画像の同一部分が、複数のセンサ素子上に集束された場合は、一以上のシャッタによって光を減衰させて、異なるセンサ素子の感度とダイナミックレンジを実質的に変化させることができる。これは、結果的に、最適露出画像を提供するようにデジタル的に処理される低コントラスト画像と高コントラスト画像を作成するために使用できるより高感度の画素とより低感度の画素を提供する。同様に、一以上のシャッタ素子を介して同一センサ素子又はセンサ素子グループに至る入射光線を減衰させることによって、センサ素子の感度とダイナミックレンジを改善することができる。減衰の程度が分かっているとき、信号処理は、減衰前に入射光線の正確な測定を可能にし、個々の画素の飽和を防ぐことができる。制御システムが、入射光線の強さに基づいてシャッタ素子を動作させる場合は、シャッタ素子は動的に制御され、各センサ素子又はセンサ素子グループの露出を最適化できる。
【００８６】
別の実施形態では、高被写界深度用途、ズーミング用途、及び三次元イメージング用途のために、シャッタシステムを使用して光路を同一センサ上に多重化することができる。図１３の例では、異なる深度にある結像ゾーン（１３０５）をセンサデバイス（１３０１）上に結像させる２つのレンズシステム（１３０２，１３０４）の間に、シャッタ素子が配置される。対象物を異なる焦点距離で複数回シャッタシステム（１３０３）を介して同一センサ上に結像させることによって、異なる焦点を有する個々の画像を作成してズーム効果を実現することができ、又は画像をデジタル的に組み合わせて被写界深度のより深い単一画像を提供できる。
【００８７】
別の実施形態では、シャッタシステムを使用して、複数の画像処理及び捕捉のために光路を同一センサ上に多重化することができる。異なるレンズシステムを用いて、異なる対象物又は同一の対象物の異なるパースペクティブを、シャッタ素子を介して同一センサ上に結像させることにより、同一センサシステムで複数の画像を捕捉することができる。
【００８８】
別の実施形態では、シャッタシステムは、開口制御に使用することができる。複数のシャッタ素子を通過した光がセンサ面に結像される場合は、シャッタ素子の幾つかを減衰させて入射光の開口を小さくすることができる。
【００８９】
別の実施形態では、フィルタリング構成要素が、一以上のシャッタ素子と関連付けられ、レンズシステムを使用してセンサ面上に結像される。図１４の例では、フィルタリング構成要素（１４０３）は、一以上のシャッタ素子（１４０２）と関連付けられ、画像（１４０６）は、レンズシステム（１４０５）によって、マイクロレンズアレイ（１４０４）を介してセンサ（１４０１）面に投射される。色減衰を制御するシャッタの変調によってフルカラー撮像を達成することができる。従って、例えば、図４と図５のグループＡ、Ｂ及びＣと同じように各シャッタ素子上に赤、緑及び青（ＲＧＢ）フィルタが配置され、４個のＲＧＢフィルタの各ブロックが、同一画素上に結像される。
【００９０】
別の実施形態では、個別のシャッタが、センサ面にカラー結像させるためにＲＧＢ（赤、緑、青）やその他のカラーフィルタ等のフィルタリング構成要素と組み合わされる。図１５の例では、レンズシステム（１５０８，１５０９，１５１０）を介して同一対象物（１５０１１）を結像させる３本の別々の光路は、赤（１５０４）、緑（１５０５）及び青（１５０６）のそれぞれのカラーフィルタを有するシャッタ素子（１５０７ａ，１５０７ｂ，１５０７ｃ）を通った後で組み合わされる。次に、３本のビームは、反射ミラー（１５０３ａ、１５０３ｂ、１５０３ｃ、１５０３ｄ）によって組み合わされ、レンズシステム（１５０２）を介してセンサ（１５０１）表面に結像される。別の実施形態では、単一光路が、分割され、フィルタリングされ、再結合される。図１６の例は、単一結像レンズシステム（１６０９）を示し、この場合、対象物（１６１０）の像は、フィルタ素子（１６０４，１６０５，１６０６）を有する３個の個別シャッタ（１６０７ａ，１６０７ｂ，１６０７ｃ）を通過する前にミラー（１６０８ａ，１６０８ｂ，１６０８ｃ，１６０８ｄ）によって３本の別個のビームに分割される。次に、分割ビームは、ミラー（１６０３ａ，１６０３ｂ，１６０３ｃ，１６０３ｄ）によって再結合され、レンズシステム（１６０２）を介してセンサ（１６０１）表面に結像される。
【００９１】
