JP2016075810A - Light irradiation device and light irradiation method - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light irradiation device and a light irradiation method capable of simply realizing a structure for moving an irradiation region of vessel light.SOLUTION: A vessel light irradiation device 1A includes: a laser light source 10 for outputting modulated light 1; a SLM 20 for modulating the modulated light L1 from the laser light source 10 and outputting modulation light L2; and an object lens 30 for converting the modulation light L2 from the SLM 20 into vessel light Lb so as to be irradiated on an object B. The object lens 30 is a Fourier transformation lens. A phase pattern presented to the SLM 20 includes: a first pattern for focusing the modulation light L2 on a pupil plane 31 of the object lens 30 by having a rotation symmetrical phase distribution around a certain reference point; and a second pattern superposed on the first pattern, constant in phase value in a radiation direction extending from the reference point, and having a continuous phase change in the peripheral direction with the reference point as a center.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光照射装置及び光照射方法に関する。   The present invention relates to a light irradiation apparatus and a light irradiation method.

非特許文献1には、ベッセル光照明に関する技術が記載されている。非特許文献1に記載された装置では、アキシコンレンズによってベッセル光が生成されたのち、別のレンズを用いてベッセル光がフーリエ変換されることによりリング光が生成される。生成されたリング光は、空間光変調器(Spatial Light Modulator;SLM)によって複素振幅変調され、レンズによって再びフーリエ変換されることによりベッセル光となる。そして、SLMにおける複素振幅変調の変調パターンを変化させることにより、ベッセル光照明の位置を任意に変更する。   Non-Patent Document 1 describes a technique related to Bessel light illumination. In the apparatus described in Non-Patent Document 1, after the Bessel light is generated by the axicon lens, the Bessel light is Fourier-transformed using another lens to generate ring light. The generated ring light is subjected to complex amplitude modulation by a spatial light modulator (SLM) and is subjected to Fourier transform again by a lens to become Bessel light. Then, the position of the Bessel light illumination is arbitrarily changed by changing the modulation pattern of the complex amplitude modulation in the SLM.

T. Cizmar et al., “Generation of multiple Bessel beams for a biophotonics workstation”, OPTICS EXPRESS14024, Vol. 16, No. 18, 1 September 2008T. Cizmar et al., “Generation of multiple Bessel beams for a biophotonics workstation”, OPTICS EXPRESS14024, Vol. 16, No. 18, 1 September 2008

近年、光学顕微鏡においてSLMを利用し、対象物に照射される照明光を制御することが研究されている。例えば、SLMを用いて照明光をベッセル光とする場合には、レーザ加工装置や蛍光顕微計測装置への応用が考えられる。また、ベッセル光照明は任意の角度成分のみによって構成される光であることから、角度依存性を基に計測を行うシステム、例えば全反射照明系、ブリュースター角顕微鏡、或いはエリプソメトリーといった分野への応用も考えられる。   In recent years, using an SLM in an optical microscope to control illumination light applied to an object has been studied. For example, when the illumination light is converted into Bessel light using an SLM, application to a laser processing apparatus or a fluorescence microscopic measurement apparatus is conceivable. In addition, since Bessel illumination is light that consists of only an arbitrary angle component, it can be used in systems such as total reflection illumination systems, Brewster's angle microscopes, or ellipsometry systems that measure based on angular dependence. Applications are also possible.

SLMを用いてベッセル光を生成するためには、対物レンズの瞳面に照明光を集光させるとよい。例えば、トロイダルレンズパターンなどの位相パターンをSLMに呈示させ、照明光を瞳面においてリング状に集光させることにより、対物レンズにおいてスポット状(点状)のベッセル光が生成される。しかしながら、このようなスポット状のベッセル光の照射領域を移動させるためには、対物レンズを含む光学系の移動が必要となってしまい、装置構成が大型化・複雑化してしまう。なお、非特許文献1に記載された方式では、ベッセル光照明の位置をSLMの複素振幅変調によって変更しているが、その変調の前にアキシコンレンズを用いてベッセル光を生成する必要があるので、装置の大型化及び複雑化といった問題を解決できない。また、アキシコンレンズが光学システム内に装備されるので、ベッセル光照明とは異なる種類の照明光を同一の装置で実現するためには、光学システムの機械的な切り替え機構が必要となってしまう。   In order to generate Bessel light using the SLM, illumination light may be collected on the pupil plane of the objective lens. For example, a phase pattern such as a toroidal lens pattern is presented on the SLM, and illumination light is condensed in a ring shape on the pupil plane, whereby spot-like (dotted) Bessel light is generated in the objective lens. However, in order to move such an irradiation area of the spot-like Bessel light, it is necessary to move the optical system including the objective lens, which increases the size and complexity of the apparatus configuration. In the method described in Non-Patent Document 1, the position of the Bessel light illumination is changed by complex amplitude modulation of the SLM, but it is necessary to generate Bessel light using an axicon lens before the modulation. Therefore, it is impossible to solve problems such as an increase in size and complexity of the apparatus. In addition, since an axicon lens is provided in the optical system, a mechanical switching mechanism of the optical system is required to realize different types of illumination light from the Bessel light illumination with the same device. .

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる光照射装置及び光照射方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a light irradiation apparatus and a light irradiation method capable of easily realizing a configuration for moving the irradiation region of the Bessel light. And

本発明による光照射装置は、ベッセル光を対象物に照射する装置であって、被変調光である光を出力する光源と、光源からの光を変調して変調光を出力する位相変調型の空間光変調器と、空間光変調器からの変調光をベッセル光に変換して対象物に照射する対物レンズとを備え、対物レンズがフーリエ変換レンズであり、空間光変調器に呈示される位相パターンが、或る点を中心として回転対称な位相分布を有することにより対物レンズの瞳面に変調光を集束させる第1パターンと、第1パターンに重畳され、点から延びる放射方向において位相値が一定であり、点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第2パターンとを含む。   A light irradiation apparatus according to the present invention is an apparatus for irradiating an object with Bessel light, a light source that outputs light that is modulated light, and a phase modulation type that modulates light from the light source and outputs modulated light. A spatial light modulator, and an objective lens that converts the modulated light from the spatial light modulator into Bessel light and irradiates the object, the objective lens being a Fourier transform lens, and a phase presented to the spatial light modulator The pattern has a phase distribution that is rotationally symmetric about a certain point, so that the modulated light is focused on the pupil plane of the objective lens, and the phase value is superimposed on the first pattern and has a phase value in the radial direction extending from the point. And a second pattern having a constant phase change in the circumferential direction centered on the point.

