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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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