(57)【要約】第一の画像化レンズ（１３）、視野絞り（１４）、および第二の画像化レンズ（１５）を備え、サンプル（２２）の画像の間のデッドスペースの量を減少させるように構成された、光学画像化システム（１０）。種々の実施形態に従って、画像化の方法は、サンプルホルダ（１１）上で間隔を空けた複数のサンプル（２２）から収集される光を、複数の収集レンズ（１２）によって平行化する工程、第一の画像化レンズによって、この平行化された光を、一次像平面（２０）上に集束させる工程；第二の画像化レンズによって、光を再平行化する工程；複数のサンプルの各々からの光を検出する工程（１６）を包含し得、ここで、複数のサンプルからの光は、実質的に、複数のサンプルの光の間のデッドスペースからの光の少なくとも一部が視野絞りによってブロックされながら、検出される。
2006510871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像化システムであって、以下：
複数の収集レンズであって、該複数の収集レンズの各レンズは、該レンズの対応する複数のレンズからの光を受け、そして平行化するように配置されている、複数の収集レンズ；
第一のレンズシステムであって、該複数の収集レンズからの該平行化された光を受け、そして該平行化された光を一次像平面に集束させるように配置された、第一のレンズシステム。
第二のレンズシステムであって、該一次像平面からの光を受け、そして平行化するように配置された、第二のレンズシステム；
該一次像平面に配置された視野絞りであって、該複数のサンプルの間のデッドスペースからの光の少なくとも一部を遮断するための、視野絞り；および
該第二のレンズシステムからの光を検出するように配置された、検出器、
を備える、画像化システム。
【請求項２】
前記視野絞りが、前記第一のレンズシステムの像平面内にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記視野絞りが、前記第二のレンズシステムの像平面内にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のサンプルを保持するためのサンプルホルダをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のサンプルに対応し、そして前記第二のレンズシステムと前記検出器との間に配置された、複数の集束レンズをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
複数の光学チャネルを備え、各チャネルが、前記複数の収集レンズの１つ、第一の画像化レンズ、第二の画像化レンズ、前記視野絞り、前記複数の集束レンズのうちの１つ、および前記検出器を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記視野絞りが、実質的に平行な２つの縁部を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
光源をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の収集レンズと前記第一のレンズシステムとの間に配置されたビームスプリッタをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記視野絞りの前、該視野絞りと同列、または該視野絞りの後に配置される、ビームスプリッタをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第二のレンズシステムと前記検出器との間に配置された、色分離デバイスをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項１２】
前記色分離デバイスが、帯域フィルタ、格子、およびプリズムのうちの少なくとも１つを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
画像化のためのシステムであって、以下：
２つ以上のサンプルであって、該サンプルは、該サンプルの間に第一のデッドスペースを有する、２つ以上のサンプル；
第一の焦点距離を有する第一のレンズシステム；
第二の焦点距離を有する第二のレンズシステム；
該第一のレンズシステムと該第二のレンズシステムとの間に配置された、視野絞り；および
検出器であって、該検出器において、物体の画像が検出され、ここで、該画像が、該画像の間に、第二のデッドスペースを有する、検出器、
を備え；
該第一のレンズシステム、該視野絞り、および該第二のレンズシステムが、該サンプルと該検出器との間に配置されており；そして
該第二のデッドスペースが、第二の焦点距離を該第一の焦点距離で除算しただけの規模で、該第一のデッドスペースより小さい、システム。
【請求項１４】
前記視野絞りが、前記第一のレンズシステムの像平面内にある、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記視野絞りが、前記第二のレンズシステムの像平面内にある、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第一の画像化レンズと前記物体との間に配置された、２つ以上の収集レンズをさらに備え、各収集レンズが、第三の焦点距離を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第二の画像化レンズと前記検出器との間に配置された、２つ以上の集束レンズをさらに備え、各集束レンズが、第四の焦点距離を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記物体の画像が、前記第二の焦点距離および前記第三の焦点距離で除算された、前記第一の焦点距離および前記第四の焦点距離との両方の規模で、大きさを減少される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