また、本発明による光照射方法は、ベッセル光を対象物に照射する方法であって、位相変調型の空間光変調器を用いて光源から出力された光を変調して変調光を出力し、フーリエ変換レンズである対物レンズを用いて変調光をベッセル光に変換して対象物に照射する、各ステップを備え、空間光変調器に呈示される位相パターンが、或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより対物レンズの瞳面に変調光を集束させる第1パターンと、第1パターンに重畳され、基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第2パターンとを含む。   The light irradiation method according to the present invention is a method of irradiating an object with Bessel light, which modulates light output from a light source using a phase modulation spatial light modulator and outputs modulated light, The phase pattern displayed on the spatial light modulator is rotationally symmetric around a certain reference point. Each phase pattern is converted into Bessel light using an objective lens, which is a Fourier transform lens, and irradiated onto an object. A first pattern for focusing the modulated light on the pupil plane of the objective lens by having a stable phase distribution, and a phase value that is superimposed on the first pattern and that is constant in the radial direction extending from the reference point, and centered on the reference point And a second pattern having a continuous phase change in the circumferential direction.

これらの光照射装置及び光照射方法では、位相パターンにおいて、ベッセル光を生成するための第1パターンに、第2パターンが重畳されている。第2パターンは、点から延びる放射方向において位相値が一定であり、点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する。本発明者は、このような第2パターンを重畳させることにより、周方向の位相変化に基づく方向にベッセル光の照射領域が移動することを見出した。このように、上記のベッセル光照射装置及びベッセル光照射方法によれば、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を、ベッセル光を生成するために必要な空間光変調器および対物レンズによって実現することができる。従って、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。   In these light irradiation apparatuses and light irradiation methods, the second pattern is superimposed on the first pattern for generating the Bessel light in the phase pattern. The second pattern has a constant phase value in the radial direction extending from the point, and has a continuous phase change in the circumferential direction around the point. The present inventor has found that the irradiation region of the Bessel light moves in the direction based on the phase change in the circumferential direction by superimposing such a second pattern. As described above, according to the above-described Bessel light irradiation apparatus and the Bessel light irradiation method, the configuration for moving the irradiation area of the Bessel light is realized by the spatial light modulator and the objective lens necessary for generating the Bessel light. can do. Therefore, the configuration for moving the irradiation area of the Bessel light can be easily realized.

また、上記の光照射装置及び光照射方法は、第1パターンがトロイダルパターンであることを特徴としてもよい。これにより、フーリエ変換レンズである対物レンズを介してベッセル光を好適に生成することができる。   In addition, the light irradiation apparatus and the light irradiation method described above may be characterized in that the first pattern is a toroidal pattern. Thereby, Bessel light can be suitably generated via the objective lens which is a Fourier transform lens.

また、上記の光照射装置及び光照射方法は、位相パターンが基準点を複数含んでおり、第2パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されていることを特徴としてもよい。これにより、複数の位置にベッセル光を同時に照射するとともに、各位置のベッセル光をそれぞれ独立した任意の方向に移動させることができる。   In the light irradiation apparatus and the light irradiation method, the phase pattern includes a plurality of reference points, and in the second pattern, the phase change centered on each reference point is individually set for each reference point. This may be a feature. As a result, it is possible to simultaneously irradiate the plurality of positions with the Bessel light, and to move the Bessel light at each position in independent arbitrary directions.

本発明による光照射装置及び光照射方法によれば、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。   According to the light irradiation apparatus and the light irradiation method of the present invention, a configuration for moving the irradiation region of the Bessel light can be easily realized.

本発明の実施形態に係るベッセル光照射装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the Bessel light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention. (a)対物レンズ及び対象物の近傍を拡大して示す図である。(b)瞳面を光軸方向から見た図である。(A) It is a figure which expands and shows the vicinity of an objective lens and a target object. (B) It is the figure which looked at the pupil surface from the optical axis direction. 制御部によってSLMに呈示される第1パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 1st pattern shown to SLM by the control part. 制御部によってSLMに呈示される第2パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 2nd pattern shown to SLM by a control part. (a),(b)第2パターンの位相分布をより詳しく説明するグラフである。(A), (b) It is a graph explaining the phase distribution of a 2nd pattern in more detail. 図3に示された第1パターンと、図4に示された第2パターンとが重畳されてなる位相パターンを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a phase pattern in which the first pattern shown in FIG. 3 and the second pattern shown in FIG. 4 are superimposed. 様々な第2パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。(a)第2パターンを表す。(b)(a)の第2パターンと図3の第1パターンとが重畳された位相パターンを示す。(c)図3の第1パターンのみが呈示された状態における照射領域と、(b)に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。It is a figure for demonstrating the relationship between various 2nd patterns and the moving direction of an irradiation area | region. (A) Represents the second pattern. (B) A phase pattern in which the second pattern of (a) and the first pattern of FIG. 3 are superimposed is shown. (C) conceptually shows a positional relationship between an irradiation region in a state where only the first pattern of FIG. 3 is presented and an irradiation region in a state where the phase pattern shown in (b) is presented. 様々な第2パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。(a)第2パターンを表す。(b)(a)の第2パターンと図3の第1パターンとが重畳された位相パターンを示す。(c)図3の第1パターンのみが呈示された状態における照射領域と、(b)に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。It is a figure for demonstrating the relationship between various 2nd patterns and the moving direction of an irradiation area | region. (A) Represents the second pattern. (B) A phase pattern in which the second pattern of (a) and the first pattern of FIG. 3 are superimposed is shown. (C) conceptually shows a positional relationship between an irradiation region in a state where only the first pattern of FIG. 3 is presented and an irradiation region in a state where the phase pattern shown in (b) is presented. 様々な第2パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。(a)第2パターンを表す。(b)(a)の第2パターンと図3の第1パターンとが重畳された位相パターンを示す。(c)図3の第1パターンのみが呈示された状態における照射領域と、(b)に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。It is a figure for demonstrating the relationship between various 2nd patterns and the moving direction of an irradiation area | region. (A) Represents the second pattern. (B) A phase pattern in which the second pattern of (a) and the first pattern of FIG. 3 are superimposed is shown. (C) conceptually shows a positional relationship between an irradiation region in a state where only the first pattern of FIG. 3 is presented and an irradiation region in a state where the phase pattern shown in (b) is presented. 第1変形例を示す図である。(a)第1パターンを示す。(b)ベッセル光の照射領域を示す。It is a figure which shows a 1st modification. (A) A 1st pattern is shown. (B) The irradiation area of Bessel light is shown. 第1変形例を示す図である。(a)第1パターンと第2パターンとが重畳された位相パターンを示す。(b)ベッセル光の照射領域を示す。It is a figure which shows a 1st modification. (A) A phase pattern in which a first pattern and a second pattern are superimposed is shown. (B) The irradiation area of Bessel light is shown. 第2変形例を示す図である。It is a figure which shows a 2nd modification. 高屈折率媒体の形状の具体的な例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the shape of a high refractive index medium. 比較例としての全反射照明系の構成の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of structure of the total reflection illumination system as a comparative example. 比較例に係るSLM顕微鏡の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the SLM microscope which concerns on a comparative example. SLM顕微鏡の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows the structure of a SLM microscope roughly.

