CN108351502A - 图像取得装置、图像取得方法以及空间光调制单元 - Google Patents

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Abstract

图像取得装置(1)中，具备：光源(11)；空间光调制器(14)，具有被排列成二维的多个像素并且对多个像素的每个调制从光源(11)输出的激发光(L1)的相位；第1物镜(16)；第2物镜(17)；光检测器(20)；控制部(21)，按照对应于多个像素的二维的相位图案(P)控制多个像素的每个的相位调制量。相位图案(P)是使用规定的基本相位图案(31)而被生成的相位图案。基本相位图案(31)具有相位值沿着规定的方向(D1)连续增加的第1区域(32)、在方向(D1)上与第1区域(32)相对并且相位值沿着方向(D1)连续减少的第2区域(33)。

Description

图像取得装置、图像取得方法以及空间光调制单元
技术领域
本发明的一个方面涉及对伴随于激发光的照射而从试样发出的检测光进行摄像并取得图像的图像取得装置、图像取得方法以及空间光调制单元。
背景技术
作为这样的图像取得装置，有将片(sheet)状的激发光照射于试样并对伴随于激发光的照射而从试样发出的检测光进行摄像的光片(light sheet)显微镜(例如，参照下述非专利文献1)。在非专利文献1所记载的光片显微镜中，由空间光调制器(SLM：SpatialLight Modulator)来生成贝塞尔光束(Bessel beam)，通过沿着其光轴扫描生成了的贝塞尔光束的聚光点从而疑似性地制作片状的激发光。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Florian O.Fahrbach and AlexanderRohrbach,“A line Scannedlight-sheet microscope withphase shaped self-reconstructing beams”,November2010/Vol.18,No.23/OPTICS EXPRESS pp.24229-24244
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述非专利文献1所记载的光片显微镜中，因为通过沿着光轴扫描贝塞尔光束的聚光点从而疑似性地生成片状的激发光，所以用于该扫描的光学元件等成为必要。因此，恐怕装置结构会复杂化。
本发明的一个方面的目的在于，提供一种能够以简单的结构生成片状的激发光的图像取得装置、图像取得方法以及空间光调制单元。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面所涉及的图像取得装置具备：光源，输出包含使试样激发的波长的激发光；空间光调制器，具有被排列成二维的多个像素并且对多个像素的每个调制从光源输出的激发光的相位；第1物镜，将被空间光调制器调制的激发光照射于试样；第2物镜，对伴随于来自第1物镜的激发光的照射而从试样发出的检测光进行导光；光检测器，对被第2物镜导光的检测光进行摄像；控制部，按照分别对应于多个像素的相位值二维地分布的相位图案控制多个像素的每个的相位调制量；相位图案是基于规定的基本相位图案而被生成的相位图案，基本相位图案具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域、在规定的方向上与第1区域相对并且相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域。
在该图像取得装置中，根据具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域、相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域的基本相位图案计算出相位图案。通过按照该相位图案用空间光调制器调制激发光，从而能够从第1物镜相对于试样照射片状的激发光。因此，没有必要如现有技术那样为了生成片状的激发光而扫描贝塞尔光束的聚光点，并且能够省略用于该扫描的光学元件等。因此，根据该图像取得装置，能够以简单的结构生成片状的激发光。