JP2020098257A - Microscope and observation method - Google Patents

Microscope and observation method Download PDF

Info

Publication number
JP2020098257A
JP2020098257A JP2018236050A JP2018236050A JP2020098257A JP 2020098257 A JP2020098257 A JP 2020098257A JP 2018236050 A JP2018236050 A JP 2018236050A JP 2018236050 A JP2018236050 A JP 2018236050A JP 2020098257 A JP2020098257 A JP 2020098257A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
region
unit
sample
resolution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018236050A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
陽輔 藤掛
Yosuke Fujikake
陽輔 藤掛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2018236050A priority Critical patent/JP2020098257A/en
Publication of JP2020098257A publication Critical patent/JP2020098257A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

To provide a microscope that can acquire a super-resolution image even when a periodic direction of structured illumination is not changed.SOLUTION: A microscope comprises: a first irradiation section that irradiates a first area of a sample surface with first light in which intensity periodically changes in a first direction of the sample surface where a sample irradiated with the first light to generate fluorescent light is arranged; a second irradiation section that irradiates a second area of the sample surface with second light in which the intensity changes in a second direction intersecting with the first direction, and which suppresses generation of the fluorescent light; a scanning section that scans the sample surface in the second direction using the first light and the second light; and a detection section that detects the fluorescent light generated on the basis of the first light and the second light scanned.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、顕微鏡および観察方法に関する。 The present invention relates to a microscope and an observation method.

構造化照明を用いた顕微鏡が知られている(例えば、下記の特開2014−109490号公報を参照)。構造化照明は、光学系の回折限界を超えた超解像画像を取得する顕微鏡に利用される場合がある。この場合の顕微鏡は、例えば、強度の周期方向が1方向である縞パターンを構造化照明として用いて、周期方向を複数の方向に変更して試料を検出する。こうした構造化照明を用いる顕微鏡は、例えば、処理の高速化のため、構造化照明の周期方向を変更する処理を減らすことが望まれる。 A microscope using structured illumination is known (for example, see JP-A-2014-109490 below). Structured illumination may be utilized in microscopes that acquire super-resolution images beyond the diffraction limit of the optical system. The microscope in this case uses, for example, a stripe pattern in which the intensity periodic direction is one direction, as structured illumination, and detects the sample by changing the periodic direction to a plurality of directions. In a microscope using such structured illumination, for example, it is desirable to reduce the processing for changing the periodic direction of the structured illumination in order to speed up the processing.

特開2014−109490号公報JP, 2014-109490, A

本発明の第1の態様に従えば、第1光が照射されて蛍光が発生する試料が配置される試料面の第1方向において強度が周期的に変化する第1光を、試料面の第1領域に照射する第1照射部と、第1方向に交差する第2方向において強度が変化し、蛍光の発生を抑制する第2光を、試料面の第2領域に照射する第2照射部と、試料面を第2方向に第1光と第2光とで走査する走査部と、走査される第1光と第2光とに基づいて発生する蛍光を検出する検出部と、を備える顕微鏡が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first light whose intensity is cyclically changed in the first direction of the sample surface on which the sample that is irradiated with the first light and emits fluorescence is arranged is changed to the first light of the sample surface. A first irradiation unit that irradiates a first region, and a second irradiation unit that irradiates a second region of the sample surface with second light whose intensity changes in a second direction intersecting the first direction and suppresses the generation of fluorescence. And a scanning unit that scans the sample surface in the second direction with the first light and the second light, and a detection unit that detects fluorescence generated based on the scanned first light and the second light. A microscope is provided.

本発明の第2の態様に従えば、第1光が照射されて蛍光が発生する試料が配置される試料面の第1方向において強度が周期的に変化する第1光を、試料面の第1領域に照射することと、第1方向に交差する第2方向において強度が変化し、蛍光の発生を抑制する第2光を、試料面の第2領域に照射することと、試料面を第2方向に第1光と第2光とで走査することと、走査される第1光と第2光とに基づいて発生する蛍光を検出することと、を含む観察方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the first light whose intensity is cyclically changed in the first direction of the sample surface on which the sample, which is irradiated with the first light and emits fluorescence, is arranged, Irradiating one region, irradiating the second region of the sample surface with the second light whose intensity changes in the second direction intersecting the first direction and suppressing the generation of fluorescence, and An observation method is provided that includes scanning with first light and second light in two directions, and detecting fluorescence generated based on the scanned first light and second light.

第1実施形態の顕微鏡を示す図である。It is a figure which shows the microscope of 1st Embodiment. (A)および(B)は、第1実施形態の第1照射部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the 1st irradiation part of 1st Embodiment. (A)は第1実施形態の瞳面において第1光が入射する領域を示す図であり、(B)は第1実施形態の試料面における第1光の強度分布を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing a region on the pupil plane of the first embodiment on which the first light is incident, and FIG. 9B is a diagram showing an intensity distribution of the first light on the sample surface of the first embodiment. (A)および(B)は、第1実施形態の第2照射部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the 2nd irradiation part of 1st Embodiment. (A)は第1実施形態の瞳面における第2光の位相を示す図であり、(B)は第1実施形態の試料面における第2領域を示す図であり、(C)は第1実施形態の試料面における第2光の強度分布を示す図である。(A) is a figure which shows the phase of the 2nd light in the pupil surface of 1st Embodiment, (B) is a figure which shows the 2nd area|region in the sample surface of 1st Embodiment, (C) is 1st. It is a figure which shows the intensity distribution of the 2nd light in the sample surface of embodiment. (A)から(C)は、第1実施形態の顕微鏡の動作を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows operation|movement of the microscope of 1st Embodiment. 第1実施形態の観察方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the observation method of 1st Embodiment. 第2実施形態の顕微鏡を示す図である。It is a figure which shows the microscope of 2nd Embodiment. (A)および(B)は、第2実施形態の第1照射部および第2照射部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the 1st irradiation part and 2nd irradiation part of 2nd Embodiment. (A)および(B)は、第2実施形態の位相調整部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the phase adjustment part of 2nd Embodiment. (A)から(C)は、第2実施形態のマスクを示す図である。(A) to (C) is a figure which shows the mask of 2nd Embodiment. (A)および(B)は第2実施形態の第2照射部の光路を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the optical path of the 2nd irradiation part of 2nd Embodiment. (A)および(B)は第3実施形態の第1照射部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the 1st irradiation part of 3rd Embodiment. (A)から(C)は、第3実施形態の分岐部を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the branch part of 3rd Embodiment. (A)から(C)は、第3実施形態の画像処理部の処理を示す図である。(A) to (C) are diagrams showing processing of the image processing unit of the third embodiment. (A)から(C)は、第4実施形態の第2照射部を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the 2nd irradiation part of 4th Embodiment. (A)から(C)は、第4実施形態の画像処理部の処理を示す図である。(A) to (C) are diagrams showing processing of the image processing unit of the fourth embodiment. 第5実施形態の顕微鏡の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation|movement of the microscope of 5th Embodiment.

[第1実施形態]
第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態の顕微鏡を示す図である。顕微鏡MSは、蛍光物質で標識された試料Sの蛍光観察に利用される。顕微鏡MSは、試料Sに含まれる蛍光物質が発する蛍光を検出する。試料Sは、生きた細胞を含んでもよいし、ホルムアルデヒド溶液等の組織固定液を用いて固定された細胞を含んでもよく、組織等を含んでもよい。試料Sは、観察対象物を保持する保持部材を含んでもよい。上記保持部材は、例えばカバーガラス、シャーレなどである
[First Embodiment]
The first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a microscope according to the first embodiment. The microscope MS is used for fluorescence observation of the sample S labeled with a fluorescent substance. The microscope MS detects the fluorescence emitted by the fluorescent substance contained in the sample S. The sample S may contain living cells, cells fixed with a tissue fixing solution such as a formaldehyde solution, or may contain tissues. The sample S may include a holding member that holds the observation target. The holding member is, for example, a cover glass or a petri dish.

本実施形態において、蛍光物質は、フォトスイッチャブル プローブ(Photoswitchable Probe、適宜PPと表す)を含む。蛍光物質は、活性化光が照射されることで不活性状態から活性状態に遷移する。蛍光物質は、活性状態において励起光が照射されることによって、基底状態から励起状態に遷移する。蛍光物質は、励起状態において蛍光を発して、基底状態に遷移する。また、蛍光物質は、不活性化光が照射されることによって活性化状態から不活性状態に遷移する。不活性状態において、蛍光物質は、励起光が照射されても励起状態に遷移せず、蛍光を発しない。 In the present embodiment, the fluorescent material includes a photoswitchable probe (referred to as PP as appropriate). The fluorescent substance transitions from the inactive state to the active state by being irradiated with the activation light. The fluorescent substance transits from the ground state to the excited state by being irradiated with the excitation light in the active state. The fluorescent substance emits fluorescence in the excited state and transitions to the ground state. Further, the fluorescent substance transits from the activated state to the inactivated state by being irradiated with the deactivating light. In the inactive state, the fluorescent substance does not transition to the excited state even when irradiated with the excitation light, and does not emit fluorescence.