以下、添付図面を参照しながら本発明による光照射装置及び光照射方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a light irradiation apparatus and a light irradiation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明の実施形態に係るベッセル光照射装置1Aの構成を概略的に示す図である。このベッセル光照射装置1Aは、ベッセル光Lbを対象物Bに照射する。図1に示されるように、本実施形態のベッセル光照射装置1Aは、レーザ光源10と、コリメートレンズ11と、空間光変調器(SLM)20と、対物レンズ30とを備えている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a Bessel light irradiation apparatus 1A according to an embodiment of the present invention. The vessel light irradiation device 1A irradiates the object B with the vessel light Lb. As shown in FIG. 1, the Bessel light irradiation apparatus 1 </ b> A according to the present embodiment includes a laser light source 10, a collimating lens 11, a spatial light modulator (SLM) 20, and an objective lens 30.

レーザ光源10は、被変調光L1を出力し、SLM20に提供する。被変調光L1はレーザ光であり、波長は例えば200nm〜2000nmの範囲内に含まれる波長である。ただし、被変調光L1は、レーザ光に限らず、コヒーレントな光であればよい。また、被変調光L1は、パルス光でも、連続波光(CW(Continuous Wave)光)でもよい。コリメートレンズ11は被変調光L1の光軸上に配置されており、レーザ光源10から出射された被変調光L1は、コリメートレンズ11によって平行化される。   The laser light source 10 outputs the modulated light L1 and provides it to the SLM 20. The modulated light L1 is laser light, and the wavelength is a wavelength included in a range of 200 nm to 2000 nm, for example. However, the modulated light L1 is not limited to laser light, but may be coherent light. The modulated light L1 may be pulsed light or continuous wave light (CW (Continuous Wave) light). The collimating lens 11 is disposed on the optical axis of the modulated light L 1, and the modulated light L 1 emitted from the laser light source 10 is collimated by the collimating lens 11.

SLM20は、レーザ光源10と光学的に結合された位相変調型のSLMである。SLM20は、レーザ光源10からの被変調光L1を位相変調して、変調光L2を出力する。後述するように、SLM20には、ベッセル光を生成するための第1パターンと、ベッセル光の照射領域を移動させるための第2パターンとが重畳された位相パターンが呈示される。SLM20には制御部21が電気的に接続されており、このような位相パターンを含む信号が、制御部21からSLM20に提供される。   The SLM 20 is a phase modulation type SLM optically coupled to the laser light source 10. The SLM 20 phase-modulates the modulated light L1 from the laser light source 10 and outputs a modulated light L2. As will be described later, the SLM 20 presents a phase pattern in which a first pattern for generating Bessel light and a second pattern for moving the irradiation region of the Bessel light are superimposed. A control unit 21 is electrically connected to the SLM 20, and a signal including such a phase pattern is provided from the control unit 21 to the SLM 20.

対物レンズ30は、SLM20と対象物Bとの間の光軸上に配置されている。対物レンズ30は、フーリエ変換レンズであって、SLM20からの変調光L2をベッセル光Lbに変換し、このベッセル光Lbを対象物Bに照射する。このとき、ベッセル光Lbは点状(スポット状)である。図中には、対物レンズ30の瞳面31が示されている。   The objective lens 30 is disposed on the optical axis between the SLM 20 and the object B. The objective lens 30 is a Fourier transform lens, converts the modulated light L2 from the SLM 20 into the vessel light Lb, and irradiates the object B with the vessel light Lb. At this time, the Bessel light Lb has a dot shape (spot shape). In the figure, the pupil plane 31 of the objective lens 30 is shown.

ここで、図2(a)は、対物レンズ30及び対象物Bの近傍を拡大して示す図である。図2(a)に示されるように、本実施形態では、対物レンズ30の瞳面31に変調光L2が集束する。図2(b)は、瞳面31を光軸方向から見た図である。瞳面31では、変調光L2が円環状(リング状)に集束する。この変調光L2は、瞳面31を通過したのち対物レンズ30に入射する。対物レンズ30において、変調光L2は、ベッセル光Lbにフーリエ変換されるとともに、対物レンズ30により集束されてスポット状の照射領域Pに向けられる。   Here, FIG. 2A is an enlarged view showing the vicinity of the objective lens 30 and the object B. FIG. As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, the modulated light L2 is focused on the pupil plane 31 of the objective lens 30. FIG. 2B is a diagram of the pupil plane 31 viewed from the optical axis direction. On the pupil plane 31, the modulated light L2 is focused in an annular shape (ring shape). The modulated light L2 enters the objective lens 30 after passing through the pupil plane 31. In the objective lens 30, the modulated light L2 is Fourier-transformed into Bessel light Lb, and is focused by the objective lens 30 and directed to the spot-shaped irradiation region P.