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，也可以是在第1区域中，相位值沿着规定的方向直线增加，在第2区域中，相位值沿着规定的方向直线减少。由此，因为基本相位图案被单纯化，所以不使用复杂的光学元件等而能够以更加简单结构生成片状的激发光。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，也可以是基本相位图案关于通过规定的方向上的中心并且与规定的方向相正交的直线而成为线对称。由此，能够将片状的激发光生成于第1物镜的光轴上。因此，第1物镜以及第2物镜的光轴调整会变得容易。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，也可以是基本相位图案关于通过规定的方向上的中心并且与规定的方向相正交的直线而成为非线对称。由此，能够将片状的激发光生成于与第1物镜的光轴上不同的位置。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，第1区域和第2区域也可以互相邻接并且在其边界上相位值连续。由此，因为基本相位图案被单纯化，所以不使用复杂的光学元件等而能够以更加简单的结构生成片状的激发光。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，相位图案也可以是衍射光栅状的衍射光栅图案和基本相位图案被重叠的相位图案。由此，不设置衍射光栅而能够将激发光的相位设为衍射光栅状。因此，能够以更加简单的结构生成片状的激发光。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，相位图案也可以是透镜状的透镜图案和基本相位图案被重叠的相位图案。由此，不设置透镜元件而能够将激发光的相位设为透镜状。因此，能够以更加简单的结构生成片状的激发光。
本发明的一个方面所涉及的图像取得装置也可以进一步具备相对于试样扫描激发光的光扫描部。
在本发明的一个方面所涉及的图像取得装置中，光检测器也可以是具有多个像素列并且能够滚动读出的二维摄像元件。由此，与使用能够全面(global)读出的二维摄像元件的情况相比，能够提高S/N。
本发明的一个方面所涉及的图像取得方法包含：第1步骤，由具有被排列成二维的多个像素的空间光调制器，对多个像素的每个调制包含使试样激发的波长的激发光的相位；第2步骤，将由空间光调制器进行调制的激发光照射于试样；第3步骤，对伴随于激发光的照射而从试样发出的检测光进行导光并对被导光的检测光进行摄像；在第1步骤中，按照基于规定的基本相位图案而被生成并且分别对应于多个像素的相位值二维地分布的相位图案调制多个像素的每个的相位调制量，基本相位图案具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域、在规定的方向上与第1区域相对并且相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域。
在该图像取得方法中，根据具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域和相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域的基本相位图案计算出相位图案。通过按照该相位图案用空间光调制器调制激发光，从而能够相对于试样照射片状的激发光。因此，没有必要如现有技术那样为了生成片状的激发光而扫描贝塞尔光束的聚光点，并且能够省略用于该扫描的光学元件等。因此，根据该图像取得方法，能够以简单的结构生成片状的激发光。
本发明的一个方面所涉及的空间光调制单元是被用于光片显微镜的空间光调制单元，具备：空间光调制器，具有被排列成二维的多个像素并且对多个像素的每个调制被输入的光的相位并输出调制后的光；控制部，按照分别对应于多个像素的相位值二维地分布的相位图案控制多个像素的每个的相位调制量；相位图案是基于规定的基本相位图案而被生成的相位图案，基本相位图案具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域、在规定的方向上与第1区域相对并且相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域。