上記の蛍光物質は、一例として、シアニン(cyanine)染料等の蛍光色素でもよいし、蛍光タンパク質でもよい。試料Sに含まれる蛍光物質の種類は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。活性化光の波長、励起光の波長、及び不活性化光の波長は、蛍光物質の種類によって定まる。活性化光の波長は、不活性化光の波長と異なる。励起光の波長は、蛍光物質の種類によって、活性化光の波長または不活性化光の波長と同じ場合がある。また、励起光の波長は、蛍光物質の種類によって、活性化光の波長および不活性化光の波長のいずれとも異なる場合がある。 The fluorescent substance may be, for example, a fluorescent dye such as a cyanine dye or a fluorescent protein. The type of fluorescent substance contained in the sample S may be one type or two or more types. The wavelength of the activation light, the wavelength of the excitation light, and the wavelength of the deactivation light are determined by the type of fluorescent substance. The wavelength of the activating light is different from the wavelength of the deactivating light. The wavelength of the excitation light may be the same as the wavelength of the activating light or the wavelength of the inactivating light depending on the type of the fluorescent substance. The wavelength of the excitation light may differ from both the wavelength of the activation light and the wavelength of the deactivation light depending on the type of the fluorescent substance.

試料Sは、第1光L1が照射されて蛍光Lが発生する。第1光L1は、試料Sに含まれる蛍光物質に蛍光Lを発生させる蛍光発生光である。本実施形態において、第1光L1は、試料Sに含まれる蛍光物質を活性化する活性化光と、活性化光によって活性化された蛍光物質を励起する励起光とを兼ねる。本実施形態において、励起光の波長は、活性化光の波長と同じである。試料Sは、活性化光および励起光として第1光L1が照射されて、蛍光Lが発生する。 The sample S is irradiated with the first light L1 to generate fluorescence L. The first light L1 is fluorescence generation light that causes the fluorescent substance contained in the sample S to generate fluorescence L. In the present embodiment, the first light L1 serves as both activation light that activates the fluorescent substance contained in the sample S and excitation light that excites the fluorescent substance activated by the activation light. In this embodiment, the wavelength of the excitation light is the same as the wavelength of the activation light. The sample S is irradiated with the first light L1 as the activation light and the excitation light, and the fluorescence L is generated.

また、試料Sは、後述の第2照射部2によって第2光L2が照射されて蛍光Lの発生が抑制される。第2光は、試料Sに含まれる蛍光物質に蛍光Lが発生することを抑制する蛍光抑制光である。本実施形態において、第2光L2は、試料Sに含まれる蛍光物質を不活性化する不活性化光を含む。第2光L2は、活性化光として第1光が照射されることで活性化した蛍光物質を、不活性化することで蛍光物質に蛍光Lが発生することを抑制する。 Further, the sample S is irradiated with the second light L2 by the second irradiation unit 2 described later, and the generation of the fluorescence L is suppressed. The second light is fluorescence suppression light that suppresses the generation of fluorescence L in the fluorescent substance contained in the sample S. In the present embodiment, the second light L2 includes inactivating light that inactivates the fluorescent substance contained in the sample S. The second light L2 suppresses the generation of fluorescence L in the fluorescent substance by deactivating the fluorescent substance activated by being irradiated with the first light as the activation light.

実施形態に係る顕微鏡MSは、例えば、ライン状の第1光L1で試料Sを走査しながら照明し、蛍光Lを検出するライン走査型の蛍光顕微鏡である。図1の符号SFは、試料Sの観察時に試料Sが配置される試料面である。実施形態に係る顕微鏡MSは、例えば、試料面SFから離れた位置で発生した蛍光Lの検出を抑制する共焦点顕微鏡である。顕微鏡MSは、第1照射部1と、第2照射部2と、走査部3と、検出部4と、画像処理部5とを備える。 The microscope MS according to the embodiment is, for example, a line scanning fluorescence microscope that illuminates the sample S while scanning the linear first light L1 and detects the fluorescence L. Reference numeral SF in FIG. 1 denotes a sample surface on which the sample S is arranged when the sample S is observed. The microscope MS according to the embodiment is, for example, a confocal microscope that suppresses the detection of the fluorescence L generated at a position away from the sample surface SF. The microscope MS includes a first irradiation unit 1, a second irradiation unit 2, a scanning unit 3, a detection unit 4, and an image processing unit 5.

第1照射部1は、試料Sに第1光を照射する。第1照射部1は、試料面SFの第1領域A1に第1光L1を照射する。第1光L1は、試料面SFの第1方向D1において強度が周期的に変化する。図1などにおいて符号D2は、試料面SFにおいて第1方向D1と異なる第2方向である。第2方向D2は、第1方向D1と交差する方向(例、非平行な方向、垂直な方向)である。第1領域A1の少なくとも一部の領域(例えば、図1の領域A0)に照射される第1光L1は、第1方向D1において第2方向D2よりも長い光束である。なお、試料面SFは、光(例、第1光)が照射される被照射面を含む。例えば、第1方向D1は、試料面SFにおいて第1光L1の光軸又は鉛直方向に交差する(例、直交する)方向を含む。 The first irradiation unit 1 irradiates the sample S with the first light. The first irradiation unit 1 irradiates the first region L1 on the sample surface SF with the first light L1. The intensity of the first light L1 changes periodically in the first direction D1 of the sample surface SF. In FIG. 1 and the like, reference numeral D2 is a second direction different from the first direction D1 on the sample surface SF. The second direction D2 is a direction intersecting the first direction D1 (eg, non-parallel direction, vertical direction). The first light L1 emitted to at least a part of the first area A1 (for example, the area A0 in FIG. 1) is a light flux that is longer in the first direction D1 than in the second direction D2. The sample surface SF includes a surface to be irradiated with light (eg, first light). For example, the first direction D1 includes a direction intersecting (eg, orthogonal to) the optical axis of the first light L1 or the vertical direction on the sample surface SF.

第2照射部2は、試料Sに第2光L2を照射する。第2光L2は、第1方向D1に交差する第2方向D2において強度が変化する。第2照射部2は、試料面SFの第2領域A2aと第2領域A2bとに第2光L2を照射する。第2領域A2aは、第1領域A1の少なくとも一部の領域(例えば、図1の領域A0)に関して、第2方向D2における第1側に設定される。第1側は、例えば、図1の第2方向D2において矢印の向きと反対側である。第2領域A2bは、第1領域A1の少なくとも一部(例えば、図1の領域A0)に関して、第2方向D2における第1側と反対側の第2側に設定される。第2側は、例えば、図1の第2方向D2において矢印の向きと同じ側である。第2領域A2bは、領域A0に関して第2領域A2aと反対側に配置される。 The second irradiation unit 2 irradiates the sample S with the second light L2. The intensity of the second light L2 changes in the second direction D2 that intersects the first direction D1. The second irradiation unit 2 irradiates the second area A2a and the second area A2b on the sample surface SF with the second light L2. The second area A2a is set on the first side in the second direction D2 with respect to at least a part of the first area A1 (for example, the area A0 in FIG. 1). The first side is, for example, the side opposite to the direction of the arrow in the second direction D2 of FIG. The second area A2b is set on the second side opposite to the first side in the second direction D2 with respect to at least a part of the first area A1 (for example, the area A0 in FIG. 1). The second side is, for example, the same side as the direction of the arrow in the second direction D2 of FIG. The second area A2b is arranged on the side opposite to the second area A2a with respect to the area A0.