好ましい一実施形態によれば、シャッタアレイと、検出器又は放射システムとに導波路が接続される。図１７Ａに示したように、導波路（１７０２）は、検出器システム（１７０１）に進入する光（１７０４）を制御するシャッタ（１７０３）を入口に有するデマルチプレクサ又はコンバイナとして構成される。或いは、導波路（１７０２）は、共通光源（１７０１）からの光放射（１７０４）を制御するシャッタ（１７０３）を出口に有するマルチプレクサ又はスプリッタとして構成されてもよい。
【００９２】
複数の導波路と検出器又は放射(emission)システムを使用してもよい。例えば、図１７Ｂは、放射光(emitted light)（１７０５）を制御するシャッタアレイ（１７０６）に接続された２組の導波路（１７０７，１７０８）と光源（１７０９，１７１０）を示す。光路の変調は、空間結像と波長分離のための多重化された照明又は検出を提供することができる。照明又は検出システムをシャッタシステムと組み合わせることによって、選択的な空間情報を得ることができ、複数の光源及び／又は位置をそれらの変調信号によって区別することができ、及び／又は信号レベリング及び較正係数を指定された空間位置に適用することができる。例えば、共通光源の強さを局所的に制御し減衰させて、異なる幾何学的構成及び近傍のデバイス上の試薬と材料応答を補償することができる。また、センサ及び／又は光源のドリフト、経路長、導波路及び光結合損失の局所的補正は、光線を局所的に減衰させることによって提供されてもよい。
【００９３】
好ましい一実施形態によれば、光ファイバ装置は、本発明によるシャッタシステム及び検出器及び／又は放射システムに接続される。図１８の例では、シャッタシステム（１８０１）は、光ファイバ束（１８０２）の端を覆うように配置される。これにより、個々の光ファイバ（１８０３）に入るか又はそこから出る光の選択的減衰を可能にする。この配置は、単一光源を複数本のファイバに多重化し且つカスタマイズされた強度でのファイバの個々の照射を可能にし、複数の照明光源を使用する際のシステムの複雑さ、コスト及びサイズを節約するのに特に有利である。同様に、これは、ファイバ出力を選択的に減衰させて輝度制御と空間情報を提供することができる。
【００９４】
本発明の別の様相によれば、シャッタ装置は、近傍のデバイス上の領域の選択的照明又はその領域からの検出を可能にするために光導装置に接続される。好ましい一実施形態では、近傍のデバイスは一般にサイズが１０ミリメートル未満であるが、通常は１ミリメートルより小さい少なくとも一つの寸法を有する流体取扱い構造を含む。例示に過ぎないが、そのような流体取扱い構造は、ガラス又はプラスチック面、横方向フローストリップ、チャネル、マイクロチャネル、管、ウェル、リザーバ、及び吸収材料を含むことができる。図１９Ａは、シャッタアレイ（１９０３）に接続されたマイクロ流体カセット（１９０５）を示し、シャッタアレイは、導波路（１９０２）とコリメータ（１９０４）構成要素及び光源又は検出器システム（１９０１）を備える。近傍のデバイスはまた、光線を導くのを助けるためにレンズやコリメータ等の光学構成要素を含んでもよい。
【００９５】
別の実施形態では、シャッタアレイを有する複数の光源光学素子及び検出器が近傍のデバイスに接続される。図１９Ｂに示した例では、マイクロ流体カセット（１９０６）は、コリメータ（１９０７，１９１１）構成要素を有する２個のシャッタアレイ（１９０８，１９１２）に接続され、一方のシャッタアレイは、複数の導波路（１９０９）と光源（１９１０）を有し、他方のシャッタアレイは、検出器システム（１９１４）に接続された導波路（１９１３）を有する。近傍のデバイスはまた、光線を導くのを支援するためにレンズやコリメータ等の光学構成要素を含んでもよい。
【００９６】