在该空间光调制单元中，根据具有相位值沿着规定的方向连续增加的第1区域、相位值沿着规定的方向连续减少的第2区域的基本相位图案计算出相位图案。通过按照该相位图案用空间光调制器调制激发光，从而能够相对于试样照射片状的激发光。因此，没有必要如现有技术那样为了生成片状的激发光而扫描贝塞尔光束的聚光点，并且能够省略用于该扫描的光学元件等。因此，根据该空间光调制单元，能够以简单的结构生成片状的激发光。
发明的效果
根据本发明，能够以简单的结构生成片状的激发光。
附图说明
图1是表示作为本发明的图像取得装置的一个实施方式的光片显微镜的结构的方块图。
图2(a)是表示图1的光检测器的受光面的图，图2(b)是表示光检测器中的滚动读出的图。
图3是表示图1的光片显微镜中被使用的基本相位图案的图。
图4是说明片状的激发光被生成的情况的概念图。
图5是表示基本相位图案的第1变形例的图。
图6是说明使用图5的基本相位图案来生成片状的激发光的情况的概念图。
图7是表示基本相位图案的第2～第4变形例的图。
图8是说明衍射光栅图案被重叠于基本相位图案的情况的图。
图9是说明透镜图案被重叠于基本相位图案的情况的图。
图10是表示第5变形例的光片显微镜的结构的方块图。
图11是说明在图10的光片显微镜中生成片状的激发光的情况的概念图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的图像取得装置以及图像取得方法所涉及的实施方式进行详细的说明。还有，在以下的说明中将相同符号标注于相同或者相当要素，并省略重复的说明。
图1所表示的光片显微镜(图像取得装置)1是通过将片状的激发光L1照射于试样S并对伴随于激发光L1的照射而从试样S发出的检测光L2进行摄像从而取得试样S的图像的装置。在光片显微镜1中，激发光L1的聚光位置沿着与激发光L1的光轴相正交的方向相对于试样S被扫描，并在各个聚光位置取得试样S的图像。在光片显微镜1中，因为激发光L1被照射到试样S的区域窄，所以能够抑制例如光褪色或者光毒性等的试样S的劣化并且能够使图像取得高速化。
成为观察对象物的试样S例如是包含荧光色素或者荧光基因等荧光物质的细胞或生物体等的样品。试样S在规定的波长区域的光被照射的情况下，发出例如荧光等的检测光L2。试样S被容纳于例如至少具有相对于激发光L1以及检测光L2的透过性的保持器内。该保持器被保持于例如平台上。
如图1所示，光片显微镜1具备光源11、准直透镜12、光扫描部13、SLM14、第1光学系统15、第1物镜16、第2物镜17、滤光器18、第2光学系统19、光检测器20、控制部21。
光源11输出包含使试样S激发的波长的激发光L1。光源11例如出射相干光或者非相干光。作为相干光源例如可以列举激光二极管(LD)之类的激光光源等。作为非相干光源例如可以列举发光二级管(LED)、超发光二极管(SLD)、灯类光源等。作为激光光源优选使连续波(continuous wave)振荡的光源，也可以使用使超短脉冲光等脉冲光振荡的光源。作为使脉冲光振荡的光源也可以使用组合了输出脉冲光的光源、以及光快门或者脉冲调制用的AOM(Acousto-optic modulator(声光调制器))的单元。光源11也可以以输出包含多个波长区域的激发光L1的方式被构成。在此情况下，也可以由声光可调滤光器(acousto-optictunable filter)等的光学滤光器来选择性地使激发光L1的波长的一部分透过。
准直透镜12对从光源11输出的激发光L1进行平行化并输出被平行化了的激发光L1。光扫描部13是通过变更从准直透镜12输出的激发光L1的行进方向从而相对于试样S扫描激发光L1的光扫描仪。由此，经由第1光学系统15以及第1物镜16而被照射到试样S的激发光L1的照射位置沿着与第1物镜16的光轴(激发光L1的光轴)相正交的方向在试样S的表面上被扫描。光扫描部13例如是电流镜(galvano mirror)、共振扫描仪、多角镜、MEMS(MicroElectro Mechanical System(微机电系统))镜、或者AOM、AOD(acousto-optic deflector(声光偏转器))等声光元件等。