図3は、制御部21によってSLM20に呈示される第1パターンの例を示す図であって、位相値を色の濃淡によって表しており、濃い領域ほど位相値が小さく、淡い領域ほど位相値が高い。第1パターンは、或る基準点Cを中心として回転対称な位相分布を有することにより、図2に示されたように対物レンズ30の瞳面31に変調光L2を集束させる。図3には、このような回転対称な位相分布の一例として、いわゆるトロイダルパターンが示されている。トロイダルパターンにより、瞳面31において変調光L2をリング状に集光することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the first pattern presented to the SLM 20 by the control unit 21, where the phase value is represented by color shading, where the darker region has a smaller phase value and the lighter region has a phase value. high. The first pattern has a rotationally symmetric phase distribution around a certain reference point C, thereby focusing the modulated light L2 on the pupil plane 31 of the objective lens 30 as shown in FIG. FIG. 3 shows a so-called toroidal pattern as an example of such a rotationally symmetric phase distribution. Due to the toroidal pattern, the modulated light L2 can be condensed on the pupil surface 31 in a ring shape.

図4は、制御部21によってSLM20に呈示される第2パターンの例を示す図であって、図3と同様に、位相値を色の濃淡によって表している。図4に示されるように、第2パターンは、基準点Cから延びる放射方向(半径方向、図中の矢印A4)において位相値が一定であり、基準点Cを中心とする周方向(図中の矢印A5)において連続的な位相変化を有する。なお、基準点Cは、図3に示された基準点Cと一致している。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the second pattern presented to the SLM 20 by the control unit 21, and similarly to FIG. 3, the phase value is represented by color shading. As shown in FIG. 4, the second pattern has a constant phase value in the radial direction (radial direction, arrow A4 in the figure) extending from the reference point C, and the circumferential direction (in the figure, centering on the reference point C). In the arrow A5), there is a continuous phase change. Note that the reference point C coincides with the reference point C shown in FIG.

図5(a)及び図5(b)は、第2パターンの位相分布をより詳しく説明するグラフである。図5(a)は、図4における基準点Cを通る或る直線上の位相変化を示しており、図5(b)は、図4における基準点Cを中心とする或る円上の位相変化を示している。図5(a)の横軸は基準点Cからの距離を表し、図5(b)の横軸は基準点C周りの角度(偏角α)を表す。図5(a)に示されるように、第2パターンは、基準点Cから延びる半径方向において一定の位相値を有する。また、図5(b)に示されるように、第2パターンは、基準点C周りの周方向において、放射角を関数として連続的な位相変化(例えば位相の異なる複数の正弦波を重畳させたもの)を有する。なお、位相変化の始点と終点とは滑らかに結合される。   FIGS. 5A and 5B are graphs for explaining the phase distribution of the second pattern in more detail. FIG. 5A shows a phase change on a certain straight line passing through the reference point C in FIG. 4, and FIG. 5B shows a phase on a certain circle centered on the reference point C in FIG. It shows a change. The horizontal axis in FIG. 5A represents the distance from the reference point C, and the horizontal axis in FIG. 5B represents the angle around the reference point C (deflection angle α). As shown in FIG. 5A, the second pattern has a constant phase value in the radial direction extending from the reference point C. Further, as shown in FIG. 5B, the second pattern has a continuous phase change (for example, a plurality of sine waves having different phases superimposed on each other in the circumferential direction around the reference point C as a function of the radiation angle). One). Note that the start point and end point of the phase change are smoothly coupled.

ここで、連続的な位相変化とは、例えば周方向に並ぶ各画素の位相値を角度の関数とした場合、各位相値が三角関数等の連続関数上に位置することをいう。但し、SLM20の表示位相範囲の上限に達した場合には、その次の画素において下限から開始すること(いわゆる位相折り返し)が必要となる。このような位相折り返しによる不連続性は、本実施形態における連続的な位相変化に含まれるものとする。   Here, the continuous phase change means that each phase value is located on a continuous function such as a trigonometric function when the phase value of each pixel arranged in the circumferential direction is used as a function of an angle. However, when the upper limit of the display phase range of the SLM 20 is reached, it is necessary to start from the lower limit (so-called phase folding) in the next pixel. Such discontinuity due to phase folding is assumed to be included in the continuous phase change in this embodiment.

図6は、図3に示された第1パターンと、図4に示された第2パターンとが重畳されてなる位相パターンを示す図である。図6に示される位相パターンがSLM20に呈示されることにより、ベッセル光Lbの照射領域P(図2参照)が、所定方向に所定距離だけ移動する。   FIG. 6 is a diagram showing a phase pattern in which the first pattern shown in FIG. 3 and the second pattern shown in FIG. 4 are superimposed. When the phase pattern shown in FIG. 6 is presented to the SLM 20, the irradiation region P (see FIG. 2) of the Bessel light Lb moves in a predetermined direction by a predetermined distance.

図7〜図9は、様々な第2パターンと照射領域Pの移動方向との関係を説明するための図である。図7〜図9において、(a)は第2パターンを表し、(b)は、(a)の第2パターンと図3の第1パターン(トロイダルパターン)とが重畳された位相パターンを示す。(c)は、図3の第1パターン(トロイダルパターン)のみが呈示された状態における照射領域P1と、(b)に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域P2との位置関係を概念的に示す図である。図7(a)に示される第2パターンでは、偏角αが90°のとき位相値が最大となり、偏角αが270°のとき位相値が最小となる。この場合、図7(c)に示されるように、照射領域の移動方向は偏角90°の半径方向となる。また、図8(a)に示される第2パターンでは、偏角αが0°のとき位相値が最大となり、偏角αが180°のとき位相値が最小となる。この場合、図8(c)に示されるように、照射領域の移動方向は偏角0°の半径方向となる。また、図9(a)に示される第2パターンでは、偏角αが45°のとき位相値が最大となり、偏角αが225°のとき位相値が最小となる。この場合、図9(c)に示されるように、照射領域の移動方向は偏角45°の半径方向となる。これらの例によれば、或る偏角αにおいて位相値が最大であり、偏角(α+180°)において位相値が最小である場合には、照射領域は偏角αの半径方向に移動することがわかる。 7-9 is a figure for demonstrating the relationship between the various 2nd patterns and the moving direction of the irradiation area | region P. FIG. 7-9, (a) represents a 2nd pattern, (b) shows the phase pattern on which the 2nd pattern of (a) and the 1st pattern (toroidal pattern) of FIG. 3 were superimposed. (C) conceptually shows the positional relationship between the irradiation region P1 in the state where only the first pattern (toroidal pattern) of FIG. 3 is presented and the irradiation region P2 in the state where the phase pattern shown in (b) is presented. FIG. In the second pattern shown in FIG. 7A, the phase value is maximum when the declination α is 90 °, and the phase value is minimum when the declination α is 270 °. In this case, as shown in FIG. 7C, the moving direction of the irradiation region is a radial direction with a declination of 90 °. In the second pattern shown in FIG. 8A, the phase value is maximum when the declination α is 0 °, and the phase value is minimum when the declination α is 180 °. In this case, as shown in FIG. 8C, the moving direction of the irradiation region is a radial direction with a declination of 0 °. In the second pattern shown in FIG. 9A, the phase value is maximum when the declination α is 45 °, and the phase value is minimum when the declination α is 225 °. In this case, as shown in FIG. 9C, the moving direction of the irradiation region is a radial direction with a declination of 45 °. According to these examples, when the phase value is the maximum at a certain declination α 1 and the phase value is the minimum at the declination (α 1 + 180 °), the irradiation region is in the radial direction of the declination α 1 . You can see that

