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公開番号2024166935
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083372
出願日2023-05-19
発明の名称非線形光学顕微鏡
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 21/06 20060101AFI20241122BHJP(光学)
要約【課題】一次光との相互作用が担保され、試料のラマン散乱光に係る情報を高感度に取得することが可能な非線形光学顕微鏡を提供する。
【解決手段】非線形光学顕微鏡であって、ポンプ光とプローブ光を少なくとも含む一次光を出射する光源と、載置部に載置された試料の後方に配置され一次光を集光し試料に対し入射させる第1の対物レンズと、焦点の少なくとも一部を第1の対物レンズと共有し試料の前方に配置される第2の対物レンズと、第2の対物レンズより前方に配置される反射部と、試料から後方に出射される光に含まれるポンプ光成分とプローブ光成分のうちいずれか一方を光学的に選択する第1のフィルタと、第1のフィルタにより選択された成分または選択されなかった成分のいずれかを検出する後方光検出器と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ポンプ光とプローブ光を少なくとも含む一次光を出射する光源と、載置部に載置された試料の後方に配置され前記一次光を集光し前記試料に対し入射させる第１の対物レンズと、焦点の少なくとも一部を前記第１の対物レンズと共有し前記試料の前方に配置される第２の対物レンズと、
前記第２の対物レンズより前方に配置される反射部と、
前記試料から後方に出射される光に含まれるポンプ光成分とプローブ光成分のうちいずれか一方を光学的に選択する第１のフィルタと、前記第１のフィルタにより選択された成分または選択されなかった成分のいずれかを検出する後方光検出器と、を有する非線形光学顕微鏡。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
ポンプ光とプローブ光を少なくとも含む一次光を出射する光源と、載置部に載置された試料の後方に配置され前記一次光を集光し前記試料に対し入射させる第１の対物レンズと、焦点の少なくとも一部を前記第１の対物レンズと共有し前記試料の前方に配置される第２の対物レンズと、
前記第２の対物レンズより前方に配置され、前記試料からの二次光のうち前方に出射される成分の入射を前記第２の対物レンズを介して受け反射し三次光として前記第２の対物レンズを介して前記試料に入射させる反射部と、
前記試料から後方に出射される光のうち、前記一次光と前記三次光のそれぞれにより前記試料から発生した第１のラマン散乱光成分と第２のラマン散乱光成分とを光学的に選択する第１のフィルタと、前記第１のフィルタにより選択された成分または選択されなかった成分のいずれかを検出する後方光検出器と、を有する非線形光学顕微鏡。
【請求項３】
前記反射部は、前記第２の対物レンズの前記焦点と共役な位置と重なって位置する請求項１または２に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項４】
前記一次光を透過し、前記一次光が通過する方向と逆方向に前記第１の対物レンズを通過する光を前記一次光と光軸と交差する方向に反射し前記一次光の光路から分岐する半透鏡を有し、
前記後方光検出器は、前記半透鏡を介して分岐された分岐光を受光するように配置される請求項１または２に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項５】
前記第１の対物レンズと前記半透鏡との間に、前記一次光の光束の一部と前記後方散乱光の光束の一部とを透過する後方透過部と、前記後方散乱光の前記光束の残部の少なくとも一部を反射する後方反射部と、を含む後方部分透過鏡を有する請求項４に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項６】
前記反射部は、前記二次光のうち前方散乱成分の光束の一部を透過する前方透過部と、前記前方散乱成分の前記光束の残部の少なくとも一部を前記２の対物レンズの側に反射する前方反射部と、を含む前方部分透過鏡を有する請求項４に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項７】
前記試料からの前記二次光のうち前記前方部分透過鏡を透過した光束に含まれるポンプ光成分とプローブ光成分のうちいずれか一方を光学的に選択する第２のフィルタを有する請求項６に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項８】
前記第２のフィルタにより選択された成分または選択されなかった成分のいずれかを検出する前方光検出器をさらに有し、
前記前方光検出器の出力信号と前記後方光検出器の出力信号とを比較する散乱時相取得部を有する請求項７に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項９】
前記散乱時相取得部の出力に基づいて前記前方部分透過鏡の配置を調整する調整部をさらに有する請求項８に記載の非線形光学顕微鏡。
【請求項１０】
前記後方光検出器の出力信号と前記前方光検出器の出力信号との差分に関する情報を取得する取得部を有する請求項７に記載の非線形光学顕微鏡。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形光学効果を利用して試料の情報を光学的に取得するための非線形光学顕微鏡に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
非線形光学過程を利用した非線形光学顕微鏡は、照射光の光強度に対する試料の非線形性応答を含む非線形光散乱を検出することで、試料に含まれる分子振動などの分子情報に基づいたイメージングを行うことができる。このとき散乱光に含まれる情報は集光した１点で発生したものと見なされるため、集光したスポットを試料内で２次元または３次元に走査することで、試料の２次元または３次元の分子情報を含む画像が得られる。このような非線形光学過程として、多光子吸収蛍光、第二次高調波発生、コヒーレントアンチストークスラマン散乱や誘導ラマン散乱などが知られている。
【０００３】
非特許文献１では、ポンプ光と高速変調されたストークス光を試料に照射することで、ストークス光の変調に従って誘導ラマン散乱効果によりポンプ光が微小に変動する。ここでストークス光の変調周波数に基づいてポンプ光を位相検出することで、ポンプ光の変動成分のみを高感度に検出している。
【０００４】
また特許文献１では、コヒーレントアンチストークスラマン（ＣＡＲＳ）散乱において、表裏非対称な試料の照射光透過側に反射フィルタと検出器、照射光反射側に検出器を設けている。反射フィルタは試料から生じたＣＡＲＳ光を通過し、ポンプ光とストークス光を反射させることで、試料から生じる双方向のＣＡＲＳ光を取得することができる。最後にこれら双方向のＣＡＲＳ光を取得した出力値の差分に基づき試料のＣＡＲＳ背景光を除去することで信号対雑音比（ＳＮＲ、ＳＮ比）を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１３－５１７４９０号公報
【非特許文献】
【０００６】
Ｓｃｉｅｎｃｅ．２００８Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９；３２２（５９０９）：１８５７－１８６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従前の非線形光学顕微鏡では、試料と一次光とのラマン散乱の相互作用が低いため非線形散乱光の信号レベルおよびラマン散乱光像の信号耐雑音比が不足する場合があり優位な信号や、像の視認性が低いため有意な画像所見が得にくい場合があった。
【０００８】
非特許文献１および特許文献１では、非線形光学過程によって生じる散乱光からバイアス成分を除去することで低レベルの信号を取得しているが、検出する非線形散乱光（ラマン散乱光）の強度自体を増やす構成ではなかった。
【０００９】
本発明は、入射光と試料との相互作用を担保し、試料における誘導ラマン散乱光に係る情報を高感度に取得することが可能な非線形光学顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に係る非線形光学顕微鏡は、ポンプ光とプローブ光を少なくとも含む一次光を出射する光源と、載置部に載置された試料の後方に配置され前記一次光を集光し前記試料に対し入射させる第１の対物レンズと、焦点の少なくとも一部を前記第１の対物レンズと共有し前記試料の前方に配置される第２の対物レンズと、
前記第２の対物レンズより前方に配置される反射部と、
前記試料から後方に出射される光に含まれるポンプ光成分とプローブ光成分のうちいずれか一方を光学的に選択する第１のフィルタと、前記第１のフィルタにより選択された成分または選択されなかった成分のいずれかを検出する後方光検出器と、を有する非線形光学顕微鏡と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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