画像化のための方法であって、以下：  
間隔を空けた２つ以上のサンプルを提供する工程であって、該サンプルが、該サンプルの間に第一のデッドスペースを有する、工程；
第一のレンズシステムと第二のレンズシステムとの間に、視野絞りを配置する工程；および
検出器を提供する工程であって、該検出器において、該サンプルの画像が検出され、ここで、該画像が、該画像の間に、第二のデッドスペースを有する、工程、
を包含し；
該第一のレンズシステム、該視野絞り、および該第二のレンズシステムが、該サンプルと該検出器との間に配置されており；そして
該第二のデッドスペースが、該第一のデッドスペースより小さい、方法。
【請求項２０】
前記第一のレンズシステムおよび前記第二のレンズシステムを、該レンズの両方の像平面が前記視野絞りと同列であるように配置する工程をさらに包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
画像化のための方法であって、以下：
サンプルホルダ上で間隔を空けた複数のサンプルから収集された光を平行化する工程；
該平行化された光を一次像平面上に集束させる工程；
該複数のサンプルの間のデッドスペースからの光の少なくとも一部を遮断する工程；
該光を再平行化する工程；および
該複数のサンプルの各々からの光を検出する工程、
を包含する、方法。
【請求項２２】
前記一次像平面の近くで、光を空間的にフィルタリングする工程をさらに包含する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記遮断する工程が、視野絞りを用いて遮断する工程を包含する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記遮断する工程が、マスクを用いて遮断する工程を包含する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の収集レンズの間のギャップに対応するマスクをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本教示は、一般に、画像化のシステムおよび方法に関し、そしてより具体的には、間隙に間隔を空けたサンプルの、密に充填された画像化のための光学画像化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（導入）
頻繁に、例えば、分子生物学において、サンプルの物理的状態の変化を観察するため、または他の様式で検出するために、個々のサンプルを観察するか、または他の様式で画像化することが望ましい。サンプルによって放出される光子束を測定する、種々の光学画像化システムが開発されている。これらのシステムは、代表的に、電荷結合ディスプレイまたは類似の画像化デバイス上に画像を作成するための、レンズの群を備える。
【０００３】
当該分野における問題のうちでも、画像化システムに関する１つの問題は、作成される画像化における間隙空間の存在である。間隙空間（「デッドスペース」としてもまた公知）とは、サンプル間の空白領域、すなわち、サンプルの画像の間の空白空間である。多くの例において、サンプルの間の間隙空間は、サンプル自体よりも、大きさが比例して大きい。サンプルの画像の間の間隙空間の存在は、画像化システムの全体の効率を低下させ得、例えば、検出器の能力を浪費し、そして画質を低下させる。さらに、画像化システムのスループット（すなわち、時間的様式で処理され得るサンプルの数）が減少され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サンプルの画像の間の間隙空間を除去または減少させることが望ましい。このような除去または減少は、所定の数のサンプルの画像のさらなる分解、所定の能力の検出器におけるより多くのサンプルの画像、または所定の数のサンプルの画像についての検出器におけるより小さい面積を提供し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
種々の実施形態に従って、画像化システムは、複数の収集レンズであって、この複数の収集レンズの各レンズは、これらの収集レンズに対応する複数のサンプルからの光を受け、そして平行化するように配置される、複数の収集レンズ；複数の収集レンズからの平行化された光を受け、そしてこの平行化された光を一次像平面上に集束させるように配置された、第一のレンズシステム；一次像平面からの光を受け、そして平行化するように配置された、第二のレンズシステム；一次像平面に位置する視野絞りであって、複数のサンプルの間のデッドスペースからの光の少なくとも一部を遮断するように配置された、視野絞り；および第二のレンズシステムからの光を検出するように配置された検出器を備え得る。