なお、本実施形態の光照射方法は、上記のベッセル光照射装置1Aによってベッセル光Lbを対象物Bに照射する方法である。この光照射方法は、位相変調型のSLM20を用いて、被変調光L1を変調して変調光L2を出力するステップと、フーリエ変換レンズである対物レンズ30を用いて、変調光L2をベッセル光Lbに変換して対象物Bに照射するステップとを備える。SLM20に呈示される位相パターンは、或る基準点C周りに回転対称な位相分布を有することにより対物レンズ30の瞳面に変調光L2を集束させる第1パターンと、第1パターンに重畳され、基準点Cから延びる放射方向において位相値が一定であり、基準点Cを中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第2パターンとを含む。   In addition, the light irradiation method of this embodiment is a method of irradiating the object B with the vessel light Lb by using the vessel light irradiation apparatus 1A. This light irradiation method uses a phase modulation type SLM 20 to modulate the modulated light L1 and output the modulated light L2, and uses the objective lens 30 that is a Fourier transform lens to convert the modulated light L2 into Bessel light. Converting to Lb and irradiating the object B. The phase pattern presented to the SLM 20 is superimposed on the first pattern and the first pattern for focusing the modulated light L2 on the pupil plane of the objective lens 30 by having a rotationally symmetric phase distribution around a certain reference point C. And a second pattern having a constant phase value in the radial direction extending from the reference point C and having a continuous phase change in the circumferential direction around the reference point C.

以上に述べた本実施形態のベッセル光照射装置1A及び光照射方法によって得られる効果について説明する。このベッセル光照射装置1A及び光照射方法では、SLM20に呈示される位相パターンにおいて、ベッセル光Lbを生成するための第1パターンに、第2パターンが重畳されている。第1パターンは、基準点C周りに回転対称な位相分布を有することにより、対物レンズ30の瞳面31に変調光L2を集束させる。従って、例えばアキシコンレンズ及びフーリエ変換レンズといった光学素子を用いることなくベッセル光Lbを生成することができるので、構成を簡易にすることができる。   The effects obtained by the Bessel light irradiation apparatus 1A and the light irradiation method of the present embodiment described above will be described. In the Bessel light irradiation apparatus 1A and the light irradiation method, the second pattern is superimposed on the first pattern for generating the Bessel light Lb in the phase pattern presented to the SLM 20. Since the first pattern has a rotationally symmetric phase distribution around the reference point C, the modulated light L2 is focused on the pupil plane 31 of the objective lens 30. Therefore, since the Bessel light Lb can be generated without using optical elements such as an axicon lens and a Fourier transform lens, the configuration can be simplified.

また、第2パターンは、図4、及び図7〜図9の(a)に例示されたように、基準点Cから延びる放射方向(半径方向)において位相値が一定であり、基準点Cを中心とする周方向において連続的な位相変化を有する。本発明者は、このような第2パターンを重畳させることにより、周方向の位相変化に基づく方向にベッセル光Lbの照射領域が移動することを見出した。本実施形態のベッセル光照射装置1A及び光照射方法によれば、ベッセル光Lbの照射領域を移動させるための構成を、ベッセル光Lbを生成するために本来的に必要であるSLM20および対物レンズ30によって実現することができる。従って、ベッセル光Lbの照射領域の移動が機械的動作によらず電子的な制御のみによって可能となり、ベッセル光Lbの照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。   Further, as illustrated in FIGS. 4 and 7A to 9A, the second pattern has a constant phase value in the radial direction (radial direction) extending from the reference point C. It has a continuous phase change in the central circumferential direction. The inventor has found that the irradiation region of the Bessel light Lb moves in the direction based on the phase change in the circumferential direction by superimposing such a second pattern. According to the vessel light irradiation apparatus 1A and the light irradiation method of the present embodiment, the SLM 20 and the objective lens 30 that are inherently necessary for generating the vessel light Lb are configured to move the irradiation region of the vessel light Lb. Can be realized. Accordingly, the irradiation region of the Bessel light Lb can be moved only by electronic control without depending on the mechanical operation, and a configuration for moving the irradiation region of the Bessel light Lb can be easily realized.

また、本実施形態のように、第1パターンはトロイダルパターンであってもよい。これにより、ベッセル光Lbを好適に生成することができる。なお、本実施形態では、第1パターンとしてトロイダルパターンを例示したが、第1パターンは、基準点Cを中心として回転対称な位相分布を有するパターン、言い換えれば、点対称な光強度分布を生成するような位相パターンであって、且つフーリエ変換すると実面で点になるようなパターンであればよい。そのようなパターンとしては、例えばフレネルレンズパターンやトロイダル−フレネルレンズパターンなどが挙げられる。また、SLM20に呈示される位相パターンとしては、第1パターンおよび第2パターンが重畳されたパターンに、さらに別のパターンが重畳されたものであってもよい。   Further, as in the present embodiment, the first pattern may be a toroidal pattern. Thereby, Bessel light Lb can be generated suitably. In this embodiment, the toroidal pattern is exemplified as the first pattern. However, the first pattern generates a pattern having a rotationally symmetric phase distribution around the reference point C, in other words, a point-symmetric light intensity distribution. Any pattern that has such a phase pattern and that becomes a point in actual terms when Fourier-transformed may be used. Examples of such a pattern include a Fresnel lens pattern and a toroidal-Fresnel lens pattern. Further, the phase pattern presented to the SLM 20 may be a pattern in which another pattern is superimposed on a pattern in which the first pattern and the second pattern are superimposed.