以下の説明において適宜、第2領域A2aと第2領域A2bとを一組にして一対の第2領域A2a、A2bと表し、第2領域A2aと第2領域A2bとを包括して第2領域A2と表す。第2領域A2は、第2方向D2において、第1領域A1の少なくとも一部の領域A0を挟む位置に設定される。領域A0は、蛍光Lを検出する対象の領域である。領域A0は、例えば、第1方向D1において第2方向D2よりも長い帯状の領域である。なお、符号D3は、第1方向D1および第2方向D2の双方に対して垂直な第3方向である。第3方向D3は、例えば、試料面SFに垂直な方向である。第3方向D3は、試料面SFにおいて、顕微鏡MSの光学系の光軸と同軸の方向、又は顕微鏡MSの光学系の光軸と平行な方向である。 In the following description, the second area A2a and the second area A2b are appropriately paired and referred to as a pair of second areas A2a and A2b, and the second area A2a and the second area A2b are collectively included in the second area A2. Express. The second area A2 is set at a position sandwiching at least a part of the area A0 of the first area A1 in the second direction D2. The area A0 is a target area for detecting the fluorescence L. The region A0 is, for example, a strip-shaped region that is longer in the first direction D1 than in the second direction D2. The reference numeral D3 is a third direction perpendicular to both the first direction D1 and the second direction D2. The third direction D3 is, for example, a direction perpendicular to the sample surface SF. The third direction D3 is, on the sample surface SF, a direction coaxial with the optical axis of the optical system of the microscope MS or a direction parallel to the optical axis of the optical system of the microscope MS.

走査部3は、試料面SFを第2方向D2に第1光L1と第2光L2とで走査する。走査部3は、試料面SFにおいて第1光L1が入射する第1領域A1の位置と、試料面SFにおいて第2光L2が入射する第2領域A2の位置とを走査によって変更する。検出部4は、試料Sで発生した蛍光Lを検出する。画像処理部5は、検出部4の検出結果に基づいて画像を生成する。以下、顕微鏡MSの各部について説明する。 The scanning unit 3 scans the sample surface SF in the second direction D2 with the first light L1 and the second light L2. The scanning unit 3 changes the position of the first area A1 on the sample surface SF where the first light L1 is incident and the position of the second area A2 on the sample surface SF where the second light L2 is incident. The detector 4 detects the fluorescence L generated in the sample S. The image processing unit 5 generates an image based on the detection result of the detection unit 4. Hereinafter, each part of the microscope MS will be described.

第1照射部1は、試料Sに対して第1光L1を照射する。第1光L1は、試料面SFにおいて明部と暗部が交互に並ぶ縞パターンである。以下の説明において、試料面SFの第1方向D1における第1光L1の強度の周期を、適宜、第1光L1の縞周期と称する。第1照射部1は、第1光源11と、第1光学系12とを備える。第1光源11は、例えばレーザダイオードあるいは発光ダイオードなどの固体光源を含む。 The first irradiation unit 1 irradiates the sample S with the first light L1. The first light L1 is a striped pattern in which bright portions and dark portions are alternately arranged on the sample surface SF. In the following description, the period of the intensity of the first light L1 in the first direction D1 of the sample surface SF is appropriately referred to as the stripe period of the first light L1. The first irradiation unit 1 includes a first light source 11 and a first optical system 12. The first light source 11 includes a solid-state light source such as a laser diode or a light emitting diode.

第1光学系12は、第1光源11から発せられた第1光L1を試料Sに照射する。第1光学系12は、第1光L1の縞パターンで試料Sを照明する。第1光学系12は、第1光源11から発せられた第1光L1を複数の光束に分岐させ、分岐した2以上の光束の干渉によって第1光L1の縞パターンを形成する。第1光学系12は、第1光L1を回折によって複数の回折光に分岐させ、2以上の回折光の干渉によって試料面SFに第1光L1の縞パターンを形成する。例えば、第1光学系12は、+1次の回折光と−1次の回折光との2光束干渉によって試料面SFに第1光L1の縞パターンを形成する。 The first optical system 12 irradiates the sample S with the first light L1 emitted from the first light source 11. The first optical system 12 illuminates the sample S with a stripe pattern of the first light L1. The first optical system 12 splits the first light L1 emitted from the first light source 11 into a plurality of light fluxes, and forms a fringe pattern of the first light L1 by the interference of two or more light fluxes that are split. The first optical system 12 splits the first light L1 into a plurality of diffracted lights by diffraction and forms a fringe pattern of the first light L1 on the sample surface SF by interference of two or more diffracted lights. For example, the first optical system 12 forms the fringe pattern of the first light L1 on the sample surface SF by the two-beam interference of the +1st-order diffracted light and the −1st-order diffracted light.

第1光学系12は、第1光源11から試料Sに向かう順に、レンズ13と、光学部材14と、分岐部15と、レンズ16と、マスク17と、レンズ18と、レンズ19と、ミラー20と、ダイクロイックミラー21と、レンズ22と、ダイクロイックミラー23と、走査ミラー24と、レンズ25と、レンズ26と、レンズ27とを備える。 The first optical system 12 includes a lens 13, an optical member 14, a branch portion 15, a lens 16, a mask 17, a lens 18, a lens 19, and a mirror 20 in the order from the first light source 11 to the sample S. A dichroic mirror 21, a lens 22, a dichroic mirror 23, a scanning mirror 24, a lens 25, a lens 26, and a lens 27.

図1において、符号P0はレンズ27の瞳面であり、符号P1から符号P3は、それぞれ、瞳面P0と光学的に共役な瞳共役面である。また、符号SF1から符号SF5は、それぞれ、試料面SFと光学的に共役な試料共役面である。第1光学系12は、試料共役面SF2の位置に第1光L1の縞パターンを形成し、形成した第1光L1の縞パターンを試料面SFに投影する。図1において、顕微鏡MSの光学系は、反射屈折光学系である。以下の説明において適宜、顕微鏡MSの光学系の少なくとも一部を、図1と等価な屈折系光学系で置き換えて表す。 In FIG. 1, reference numeral P0 is a pupil plane of the lens 27, and reference numerals P1 to P3 are pupil conjugate planes optically conjugate with the pupil plane P0. Reference numerals SF1 to SF5 are sample conjugate surfaces that are optically conjugate with the sample surface SF. The first optical system 12 forms a stripe pattern of the first light L1 at the position of the sample conjugate surface SF2, and projects the formed stripe pattern of the first light L1 on the sample surface SF. In FIG. 1, the optical system of the microscope MS is a catadioptric optical system. In the following description, at least a part of the optical system of the microscope MS will be replaced with a refraction optical system equivalent to that in FIG.

図2(A)および(B)は、第1実施形態の第1照射部を示す図である。以下の説明において、適宜、図2(A)等に示すXYZ直交座標系を参照する。このXYZ直交座標系のZ方向は、顕微鏡MSの光学系の光軸上の各位置における光軸の方向である。X方向は、顕微鏡MSの光学系の光軸上の各位置においてZ方向に直交し、図1の第2方向D2に対応する方向である。Y方向は、顕微鏡MSの光学系の光軸上の各位置においてZ方向に直交し、図1の第1方向D1に対応する方向である。 FIG. 2A and FIG. 2B are views showing the first irradiation unit of the first embodiment. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. The Z direction of this XYZ orthogonal coordinate system is the direction of the optical axis at each position on the optical axis of the optical system of the microscope MS. The X direction is a direction that is orthogonal to the Z direction at each position on the optical axis of the optical system of the microscope MS and corresponds to the second direction D2 in FIG. The Y direction is a direction that is orthogonal to the Z direction at each position on the optical axis of the optical system of the microscope MS and corresponds to the first direction D1 in FIG.

図2(A)は、第1照射部1において第1光源11から試料共役面SF2までの光路を、X方向から見た図である。また、図2(B)は、第1照射部1において第1光源11から試料共役面SF2までの光路を、Y方向から見た図である。 FIG. 2A is a view of the optical path from the first light source 11 to the sample conjugate plane SF2 in the first irradiation section 1 as seen from the X direction. Further, FIG. 2B is a view of the optical path from the first light source 11 to the sample conjugate plane SF2 in the first irradiation section 1 as seen from the Y direction.