SLM14是具有被排列成二维的多个像素并且对该多个像素的每个调制从光源11输出的激发光L1的相位的相位调制型的空间光调制器。SLM14调制从光扫描部13被入射的激发光L1并朝向第1光学系统15输出被调制的激发光L1(第1步骤，调制步骤)。SLM14例如被构成为透过型或者反射型。在图1中表示透过型的SLM14。SLM14例如是折射率变化材料型SLM(例如LCOS(liquid crystal on silicon(硅基液晶))型SLM、LCD(liquid crystaldisplay(液晶显示器)))、可变镜型SLM(例如，segment mirror(分块镜)型SLM、continuousdeformablemirror(连续变形镜)型SLM)、或者使用了电寻址型液晶元件或光寻址型液晶元件的SLM等。SLM14被电连接于控制部21的控制器23，并构成空间光调制单元。SLM14其驱动由控制器23来进行控制。关于利用控制部21的SLM14的控制的细节在后面进行叙述。
第1光学系统15以从SLM14输出的激发光L1被导光至第1物镜16的方式将SLM14和第1物镜16光学结合。在这里的第1光学系统15具有使来自SLM14的激发光L1在第1物镜16的瞳孔聚光的透镜15a，并构成两侧远心光学系统。
第1物镜16为照明用的物镜，将由SLM14进行调制的激发光L1照射于试样S(第2步骤，照射步骤)。第1物镜16由压电(piezo)致动器或者步进电机等驱动元件而沿着其光轴能够进行移动。由此，能够调整激发光L1的聚光位置。还有，由第1光学系统15以及第1物镜16构成照射光学系统。
第2物镜17为检测用的物镜，将伴随于来自第1物镜16的激发光L1的照射而从试样S发出的检测光L2导光至光检测器20侧。在该例子中，第2物镜17以其光轴(检测光L2的光轴)与第1物镜16的光轴正交(交叉)的方式被配置。第2物镜17由压电致动器或者步进电机等驱动元件而沿着其光轴能够进行移动。由此，能够调整第2物镜17的焦点位置。
滤光器18是用于从被第2物镜17导光的光分离激发光L1和检测光L2并将被抽出的检测光L2输出至光检测器20侧的光学滤光器。滤光器18被配置于第2物镜17与光检测器20之间的光路上。第2光学系统19以从第2物镜17输出的检测光L2被导光至光检测器20的方式将第2物镜17和光检测器20光学结合。第2光学系统19具有在光检测器20的受光面20a(图2)上使来自第2物镜17的检测光L2成像的透镜19a。还有，由第2光学系统19以及第2物镜17构成检测光学系统。
光检测器20对被第2物镜17导光并在受光面20a上被成像的检测光L2的图像进行摄像(第3步骤，摄像步骤)。光检测器20是具有多个像素列并且能够进行多个像素列的每个的滚动读出的二维摄像元件。作为这样的光检测器20例如可以列举CMOS图像传感器等。如图2(a)所示，在光检测器20的受光面20a，在垂直于读出方向的方向上多个像素被排列而成的像素列R在读出方向上被排列多列。
在光检测器20中，如图2(b)所示，通过根据驱动时钟的驱动周期输入重置信号和读出开始信号，从而对每个像素列R控制曝光以及读出。在滚动读出中，读出开始信号以规定的时间差按顺序被输入到每个像素列R。因此，与同时进行所有像素列的读出的全面读出不同，每个像素列R的读出具有规定的时间差而按顺序被进行。
控制部21由包含处理器以及存储器等的计算机22以及包含处理器以及存储器等的控制器23构成。计算机22例如是个人电脑或者智能设备，由处理器来控制光扫描部13、第1物镜16、第2物镜17、光检测器20以及控制器23等的动作，并执行各种控制。例如，计算机22进行用于使利用光扫描部13的激发光L1的扫描与利用光检测器20的检测光L2的摄像的时机同步的控制。具体来说，对应于利用光扫描部13的激发光L1的扫描在光检测器20上检测出的检测光L2也进行移动。因此，计算机22配合于光检测器20上的检测光L2的移动以利用滚动读出的信号读出被进行的方式控制光检测器20或者光扫描部13。
控制器23与计算机22相电连接，按照图3所表示的那样的二维相位图案P控制SLM14上的多个像素的每个的相位调制量。相位图案P是与二维平面上的位置相关的相位值的图案，相位图案P中的各个位置对应于SLM14的多个像素。相位图案P的相位值被规定在0～2π弧度之间。在图3中，由颜色浓度来表示相位图案P的各部上的相位值。还有，相位图案P的相位值的上限也可以大于2π弧度。