【０００６】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、２つ以上のサンプルであって、サンプルの間に第一のデッドスペースを有する、サンプル；第一の焦点距離を有する第一のレンズシステム；第二の焦点距離を有する第二のレンズシステム；第一のレンズシステムと第二のレンズシステムとの間に配置された、視野絞り；および検出器であって、この検出器において、物体の画像が検出され、この画像の間に、第二のデッドスペースを有する、検出器を備え得、ここで、第一のレンズシステム、視野絞り、および第二のレンズシステムは、サンプルと検出器との間に配置されており；そして第二のデッドスペースは、第一の焦点距離で除算した第二の焦点距離の規模で、第一のデッドスペースより小さい。
【０００７】
種々の実施形態に従って、画像化するための方法は、間隔を空けた２つ以上のサンプルを提供する工程であって、これらの物体が、これらの物体の間に第一のデッドスペースを有する、工程；第一のレンズシステムと第二のレンズシステムとの間に、視野絞りを提供する工程；および検出器を提供する工程であって、この検出器において、物体の画像が検出され、この画像が、これらの画像の間に第二のデッドスペースを有する、工程を包含し得；ここで、第一のレンズシステム、視野絞り、および第二のレンズシステムは、物体と検出器との間に配置されており；そして第二のデッドスペースは、第一のデッドスペースより小さい。
【０００８】
種々の実施形態に従って、画像化のための方法は、サンプルホルダ上で間隔を空けた複数のサンプルから収集された光を平行化する工程；平行化された光を一次像平面上に集束させる工程；この光を再平行化する工程；および複数のサンプルの各々からの光を検出する工程を包含し得、ここで、複数のサンプルからの光は、実質的に、複数のサンプルの間のデッドスペースからの光の少なくとも一部が遮断されながら、検出される。
【０００９】
本教示のさらなる実施形態および利点は、以下の図面に関して、以下で議論される。本明細書中に記載される実施形態は、本開示の例であり、そして説明の目的のみが意図され、そして本開示の範囲を限定することは意図されないことが、理解されるべきである。
【００１０】
種々の実施形態に従って、画像化システムが、図１〜１０に示される。
【００１１】
これらの図に示される図は、本教示に従う画像化システムの一般的な特徴を、本明細書中のこのような実施形態の説明の目的で示すことが意図されることが、留意されるべきである。これらの図は、同一縮尺で描かれてはおらず、任意の所定の実施形態の特徴を正確には反映しないかもしれず、そして本発明の範囲内の特定の実施形態を必ずしも規定も限定もすることを意図されない。
【００１２】
（種々の実施形態の説明）
種々の実施形態に従って、画像化システムは、物体の高解像度の画像を、分子生物学において使用するためのプラットフォーム上に提供する。この画像化システムは、検出器上に形成される物体の画像の間のデッドスペースを減少させる装置を提供する。
【００１３】
種々の実施形態に従って、この画像化システムは、サンプルホルダ、２つの画像化レンズ、２つ以上の収集レンズ、視野絞り、および検出器を備え得る。これらのサンプルは、種々の様式で、サンプルホルダ上に分布し得る。サンプルは、研究における任意の目的の材料を含み得、これには、生物学的材料（例えば、組織細胞、ＤＮＡセグメント、および他の遺伝物質）、および化学的サンプル（例えば、酵素ならびに他のタンパク質、ペプチド、および低分子（例えば、化学ライブラリー由来）、ならびに他の化学的サンプル）が挙げられる。（本明細書中で使用される場合、用語「挙げられる」およびその変形物は、非限定的でありその結果、列挙における項目の記述が、本教示の材料、組成物、デバイス、および方法においてまた有用であり得るほかの類似の項目の排除ではないことが意図される。）サンプルホルダとしては、２つ以上のサンプルを、これらが画像化され得るような様式で、固定、収容、保持または他の様式で提示するために適切な、任意の構造体が挙げられ得る。サンプルホルダは、個々のサンプルを、それが画像化され得るような様式で提示し得る、コンテナ、ホルダ、ウェルまたは他のデバイスを備える構造体を含み得る。サンプルホルダは、任意の材料（ガラス、プラスチック、および複合材料のうちの少なくとも１つが挙げられる）から構成され得る。
【００１４】
種々の実施形態に従って、サンプルホルダ上のサンプルは、規則的な行列に配置されえ、その結果、各サンプルの間の、サンプルホルダ（すなわち、第一の画像化レンズの光軸に対して垂直なプラットフォームの面内）のｘ軸およびｙ軸に沿った距離は、図５ａに示されるように、類似であり得る。例えば、サンプルホルダは、標準的な９６ウェル反応プレートであり得る。種々の実施形態に従って、サンプルホルダは、不規則な行列を備え得、ここで、ｘ軸デッドスペースは、ｙ軸デッドスペースと等しくない。種々の実施形態に従って、サンプルホルダは、収集レンズがサンプルに対応して配置され得るように位置が既知である限り、任意の様式（直線または曲線が挙げられる）で配置されたサンプルの任意の収集を収容するように形成され得る。
【００１５】
種々の実施形態に従って、画像化システムに提供される光は、反射光（サンプルまたは画像化システムの構成要素によって反射された光源からの光が挙げられる）、散乱光（サンプルまたは画像化システムの構成要素によって散乱した光が挙げられる）、化学発光光、エレクトロルミネッセンス光、および／あるいは蛍光（サンプルによって発光される光が挙げられる）であり得る。