レンズ13は、例えばコリメータである。レンズ13は、第1光源11から出射した第1光L1を平行光に変換する。光学部材14は、第2方向D2に対応するパワーが第1方向D1に対応するパワーよりも強い。本明細書において、パワーは焦点距離の逆数であり、レンズなどの透過型の光学部材の場合に屈折力とも呼ばれる。第2方向D2に対応するパワーは、第2方向D2に対応する方向(ここでは、X方向)と光学系の光軸方向とを含む面における焦点距離の逆数である。第2方向D2に対応するパワーは、第2方向D2に対応するX方向に光線を偏向させる屈折力である。第1方向D1に対応するパワーは、第1方向D1に対応する方向(ここでは、Y方向)と光学系の光軸方向(ここでは、Z方向)とを含む面における焦点距離の逆数である。第1方向D1に対応するパワーは、第1方向D1に対応するY方向に光線を偏向させる屈折力である。本明細書において、パワーを有する光学部材は、レンズなどの透過型の光学部材でもよいし、凹面鏡などの反射型の光学部材でもよい。光学部材14は、第1光L1に作用して非点収差を発生する非点収差部材である。光学部材14は、例えばシリンドリカルレンズである。第1光学系12は、光学部材14の代わりに、第1光L1に作用して非点収差を発生する非点収差光学系を備えてもよい。 The lens 13 is, for example, a collimator. The lens 13 converts the first light L1 emitted from the first light source 11 into parallel light. In the optical member 14, the power corresponding to the second direction D2 is stronger than the power corresponding to the first direction D1. In this specification, the power is the reciprocal of the focal length, and is also called the refractive power in the case of a transmissive optical member such as a lens. The power corresponding to the second direction D2 is the reciprocal of the focal length in the plane including the direction (here, the X direction) corresponding to the second direction D2 and the optical axis direction of the optical system. The power corresponding to the second direction D2 is a refracting power that deflects a light beam in the X direction corresponding to the second direction D2. The power corresponding to the first direction D1 is the reciprocal of the focal length in a plane including the direction corresponding to the first direction D1 (here, the Y direction) and the optical axis direction of the optical system (here, the Z direction). .. The power corresponding to the first direction D1 is a refracting power that deflects a light beam in the Y direction corresponding to the first direction D1. In this specification, the optical member having power may be a transmissive optical member such as a lens or a reflective optical member such as a concave mirror. The optical member 14 is an astigmatism member that acts on the first light L1 to generate astigmatism. The optical member 14 is, for example, a cylindrical lens. Instead of the optical member 14, the first optical system 12 may include an astigmatism optical system that acts on the first light L1 to generate astigmatism.

図2(A)に示すように、光学部材14は、光線をY方向に偏向させる屈折力がほぼ0である。光学部材14を通った第1光L1は、YZ面においてほぼ平行光として、分岐部15に入射する。図2(B)に示すように、光学部材14は、光線をX方向に偏向させる屈折力がY方向に偏向させる屈折力よりも強い。光学部材14を通った第1光L1は、XZ面において、分岐部15に集光する。 As shown in FIG. 2A, the optical member 14 has a refractive power of almost 0 for deflecting the light beam in the Y direction. The first light L1 that has passed through the optical member 14 enters the branch portion 15 as substantially parallel light on the YZ plane. As shown in FIG. 2B, the optical member 14 has a stronger refracting power for deflecting the light beam in the X direction than that for deflecting the light beam in the Y direction. The first light L1 that has passed through the optical member 14 is condensed on the branch portion 15 on the XZ plane.

分岐部15は、第1光L1を複数の光束に分岐させる。分岐部15は、第1光L1を、試料面SFの第1方向D1に対応するY方向に分岐させる。分岐部15は、例えば、第1光L1を回折によって複数の光束(例、回折光)に分岐させる。本実施形態では、分岐部15が回折格子であるものとして説明し、分岐部15としての回折格子を符号15で表す。なお、分岐部15は、回折格子の代わりに空間光変調器(Spatial Light Modulator、適宜、SLMと表す)を用いるものでもよい。 The branching unit 15 branches the first light L1 into a plurality of light beams. The branching unit 15 branches the first light L1 in the Y direction corresponding to the first direction D1 of the sample surface SF. The branching unit 15 branches the first light L1 into a plurality of light beams (eg, diffracted light) by diffraction. In the present embodiment, the branch portion 15 is described as a diffraction grating, and the diffraction grating as the branch portion 15 is represented by reference numeral 15. The branching unit 15 may use a spatial light modulator (SLM, as appropriate) instead of the diffraction grating.

回折格子15は、第1方向D1に対応するY方向において構造が周期的に変化する。回折格子15は、第1光学系12の光軸に交差する面内に、例えば1次元の周期構造を有する。この周期構造は、透過率と位相差との一方または双方が周期的に変化する構造である。回折格子15は、試料面SFと光学的に共役な試料共役面SF1の位置またはその近傍の位置に配置される。「近傍の位置」は、光学的な特性が許容される範囲で、対象からずれた位置である。例えば、回折格子15に関して、「光学的な特性」が試料面SFにおける縞パターンのコントラストであり、「対象」が試料共役面SF1である場合、回折格子15の近傍の位置は、試料面SFの縞パターンのコントラストが許容される範囲で、試料共役面SF1からずれた位置である。以下の説明において適宜、「近傍の位置」を同様の意味で用いる。 The structure of the diffraction grating 15 changes periodically in the Y direction corresponding to the first direction D1. The diffraction grating 15 has, for example, a one-dimensional periodic structure in a plane that intersects the optical axis of the first optical system 12. This periodic structure is a structure in which one or both of the transmittance and the phase difference are periodically changed. The diffraction grating 15 is arranged at a position of the sample conjugate plane SF1 optically conjugate with the sample plane SF or a position in the vicinity thereof. The “near position” is a position deviated from the target within a range where optical characteristics are allowed. For example, in the case of the diffraction grating 15, when the “optical characteristic” is the contrast of the stripe pattern on the sample surface SF and the “target” is the sample conjugate surface SF1, the position near the diffraction grating 15 is the position of the sample surface SF. It is a position deviated from the sample conjugate plane SF1 within a range where the contrast of the stripe pattern is allowed. In the following description, "nearby position" is used with the same meaning as appropriate.

第1照射部1は、分岐部15を制御することによって、試料面SFにおける第1光L1の縞パターンの位相を変更可能である。例えば、分岐部15が回折格子である場合、第1照射部1は、回折格子15を、第1方向D1に対応するY方向に移動させることで、試料面SFにおける第1光L1の第1方向D1の縞パターンの位相を変更する。第1照射部1は、分岐部15がSLMである場合、SLMにおける屈折率の分布を変更することで第1光L1の縞パターンの位相を変更してもよい。 The first irradiation unit 1 can change the phase of the stripe pattern of the first light L1 on the sample surface SF by controlling the branching unit 15. For example, when the branching portion 15 is a diffraction grating, the first irradiation unit 1 moves the diffraction grating 15 in the Y direction corresponding to the first direction D1 so that the first light L1 on the sample surface SF is first. The phase of the stripe pattern in the direction D1 is changed. When the branching unit 15 is an SLM, the first irradiation unit 1 may change the phase of the stripe pattern of the first light L1 by changing the distribution of the refractive index in the SLM.

レンズ16は、その光源側の焦点がSF1の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。以下の説明において、適宜、レンズの光源側の焦点を光源側焦点と称し、レンズの試料側の焦点を試料側焦点と称する。レンズ16は、XZ面において第1光L1を平行光に変換する。 The lens 16 is arranged so that the focus on the light source side is at the position of SF1 or a position in the vicinity thereof. In the following description, the focus on the light source side of the lens is referred to as the light source side focus, and the focus on the sample side of the lens is referred to as the sample side focus. The lens 16 converts the first light L1 into parallel light on the XZ plane.

マスク17は、瞳共役面P1の位置またはその近傍の位置に配置される。マスク17は、レンズ16の試料側焦点の位置またはその近傍の位置に配置される。マスク17は、第1光L1が通る開口部17aを有する。開口部17aの周囲の部分は、第1光L1を遮光する遮光部17bである。開口部17aは、回折格子15で発生した複数の回折光のうち縞パターンを形成する回折光が入射する位置に配置される。 The mask 17 is arranged at the position of the pupil conjugate plane P1 or in the vicinity thereof. The mask 17 is arranged at the position of the focal point of the lens 16 on the sample side or in the vicinity thereof. The mask 17 has an opening 17a through which the first light L1 passes. A portion around the opening 17a is a light blocking portion 17b that blocks the first light L1. The opening 17a is arranged at a position where the diffracted light forming the fringe pattern of the plurality of diffracted lights generated by the diffraction grating 15 is incident.

本実施形態において、第1光L1の縞パターンは+1次回折光と−1次回折光との干渉によって形成され、開口部17aは、回折格子15で発生した+1次回折光が入射する位置と、回折格子15で発生した−1次回折光が入射する位置とに配置される。遮光部17bは、回折格子15で発生した0次回折光が入射する位置に配置される。図2(B)に示すように第1光L1は、Y方向から見た場合にマスク17に平行光として入射する。開口部17aは、第2方向D2に対応するX方向の寸法が第1方向D1に対応するY方向のよりも大きい。 In the present embodiment, the fringe pattern of the first light L1 is formed by the interference between the +1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light, and the opening 17a has a position where the +1st-order diffracted light generated by the diffraction grating 15 enters and the diffraction grating. It is arranged at a position where the −1st order diffracted light generated in 15 is incident. The light shielding portion 17b is arranged at a position where the 0th order diffracted light generated by the diffraction grating 15 is incident. As shown in FIG. 2B, the first light L1 is incident on the mask 17 as parallel light when viewed from the Y direction. The size of the opening 17a in the X direction corresponding to the second direction D2 is larger than that in the Y direction corresponding to the first direction D1.