控制器23对于SLM14的各个像素按照相位图案P中的对应于该像素的位置的相位值控制该像素的相位调制量。具体来说，例如在控制器23内设置将作为DVI(digital videointerface(数字视频接口))等的数字数据被输入的相位图案P的相位值转换成被施加于各个像素的驱动电压值的D/A转换部(数字/模拟转换器)。如果从计算机22将相位图案P输入到控制器23的话则控制器23由D/A转换部将相位图案P的相位值转换成驱动电压值，并将驱动电压值输入到SLM14。SLM14对应于被输入的驱动电压值将电压施加于各个像素。还有，例如SLM14具有D/A转换部，控制器23也可以将对应于相位图案P的数字数据输入到SLM14。在此情况下，用SLM14的D/A转换部来将相位图案P的相位值转换成驱动电压值。另外，也可以不进行D/A转换而SLM14根据从控制器22输出的数字信号控制被施加于各个像素的电压值。
相位图案P由控制部21的计算机22根据规定的基本相位图案31被计算出。基本相位图案31例如预先被存储在计算机22的存储器。通过按照根据基本相位图案31计算出的相位图案P用SLM14调制激发光L1，从而能够从第1物镜16照射片状的激发光L1。如后面所述相位图案P也会有通过进一步将其他图案重叠于基本相位图案31来进行计算的情况，以下，对基本相位图案31就这样作为相位图案P被使用的情况进行说明。
如图3所示，基本相位图案31被设定在矩形状的范围内。基本相位图案31具有相位值沿着规定的方向D1连续增加的矩形状的第1区域32、在方向D1上与第1区域32相对并且相位值沿着方向D1连续减少的矩形状的第2区域33。即，在第1区域32和第2区域33，相位值进行增减的方向成为互相相反。还有，在某个区域所谓“相位值连续增加”是指相位值遍布该区域全体不间断地连续。另外，相位值为0弧度的情况和相位值为2π弧度的情况是指相同状态，即使相位值跨越0弧度和2π弧度之间进行变化，相位值也连续。
在第1区域32，相位值沿着方向D1直线增加。在第2区域33，相位值沿着方向D1直线减少。即使在第1区域32以及第2区域33的任一区域，相位值也均仅变化2π弧度。即，第1区域32中的相位值的斜率(增加的比例)的绝对值和第2区域33中的相位值的斜率(减少的比率)的绝对值相等。即使在第1区域32以及第2区域33的任一区域，相位值也均沿着与方向D1相正交的方向D2而成为一定。第1区域32和第2区域33互相邻接，在其边界上相位值连续。在该例子中，边界上的相位值成为0弧度。基本相位图案31关于通过方向D1上的中心并且与方向D1相正交的直线(中心线)C而成为线对称。在该例子中，第1区域32和第2区域33的边界位于中心线C上。
图4是说明通过按照基本相位图案31用SLM14调制激发光L1从而片状的激发光被生成的情况的概念图。图4(a)是表示从对应于方向D2的方向d2观察的情况下的激发光L1的光路的图，图4(b)是表示从对应于方向D1的方向d1观察的情况下的激发光L1的光路的图。在图4(a)中，作为入射到第1区域32的激发光L1的光路的例子，按从第1物镜16的光轴X起的距离小的顺序表示3个激发光A1,B1,C1。另外，作为入射到第2区域33的激发光L1的光路的例子，按从光轴X起的距离小的顺序表示3个激发光A2,B2,C2。
如图4(a)所示，激发光A1,A2在SLM14上其相位只延迟了规定量并且在光轴X上被成像。在激发光B1,B2中，在SLM14上的相位的延迟量大于激发光A1,A2。因此，激发光B1,B2在比激发光A1,A2更远离于第1物镜16的位置的光轴X上被成像。在激发光C1,C2中，在SLM14上的相位的延迟量小于激发光A1,A2，相位在SLM14上基本上没有变化。因此，激发光C1,C2在比激发光A1,A2更接近第1物镜16的位置的光轴X上被成像。
如图4(b)所示，在从方向d1观察的情况下，激发光L1的相位在SLM14上不发生变化。综上所述，在规定的成像位置Y1上生成片状的激发光L1。在该例子中，该片状的激发光L1以其宽度方向沿着方向d2的方式被生成于光轴X上。