【００１６】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、サンプルの画像を検出器上に投影するように配向された、種々のレンズおよび他の光学表面を備える。本明細書において有用なもののうちでもとりわけ有用なレンズおよび他の光学表面は、当該分野において公知であり、そして種々の材料（ガラス（例えば、光学ガラス）、石英、ホタル石、岩塩、プラスチック、および複合材料）から作製される。本教示に従う光学表面（レンズの表面を含む）は、これらのレンズの表面を介して反射または透過する光を最適化するために、当該分野において公知であるようにコーティングされ得る。本明細書中でさらに言及されるように、各レンズは、物空間（これは、サンプルから反射、散乱および／または発光される光の源を含む、レンズの光軸に沿った空間領域である）、および像空間（これは、物空間の反対側の、レンズの光軸に沿った空間領域である）を有する。各レンズは、焦点および焦点面（焦点が位置する、レンズの光軸に対して垂直な面）を有する。システムにおける各レンズはまた、このシステムにおいてレンズの焦点面と同列であっても同列でなくてもよい、像平面および物平面を有する。本明細書中において有用な光学デバイスの基礎にあるもののうちの概念は、Ｆ．ＪｅｎｋｉｎｓおよびＨ．Ｗｈｉｔｅ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，第４版（ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  １９７６）（本明細書中に参考として援用される）において記載されている。
【００１７】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、種々のレンズ型のいずれかを備え得る。レンズは、収斂レンズまたは正のレンズ（これは、縁部よりその中心が（その光軸に沿って）厚い）であり得る。このようなレンズとしては、等凸（ｅｑｕｉｃｏｎｖｅｘ）レンズ、平凸レンズ、および正のメニスカスレンズが挙げられる。レンズは、単一のレンズ、ダブレット、または他の複合レンズであり得る。レンズは、フレネルレンズ、半球レンズ、超半球（ｈｙｐｅｒ−ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ）レンズ、および／または球状レンズであり得る。
【００１８】
種々の実施形態に従って、図１は、第一のレンズシステム（１３）、第二のレンズシステム（１５）、２つ以上の収集レンズ（１２）、視野絞り（１４）、および検出器（１６）を備える、画像化システム（１０）を示す。種々の実施形態に従って、第一のレンズおよび／または第二のレンズは、複合色消しダブレットであり得る。視野絞り、第二の画像化レンズ、および検出器は、第一のレンズ（１３）の像空間（１７）内に存在し得る。サンプルホルダ（１１）および収集レンズ（１２）は、第一のレンズ（１３）の物空間（１８）内に存在し得る。一次物平面（１９）は、サンプルの物理的平面を規定し得る。一次中間像平面（２０）は、サンプルの画像が収斂する視覚的平面を規定し得る。種々の実施形態に従って、視野絞り（１４）は、画像化システムの一次中間像平面（２０）に位置し得る。一次像平面（２１）は、透過した光が検出器（１６）によって受けられ得、そしてサンプルの画像が投影され得る、視覚的平面を規定し得る。
【００１９】
種々の実施形態に従って、サンプルホルダ（１１）は、第一のレンズシステム（１３）の物空間（１８）内に位置し得る、複数のサンプル（２２）を含む。種々の実施形態に従って、第二のレンズシステム（１５）は、第一のレンズシステム（１３）と実質的に同軸であり得る（すなわち、これらは、共通の光軸または実質的に同一である光軸を有する）。
【００２０】
種々の実施形態に従って、２つ以上の収集レンズ（１２）が、第一のレンズシステム（１３）の物空間（１８）内に配置され得る。収集レンズは、成形された非球状レンズであり得る。画像化システムに存在する収集レンズ（１２）の数は、サンプルホルダ（１１）の１つの画像に存在するサンプル（２２）の数に比例し得るか、等しくあり得るか、または実質的に等しくあり得る。収集レンズは、一次軸（２３）（これは、第一のレンズシステムの光軸であり得る）に対して実質的に垂直な面内に位置し得る。収集レンズは、一次軸（２３）の周りで対称的に配向され得る。例えば、奇数の収集レンズ（１２）を備える画像化システムにおいて、１つの収集レンズは、一次軸（２３）と同軸であり得、そして他の収集レンズは、収集面（２４）内に、一次軸（２３）に対して平行な１つ以上の軸に沿った一次軸（２３）から対称的に位置し得る。例えば、図１に示されるような、偶数の収集レンズ（１２）を備える画像化システムにおいて、収集レンズは、一次軸（２３）に対して平行な１つ以上の軸に沿って、一次軸（２３）から対称的に位置し得る。種々の実施形態に従って、収集レンズ（１２）は、一次軸（２３）の周りでの収集レンズ（１２）の分布にかかわらず、サンプル（２２）からの光を収集するために必要とされるように分布され得る。種々の実施形態に従って、図１０に示されるように、収集レンズ（１２）は、物体（２２）から発する平行化された光（１３０）を提供し得る。平行化された光（１３０）は、一次軸（２３）と平行であり得る。種々の実施形態に従って、収集レンズ（１２）は、一次軸（２３）に対して垂直であり得る、収集面（２４）に位置し得る。種々の実施形態に従って、収集レンズ（１２）は、一次軸（２３）に対して平行な、平行化された光（１３０）を提供するように配置され得る。