マスク17を通った第1光L1は、レンズ18に入射する。レンズ18は、その光源側焦点が瞳共役面P1の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。レンズ18は、その試料側焦点が試料共役面SF2の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。試料共役面SF2において、第1光L1の強度分布は、回折格子15のパターンに対応する強度分布になる。このように、試料共役面SF2には、第1光L1の縞パターンが形成される。 The first light L1 that has passed through the mask 17 enters the lens 18. The lens 18 is arranged so that the focus on the light source side is at the position of the pupil conjugate plane P1 or a position in the vicinity thereof. The lens 18 is arranged so that its sample-side focus is at the position of the sample conjugate plane SF2 or in the vicinity thereof. On the sample conjugate plane SF2, the intensity distribution of the first light L1 becomes an intensity distribution corresponding to the pattern of the diffraction grating 15. In this way, the stripe pattern of the first light L1 is formed on the sample conjugate plane SF2.

図1の説明に戻り、第1光学系12は、試料共役面SF2に形成される縞パターンを試料面SFにリレーする。試料共役面SF2を通った第1光L1は、レンズ19に入射し、レンズ19で屈折してミラー20に入射する。ミラー20は、折り曲げミラーである。ミラー20で反射した第1光L1は、ダイクロイックミラー21に入射する。 Returning to the description of FIG. 1, the first optical system 12 relays the stripe pattern formed on the sample conjugate plane SF2 to the sample plane SF. The first light L1 that has passed through the sample conjugate surface SF2 enters the lens 19, is refracted by the lens 19, and enters the mirror 20. The mirror 20 is a folding mirror. The first light L1 reflected by the mirror 20 enters the dichroic mirror 21.

図1の符号21Aは、波長に対するダイクロイックミラー21の光学特性を表す。図1には、光学特性21Aとして、波長に対する反射率、及び波長に対する透過率が表されている。光学特性21Aにおいて、λ1は第1光L1の波長であり、λ2は第2光L2の波長である。波長λ1は、第1光L1の中心波長でもよいし、第1光L1の強度が最大になるピーク波長でもよい。波長λ2は、第2光L2の中心波長でもよいし、第2光L2の強度が最大になるピーク波長でもよい。 Reference numeral 21A in FIG. 1 represents the optical characteristics of the dichroic mirror 21 with respect to the wavelength. In FIG. 1, the reflectance with respect to the wavelength and the transmittance with respect to the wavelength are shown as the optical characteristic 21A. In the optical characteristic 21A, λ1 is the wavelength of the first light L1 and λ2 is the wavelength of the second light L2. The wavelength λ1 may be the center wavelength of the first light L1 or the peak wavelength at which the intensity of the first light L1 is maximized. The wavelength λ2 may be the center wavelength of the second light L2 or the peak wavelength at which the intensity of the second light L2 is maximized.

ダイクロイックミラー21は、第1光L1の波長λ1に対する反射率が第2光L2の波長λ2に対する反射率よりも低い。また、ダイクロイックミラー21は、第1光L1の波長λ1に対する透過率が第2光L2の波長λ2に対する透過率よりも高い。ダイクロイックミラー21に入射した第1光L1の少なくとも一部は、ダイクロイックミラー21を透過して、レンズ22に入射する。 The reflectance of the dichroic mirror 21 for the wavelength λ1 of the first light L1 is lower than the reflectance of the second light L2 for the wavelength λ2. Further, the dichroic mirror 21 has a higher transmittance for the wavelength λ1 of the first light L1 than for the wavelength λ2 of the second light L2. At least part of the first light L1 that has entered the dichroic mirror 21 passes through the dichroic mirror 21 and enters the lens 22.

レンズ19とレンズ22との間の光路には、瞳共役面P2が配置される。レンズ22は、リレー光学系であり、瞳共役面P2における第1光L1の強度分布を走査部3へリレーする。レンズ22を通った第1光L1は、ダイクロイックミラー23に入射する。図1の符号23Aは、波長に対するダイクロイックミラー23の光学特性を表す。図1には、光学特性23Aとして、波長に対する反射率、及び波長に対する透過率が表されている。 A pupil conjugate plane P2 is arranged in the optical path between the lens 19 and the lens 22. The lens 22 is a relay optical system, and relays the intensity distribution of the first light L1 on the pupil conjugate plane P2 to the scanning unit 3. The first light L1 that has passed through the lens 22 enters the dichroic mirror 23. Reference numeral 23A in FIG. 1 represents the optical characteristics of the dichroic mirror 23 with respect to the wavelength. In FIG. 1, the reflectance with respect to the wavelength and the transmittance with respect to the wavelength are shown as the optical characteristic 23A.

光学特性23Aにおいて、λ3は、蛍光Lの波長である。波長λ3は、蛍光Lの中心波長でもよいし、蛍光Lの強度が最大になるピーク波長でもよい。ダイクロイックミラー23は、第1光L1の波長λ1に対する反射率が蛍光Lの波長λ3に対する反射率よりも高い。また、ダイクロイックミラー23は、第1光L1の波長λ1に対する透過率が蛍光Lの波長λ3に対する透過率よりも低い。 In the optical characteristic 23A, λ3 is the wavelength of the fluorescence L. The wavelength λ3 may be the center wavelength of the fluorescence L or the peak wavelength at which the intensity of the fluorescence L is maximized. The reflectance of the dichroic mirror 23 with respect to the wavelength λ1 of the first light L1 is higher than the reflectance of the fluorescence L with respect to the wavelength λ3. Further, the dichroic mirror 23 has a lower transmittance for the wavelength λ1 of the first light L1 than that for the wavelength λ3 of the fluorescence L.

ダイクロイックミラー23に入射した第1光L1の少なくとも一部は、ダイクロイックミラー23で反射して走査ミラー24に入射する。走査部3は、例えば、ガルバノミラー、MEMSミラー、又はポリゴンミラーを含む。走査部3は、第1光L1を偏向させ、第1光L1が試料面SFに入射する位置を調整する。走査部3は、走査ミラー24によって、試料面SFにおいて第1光L1が入射する第1領域A1を、試料面SFで第2方向D2に移動させる。 At least part of the first light L1 that has entered the dichroic mirror 23 is reflected by the dichroic mirror 23 and enters the scanning mirror 24. The scanning unit 3 includes, for example, a galvanometer mirror, a MEMS mirror, or a polygon mirror. The scanning unit 3 deflects the first light L1 and adjusts the position where the first light L1 is incident on the sample surface SF. The scanning unit 3 causes the scanning mirror 24 to move the first region A1 where the first light L1 is incident on the sample surface SF in the second direction D2 on the sample surface SF.

走査部3は、走査ミラー24と、駆動部29とを備える。走査ミラー24は、瞳共役面の位置またはその近傍の位置に配置される。ダイクロイックミラー23で反射した第1光L1は、走査ミラー24に入射し、走査ミラー24で反射する。駆動部29は、走査ミラー24を駆動し、第1光学系12の光軸に対する走査ミラー24の角度を変更する。第1光L1は、第1光学系12の光軸に対する走査ミラー24の角度に基づいて、試料面SFに対して入射する位置が変化する。 The scanning unit 3 includes a scanning mirror 24 and a driving unit 29. The scanning mirror 24 is arranged at the position of the pupil conjugate plane or in the vicinity thereof. The first light L1 reflected by the dichroic mirror 23 enters the scanning mirror 24 and is reflected by the scanning mirror 24. The drive unit 29 drives the scanning mirror 24 and changes the angle of the scanning mirror 24 with respect to the optical axis of the first optical system 12. The position where the first light L1 is incident on the sample surface SF changes based on the angle of the scanning mirror 24 with respect to the optical axis of the first optical system 12.

走査ミラー24で反射した第1光L1は、レンズ25に入射し、レンズ25で屈折してレンズ26に入射する。レンズ25とレンズ26との間の光路には、試料共役面SF3が配置される。レンズ26に入射した第1光L1は、レンズ26で屈折してレンズ27に入射する。レンズ27は、対物レンズである。レンズ27の試料側焦点は、試料面SFの位置に相当する。レンズ27の光源側焦点は、瞳面P0に相当する。レンズ27に入射した第1光は、レンズ27で屈折して、試料面SFに照射される。 The first light L1 reflected by the scanning mirror 24 enters the lens 25, is refracted by the lens 25, and enters the lens 26. The sample conjugate plane SF3 is arranged in the optical path between the lens 25 and the lens 26. The first light L1 that has entered the lens 26 is refracted by the lens 26 and enters the lens 27. The lens 27 is an objective lens. The sample side focus of the lens 27 corresponds to the position of the sample surface SF. The light source side focus of the lens 27 corresponds to the pupil plane P0. The first light that has entered the lens 27 is refracted by the lens 27 and is applied to the sample surface SF.