如以上所说明的那样，在光片显微镜1中，根据具有相位值沿着方向D1连续增加的第1区域32、相位值沿着方向D1连续减少的第2区域33的基本相位图案31计算出相位图案P。通过按照该相位图案P用SLM14调制激发光，从而能够从第1物镜16相对于试样S照射片状的激发光L1。因此，没有必要如现有技术那样为了生成片状的激发光L1而扫描贝塞尔光束的聚光点，并且能够省略用于该扫描的光学元件等。因此，根据该光片显微镜1，能够以简单的结构生成片状的激发光L1。再有，因为没有必要如现有技术那样为了生成片状的激发光L1而扫描贝塞尔光束的聚光点，所以能够使控制容易化并且能够缩短图像取得所需要的时间。
在光片显微镜1中，在第1区域32，相位值沿着方向D1直线增加，在第2区域33，相位值沿着方向D1直线减少。由此，因为基本相位图案31被单纯化，所以不使用复杂的光学元件等而能够以更加简单的结构生成片状的激发光L1。即，在第1区域32以及第2区域33的至少一方中相位值沿着方向D1不直线增加，在此情况下恐怕用于生成片状的激发光L1的第1光学系统15或者第1物镜16等的光学系统的结构会复杂化。相对于此，在光片显微镜1中，因为即使在第1区域32以及第2区域33的任一区域相位值也均沿着方向D1直线增加，所以用于生成片状的激发光L1的光学系统的结构能够简易化。
在光片显微镜1中，基本相位图案31关于直线C而成为线对称。由此，能够将片状的激发光L1生成于第1物镜16的光轴X上。因此，第1物镜16以及第2物镜17的光轴调整变得容易。
在光片显微镜1中，第1区域32和第2区域33互相邻接并且在其边界上相位值连续。由此，因为基本相位图案31被单纯化，所以不使用复杂的光学元件等而能够以更加简单的结构生成片状的激发光L1。
在光片显微镜1中，具备相对于试样S扫描激发光L1的光扫描部13，因此，能够相对于试样S扫描从第1物镜16被照射的激发光L1。
在光片显微镜1中，光检测器20是具有多个像素列R并且能够滚动读出的二维摄像元件。由此，与使用能够全面读出的二维摄像元件的情况相比，能够提高S/N。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明并不限于上述实施方式。例如，也可以使用图5所表示的第1变形例的基本相位图案31。在基本相位图案31A的第2区域33A，相位值沿着方向D1只直线减少4π弧度。即，第1区域32中的相位值的斜率的绝对值和第2区域33A中的斜率的绝对值不同。基本相位图案31A关于中心线C而成为非线对称。在该例子中，第1区域32与第2区域33A的边界也位于中心线C上。
即使是在这样的基本相位图案31A被使用的情况下，也如图6所示通过按照基本相位图案31A由SLM14调制激发光L1从而生成片状的激发光L1。在此情况下，如图6(a)所示，在入射到第2区域33A的激发光A2中，在SLM14上的相位的延迟量大于入射到第1区域32的激发光A1。同样，在激发光B2中，在SLM14上的相位的延迟量大于激发光B1，在激发光C2中，在SLM14上的相位的延迟量大于激发光C1。由此，在比上述实施方式的情况下的成像位置Y1更远离第1物镜16的成像位置Y2上生成片状的激发光L1。该片状的激发光L1被生成于与光轴X上不同的位置。
这样，即使由第1变形例也与上述实施方式的情况相同，能够从第1物镜16相对于试样S照射片状的激发光L1，并且能够以简单的结构生成片状的激发光L1。另外，在第1变形例中因为基本相位图案31关于直线C而成为非线对称，所以能够将片状的激发光L1生成于与第1物镜16的光轴X上不同的位置。
也可以使用图7所表示的第2变形例的基本相位图案31B、第3变形例的基本相位图案31C、或者第4变形例的基本相位图案31D。在基本相位图案31B的第1区域33B，相位值沿着方向D1只直线增加4π弧度。即，第1区域32B中的相位值的斜率的绝对值和第2区域33A中的相位值的斜率的绝对值相等。
在基本相位图案31C中，第1区域32和第2区域33的方向D1上的位置关系成为与上述实施方式的情况相反。即。相对于在上述的基本相位图案31中在第1区域32自边界(中心线C)起的距离变得越大则相位值越增加并且在第2区域33自边界起的距离变得越小则相位值越减少，在基本相位图案31C中在第1区域32自边界起的距离变得越小则相位值越增加并且在第2区域33自边界起的距离变得越大则相位值越减少。