好ましい一実施形態によれば、シャッタ素子は、マイクロ流体装置等の近傍のデバイス上の領域の選択的照明及び／又は検出に使用される。図１９Ｂの例は、マイクロ流体装置の両側の照明及び／又は検出のために位置合わせされたシャッタ素子を示す。これらのシャッタ素子の構成可能な動作によって、光学システムとマイクロ流体装置のアラインメントについての許容誤差要件が低くなり、また種々様々なタイプのマイクロ流体装置に対応できるように光路を再構成することができる。例えば、そのようなマイクロ流体装置における結像としては、化学的及び／又は生化学的分析用のマイクロアレイ、マイクロウェル、及び／又はマイクロチャネルのイメージングが挙げられる。近接して離間された蛍光プローブが基板上に配列されたマイクロアレイの静的結像の場合、検出には配列領域のスペクトルイメージングが必要である。静止媒体のマイクロウェル及びマイクロチャンネル検出は、近接していない複数のポイントでの検出を必要とし、及び／又は信号応答を改善するために光路変更を必要とする。流れに基づく検出は、フロープロファイル測定のために単一点検出又は選択領域の結像を必要とすることがある。
【００９７】
好ましい一実施形態によれば、検出器は分光計である。しかしながら、任意の適切な検出器を使用することができる。一例に過ぎないが、その検出器は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、フォトランジスタ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサ、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）の内の一種以上である。
【００９８】
次に、シャッタアレイを使用して、スペクトル情報を有する二次元画像をマッピングして三次元ハイパースペクトル画像を生成することができる。或いは、様々な空間位置からスペクトルデータを取得するためにシャッタ領域が結像されてもよく、それにより複数の試料及び参照分析のための多重チャンネル分光計が提供される。
【００９９】
別の実施形態では、複数の光源を変調して、複数の光源の出所を区別し、及び／又は変調された光源の励起によって生じる放射を区別するためにシャッタ変調を実行する。これは、例えば、ルミネセンスを利用した分析における波長分離に特に有効である。例えば、図２０Ａと図２０Ｂは、シャッタシステム（２００４，２００５，２００６，２０１２）を介して位置（２００７）及び（２０１３）をそれぞれ照射する収束焦点ビーム（２００１，２００２，２００３）と平行焦点ビーム（２００８，２００９，２０１０）を示す。また、シャッタ素子は、光ビームをガイド又は変更するためにレンズ（２０１１）素子と結合されていてもよい。或いは、ビームは、本質的に広域スペクトルでもよく、シャッタ素子は、選択的な波長減衰を実現するために波長フィルタリング素子と結合されていてもよい。ルミネセンスで励起された分子の場合は、シャッタの変調によって、続いて起こる放射を近くの波長と区別することができる。従って、例えば、図２１に表わしたように、信号処理技術を利用することによって、個々の波長応答（２１０２，２１０３）を複合強度の信号（２１０１）と区別することができる。
【０１００】
本発明の別の実施形態によれば、波長選択のためにシャッタの光路にフィルタリング構成要素を追加することができる。そのようなフィルタリング構成要素は、例えば、吸収、反射又は液晶によって調整可能な素子を含むことができる。フィルタは、光路内のどこに配置されてもよく、光学台に組み込むかシャッタ素子と一体的にしてもよく、或いは取り外し可能でもよく、例えば近傍のデバイス上に配置されてもよい。そのようなフィルタは、信号対雑音比を改善するか、又は広域スペクトルセンサと組み合わされたときに低コストの選択的波長検出方法を提供するために使用されてもよい。
【０１０１】
本発明の好ましい一実施形態によれば、シャッタ素子は、近傍のデバイスの一部分を照射し及び／又は検出するために光学台に組み込まれる。図２２に示した例は、コリメータ（２２０８）の隣りに配置された近傍のデバイス（２２１２）と、検出器（２２０１）に収束させるために光を導波路（２２０２）内に選択的に通過させるシャッタアレイ（２２０７）の側面図である。コリメータ（２２１０）を有するシャッタアレイ（２２０９）が、光源を選択的に減衰させ変調するために使用される。この例では、複数のレーザ源（２２０３）とそれらのビーム拡大器（２２０４）が放射線を発生し、この放射線
が、シャッタアレイ（２２０９）を通過した後で、表面（２２１４）からリフレクタ（２２１３）に反射し、組み合わさってシャッタアレイ（２２０９）上の同じ領域を照射して近傍のデバイス（２２１２）上を選択的に照射する。
【０１０２】
