JP2012098692A5 - - Google Patents

Description

上記目的を達成する第１の観点に係る顕微鏡の発明は、
照明光を空間変調する第一の領域と第二の領域とを含む複数の領域を有する変調光学素子と、
該変調光学素子により変調される前記照明光の光学特性を調整する調整素子と、
を備え、
前記調整素子は、前記第一の領域及び前記第二の領域の各領域の面積、および、前記各領域により変調された前記照明光の位相および透過率、に基づいて、前記第一の領域および前記第二の領域を透過した前記照明光の電場が、前記照明光の集光位置において干渉により相殺されるように調整する、ことを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る顕微鏡において、
前記調整素子は、前記各領域の前記面積、前記透過率および前記位相の積が相殺されるように調整する、ことを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る顕微鏡において、
前記調整素子は、前記変調光学素子により空間変調された前記照明光の瞳面内における前記複数の領域に対応する各領域ｉの面積をＳ_ｉ、当該領域ｉを通過した光の位相をθ_ｉ、透過率をＴ_ｉ、エネルギー密度をＵ_ｉとするとき、以下の関係式を満たすように調整する、ことを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第１乃至３のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記調整素子は、前記変調光学素子に一体に形成されている、ことを特徴とするものである。

第５の観点に係る発明は、第１乃至４のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記複数の領域として、光軸を中心として動径方向に分割された領域を含む、ことを特徴とするものである。

第８の観点に係る発明は、第１乃至７のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記複数の領域として、同心円状に分割された領域を含む、ことを特徴とするものである。

第１７の観点に係る発明は、第９乃至１６のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記第１照明光および前記第２照明光を発生可能な照明光源を有し、
前記第１照明光および前記第２照明光は、前記照明光源から同時に発生される、ことを特徴とするものである。

前記照明光学系からの前記第１照明光および前記第２照明光の照射により前記試料から発生する光を検出する光検出器と、
該光検出器の入射面側で前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置された開口が可変の共焦点ピンホールと、
該共焦点ピンホールの前記開口を可変する駆動部と、
前記複数の照明光源を制御して前記第１照明光および前記第２照明光を同時に発生させるとともに、前記第１照明光および前記第２照明光に応じて、前記共焦点ピンホールの前記開口が下式を満たすように、前記駆動部を介して前記開口を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。

NA：対物レンズの開口数
M：対物側の集光像に対する光検出器側の倍率
lp：第１照明光波長
le：第２照明光波長
s_dip：蛍光抑制断面積
C_e0：第２照明光のピーク強度
e_e：第２照明光のフォトンフラックス

第１９の観点に係る発明は、第９乃至１８のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
２種類以上の波長の照明光を発生可能な複数の照明光源を有し、
前記第１照明光および前記第２照明光は、前記複数の照明光源から同時に発生される、ことを特徴とするものである。
第２０の観点に係る発明は、第１乃至１９のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記複数の領域の少なくとも１つの領域において、前記透過率および前記位相の少なくとも一つが不均一である、ことを特徴とするものである。
第２１の観点に係る発明は、第１乃至２０のいずれかの観点に係る顕微鏡において、
前記調整素子は、前記変調光学素子の前記複数の領域の少なくとも１つの領域において、当該領域を透過した前記照明光の前記透過率および前記位相の少なくとも一つを均一になるように調整する、ことを特徴とするものである。
第２２の観点に係る発明は、第２１の観点に係る顕微鏡において、
前記調整素子は、前記透過率を補償する素子である、ことを特徴とするものである。

Claims (22)

1. 照明光を空間変調する第一の領域と第二の領域とを含む複数の領域を有する変調光学素子と、
   該変調光学素子により変調される前記照明光の光学特性を調整する調整素子と、
   を備え、
   前記調整素子は、前記第一の領域及び前記第二の領域の各領域の面積、および、前記各領域により変調された前記照明光の位相および透過率、に基づいて、前記第一の領域および前記第二の領域を透過した前記照明光の電場が、前記照明光の集光位置において干渉により相殺されるように調整する、顕微鏡。
2. 前記調整素子は、前記各領域の前記面積、前記透過率および前記位相の積が相殺されるように調整する、請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記調整素子は、前記変調光学素子により空間変調された前記照明光の瞳面内における前記複数の領域に対応する各領域ｉの面積をＳ_ｉ、当該領域ｉを通過した光の位相をθ_ｉ、透過率をＴ_ｉ、エネルギー密度をＵ_ｉとするとき、以下の関係式を満たすように調整する、請求項２に記載の顕微鏡。
   