在基本相位图案31D中，与上述第3变形例相同，第1区域32D和第2区域33D的方向D1上的位置关系成为与上述实施方式的情况相反。再有，在基本相位图案31D中，在第1区域32D相位值沿着方向D1只直线增加4π弧度且在第2区域33D相位值沿着方向D1只直线减少4π弧度。基本相位图案31B～31D关于中心线C而成为线对称。即使在基本相位图案31B～31D中第1区域32与第2区域33A的边界也位于中心线C上。
即使是在这些基本相位图案31B～31D被使用的情况下也与上述实施方式的情况相同，能够从第1物镜16相对于试样S照射片状的激发光L1，并且能够以简单的结构生成片状的激发光L1。
如图8所示，也可以通过将衍射光栅状的衍射光栅图案41重叠于基本相位图案31从而计算出相位图案P。衍射光栅图案41在方向D2上成为衍射光栅状。另外，如图9所示，例如也可以通过将菲涅尔透镜等的透镜状的透镜图案42重叠于基本相位图案31从而计算出相位图案P。还有，也可以通过将衍射光栅图案41或者透镜图案42重叠于基本相位图案31A～31C从而计算出相位图案P。
即使是在这些情况下也与上述实施方式的情况相同，能够从第1物镜16相对于试样16照射片状的激发光L1，并且能够以简单的结构生成片状的激发光L1。另外，不设置衍射光栅或者透镜元件而能够将激发光的相位设为衍射光栅状或者透镜状。因此，能够以更加简单的结构生成片状的激发光L1。
也可以如图10所表示的第5变形例的光片显微镜1D那样进行构成。光片显微镜1D在具备构成望远镜光学系统的第1光学系统15D的方面与上述实施方式的光片显微镜1不同。第1光学系统15D具有使来自SLM14的激发光L1在第1物镜16的瞳孔聚光的2个透镜15Da,15Db，并构成望远镜光学系统。作为这样的望远镜光学系统可以列举4f光学系统、开普勒光学系统、或者伽利略光学系统等。还有，由第1光学系统15D以及第1物镜16构成照射光学系统。
即使由这样的光片显微镜1D也如图11所示通过按照基本相位图案31用SLM14来调制激发光L1从而生成片状的激发光L1。这样，即使由第5变形例也与上述实施方式的情况相同，能够从第1物镜16相对于试样S照射片状的激发光L1，并且能够以简单的结构生成片状的激发光L1。
也可以在上述实施方式的基本相位图案31中进一步设置在方向D1上相位值为一定的第3区域。这样的第3区域被设置于例如第1区域32与第2区域33之间。在此情况下，第1区域32和第2区域33互相不邻接。
在上述实施方式中，光检测器20也可以是能够滚动读出的区域图像传感器(areaimage sensor)。第1光学系统15也可以被省略，从SLM14输出的激发光L1也可以被直接输入到第1物镜16。光扫描部13也可以以接受从SLM14输出的激发光L1的方式被配置。第1物镜16的光轴和第2物镜17的光轴既可以不正交，也可以互相不交叉。
控制部21也可以通过适当变更相位图案P从而控制所生成的片状的激发光L1的波长、薄片的厚度、聚光位置、或者形状等。控制部21也可以将用于像差修正的图案重叠于基本相位图案31并计算出相位图案P。该用于像差修正的图案也可以根据从光检测器20输出的图像数据进行制作。由此，能够进行反馈修正。例如，在透镜15a与第1物镜16之间也可以设置具有用于截止激发光L1的0次光或者高次光的狭缝的光学元件。由此，能够对不需要的光(可能成为噪音的光)进行遮光。
控制部21也可以对应于相位图案P设定在能够滚动读出的光检测器20上被同时曝光的像素列数N。此时，控制部21根据被设定的像素列数N以及各个像素列的曝光期间T1设定滚动读出的读出期间T2。在此情况下，各个像素列的曝光期间T1由使用者等来进行设定。控制部21也可以根据被设定的像素列数N以及滚动读出的读出期间T2设定各个像素列的曝光期间T1。在此情况下，滚动读出的读出期间T2由使用者等来进行设定。即使是在任一情况下，控制部21也均以利用光扫描部13的激发光L1的扫描和利用能够滚动读出的光检测器20的各个像素列R的信号读出进行同步的方式控制光扫描部13或者光检测器20。
照射光学系统以及检测光学系统也可以不包含物镜。在此情况下，也可以替代第1物镜16或者第2物镜17而使用聚光透镜。
符号的说明
1…光片显微镜(图像取得装置)、11…光源、13…光扫描部、14…空间光调制器、16…第1物镜、17…第2物镜、20…光检测器、21…控制部、22…计算机、23…控制器、31…基本相位图案、32…第1区域、33…第2区域、41…衍射光栅图案、42…透镜图案、C…直线(中心线)、D1…规定的方向、L1…激发光、L2…检测光、P…相位图案、R…像素列、S…试样。