広帯域光源（２２０５）とリフレクタ（２２０６）からの光は、領域（２２１１）内において近傍のデバイス（２２１２）を通過し、領域（２２１１）は、フィルタリング素子を含んでもよい。次に、フィルタリング素子（２２１１）のそれぞれからの光は、選択的にシャッタされ、近傍のデバイス（２２１２）の選択的な照明のために、シャッタアレイ（２２０９）の反対側のリフレクタ（２２１３）の表面（２２１４）から反射される。
【０１０３】
この例示的な実施形態を更に詳しく示すために、図２３は、図２２の光学システムからの光源シャッタアレイ（２３０１）の平面図を示し、フィルタリング領域（２３０５）の下の広帯域ランプ（２３０６）の位置を示す。これらのフィルタリング領域のそれぞれを通った光は、反射後に領域（２３０２）の上に選択的に照射され、シャッタ素子を介して近傍のデバイス上に広範囲であるが選択的な領域照明を提供する。同様に、レーザからの光は、減衰及び変調用のシャッタ素子（２３０４）を通過した後で組み合わされて領域（２３０３）を照射する。その領域は、シャッタ素子を介して近傍のデバイス上に選択的な空間照明を提供するようにシャッタによって覆われている。
【０１０４】
光路内にある近傍のデバイスにフィルタ、格子、マスク、偏光子、散光器、プリズム、レンズ構成要素等の光変更構成要素を組み込むことで、近傍のデバイスを変更するだけで機器の光学台を変更することなく光変更素子を交換する方法が提供される。この技術によって、異なるように形成された光又は異なる波長の光を必要とする多くの用途の再構成可能な光学台が可能になる。
【０１０５】
本発明の有用性は、異なる光源からの光ビーム或いは近傍のデバイスを通過するものであると共に異なる変更を受けたビームである、様々な光ビームのシャッタリングを可能にすることによって更に強化される。シャッタリングは、選択的照明、ゲイン制御、ビーム均質化、及びビーム識別用の変調のための減衰を提供する。ビーム識別は、複数のビームを領域に照射するときに、光源信号及び／又は励起分子の放射信号を分離するために重要である。この方法は、信号識別によって信号対雑音を改善し、複数の一意に識別可能な光路を使用することによってより多くの情報の収集を可能にし、また複数の光源から同時照明を可能にして動作速度を高めることにより改善を提供する。
【０１０６】
同一領域上に、複数の光源からのビーム及び／又は複数の変更されたビームを有する単一光源からのビームをシェーピングするか及び／又は重畳することによって複数の波長又はビーム照明を提供することができる。更に、照明領域の全体又は一部分の上にシャッタ素子を組み合わせることにより、選択的な空間照明が可能になる。これは、照明領域を選択的にビームを走査するために複雑な可動部品が必要とされる従来の単一点照明方法よりも特に有利である。
【０１０７】
個別照明シャッタの利点としては次のものが挙げられる：複雑な可動部品を使用しない領域の選択的照明；信号の改良等の各種方法のための光源識別；光路差を補正するか様々な場所において様々なレベルで同時照明を提供するのに役立つ選択的領域ゲイン制御；近傍のデバイス内の経路長を大きくするような方法のための反射制御；シャッタを変調して変調部分を識別することによって情報処理又は同時捕捉のための照明領域識別。
【０１０８】
個別検出シャッタの利点には、検出領域内への選択的減衰の提供と、検出領域を識別するための空間情報と、光路差の補正又は様々な位置における異なる照明レベルを補償するのに有効な選択的領域ゲイン制御と、選択領域だけの取得によるノイズの削減と、局所的信号減衰及び／又は識別による検出器の感度及びダイナミックレンジの改善と、同時捕捉によるより速い検出とがある。
【０１０９】
構成可能な広帯域光源とレーザ源を組み合わせる光学システムは、光学システム構成要素を変更することなく複数の用途に適した単一の光学システムを提供する。
【０１１０】
本発明の別の様相によれば、近傍のデバイスは、シャッタの動作のために機器に情報を提供してもよい。この方法は、フレキシブルなシャッタ構成を可能にし、それにより、様々な検出又は照明を必要とする領域を有する近傍のデバイスを使用することができる。
【０１１１】