(第1変形例)
図10及び図11は、上記実施形態の第1変形例を示す図である。図10(a)は第1パターンを示しており、図10(b)はこの第1パターンによって実現されるベッセル光Lbの照射領域P1を示している。また、図11(a)は第1パターンと第2パターンとが重畳された位相パターンを示しており、図11(b)はこの位相パターンによって実現されるベッセル光Lbの照射領域P2と上記照射領域P1との位置関係を示している。
(First modification)
10 and 11 are diagrams showing a first modification of the embodiment. FIG. 10A shows the first pattern, and FIG. 10B shows the irradiation region P1 of the Bessel light Lb realized by the first pattern. FIG. 11A shows a phase pattern in which the first pattern and the second pattern are superimposed. FIG. 11B shows the irradiation region P2 of the Bessel light Lb realized by this phase pattern and the irradiation. The positional relationship with the region P1 is shown.

図10(a)に示されるように、本変形例の第1パターンは、基準点Cを複数含んでおり、各基準点C周りに回転対称な位相分布(例えばトロイダルパターン)を有する。そして、SLM20に呈示される位相パターンがこの第1パターンのみを含む場合、ベッセル光Lbの複数の照射領域P1は、図10(b)のように各基準点Cに対応する位置となる。   As shown in FIG. 10A, the first pattern of the present modification includes a plurality of reference points C, and has a rotationally symmetric phase distribution (for example, a toroidal pattern) around each reference point C. When the phase pattern presented on the SLM 20 includes only this first pattern, the plurality of irradiation regions P1 of the Bessel light Lb are positions corresponding to the respective reference points C as shown in FIG.

一方、第2パターンもまた、第1パターンの複数の基準点Cとそれぞれ一致する複数の基準点Cを含んでいる。そして、各基準点Cを中心とする位相変化は各基準点C毎に個別に設定されている(図11(a)を参照)。これにより、図11(b)に示されるように、複数の照射領域P2にベッセル光Lbを同時に照射するとともに、各照射領域P2をそれぞれ独立した任意の方向に移動させることができる。   On the other hand, the second pattern also includes a plurality of reference points C that respectively match the plurality of reference points C of the first pattern. The phase change around each reference point C is set individually for each reference point C (see FIG. 11A). As a result, as shown in FIG. 11B, it is possible to simultaneously irradiate the plurality of irradiation regions P2 with the Bessel light Lb and to move the irradiation regions P2 in arbitrary independent directions.

(第2変形例)
図12は、上記実施形態の第2変形例を示す図である。本変形例のベッセル光照射装置1Bは、上述した実施形態のベッセル光照射装置1Aの構成に加えて、高屈折率媒体(固浸レンズ)40を更に備えている。高屈折率媒体40は、円錐状の側面41と、平坦な底面42とを有する。そして、高屈折率媒体40は、その中心軸線が対物レンズ30の光軸32と一致するように、対物レンズ30と対象物Bとの間に配置される。側面41はベッセル光Lbの進行方向(図中の矢印A3)に対して垂直であり、ベッセル光Lbの進行方向A3と底面42の法線との成す角θは、底面42に接する媒質(例えば対象物B)と高屈折率媒体40との屈折率差によって規定される全反射臨界角よりも大きい。従って、側面41から入射し、底面42に達したベッセル光Lbは、底面42において全反射される。本変形例のように、対物レンズ30と対象物Bとの間に高屈折率媒体40が配置されることにより、ベッセル光照射装置1Bを全反射照明装置として適用することができる。
(Second modification)
FIG. 12 is a diagram illustrating a second modification of the embodiment. The Bessel light irradiation apparatus 1B of the present modification further includes a high refractive index medium (solid immersion lens) 40 in addition to the configuration of the Bessel light irradiation apparatus 1A of the above-described embodiment. The high refractive index medium 40 has a conical side surface 41 and a flat bottom surface 42. The high refractive index medium 40 is disposed between the objective lens 30 and the object B so that the central axis thereof coincides with the optical axis 32 of the objective lens 30. The side surface 41 is perpendicular to the traveling direction of the Bessel light Lb (arrow A3 in the figure), and the angle θ formed between the traveling direction A3 of the Bessel light Lb and the normal line of the bottom surface 42 is a medium (for example, It is larger than the total reflection critical angle defined by the refractive index difference between the object B) and the high refractive index medium 40. Accordingly, the Bessel light Lb incident from the side surface 41 and reaching the bottom surface 42 is totally reflected at the bottom surface 42. By arranging the high refractive index medium 40 between the objective lens 30 and the object B as in this modification, the Bessel light irradiation apparatus 1B can be applied as a total reflection illumination apparatus.

図13は、高屈折率媒体40の形状の具体的な例を示す斜視図である。高屈折率媒体40は、例えば図13(a)に示されるような円錐台形状(線形な斜面を有する台形状)を有してもよく、図13(b)に示されるような円錐形状を有してもよい。   FIG. 13 is a perspective view showing a specific example of the shape of the high refractive index medium 40. The high refractive index medium 40 may have a truncated cone shape (trapezoid shape having a linear slope) as shown in FIG. 13A, for example, and has a cone shape as shown in FIG. You may have.

ここで、図14は、比較例としての全反射照明系100の構成の一部を拡大して示す図である。この全反射照明系100は、高屈折率媒体102を備える。そして、高屈折率媒体102の中心軸線に対して傾斜する方向から焦点面に向けて、光Lcが集光されつつ入射する。このように光Lcは集光されつつ入射する(すなわち、複数の入射角が存在する)ので、高屈折率媒体102の表面102aは半球状となっている。そして、この光Lcは、高屈折率媒体102の底面102bにおいて全反射する。   Here, FIG. 14 is an enlarged view showing a part of the configuration of the total reflection illumination system 100 as a comparative example. The total reflection illumination system 100 includes a high refractive index medium 102. Then, the light Lc is incident on the focal plane from the direction inclined with respect to the central axis of the high refractive index medium 102 while being condensed. Thus, since the light Lc is incident while being condensed (that is, there are a plurality of incident angles), the surface 102a of the high refractive index medium 102 is hemispherical. The light Lc is totally reflected at the bottom surface 102 b of the high refractive index medium 102.