図3(A)は第1実施形態の瞳面において第1光が入射する領域を示す図である。第1光L1は、瞳面P0上の領域P0aと領域P0bとに入射する。領域P0aと領域P0bは、それぞれ、図2(A)に示したマスク17の開口部17aに対応する領域である。領域P0aと領域P0bは、それぞれ、第2方向D2に対応するX方向において第1方向D1に対応するY方向よりも長い帯状の領域である。領域P0aと領域P0bとは、Y方向に並んでいる。 FIG. 3A is a diagram showing a region where the first light is incident on the pupil plane of the first embodiment. The first light L1 is incident on the area P0a and the area P0b on the pupil plane P0. The region P0a and the region P0b are regions corresponding to the openings 17a of the mask 17 shown in FIG. The regions P0a and P0b are strip-shaped regions that are longer in the X direction corresponding to the second direction D2 than in the Y direction corresponding to the first direction D1. The area P0a and the area P0b are arranged in the Y direction.

図3(B)は、第1実施形態の試料面における第1光の強度分布を示す図である。図3(B)の符号ΔD1は、第1方向D1において第1光L1の強度が極大になる位置の間隔である。間隔ΔD1は、第1方向D1において第1光L1の強度が極小になる位置の間隔と同じである。第1光L1の縞周期は、間隔ΔD1を用いて表される。第2方向D2において第1領域A1の端の位置は、第1光L1の強度が蛍光物質を活性化かつ励起するのに必要な強度以上から以下となる境界の位置で表される。 FIG. 3B is a diagram showing the intensity distribution of the first light on the sample surface of the first embodiment. Reference numeral ΔD1 in FIG. 3B is the interval between positions where the intensity of the first light L1 is maximized in the first direction D1. The interval ΔD1 is the same as the interval at which the intensity of the first light L1 is minimized in the first direction D1. The fringe period of the first light L1 is expressed using the interval ΔD1. The position of the end of the first region A1 in the second direction D2 is represented by the position of the boundary at which the intensity of the first light L1 is equal to or more than the intensity required to activate and excite the fluorescent material.

図1の説明に戻り、第2照射部2は、試料Sに対して第2光L2を照射する。第2照射部2は、試料面SFの第2領域A2に第2光L2を照射する。第2領域A2aは、第1領域A1の少なくとも一部の領域A0(例、蛍光を検出する対象領域)に対して、第2方向D2の一方側に配置される。第2領域A2bは、第1領域A1の少なくとも一部の領域A0に対して、第2方向D2の他方側に配置される。第2領域A2bは、第1領域A1の少なくとも一部の領域A0に対して、第2方向D2において第2領域A2aと反対側に配置される。例えば、複数の第2領域A2(第2領域A2a、第2領域A2b、等)は、第1領域A1の少なくとも一部の領域A0を基準にして第2方向D2に沿って領域A0の両側に隣接してそれぞれ配置される。 Returning to the description of FIG. 1, the second irradiation unit 2 irradiates the sample S with the second light L2. The second irradiation unit 2 irradiates the second region A2 on the sample surface SF with the second light L2. The second region A2a is arranged on one side of the second direction D2 with respect to at least a part of the first region A1 (for example, a target region for detecting fluorescence) A0. The second area A2b is arranged on the other side in the second direction D2 with respect to at least a part of the area A0 of the first area A1. The second area A2b is arranged on the opposite side of the second area A2a in the second direction D2 with respect to at least a part of the area A0 of the first area A1. For example, the plurality of second areas A2 (second area A2a, second area A2b, etc.) are arranged on both sides of the area A0 along the second direction D2 with reference to at least a part of the area A0 of the first area A1. Adjacent to each other.

図1において、第2領域A2aおよび第2領域A2bは、それぞれ、第1領域A1の一部と重なるように設定される。例えば、第2領域A2aは、第1領域A1の一部の領域A1aと重なる。また、第2領域A2bは、第1領域A1の一部の領域A1bと重なる。なお、第2領域A2aと第2領域A2bとの一方または双方は、第1領域A1と重ならなくてもよい。 In FIG. 1, the second area A2a and the second area A2b are set so as to overlap a part of the first area A1. For example, the second area A2a overlaps with a partial area A1a of the first area A1. Further, the second area A2b overlaps with a partial area A1b of the first area A1. Note that one or both of the second area A2a and the second area A2b may not overlap the first area A1.

第2照射部2は、第2光源31と、第2光学系32とを備える。第2光源31は、例えばレーザダイオードあるいは発光ダイオードなどの固体光源を含む。第2光学系32は、第2光源31から発せられた第2光L2を試料Sに照射する。第2光学系32は、第2方向D2において強度が変化する第2光L2で試料Sを照明する。第2光学系32は、第2光源31から発せられた第2光L2に含まれる複数の光束の位相を相対的に変化させることで、第2光の強度分布(例えば、強度パターン)を形成する。例えば、第2光学系32は、第2光の第1光束と第2光束とに位相差を与えることによって、第2光L2のパターン光(例えば、構造化光)を形成する。第2光L2の強度分布については、後に図5(C)等で説明する。 The second irradiation unit 2 includes a second light source 31 and a second optical system 32. The second light source 31 includes a solid-state light source such as a laser diode or a light emitting diode. The second optical system 32 irradiates the sample S with the second light L2 emitted from the second light source 31. The second optical system 32 illuminates the sample S with the second light L2 whose intensity changes in the second direction D2. The second optical system 32 relatively changes the phases of a plurality of light beams included in the second light L2 emitted from the second light source 31, thereby forming an intensity distribution (for example, intensity pattern) of the second light. To do. For example, the second optical system 32 forms the pattern light (for example, structured light) of the second light L2 by giving a phase difference between the first light flux and the second light flux of the second light. The intensity distribution of the second light L2 will be described later with reference to FIG.

第2光学系32は、第2光源31から試料Sに向かう順に、レンズ33と、位相調整部34と、光学部材35と、レンズ36と、ダイクロイックミラー21と、レンズ22と、ダイクロイックミラー23と、走査ミラー24と、レンズ25と、レンズ26と、レンズ27とを備える。第2光学系32は、ダイクロイックミラー21からレンズ27までの構成が第1光学系12と共用である。ダイクロイックミラー21からレンズ27までの各構成要素(例えば、レンズ等の光学部材)は、第1光L1が入射する領域と、第2光L2が入射する領域とを含む領域に配置される。第2光L2の光路は、ダイクロイックミラー21からレンズ27までの間において、第1光L1の光路の少なくとも一部と共通でもよい。第2光学系32の光軸は、ダイクロイックミラー21からレンズ27までの間において、第1光学系12の光軸と同軸である。 The second optical system 32 includes a lens 33, a phase adjustment unit 34, an optical member 35, a lens 36, a dichroic mirror 21, a lens 22, and a dichroic mirror 23 in order from the second light source 31 toward the sample S. , A scanning mirror 24, a lens 25, a lens 26, and a lens 27. The second optical system 32 shares the configuration from the dichroic mirror 21 to the lens 27 with the first optical system 12. Each component (for example, an optical member such as a lens) from the dichroic mirror 21 to the lens 27 is arranged in a region including a region where the first light L1 is incident and a region where the second light L2 is incident. The optical path of the second light L2 may be common to at least a part of the optical path of the first light L1 between the dichroic mirror 21 and the lens 27. The optical axis of the second optical system 32 is coaxial with the optical axis of the first optical system 12 between the dichroic mirror 21 and the lens 27.

図4(A)および(B)は、第1実施形態の第2照射部を示す図である。図4(A)は、第2照射部2において第2光源31からレンズ22までの光路を、X方向から見た図である。また、図4(B)は、第2照射部2において第2光源31からレンズ22までの光路を、Y方向から見た図である。第2光学系32の光軸は、レンズ36とレンズ22との間においてダイクロイックミラー21(図1参照)によって折れ曲がるが、図4(A)および(B)では、ダイクロイックミラー21の図示を省略し、光軸が直線になるように等価な屈折光学系として示した。 4A and 4B are views showing the second irradiation unit of the first embodiment. FIG. 4A is a view of the optical path from the second light source 31 to the lens 22 in the second irradiation section 2 as seen from the X direction. Further, FIG. 4B is a view of the optical path from the second light source 31 to the lens 22 in the second irradiation section 2 as viewed from the Y direction. The optical axis of the second optical system 32 is bent by the dichroic mirror 21 (see FIG. 1) between the lens 36 and the lens 22, but the dichroic mirror 21 is not shown in FIGS. 4(A) and 4(B). , Is shown as an equivalent refracting optical system so that the optical axis becomes a straight line.