この明細書（添付の特許請求の範囲を含む）全体を通して、特に文脈で必要とされない限り、語句「comprise」及び「comprises」や「comprising」等の変形は、記述した完全体（integer）若しくはステップ又は完全体若しくはステップのグループを含むが、他の完全体若しくはステップ又は完全体又はステップのグループを除外しないことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】光を通過し、遮断し、反射する本発明の一様相によるシャッタ素子の概略図である。
【図２】光路を通過し、遮断し、反射し、拡張するシャッタ素子の概略図である。
【図３】シャッタ素子が様々なタイミング及び周波数特性で動作されるシャッタシステムと関連した画像を示す図である。
【図４】シャッタ素子による個別画像取得、処理及び最適化画像への組み合わせを示す流れ図である。
【図５】シャッタ要素による同時画像取得と最適化画像に組み合わせる前の個別の画像処理を示す流れ図である。
【図６】センサデバイスからのフィードバックによりシャッタシステムを動作させる制御システムの使用の概略図である。
【図７】光路の断面を均質化しパターニングするためのシャッタ素子の使用を示す画像を示す図である。
【図８】３つ異なるセンサ面に接続された光学要素とシャッタ素子を示す図である。
【図９】シャッタアレイ構成要素及び単一検出器又は光源要素を有する光学イメージングシステムを示す図である。
【図１０】シャッタアレイ構成要素と複数の検出素子を備えた検出器を有する光学イメージングシステムを示す図である。
【図１１】各シャッタ素子を検出器アレイ上に投影するマイクロレンズアレイを有するシャッタアレイを使用する光学イメージングシステムの例を示す図である。
【図１２】各シャッタ素子又はシャッタ素子グループを通過する光が、対象物をセンサ面全体に投影する光学イメージングシステムの例を示す図である。
【図１３】各シャッタ素子又はシャッタ素子グループを通過する光がセンサ面全体に様々な焦点深度、乃至パースペクティブ、で領域を結像させる光学イメージングシステムの例を示す図である。
【図１４】カラーフィルタリング素子をシャッタ及びレンズ要素と関連付けて、センサ面に結像させるための光学システムの例を示す図である。
【図１５】３個の独立したレンズ素子が対象物をシャッタシステムを介して同一センサ面上に投影する光学システムの例を示す図である。
【図１６】画像を取得し３本のビームに分割して３個の独立したシャッタ素子とフィルタに通し、その後で再結合して同一センサ上に結像させる光学システムの例を示す図である。
【図１７】シャッタシステム及び放射源（又は検出器）装置に接続された導波路の例を示す図である。
【図１８】光ファイバ束に接続されたシャッタアレイの例を示す図である。
【図１９】近傍のデバイス上の検出又は照明のために導波路に接続されたシャッタシステムの例を示す図である。
【図２０】ルミネセンス粒子照明又は検出のためにシャッタシステムを通る光路の図である。
【図２１】２個の別々の光源からの複合強度を示す波長と強度の関係を示すグラフである。
【図２２】シャッタシステムを使用する例示的な光学台の側面概略図である。
【図２３】本発明の一様相による光学台からの幾つかの構成要素の平面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
６０１，６０６、６１４  シャッタ素子
６０２，６０９，６１３  制御システム
６０３，６０８，６１２  センサ
６０４，６０５，６１１  レンズ
【図１】
2009533700.tif 000003
【図２】
2009533700.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009533700.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2009533700.tif 000021
【図２０】
2009533700.tif 000022
【図２１】
2009533700.tif 000023
【図２２】
2009533700.tif 000024
【図２３】
2009533700.tif 000025
【国際調査報告】
2009533700.tif 000026
2009533700.tif 000027
2009533700.tif 000028
2009533700.tif 000029
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