JP2015031882A - 超解像顕微鏡及び変調光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明光学系の第1照明光及び第2照明光が通る光路中に配置されて、第2照明光を空間変調する変調光学素子10を備え、変調光学素子10は、屈折率分布において異方性を有する複数の光学基板が同一面内に接合され、かつ、少なくとも2枚の光学基板は第2照明光の偏光方向に対して異なる屈折率を有する。
【選択図】図7
Description
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1照明光、及び、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2照明光を、一部空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記第1照明光及び前記第2照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記第1照明光及び前記第2照明光の照射により前記試料から発生する光応答信号を検出する検出部と、
前記照明光学系の前記第1照明光及び前記第2照明光が通る光路中に配置され、前記第2照明光を空間変調する変調光学素子と、を備え、
前記変調光学素子は、屈折率分布において異方性を有する複数の光学基板が同一面内に接合され、かつ、少なくとも2枚の前記光学基板は前記第2照明光の偏光方向に対して異なる屈折率を有する。
少なくとも2枚の前記光学基板は入射光の偏光方向に対して異なる屈折率を有する。
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1照明光、及び、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2照明光を、一部空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記第1照明光及び前記第2照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記第1照明光及び前記第2照明光の照射により前記試料から発生する光応答信号を検出する検出部と、
前記照明光学系の前記第1照明光及び前記第2照明光が通る光路中に配置され、前記第1照明光及び前記第2照明光を空間変調する変調光学素子と、を備え、
前記変調光学素子は、前記第1照明光及び前記第2照明光に対して異なる偏光特性を有する複数の光学基板が同一面内に接合され、かつ、各光学基板には異なる光学特性を有する光学薄膜が積層されている。
各光学基板上に積層された異なる光学特性を有する光学薄膜と、を備える。
先ず、第1実施の形態に係る超解像顕微鏡に使用される変調光学素子について説明する。本実施の形態に使用される変調光学素子は、光学薄膜を用いずに、光学基板の研磨及び切削加工で作製されるものである。具体的には、偏光特性の異なる光学基板を同一面内に接合し、一体で光学研磨して作製される。
φe=π+2m×π (1)
φp=2n×π (2)
先ず、第2実施の形態に係る超解像顕微鏡に使用される変調光学素子について説明する。本実施の形態に使用される変調光学素子は、スパイラル位相板のパターンと輪帯位相板のパターンとを含むハイブリッドパターンを有するものである。具体的には、異なる偏光特性を有する輪帯状の接合基板を用いて、偏光及び位相を制御するように構成される。これにより、ポンプ光及びイレース光の更なる最適化を図り、集光点近傍においてポンプ光はガウスビームを保ちつつ、イレース光のみをビーム整形する2色性を付加する。
1a 円柱基板
1b 輪帯基板
10 変調光学素子
21 シングルモードファイバ
22 コリメータレンズ
23 アイリス
24 バンドパスフィルタ
25 ガルバノミラー光学系
26 瞳投影レンズ
27 対物レンズ
31 ブロックフィルタ
32 集光レンズ
33 ピンホール
34 光検出器
36 1/4波長板
50 変調光学素子
50a 接合基板
51a 中央部
51b 輪帯部
Claims (22)
- 少なくとも2以上の励起量子状態をもつ分子を含む試料を観察する超解像顕微鏡であって、
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1照明光、及び、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2照明光を、一部空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記第1照明光及び前記第2照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記第1照明光及び前記第2照明光の照射により前記試料から発生する光応答信号を検出する検出部と、
前記照明光学系の前記第1照明光及び前記第2照明光が通る光路中に配置され、前記第2照明光を空間変調する変調光学素子と、を備え、
前記変調光学素子は、屈折率分布において異方性を有する複数の光学基板が同一面内に接合され、かつ、少なくとも2枚の前記光学基板は前記第2照明光の偏光方向に対して異なる屈折率を有する、超解像顕微鏡。 - 請求項1に記載の超解像顕微鏡において、
前記光学基板は水晶基板であり、
少なくとも2枚の前記水晶基板は、進相軸の方向が交差して接合されている、超解像顕微鏡。 - 請求項1又は2に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子に前記第1照明光及び前記第2照明光が同軸で入射する、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
複数の前記光学基板は、同心状に接合されている、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記第2照明光に対して1/2波長板として機能する厚みを有する、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、直線偏光した前記第2照明光を電場の振動軸が同じ方向の直線偏光で、かつ、電場の向きが反対となるように変調する、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記第1照明光に対して1波長板として機能する厚みを有する、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記第2照明光に対する反射防止膜を有する、超解像顕微鏡。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子の入射側に、前記第2照明光に対する1/4波長板が配置されている、超解像顕微鏡。 - 請求項9に記載の超解像顕微鏡において、
前記1/4波長板は、前記照明光学系の光軸を中心として回転調整可能である、超解像顕微鏡。 - 少なくとも2以上の励起量子状態をもつ分子を含む試料を観察する超解像顕微鏡であって、
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1照明光、及び、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2照明光を、一部空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記第1照明光及び前記第2照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記第1照明光及び前記第2照明光の照射により前記試料から発生する光応答信号を検出する検出部と、
前記照明光学系の前記第1照明光及び前記第2照明光が通る光路中に配置され、前記第1照明光及び前記第2照明光を空間変調する変調光学素子と、を備え、
前記変調光学素子は、前記第1照明光及び前記第2照明光に対して異なる偏光特性を有する複数の光学基板が同一面内に接合され、かつ、各光学基板には異なる光学特性を有する光学薄膜が積層されている、超解像顕微鏡。 - 請求項11に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子に前記第1照明光及び前記第2照明光が同軸で入射する、超解像顕微鏡。 - 請求項11又は12に記載の超解像顕微鏡において、
複数の前記光学基板は、同心状に接合されている、超解像顕微鏡。 - 請求項11〜13のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記光学基板は水晶基板であり、
少なくとも2枚の前記水晶基板は、進相軸の方向が交差して接合されている、超解像顕微鏡。 - 請求項14に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記第2照明光に対して1/4波長板として機能する厚みを有し、
少なくとも2枚の前記水晶基板は、進相軸の方向が直交して接合されている、超解像顕微鏡。 - 請求項15に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、直線偏光した前記第2照明光を少なくとも2枚の前記水晶基板により互いに反対方向に回転する円偏光に変調する、超解像顕微鏡。 - 請求項11〜16のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子は、前記第1照明光に対して1波長板として機能する厚みを有する、超解像顕微鏡。 - 請求項11〜17のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記光学薄膜は、前記第2照明光の位相を光軸中心に2πの整数倍で回転させる、超解像顕微鏡。 - 請求項18に記載の超解像顕微鏡において、
少なくとも2枚の前記光学基板に対応する前記光学薄膜は、前記第2照明光の位相を互いに反対方向に回転させる、超解像顕微鏡。 - 請求項11〜19のいずれか一項に記載の超解像顕微鏡において、
前記変調光学素子を透過する前記第1照明光の瞳面の位相分布の最大値と最小値との差の絶対値が1/4波長以下である、超解像顕微鏡。 - 同一面内に接合され、屈折率分布において異方性を有する複数枚の光学基板を備え、
少なくとも2枚の前記光学基板は入射光の偏光方向に対して異なる屈折率を有する、変調光学素子。 - 同一面内に接合され、異なる波長の光に対して異なる偏光特性を有する複数の光学基板と、
各光学基板上に積層された異なる光学特性を有する光学薄膜と、
を備える変調光学素子。
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