位相調整部34は、試料面SFにおける第2光L2の強度分布を調整する強度分布調整部である。位相調整部34は、瞳共役面P3の位置またはその近傍の位置に配置される。図4(B)に示すように、位相調整部34は、第2光L2が入射する領域34aおよび領域34bを含む。領域34aと領域34bとの境界は、第2光学系32の光軸32aを含み、図1の第1方向D1に対応するY方向に平行な平面である。 The phase adjustment unit 34 is an intensity distribution adjustment unit that adjusts the intensity distribution of the second light L2 on the sample surface SF. The phase adjuster 34 is arranged at the position of the pupil conjugate plane P3 or in the vicinity thereof. As shown in FIG. 4B, the phase adjustment unit 34 includes a region 34a and a region 34b on which the second light L2 is incident. The boundary between the regions 34a and 34b is a plane including the optical axis 32a of the second optical system 32 and parallel to the Y direction corresponding to the first direction D1 in FIG.

位相調整部34は、領域34aに入射した第2光L2と領域34bに入射した第2光L2とに位相差を付与する。以下の説明において適宜、領域34aに入射する第2光L2を符号L2aで表し、領域34bに入射する第2光L2を符号L2bで表す。位相調整部34は、第2光L2aと第2光L2bとの位相差を調整することによって、試料面SFにおける第2光L2の強度分布を調整する。試料面SFにおける第2光L2の強度分布は、第2光L2aと第2光L2bとの干渉によって形成される干渉縞に対応する。この干渉縞において、強度が極大になる位置D2a(後に図5(C)に示す)および強度が極小になる位置D2c(後に図5(C)に示す)は、第2光L2aと第2光L2bとの位相差に依存する。位相調整部34は、図1に示した第1領域A1と第2領域A2とが所定の位置関係となるように、第2光L2aと第2光L2bとの位相差を調整する。 The phase adjuster 34 gives a phase difference between the second light L2 incident on the area 34a and the second light L2 incident on the area 34b. In the following description, the second light L2 incident on the region 34a is represented by reference symbol L2a, and the second light L2 incident on the region 34b is represented by reference symbol L2b, as appropriate. The phase adjustment unit 34 adjusts the intensity distribution of the second light L2 on the sample surface SF by adjusting the phase difference between the second light L2a and the second light L2b. The intensity distribution of the second light L2 on the sample surface SF corresponds to the interference fringe formed by the interference between the second light L2a and the second light L2b. In this interference fringe, the position D2a where the intensity is maximum (shown later in FIG. 5C) and the position D2c where the intensity is minimum (shown later in FIG. 5C) are the second light L2a and the second light. It depends on the phase difference from L2b. The phase adjusting unit 34 adjusts the phase difference between the second light L2a and the second light L2b so that the first area A1 and the second area A2 shown in FIG. 1 have a predetermined positional relationship.

図1において、第1光学系12の光出射側の光軸と第2光学系32の光出射側の光軸とが同軸である。一対の第2領域A2a、A2bは、第2光L2aと第2光L2bとの位相差がπの奇数倍である場合、第1領域A1に対して対称的に配置される。本実施形態において、第2光L2aと第2光L2bとの位相差は、πの奇数倍に設定される。例えば、位相調整部34は、第2光L2aと第2光L2bとの位相差をπの奇数倍に調整する。 In FIG. 1, the optical axis of the first optical system 12 on the light emitting side and the optical axis of the second optical system 32 on the light emitting side are coaxial. The pair of second areas A2a and A2b are arranged symmetrically with respect to the first area A1 when the phase difference between the second light L2a and the second light L2b is an odd multiple of π. In the present embodiment, the phase difference between the second light L2a and the second light L2b is set to an odd multiple of π. For example, the phase adjustment unit 34 adjusts the phase difference between the second light L2a and the second light L2b to be an odd multiple of π.

位相調整部34は、領域34aにおける光学的距離と、領域34bにおける光学的距離とが異なる。位相調整部34は、第1部分37と第2部分38とを含む。第1部分37は、第2光L2の少なくとも一部が透過する部材である。第1部分37は、第2光学系32の光軸方向の寸法(例、厚み)が領域34aと領域34bとで異なる。領域34aにおける第1部分37の厚みは、領域34bにおける第1部分37の厚みに対してステップ的に変化する。図4(B)の第1部分37は、領域34aにおいて領域34bよりも薄い。 In the phase adjustment unit 34, the optical distance in the area 34a is different from the optical distance in the area 34b. The phase adjustment unit 34 includes a first portion 37 and a second portion 38. The first portion 37 is a member that transmits at least part of the second light L2. In the first portion 37, the dimension (eg, thickness) of the second optical system 32 in the optical axis direction is different between the region 34a and the region 34b. The thickness of the first portion 37 in the region 34a changes stepwise with respect to the thickness of the first portion 37 in the region 34b. The first portion 37 of FIG. 4B is thinner in the region 34a than in the region 34b.

第2部分38は、第1部分37と屈折率が異なる。図4において、第2部分38は、雰囲気ガス等に占められる空隙部あるいは空間部である。第2部分38は、屈折率が第1部分37と異なる部材を含んでもよい。第2部分38は、領域34aに配置される。領域34aにおける第2光L2aの光学的距離は、領域34bにおける第2光L2bの光学的距離と比べて、第2光L2の波長の半分の奇数倍だけ異なる。領域34aを透過した第2光L2aは、領域34bを透過した第2光L2bとの位相差がπの奇数倍である。位相調整部34を透過した第2光L2は、光学部材35に入射する。 The second portion 38 has a refractive index different from that of the first portion 37. In FIG. 4, the second portion 38 is a void or space occupied by atmospheric gas or the like. The second portion 38 may include a member having a refractive index different from that of the first portion 37. The second portion 38 is arranged in the region 34a. The optical distance of the second light L2a in the region 34a differs from the optical distance of the second light L2b in the region 34b by an odd multiple of half the wavelength of the second light L2. The phase difference of the second light L2a transmitted through the region 34a from the second light L2b transmitted through the region 34b is an odd multiple of π. The second light L2 transmitted through the phase adjustment unit 34 enters the optical member 35.

光学部材35は、第2方向D2に対応するパワーが第1方向D1に対応するパワーよりも強い。第2方向D2に対応するそのパワーは、第2方向D2に対応するX方向に光線を偏向させる屈折力である。第1方向D1に対応するパワーは、第1方向D1に対応するY方向に光線を偏向させる屈折力である。光学部材35は、第1光L1に作用して非点収差を発生する非点収差部材である。光学部材35は、例えばシリンドリカルレンズである。第2光学系32は、光学部材35の代わりに、第2光L2に作用して非点収差を発生する非点収差光学系を備えてもよい。 The optical member 35 has stronger power corresponding to the second direction D2 than power corresponding to the first direction D1. The power corresponding to the second direction D2 is a refracting power for deflecting the light beam in the X direction corresponding to the second direction D2. The power corresponding to the first direction D1 is a refracting power that deflects a light beam in the Y direction corresponding to the first direction D1. The optical member 35 is an astigmatism member that acts on the first light L1 to generate astigmatism. The optical member 35 is, for example, a cylindrical lens. The second optical system 32 may include, instead of the optical member 35, an astigmatism optical system that acts on the second light L2 to generate astigmatism.

図4(A)に示すように、光学部材35は、光線をY方向に偏向させる屈折力がほぼ0である。光学部材35を通った第2光L2は、YZ面においてほぼ平行光として、分岐部15に入射する。図4(B)に示すように、光学部材35は、光線をX方向に偏向させる屈折力がY方向に偏向させる屈折力よりも強い。光学部材35を通った第2光L2は、XZ面において、試料共役面SF4に集光する。 As shown in FIG. 4(A), the optical member 35 has a refractive power of almost 0 for deflecting the light beam in the Y direction. The second light L2 that has passed through the optical member 35 enters the branch portion 15 as substantially parallel light on the YZ plane. As shown in FIG. 4B, the optical member 35 has a stronger refracting power for deflecting the light beam in the X direction than that for deflecting the light beam in the Y direction. The second light L2 that has passed through the optical member 35 is condensed on the sample conjugate plane SF4 on the XZ plane.