【００２１】
種々の実施形態に従って、画像化システム（１０）は、視野絞り（１４）を備える。この視野絞りは、第一のレンズシステム（１３）と第二のレンズシステム（１５）との間に配置され得る。この視野絞りは、一次中間像平面（２０）に位置し得る。種々の実施形態に従って、一次中間像平面（２０）は、第一のレンズシステム（１３）の焦点面であり得る。種々の実施形態に従って、視野絞り（１４）は、第一のレンズシステム（１３）および第二のレンズシステム（１５）の共通の焦点面である面に位置し得る。視野絞り（１４）は、サンプルホルダ（１１）上のサンプル（２２）の間のデッドスペースから生じる光線を遮断するような大きさおよび形状を有するように、構成され得る。
【００２２】
種々の実施形態に従って、視野絞りは、サンプルから発する光を通過させ、同時にサンプルの間のデッドスペースから発する光の少なくともいくらかを遮断する、任意の開口を備え得る。種々の実施形態に従って、視野絞りは、空間フィルタであり得る。種々の実施形態に従って、視野絞りは、実質的に平行な２つの縁部を備えるスリットであり得る。種々の実施形態に従って、視野絞りは、正方形または他の平行四辺形の形状であり得る。種々の実施形態に従って、視野絞りは、湾曲型、円形、卵円形、および／または楕円形であり得る。種々の実施形態に従って、視野絞りは、ピンホールであり得る。
【００２３】
種々の実施形態に従って、図１に示されるように、画像化システム（１０）は、複数の光学チャネル（２５）を有するとして特徴付けられ得る。各光学チャネル（２５）は、各サンプルから光（２２）を検出器（１６）に透過させるための光学機器を備える。従って、光学チャネル（２５）の数は、画像化システム（１０）が画像化し得るサンプル（２２）の数に等しい。検出器（１６）上の画像（２００）は、単一のサンプルから生じる光線の群または束を含むとして特徴付けられ得る。各光学チャネル（２５）は、収集レンズ（１２）のうちの１つ、第一のレンズシステム（１３）、視野絞り（１４）、および第二のレンズシステム（１５）を備え得る。種々の実施形態に従って、各サンプル（２２）からの光の束は、収集レンズ（１２）のうちの１つを通って移動し得、そしてこのレンズによって平行化され得る。次いで、この束は、第一のレンズシステム（１３）を通過し、そして視野絞り（１４）が位置する一次中間象平面（２０）上に集束され得る。視野絞り（１４）を出た後に、光の束の各々は、第二のレンズシステム（１５）へと移動し得、そしてこれらの光の束が検出器（１６）を通過するにつれて、平行化され得る。
【００２４】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、画像が形成されるか、伝達されるか、または検出される様式を増強するか、または他の様式で影響を与える、光学構成要素を備え得る。このような光学素子としては、レンズ、ミラー、光源、フィルタ、分散素子、および検出器が挙げられる。図２に示されるように、種々の実施形態は、２つ以上の集束レンズ（３０）を、第二のレンズシステム（１５）の像平面（３１）において、第二のレンズシステム（１５）と検出器（１６）との間に備え得る。各集束レンズ（３０）は、検出器（１６）上に、サンプル（２２）の画像（２００）を形成し得る。集束レンズ（３０）なしでは、第二のレンズシステム（１５）からの平行化されたビームは、図１に示されるように、光ビームのアレイとして、検出器（１６）に投影され得る。集束レンズ（３０）は、サンプル（２２）の画像（２００）を、検出器（１６）上に集束させ得る。図２に示されるように、画像化システム（１０）の光学チャネル（２５）の各々は、収集レンズ（１２）のうちの１つ、第一のレンズシステム（１３）、視野絞り（１４）、第二のレンズシステム（１５）、および集束レンズ（３０）のうちの１つを備え得る。
【００２５】
種々の実施形態に従って、光学画像化システムは、サンプルホルダ内のサンプルを照射するための光源を備え得る。図３ａに示されるように、画像化システム（１０）は、一次軸（２３）に沿ってサンプルを照射するための、光学構成要素を備え得る。光源（４０）は、一次軸（２３）と交差しておりかつ一次軸に対して実質的に垂直であり得る軸（４１）に沿って、配置され得る。図３ａは、平行化された光（１３０）の領域において、収集レンズ（１２）と第一のレンズシステム（１３）との間に配置されたビームスプリッタ（４２）（二色性ミラーを備える）を示す。平行化レンズ（４３）は、光源（４０）とビームスプリッタ（４２）との間に配置され得る。ビームスプリッタ（４２）は、光源（４０）によって発光される波長の光をサンプル（２２）の方へと反射し得、そしてサンプル（２２）から異なる波長で発光した光を、画像化システム（１０）の残りの構成要素へと伝達し得る、二色性の反射性の表面またはミラーであり得る。
【００２６】
種々の実施形態に従って、照射は、システムにおける他の地点に位置し得る。例えば、照射は、視野絞り（１４）が配置され得る一次中間像平面（２０）に交差するように配置され得る。図３ｂに示されるように、照射源（５０）は、一次軸（２３）に対して実質的に垂直な一次中間像平面（２０）に沿って、または平行な軸に沿って、配置され得る。照射光は一次中間像平面（２０）の前、同じ位置、または後ろに位置するビームスプリッタ（５１）において、一次軸（２３）に入り得る。照射光は、焦点に収斂し得、この焦点は、一次中間像平面に共役する。視野絞り（１４）は、ビームスプリッタ（５１）と同列の一次中間像平面（２０）に位置し得る。種々の実施形態に従って、照射源（５０）は、例えば、平行化されたレーザー光源であり得る。第三のレンズシステム（５２）は、照射源（５０）とビームスプリッタ（５１）との間の照射軸（１９）に沿って配置され、平行化された光を集束させ得る。
