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公開番号2023154669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-10-20
出願番号2022064161
出願日2022-04-07
発明の名称顕微鏡
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人
主分類G02B 21/00 20060101AFI20231013BHJP(光学)
要約【課題】高画質の試料の画像を短時間で取得することが可能な顕微鏡を提供する。
【解決手段】照明光を試料に照射する照明光学系と、試料からの検出光を受光する検出光学系と、照明光学系に配置された位相変調ユニット60とを備え、位相変調ユニット60は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて、照明光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子65と、複数の照射領域における照明光の照射位置を変える第1位相変調用スキャナ63とを有している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、
前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、
前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、
前記位相変調ユニットは、
前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、
前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第１走査部とを有する顕微鏡。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記位相変調ユニットは、前記所定の位相分布が付与された前記少なくとも一方の光の進行方向を一定の方向にする第２走査部を有する請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記複数の照射領域は、互いに重ならない請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記第１走査部は、前記試料における顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置を変える請求項１～３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記位相変調ユニットは、前記少なくとも一方の光の断面形状を楕円形にするシリンドリカルレンズを有する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記位相変調ユニットは、前記照明光を複数の光に分ける光学素子アレイを有し、
前記照明光学系は、前記複数の光を前記試料に照射する請求項５に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記照射領域は、互いに離れた複数個の部分領域に分割されており、
前記位相変調ユニットは、前記照射領域における前記複数個の部分領域に、前記少なくとも一方の光を複数の光に分けて照射する光学素子アレイを有する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記照明光学系は、前記照明光により前記試料を走査する第３走査部を備え、
前記第３走査部が前記照明光により前記試料を走査するのに同期して、前記第１走査部が前記複数の光に分けて照射する前記照射領域を変える請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記光学素子アレイにより分かれた前記複数の光が、前記複数個の部分領域上でそれぞれライン状となる請求項７または８に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記照明光は、前記位相変調素子により、互いに異なる位相分布が付与された複数の回折光に分かれ、
前記照明光学系は、前記複数の回折光を前記試料に照射する請求項１～４または請求項９のいずれか一項に記載の顕微鏡。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、位相変調素子を用いて光の位相を変化させることにより試料に起因する収差を補正し、高画質の試料の画像を取得することが可能な顕微鏡が提案されている。また、試料を照明するための照明光を多点化することにより、試料の画像を短時間で取得することが可能な顕微鏡も提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。このように顕微鏡では、高画質の試料の画像を短時間で取得することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－３４１２７号公報
特開２０２１－８９４３０号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明に係る顕微鏡は、光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、前記位相変調ユニットは、前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第１走査部とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
第１実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
画像取得範囲の一例を示す説明図である。
第１実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
第１実施形態に係る位相変調ユニットにおいて照明光の照射領域を変えた状態を示す説明図である。
第１実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
第１実施形態における観察領域を示す説明図である。
試料の画像取得方法の流れを示すフローチャートである。
収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。
変形例に係る収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。
第１実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
第２実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
第３実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
第４実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
第５実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
第６実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
第６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
第６実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
第１１実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
第１１実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
第１１実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
第１１実施形態における観察領域を示す説明図である。
第１１実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の一部を示す拡大図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。
第１２実施形態における観察領域を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第２変形例を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第３変形例を示す説明図である。
第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第４変形例を示す説明図である。
第１６実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
第１６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
第１６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。
第１６実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
第１６実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
第２０実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［第１実施形態］
以下、各実施形態に係る顕微鏡について説明する。まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る顕微鏡１について説明する。以降の説明において、顕微鏡１の対物レンズ２８の光軸方向に延びる座標軸をｚ軸とする。また、このｚ軸と垂直な面内において互いに直交する方向に延びる座標軸をそれぞれｘ軸およびｙ軸とする。ｚ軸が延びる方向をｚ方向と称し、ｘ軸が延びる方向をｘ方向と称し、ｙ軸が延びる方向をｙ方向と称する場合がある。なお、＋ｚ方向は、倒立顕微鏡の場合は上向き方向であり、正立顕微鏡の場合は下向き方向である。また、ｚ方向の位置をｚ位置と称し、ｘ方向の位置をｘ位置と称し、ｙ方向の位置をｙ位置と称する場合がある。
【０００７】
第１実施形態に係る顕微鏡１は、走査型顕微鏡とも称される。第１実施形態に係る顕微鏡１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系２１と、検出光学系３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１は、中央に開口部を有する板状に形成される。ステージ１１は、カバーガラス等の保持部材ＣＧを介して観察対象である試料ＴＰを支持する。試料ＴＰの例として、例えば、生体試料（図示せず）やビーズ（図示せず）等がある。生体試料は、細胞や生体組織等の厚みがある試料である。ビーズは、ポリスチレン製の（例えば、直径０．２μｍ程度の）微小な球体である。試料ＴＰは、蛍光色
素等で染色されていてもよい。また、試料ＴＰの内部に蛍光染色されたビーズや金属粒子を導入してもよい。
【０００８】
ステージ１１には、ステージ駆動部１２が設けられる。ステージ駆動部１２は、電動モータやピエゾ素子等を用いて構成される。ステージ駆動部１２は、ステージ１１をｚ軸（対物レンズ２８の光軸）と垂直な面内（ｘｙ平面内）で移動させる。ステージ駆動部１２によりステージ１１をｚ軸と垂直な面内で移動させることで、保持部材ＣＧを介してステージ１１に支持された、試料ＴＰにおける広範囲の画像を取得することが可能である。なお、ステージ駆動部１２は、ステージ１１をｚ方向に移動させてもよい。
【０００９】
光源ユニット１６は、試料ＴＰに含まれる蛍光物質を励起するための照明光（励起光）を射出させる。光源ユニット１６は、光源１７と、シャッタ１８とを有する。光源１７として、例えば、照明光として所定の波長域のレーザ光（励起光）を射出させることが可能なレーザ光源等が用いられる。シャッタ１８は、光源１７から射出される照明光を通過させるか、もしくは遮るようになっている。
【００１０】
照明光学系２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ２２と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８とを有する。コリメータレンズ２２は、光源ユニット１６から射出された照明光を略平行光にする。位相変調ユニット６０は、光源ユニット１６から射出された照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。ダイクロイックミラー２４は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）が透過し、ステージ１１上の試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）が反射する特性を有する。なお、ダイクロイックミラー２４は、光源ユニット１６から射出された照明光が反射し、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光が透過するように構成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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