本変形例のベッセル光照射装置1Bを含む全反射照明装置では、対物レンズ30によってベッセル光Lbが生成されるので、入射角は一定である。従って、上記のように高屈折率媒体40は線形な斜面を有することが好ましい。また、入射角が一定であるので、全反射照明系100とは異なり、照射領域を変化させても入射角は不変である。従って、上記実施形態のような照射領域の移動方式を好適に適用することができる。なお、本変形例のベッセル光照射装置1Bを含む全反射照明装置によれば、全反射照明系100と比較して、顕微鏡に使用された場合に例えば空間分解能を約13%向上させることができる。   In the total reflection illumination device including the Bessel light irradiation device 1B according to this modification, the Bessel light Lb is generated by the objective lens 30, so the incident angle is constant. Therefore, as described above, the high refractive index medium 40 preferably has a linear slope. Further, since the incident angle is constant, unlike the total reflection illumination system 100, the incident angle remains unchanged even when the irradiation area is changed. Therefore, the irradiation area moving method as in the above embodiment can be suitably applied. In addition, according to the total reflection illumination device including the Bessel light irradiation device 1B of this modification, for example, when used in a microscope, the spatial resolution can be improved by about 13% compared to the total reflection illumination system 100. .

また、本変形例のベッセル光照射装置1Bを含む全反射照明装置によれば、全反射照明系100と比較して、照射領域の半値幅を小さくすることができる。例えば、高屈折率媒体40の屈折率を2.4、底面42の外側の屈折率を1.33、偏光を放射状偏光、ベッセル光Lbの入射角θを60°、波長を405nmとすると、照射領域の半値幅は、約88nmとなる。一方、図14に示された全反射照明系100において同様の条件(但し、入射角度40°〜60°)とした場合、照射領域の半値幅は約100nmとなる。このように、上記実施形態のベッセル光照射装置と、高屈折率媒体40との組み合わせによる解像度への寄与は、約1.13倍となる。   Further, according to the total reflection illumination device including the Bessel light irradiation device 1B of the present modification, the half width of the irradiation region can be reduced as compared with the total reflection illumination system 100. For example, when the refractive index of the high refractive index medium 40 is 2.4, the refractive index outside the bottom surface 42 is 1.33, the polarized light is radial polarized light, the incident angle θ of the Bessel light Lb is 60 °, and the wavelength is 405 nm, irradiation is performed. The half width of the region is about 88 nm. On the other hand, in the total reflection illumination system 100 shown in FIG. 14, under the same conditions (however, the incident angle is 40 ° to 60 °), the half width of the irradiation region is about 100 nm. Thus, the contribution to the resolution by the combination of the Bessel light irradiation apparatus of the above embodiment and the high refractive index medium 40 is about 1.13 times.

ここで、図15は、比較例に係るSLM顕微鏡200の構成を概略的に示す図である。図15に示されるように、このSLM顕微鏡200は、レーザ光源202、音響光学変調器(Acoust-Optic Modulator;AOM)204、ピンホール206、レンズ208及び210、反射鏡212、SLM214、共役レンズ系を構成する一対のレンズ216及び218、ダイクロイックミラー220、対物レンズ222、並びに油浸オイル224を備える。図中には、対物レンズ222の瞳面222aと、この瞳面222aに対して共役な面222bとが示されている。SLM214は、面222b上に配置されている。   Here, FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a configuration of the SLM microscope 200 according to the comparative example. As shown in FIG. 15, the SLM microscope 200 includes a laser light source 202, an acousto-optic modulator (AOM) 204, a pinhole 206, lenses 208 and 210, a reflector 212, an SLM 214, and a conjugate lens system. A pair of lenses 216 and 218, a dichroic mirror 220, an objective lens 222, and oil immersion oil 224. In the figure, a pupil plane 222a of the objective lens 222 and a plane 222b conjugate to the pupil plane 222a are shown. The SLM 214 is disposed on the surface 222b.

レーザ光源202から出射された光は、AOM204、ピンホール206、レンズ208及び210を通過して反射鏡212に達する。そして、この光は反射鏡212において折り返され、SLM214に達する。SLM214では、収差補正、スポット状の光を生成するためのホログラム投影、及び強度変調などが行われる。変調後の光は一対のレンズ216及び218を通ってダイクロイックミラー220に達し、ダイクロイックミラー220によって対物レンズ222に向けられる。この光は、対物レンズ222によって集光され、油浸オイル224を経て対象物Bの表面に照射される。   The light emitted from the laser light source 202 passes through the AOM 204, the pinhole 206, the lenses 208 and 210, and reaches the reflecting mirror 212. Then, this light is folded back by the reflecting mirror 212 and reaches the SLM 214. In the SLM 214, aberration correction, hologram projection for generating spot-like light, intensity modulation, and the like are performed. The modulated light reaches the dichroic mirror 220 through the pair of lenses 216 and 218 and is directed to the objective lens 222 by the dichroic mirror 220. This light is collected by the objective lens 222 and irradiated on the surface of the object B through the oil immersion oil 224.

このSLM顕微鏡200では、空間的な強度分布の変調は、位相回折格子がSLM214に呈示されることにより行われる。言い換えれば、部分的に強度を損失させることにより、空間的な強度変調が行われる。しかしながら、このような方式では、空間的に大幅な強度変調を行う場合、強度損失が大きくなってしまうという問題がある。   In the SLM microscope 200, the spatial intensity distribution is modulated by presenting the phase diffraction grating to the SLM 214. In other words, spatial intensity modulation is performed by partially losing intensity. However, in such a system, there is a problem that intensity loss becomes large when spatially significant intensity modulation is performed.