【００２７】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、サンプルの画像のスペクトル特性を改変するための、色分離構成要素を備え得る。このような色分離構成要素としては、フィルタホイール、プリズム、格子、または種々の他の分散素子およびフィルタリング素子が挙げられ得る。色分離デバイスは、画像からの光を、そのスペクトル成分へと分離し得る。色分離デバイスは、分散、回折、および／またはフィルタリングを介して作動し得る。図４は、第二のレンズシステム（１５）と検出器（１６）との間の色分離構成要素（６０）を備える、画像化システムを示す。図６は、色分離構成要素を有さない、集束レンズ（３０）を備える画像化システムを示す。図７は、第二のレンズシステム（１５）と集束レンズ（３０）との間に配置される帯域フィルタ（７０）を色分離構成要素として備える画像化システムを示す。フィルタ構成要素（例えば、帯域フィルタ（７０））は、特定の波長の光を検出器（図示せず）に提供し得、同時に、他の光をフィルタリングして、色分離を提供する。図８は、第二のレンズシステム（１５）と集束レンズ（３０）との間に配置された格子（８０）を色分離デバイスとして備える、画像化システムを示す。回折構成要素（例えば、格子（８０））は、第二のレンズシステム（１５）からの光に回折を提供して、色分離を提供し得る。集束レンズ（３０）は、特定の波長の光を検出器（図示せず）上に集束させるように配置され得る。図９は、第二のレンズシステム（１５）と集束レンズ（３０）との間に配置されたプリズム（９０）を色分離デバイスとして備える、画像化システムを示す。分散構成要素（例えば、プリズム（８０））は、第二のレンズシステム（１５）からの光に分散を提供して、色分離を提供し得る。集束レンズ（３０）は、特定の波長の光を検出器（図示せず）に集束させるように配置され得る。種々の実施形態に従って、格子またはプリズムを色分離のために使用する画像化システムは、検出器上での一次元の空間情報および他の次元での空間情報を提供し得る。
【００２８】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、サンプルの画像の間のデッドスペースを除去または減少させ得る。このような除去または減少は、所定の数のサンプルの画像に対する増加した解像度、所定の能力の検出器におけるサンプルのより多くの画像、または所定の数のサンプルの画像の検出器上のより小さい面積を提供し得る。種々の実施形態に従って、検出器は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または他のピクセル化（ｐｉｘｉｌａｔｅｄ）画像センサであり得る。当該分野において公知であるように、ＣＣＤ検出器は、画像化のためのピクセルを備える。ＣＣＤ検出器の画像化領域は、多数のピクセルを提供し得る。種々の実施形態に従って、ＣＣＤ検出器上に画像化されるデッドスペースを除去または減少させることによって、所定の数のサンプルの画像についての解像度を増加させるための、さらなるピクセルが提供され得る。すなわち、１つのサンプル画像あたり、より多くのピクセルを専門化し得る。種々の実施形態に従って、ＣＣＤ検出器上に画像化されたデッドスペースを除去または減少させることによって、ＣＣＤ検出器によって提供されるピクセル上に、より多くのサンプルを画像化するための、さらなるピクセルが提供され得る。種々の実施形態に従って、ＣＣＤ検出器上に画像化されるデッドスペースを除去または減少させることによって、余剰ピクセルを提供し得、それによって、より少ないピクセルを提供するより小さい画像化領域を有するＣＣＤ検出器の使用を正しいものとして評価し得る。
【００２９】
種々の実施形態に従って、図５ａは、複数のサンプル（２２）を備えるサンプルホルダ（１１）の上面図を示す。画像化されるべき各サンプルは、２Ｈ×２Ｈの寸法を有し得る。サンプル（２２）は、特定の距離（値Δによって表される）だけ離れて配置され得る。値Δは、画像化されるべき各サンプル（２２）の間の間隙空間またはデッドスペース（１１０）として公知である。種々の実施形態に従って、値Δは、２Ｈよりずっと大きくあり得る。種々の実施形態に従って、収集レンズ、第一のレンズシステム、視野絞り、および第二のレンズシステムを備える画像化システムは、検出器（１６）に投影されるサンプルの画像（２００）の間の間隙空間またはデッドスペースを、値δ間で減少させ得、ここで、δは、Δより小さい。種々の実施形態に従って、収集レンズ、第一のレンズシステム、視野絞り、および第二のレンズシステムを備える画像化システムは、サンプルの画像（２００）の寸法を、２ｈ×２ｈまで減少させ得る。図５ｂは、サンプルの画像（２００）の間のデッドスペースがδであり得、そしてサンプルの画像（２００）の検出器（１６）を示す。この画像化システムは、比ｈ／Ｈより小さい比δ／Δを提供し得る。Ｈ、Δ、ｈ、およびδの値は、サンプルホルダ、画像化されるべき特定のサンプル、および画像化システムの光学構成要素に依存して変動し得ることが、留意されるべきである。