   
4. 前記調整素子は、前記変調光学素子に一体に形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
5. 前記変調光学素子は、前記複数の領域として、光軸を中心として動径方向に分割された領域を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
6. 前記変調光学素子における前記複数の領域は、光軸を挟んで位置する領域ａおよび領域ｂにおける透過率をそれぞれＴ_ａおよびＴ_ｂとし、面積をそれぞれＳ_ａおよびＳ_ｂとし、位相をそれぞれθ_ａおよびθ_ｂとするとき、
   Ｔ_ａＳ_ａsinθ_ａ＋Ｔ_ｂＳ_ｂsinθ_ｂ＝０
   を満たす、請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記領域ａおよび前記領域ｂの面積が等しい、請求項６に記載の顕微鏡。
8. 前記変調光学素子は、前記複数の領域として、同心円状に分割された領域を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の顕微鏡。
9. 前記照明光は、少なくとも２以上の励起量子状態をもつ物質を安定状態から第１量子状態に励起して発光させるための第１照明光と、前記物質を更に他の量子状態に遷移させて発光を抑制する第２照明光とを有し、
   前記第１照明光と前記第２照明光とを一部重ね合わせて前記物質を含む試料に集光する対物レンズを含む照明光学系を、さらに備え、
   前記照明光学系に前記変調光学素子および前記調整素子が配置されている、請求項１に記載の顕微鏡。
10. 前記変調光学素子は、前記第２照明光を位相変調する、請求項９に記載の顕微鏡。
11. 前記変調光学素子は、前記第１照明光を電場の符号を変えずに透過させる、請求項１０に記載の顕微鏡。
12. 前記変調光学素子は、光学多層膜を備える、請求項１１に記載の顕微鏡。
13. 前記照明光学系は、前記第１照明光の光軸と前記第２照明光の光軸とを空間的に一致させて重ね合わせる、請求項９に記載の顕微鏡。
14. 前記照明光学系は、シングルモードファイバを有し、
    前記第１照明光および前記第２照明光は、前記シングルモードファイバを経て前記変調光学素子および前記調整素子に入射される、請求項１３に記載の顕微鏡。
15. 前記調整素子は、前記照明光の光束径を調整するアイリスからなる、請求項９に記載の顕微鏡。
16. 前記アイリスは、入射する照明光の光軸に対して直交する方向に移動可能である、請求項１５に記載の顕微鏡。
17. 前記第１照明光および前記第２照明光を発生可能な照明光源を有し、
    前記第１照明光および前記第２照明光は、前記照明光源から同時に発生される、請求項９乃至１６のいずれか一項に記載の顕微鏡。
18. 前記照明光学系からの前記第１照明光および前記第２照明光の照射により前記試料から発生する光を検出する光検出器と、
    該光検出器の入射面側で前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置された開口が可変の共焦点ピンホールと、
    該共焦点ピンホールの前記開口を可変する駆動部と、
    前記複数の照明光源を制御して前記第１照明光および前記第２照明光を同時に発生させるとともに、前記第１照明光および前記第２照明光に応じて、前記共焦点ピンホールの前記開口が下式を満たすように、前記駆動部を介して前記開口を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項１７に記載の顕微鏡。
    

    

    NA：対物レンズの開口数
    M：対物側の集光像に対する光検出器側の倍率
    lp：第１照明光波長
    le：第２照明光波長
    s_dip：蛍光抑制断面積
    C_e0：第２照明光のピーク強度
    e_e：第２照明光のフォトンフラックス
    
19. ２種類以上の波長の照明光を発生可能な複数の照明光源を有し、
    前記第１照明光および前記第２照明光は、前記複数の照明光源から同時に発生される、請求項９乃至１８のいずれか一項に記載の顕微鏡。
20. 前記変調光学素子は、前記複数の領域の少なくとも１つの領域において、前記透過率および前記位相の少なくとも一つが不均一である、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の顕微鏡。
21. 前記調整素子は、前記変調光学素子の前記複数の領域の少なくとも１つの領域において、当該領域を透過した前記照明光の前記透過率および前記位相の少なくとも一つを均一になるように調整する、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の顕微鏡。
22. 前記調整素子は、前記透過率を補償する素子である、請求項２１に記載の顕微鏡。