上記の問題を回避するために、例えば図16に示されるSLM顕微鏡200Aでは、SLM214が面222bから離れて配置されている。このような構成により、全反射と非全反射との切り替えが容易になり、エネルギー損失を減らすことができる。また、面照明、構造化照明、スポット照明(ベッセル照明)の切り替えが可能となる。更には、偏光の操作や照明強度を変化させる機能を容易に付加することができる。しかしながら、このようにSLM214が面222bから離れて配置されている場合、単にベッセル照明のための位相パターンをSLM214に呈示させるのみでは、その照射領域を移動させる(走査する)ことが難しい。   In order to avoid the above problem, for example, in the SLM microscope 200A shown in FIG. 16, the SLM 214 is arranged away from the surface 222b. With such a configuration, switching between total reflection and non-total reflection is facilitated, and energy loss can be reduced. Further, it is possible to switch between surface illumination, structured illumination, and spot illumination (Bessel illumination). Furthermore, it is possible to easily add a function of changing the polarization operation and illumination intensity. However, when the SLM 214 is arranged away from the surface 222b as described above, it is difficult to move (scan) the irradiation region simply by causing the SLM 214 to present the phase pattern for Bessel illumination.

本変形例によるベッセル光照射装置1Bは、このような問題を解決し得るものである。SLM顕微鏡200Aに本変形例のベッセル光照射装置1Bを適用すれば、高い分解能を備えるTIRF(Total InternalReflection Fluorescence)顕微鏡や、ブリュースター顕微鏡、或いはエリプソメトリーを容易に実現できる。   The Bessel light irradiation apparatus 1B according to this modification can solve such a problem. If the Bessel light irradiation apparatus 1B of this modification is applied to the SLM microscope 200A, a TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) microscope, a Brewster microscope, or an ellipsometry with high resolution can be easily realized.

1A,1B…ベッセル光照射装置、10…レーザ光源、11…コリメートレンズ、20…SLM、21…制御部、30…対物レンズ、31…瞳面、32…光軸、40…高屈折率媒体、41…側面、42…底面、100…全反射照明系、102…高屈折率媒体、102a…表面、102b…底面、200,200A…SLM顕微鏡、202…レーザ光源、206…ピンホール、208…レンズ、212…反射鏡、216…レンズ、220…ダイクロイックミラー、222…対物レンズ、222a…瞳面、222b…面、224…油浸オイル、B…対象物、C…基準点、L1…被変調光、L2…変調光、Lb…ベッセル光、P,P1,P2…照射領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Bessel light irradiation apparatus, 10 ... Laser light source, 11 ... Collimating lens, 20 ... SLM, 21 ... Control part, 30 ... Objective lens, 31 ... Pupil plane, 32 ... Optical axis, 40 ... High refractive index medium, DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Side surface, 42 ... Bottom surface, 100 ... Total reflection illumination system, 102 ... High refractive index medium, 102a ... Surface, 102b ... Bottom surface, 200, 200A ... SLM microscope, 202 ... Laser light source, 206 ... Pinhole, 208 ... Lens , 212 ... reflecting mirror, 216 ... lens, 220 ... dichroic mirror, 222 ... objective lens, 222a ... pupil surface, 222b ... plane, 224 ... oil-immersed oil, B ... target, C ... reference point, L1 ... modulated light , L2 ... modulated light, Lb ... Bessel light, P, P1, P2 ... irradiation region.

Claims (6)

ベッセル光を対象物に照射する装置であって、
光を出力する光源と、
前記光を変調して変調光を出力する位相変調型の空間光変調器と、
前記変調光を前記ベッセル光に変換して前記対象物に照射する対物レンズと、
を備え、
前記対物レンズがフーリエ変換レンズであり、
前記空間光変調器に呈示される位相パターンが、
或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより前記対物レンズの瞳面に前記変調光を集束させる第1パターンと、
前記第1パターンに重畳され、前記基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、前記基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第2パターンと、
を含む、光照射装置。
An apparatus for irradiating an object with Bessel light,
A light source that outputs light;
A phase modulation type spatial light modulator that modulates the light and outputs modulated light; and
An objective lens for converting the modulated light into the Bessel light and irradiating the object;
With
The objective lens is a Fourier transform lens;
The phase pattern presented to the spatial light modulator is
A first pattern for focusing the modulated light on the pupil plane of the objective lens by having a rotationally symmetric phase distribution around a reference point;
A second pattern superimposed on the first pattern, having a constant phase value in a radial direction extending from the reference point, and having a continuous phase change in a circumferential direction centered on the reference point;
A light irradiation device.
前記第1パターンがトロイダルパターンである、請求項1に記載の光照射装置。   The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the first pattern is a toroidal pattern. 前記位相パターンが前記基準点を複数含んでおり、
前記第2パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されている、請求項1または2に記載の光照射装置。
The phase pattern includes a plurality of the reference points;
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein in the second pattern, the phase change centered on each reference point is set individually for each reference point.
ベッセル光を対象物に照射する方法であって、
位相変調型の空間光変調器を用いて、光を変調して変調光を出力するステップと、
フーリエ変換レンズである対物レンズを用いて、前記変調光を前記ベッセル光に変換して前記対象物に照射するステップと、を備え、
前記空間光変調器に呈示される位相パターンが、
或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより前記対物レンズの瞳面に前記変調光を集束させる第1パターンと、
前記第1パターンに重畳され、前記基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、前記基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第2パターンと、
を含む、光照射方法。
A method of irradiating an object with Bessel light,
Using a phase modulation type spatial light modulator to modulate light and output modulated light;
Using an objective lens that is a Fourier transform lens, converting the modulated light into the Bessel light and irradiating the object,
The phase pattern presented to the spatial light modulator is
A first pattern for focusing the modulated light on the pupil plane of the objective lens by having a rotationally symmetric phase distribution around a reference point;
A second pattern superimposed on the first pattern, having a constant phase value in a radial direction extending from the reference point, and having a continuous phase change in a circumferential direction centered on the reference point;
A light irradiation method.
前記第1パターンがトロイダルパターンである、請求項4に記載の光照射方法。   The light irradiation method according to claim 4, wherein the first pattern is a toroidal pattern. 前記位相パターンが前記基準点を複数含んでおり、
前記第2パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されている、請求項4または5に記載の光照射方法。
The phase pattern includes a plurality of the reference points;
6. The light irradiation method according to claim 4, wherein in the second pattern, the phase change centered on each reference point is set individually for each reference point.
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