【００３０】
種々の実施形態に従って、画像化システムのレンズの各々は、それらの焦点距離によって特徴付けられ得る。図２は、各々が焦点距離ｆ３を有し得る収集レンズ（１２）、焦点距離ｆ１を有し得る第一のレンズシステム（１３）、焦点距離ｆ２を有し得る第二のレンズシステム（１５）、および焦点距離ｆ４を有し得る集束レンズ（３０）を備える、画像化システムを示す。これらのレンズの組み合わせおよび配向は、サンプルの画像の間のデッドスペースの減少の量を決定し得る。
【００３１】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、サンプル（２２）の各々の間のデッドスペース（１１０）に適応し得、このデッドスペースは、サンプルの画像（２００）の間のデッドスペースの減少の所望の量を提供し得る焦点距離を有するレンズを提供することによって、Δの値を有し得る。検出器（１６）上のサンプルの画像（２００）の間のデッドスペースは、δの値を有し得、この値は、以下の式（Ａ）に従って、ｆ２対ｆ１の比に従う値Δを有し得る、サンプル（２２）の間のデッドスペース（１１０）に関連する：
【００３２】
【数１】
2006510871.tif 000003
【００３３】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、ｈによって表される、サンプルの画像（２００）の寸法の減少を提供し得、この値は、ｆ１〜ｆ４の比の関数によって減少し得る。画像化システムは、Ｈによって表されるサンプル（２２）の寸法を、以下の式（Ｂ）に従って、ｈによって表される、サンプルの画像（２００）の寸法まで改変し得る：
【００３４】
【数２】
2006510871.tif 000004
【００３５】
種々の実施形態に従って、画像化システムは、サンプルの画像（２００）の間のデッドスペースを減少させるための、視野絞りを備え得る。この視野絞りは、サンプルの画像の周りのデッドスペースを遮断して、サンプルの画像（２００）の間のデッドスペースを減少または排除する。この視野絞りは、差プルの画像（２００）の間のデッドスペースを、式（Ａ）に従って遮断する。図１０に示されるように、サンプルホルダ（１１）からのサンプル（２２）は、光（１２０）を提供し得、この光は、収集レンズ（１２）によって平行化されて、平行化された光（１３０）を形成し得る。収集光（１３０）は、第一のレンズシステム（１３）によって、視野絞り（１４）の開口に集束され得る。サンプル（２２）の間のデッドスペース（１１０）は、光（１４０）を提供し得る。光（１４０）は、収集レンズ（１２）を回避し得、そして平行化されることを回避し得る。平行化されていない光（１４０）は、視野絞り（１４）の開口に集束されることを回避し得、そして視野絞り（１４）の遮断部分（１５０）になり得る。これによって、視野絞り（１４）は、検出器に到達し得る、サンプル（２２）の間のデッドスペース（１１０）からの光を減少させ得る。種々の実施形態に従って、光（１４０）は、収集レンズの間の間隙に対応するマスクによって遮断され得、そして視野絞り（１４）の開口に収束されることを回避し得る。
【００３６】
種々の実施形態に従って、１つのサンプルの周りのデッドスペースを隣接するサンプルの画像に重ねること、およびその逆を回避することが望ましい。視野絞りは、サンプルの画像の交差を減少させ得る。
【００３７】
種々の実施形態に従って、画像化のための方法は、２つ以上のサンプルを提供する工程であって、これらのサンプルは、これらのサンプルの間に第一のデッドスペースを有する工程；第一のレンズシステムと第二のレンズシステムとの間に、視野絞りを配置する工程；および検出器を提供する工程であって、この検出器において、サンプルが検出され、ここで、この画像は、これらの画像の間に、第二のデッドスペースを有する、工程を包含し；ここで、第一のレンズシステム、視野絞り、および第二のレンズシステムは、サンプルと検出器との間に配置されており；そして第二のデッドスペースは、第一のデッドスペースより小さい。この方法は、第一のレンズシステムおよび第二のレンズシステムを、これらの両方の像平面が視野絞りと同列であるようには位置する工程を、さらに包含し得る。
【００３８】
種々の実施形態に従って、画像化するための方法は、サンプルホルダ上で間隔を空けた複数のサンプルから収集された光を平行化する工程；一次像平面上に収集された光を収束させる工程；この光を再平行化する工程；および複数のサンプルの各々からの光を検出する工程であって、ここで、複数のサンプルからの光は、実質的に、複数のサンプルの間のデッドスペースからの光の少なくとも一部が遮断されながら、検出される、工程を包含する。この方法は、一次像平面の近くで、光を空間的にフィルタリングする工程をさらに包含し得る。用語「近く」とは、本明細書中において使用される場合、その面において、またはその面の実質的に近くをいう。
【実施例】
【００３９】
種々の実施形態に従って、光学画像化システムの例に関連する寸法および材料は、以下の表１に記載される。表１は、光学素子の配置および特徴を記載する。光学素子は、システムにおける、物体から検出器への順序で、素子間の距離を含めて規定される。
【００４０】
【表１】
2006510871.tif 000005
【００４１】