Claims (12)

1.一种图像取得装置，其特征在于：
具备：
光源，输出包含使试样激发的波长的激发光；
空间光调制器，具有被排列成二维的多个像素并且对所述多个像素的每个像素调制所述激发光的相位；
照射光学系统，将所述被调制的激发光照射于试样；
检测光学系统，对伴随于来自所述照射光学系统的所述激发光的照射而从所述试样发出的检测光进行成像；
光检测器，对被所述检测光学系统成像的所述检测光的图像进行摄像；以及
控制部，按照分别对应于所述多个像素的相位值二维地分布的相位图案，控制所述多个像素的每个像素的相位调制量，
所述相位图案是基于规定的基本相位图案而被生成的相位图案，
所述基本相位图案具有所述相位值沿着规定的方向连续地增加的第1区域、以及在所述规定的方向上与所述第1区域相对并且所述相位值沿着所述规定的方向连续地减少的第2区域。
2.如权利要求1所述的图像取得装置，其特征在于：
在所述第1区域中，所述相位值沿着所述规定的方向直线地增加，在所述第2区域中，所述相位值沿着所述规定的方向直线地减少。
3.如权利要求1或者2所述的图像取得装置，其特征在于：
所述基本相位图案关于通过所述规定的方向上的中心并且与所述规定的方向相正交的直线而成为线对称。
4.如权利要求1或者2所述的图像取得装置，其特征在于：
所述基本相位图案关于通过所述规定的方向上的中心并且与所述规定的方向相正交的直线而成为非线对称。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
所述第1区域和所述第2区域互相邻接并且在其边界上所述相位值连续。
6.如权利要求1～5中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
所述相位图案是衍射光栅状的衍射光栅图案和所述基本相位图案被重叠后的相位图案。
7.如权利要求1～6中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
所述相位图案是透镜状的透镜图案和所述基本相位图案被重叠后的相位图案。
8.如权利要求1～7中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
进一步具备相对于所述试样扫描所述激发光的光扫描部。
9.如权利要求1～8中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
所述光检测器是具有多个像素列并且能够滚动读出的区域图像传感器。
10.如权利要求1～9中的任意一项所述的图像取得装置，其特征在于：
所述图像取得装置为光片显微镜。
11.一种图像取得方法，其特征在于：
包含：
调制步骤，由具有被排列成二维的多个像素的空间光调制器，对所述多个像素的每个像素调制包含使试样激发的波长的激发光的相位；
照射步骤，将所述被调制的激发光照射于所述试样；以及
摄像步骤，对伴随于所述激发光的照射而从所述试样发出的检测光进行成像并对被成像的所述检测光的图像进行摄像，
在所述调制步骤中，按照基于规定的基本相位图案而被生成并且分别对应于所述多个像素的相位值二维地分布的相位图案，调制所述多个像素的每个像素的相位调制量，
所述基本相位图案具有所述相位值沿着规定的方向连续地增加的第1区域、以及在所述规定的方向上与所述第1区域相对并且所述相位值沿着所述规定的方向连续地减少的第2区域。
12.一种空间光调制单元，其特征在于：
是被用于光片显微镜的空间光调制单元，
具备：
空间光调制器，具有被排列成二维的多个像素并且对所述多个像素的每个像素调制被输入的光的相位并输出调制后的光；以及
控制部，按照分别对应于所述多个像素的相位值二维地分布的相位图案，控制所述多个像素的每个像素的相位调制量，
所述相位图案是基于规定的基本相位图案而被生成的相位图案，
所述基本相位图案具有所述相位值沿着规定的方向连续地增加的第1区域、以及在所述规定的方向上与所述第1区域相对并且所述相位值沿着所述规定的方向连续地减少的第2区域。
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