表１は、収集レンズ、第一のレンズシステム、視野絞り、第二のレンズシステム、および集束レンズを、サンプルと検出気との間に備える、画像化システムを記載する。収集レンズは、平凸レンズであり、第一の画像化レンズは、複合ダブレットであり、第二の画像化レンズは、複合ダブレットであり、そして集束レンズは、平凸レンズである。表１の最後の列（隣の構成要素／表面までの距離（ｍｍ））は、光学構成要素の間の距離（例えば、サンプルと、収集レンズの第一の表面との間が１３．７２ｍｍ）、またはレンズの表面間の距離（すなわちレンズの厚さ；例えば、収集レンズは、２．２０ｍｍの厚さである）を表す。表１の残りの部分は、曲率半径をミリメートルで（すなわち、正の値は、検出器のほうに向いた曲率を表し、そして負の値は、サンプルのほうに向いた曲率を表す）、開口部半径（例えば、レンズの半径または視野絞りの長さ）、および光学構成要素（これを通って、光が通過する）の材料組成を記載する。
【００４２】
本明細書中に記載される実施例および他の実施形態は、例示的であり、そして本発明の光学システムの全範囲を記載する際に、限定することを意図されない。特定の実施形態、材料、組成および方法の、等価な変化、改変およびバリエーションが、実質的に類似の結果を伴って、本発明の範囲内でなされ得る。
【００４３】
本明細書および添付の特許請求の範囲の目的で、補買い示されない限り、本明細書および特許請求の範囲において使用される量、百分率、または他の数値を表す全ての数字は、全ての例において、用語「約」によって修飾されると理解されるべきである。従って、逆に示されない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、近似であり、これらは、本発明によって得られることが求められる所望の特性に依存して、変動し得る。最低でも、そして特許請求の範囲の範囲に対する均等論の適用を制限する試みではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告される有効数字の数を考慮して、そして通常の丸め技術を適用することによって、解釈されるべきである。
【００４４】
本発明の広範な範囲を記載する数値の範囲およびパラメータは近似であるものの、特定の実施例に記載される数値は、可能な限り正確に報告されている。しかし、任意の数値は、固有に、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる、特定の誤差を含む。さらに、本明細書中に開示される全ての範囲は、その範囲に包含される任意の全ての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１〜１０」の範囲は、最小値１と最大値１０との間（およびこれらの値を含む）の任意の全ての部分範囲、すなわち、１以上の最小値および１０以下の最大値を有する任意の全ての部分範囲（例えば、５．５〜１０）を包含する。
【００４５】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、明白にはっきりと単数の言及に限定されない限り、複数の言及を包含する。従って、例えば、「レンズ（ａ  ｌｅｎｓ）」との言及は、２つ以上のレンズを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図２】図２は、複数の光学集束レンズを備える、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図３】図３は、光学照射源を備える、種々の実施形態を説明する外略図を示す。
【図４】図４は、波長分離素子を備える、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図５ａ】図５ａは、種々の実施形態に従う、基板上の物体領域の斜視図を示す。
【図５ｂ】図５ｂは、種々の実施形態に従う検出器上に形成された画像領域の斜視図を示す。
【図６】図６は、色分離デバイスを備えない、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図７】図７は、帯域フィルタを備える、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図８】図８は、回折格子を備える、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図９】図９は、プリズムを備える、種々の実施形態を説明する概略図を示す。
【図１０】図１０は、視野絞りの絞り効果を示すための光成分を表す線を有する、種々の実施形態を説明する概略図である。
【図１】
2006510871.tif 000006
【図２】
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2006510871.tif 000008
【図４】
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2006510871.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
2006510871.tif 000013
【図９】
2006510871.tif 000014
【図１０】
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【国際調査報告】
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