位相調整部34の領域34aを透過した第2光L2aと、位相調整部34の領域34bを透過した第2光L2bとは、試料共役面SF4上に集光して干渉し、第2光L2のパターン光を形成する。第2光学系32は、試料共役面SF4に形成される第2光L2のパターン光を試料面SF(図1参照)に投影する。試料共役面SF2を通った第2光L2は、レンズ36に入射する。レンズ36は、その光源側焦点が試料共役面SF4の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。レンズ36は、その試料側焦点が瞳共役面P2の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。 The second light L2a transmitted through the region 34a of the phase adjustment unit 34 and the second light L2b transmitted through the region 34b of the phase adjustment unit 34 are condensed on the sample conjugate plane SF4 and interfere with each other to generate the second light L2. Pattern light is formed. The second optical system 32 projects the pattern light of the second light L2 formed on the sample conjugate surface SF4 onto the sample surface SF (see FIG. 1). The second light L2 that has passed through the sample conjugate plane SF2 enters the lens 36. The lens 36 is arranged so that the focus on the light source side is at the position of the sample conjugate plane SF4 or in the vicinity thereof. The lens 36 is arranged so that its sample-side focal point is located at or near the position of the pupil conjugate plane P2.

図1の説明に戻り、レンズ36に入射した第2光L2は、レンズ36で屈折してダイクロイックミラー21に入射する。光学特性21Aに示すように、ダイクロイックミラー21は、第2光L2の波長λ2に対する反射率が第1光L1の波長λ1に対する反射率よりも高い。また、ダイクロイックミラー21は、第2光L2の波長λ2に対する透過率が第1光L1の波長λ1に対する透過率よりも低い。ダイクロイックミラー21に入射した第2光L2の少なくとも一部は、ダイクロイックミラー21で反射して、レンズ22に入射する。レンズ36とレンズ22との間の光路には、瞳共役面P2が配置される。 Returning to the description of FIG. 1, the second light L2 that has entered the lens 36 is refracted by the lens 36 and enters the dichroic mirror 21. As indicated by the optical characteristic 21A, the dichroic mirror 21 has a reflectance for the wavelength λ2 of the second light L2 higher than that for the wavelength λ1 of the first light L1. Further, the dichroic mirror 21 has a lower transmittance for the wavelength λ2 of the second light L2 than that for the wavelength λ1 of the first light L1. At least part of the second light L2 that has entered the dichroic mirror 21 is reflected by the dichroic mirror 21 and enters the lens 22. A pupil conjugate plane P2 is arranged in the optical path between the lens 36 and the lens 22.

レンズ22から出射した第2光L2は、ダイクロイックミラー23に入射する。光学特性23Aに示すように、ダイクロイックミラー23は、第2光L2の波長λ2に対する反射率が蛍光Lの波長λ3に対する反射率よりも高い。また、ダイクロイックミラー23は、第2光L2の波長λ2に対する透過率が蛍光Lの波長λ3に対する透過率よりも低い。 The second light L2 emitted from the lens 22 enters the dichroic mirror 23. As indicated by the optical characteristic 23A, the dichroic mirror 23 has a higher reflectance for the wavelength λ2 of the second light L2 than the reflectance for the wavelength λ3 of the fluorescence L. Further, the dichroic mirror 23 has a lower transmittance for the wavelength λ2 of the second light L2 than that for the wavelength λ3 of the fluorescence L.

ダイクロイックミラー23に入射した第2光L2の少なくとも一部は、ダイクロイックミラー23で反射して走査ミラー24に入射する。走査部3は、第2光L2を偏向させ、第2光L2が試料面SFに入射する位置を調整する。走査部3は、試料面SFにおいて第2光L2が入射する第2領域A2を、試料面SFで第2方向D2に移動させる。走査部3は、第1領域A1と第2領域A2とを同期して試料面SFで移動させる。 At least part of the second light L2 that has entered the dichroic mirror 23 is reflected by the dichroic mirror 23 and enters the scanning mirror 24. The scanning unit 3 deflects the second light L2 and adjusts the position where the second light L2 is incident on the sample surface SF. The scanning unit 3 moves the second area A2 on the sample surface SF on which the second light L2 is incident in the second direction D2 on the sample surface SF. The scanning unit 3 moves the first area A1 and the second area A2 in synchronization with each other on the sample surface SF.

このように、ダイクロイックミラー23で反射した第2光L2は、走査ミラー24に入射し、走査ミラー24で反射する。駆動部29は、走査ミラー24を駆動し、第2光学系32の光軸に対する走査ミラー24の角度を変更する。第2光L2は、第2光学系32の光軸に対する走査ミラー24の角度に基づいて、試料面SFに対して入射する位置が変化する。 In this way, the second light L2 reflected by the dichroic mirror 23 enters the scanning mirror 24 and is reflected by the scanning mirror 24. The drive unit 29 drives the scanning mirror 24 and changes the angle of the scanning mirror 24 with respect to the optical axis of the second optical system 32. The position where the second light L2 enters the sample surface SF changes based on the angle of the scanning mirror 24 with respect to the optical axis of the second optical system 32.

そして、走査ミラー24で反射した第2光L2は、レンズ25に入射し、レンズ25で屈折してレンズ26に入射する。レンズ25とレンズ26との間の光路には、試料共役面SF3が配置される。レンズ26に入射した第2光L2は、レンズ26で屈折してレンズ27に入射する。レンズ27に入射した第2光L2は、レンズ27で屈折して、試料面SFに照射される。 Then, the second light L2 reflected by the scanning mirror 24 enters the lens 25, is refracted by the lens 25, and enters the lens 26. The sample conjugate plane SF3 is arranged in the optical path between the lens 25 and the lens 26. The second light L2 that has entered the lens 26 is refracted by the lens 26 and enters the lens 27. The second light L2 incident on the lens 27 is refracted by the lens 27 and is irradiated on the sample surface SF.

図5(A)は第1実施形態の瞳面における第2光の位相を示す図である。図5(A)において、符号FPは、第2光学系32の光軸32Aを含み、第1方向D1に対応するY方向に平行な面(YZ面に平行な面)である。符号P0cおよびP0dは、それぞれ、第2光L2が入射する領域である。領域P0cは面FPに対して一方側に配置され、領域P0dは、面FPに関して領域P0cと反対側に配置される。領域P0cに入射する第2光L2と領域P0dに入射する第2光L2とは、位相がずれている。領域P0cに入射する第2光L2と、領域P0dに入射する第2光L2との位相差は、例えばπである。 FIG. 5A is a diagram showing the phase of the second light on the pupil plane of the first embodiment. In FIG. 5A, reference numeral FP is a plane that includes the optical axis 32A of the second optical system 32 and that is parallel to the Y direction (parallel to the YZ plane) corresponding to the first direction D1. Reference numerals P0c and P0d are regions where the second light L2 is incident, respectively. The region P0c is arranged on one side of the plane FP, and the region P0d is arranged on the opposite side of the region P0c with respect to the plane FP. The second light L2 incident on the region P0c and the second light L2 incident on the region P0d are out of phase with each other. The phase difference between the second light L2 entering the region P0c and the second light L2 entering the region P0d is, for example, π.

図5(B)は第1実施形態の試料面における第2領域を示す図であり、図5(C)は第1実施形態の試料面における第2光の強度分布を示す図である。第2方向D2における第2領域A2aの中心位置は、第2光L2の強度が極大値になる位置D2a(適宜、第1の極大位置という)である。また、第2領域A2bの中心位置は、第2光L2の強度が極大になる位置D2b(適宜、第2の極大位置という)である。第2方向D2において第2光の強度が極大になる位置D2aおよび位置D2bは、図1に示した第1領域A1の少なくとも一部の領域A0の外側に設定される。 FIG. 5B is a diagram showing the second region on the sample surface of the first embodiment, and FIG. 5C is a diagram showing the intensity distribution of the second light on the sample surface of the first embodiment. The center position of the second region A2a in the second direction D2 is a position D2a where the intensity of the second light L2 has a maximum value (appropriately referred to as a first maximum position). Further, the center position of the second area A2b is a position D2b at which the intensity of the second light L2 is maximized (which is appropriately referred to as a second maximum position). The position D2a and the position D2b at which the intensity of the second light becomes maximum in the second direction D2 are set outside the region A0 of at least a part of the first region A1 shown in FIG.

また、符号D2cは、位置D2aと位置D2bとの間で、第2方向D2における第2光L2の強度が極小になる位置(適宜、極小位置という)である。図1に示した第1領域A1の少なくとも一部の領域A0は、第2方向D2において第2光L2の強度が極小になる位置D2cを含む領域である。第2光L2の強度が極小になる位置D2cは、例えば、第2方向D2における第1領域A1(図1参照)の中心位置に設定される。図5(C)において、符号Ithは、蛍光物質を不活性化するのに必要とされる強度である。第2方向D2における第2領域A2aの端の位置および第2領域A2bの端の位置は、それぞれ、第2光L2の強度が強度Ith以上又は以下となる境界の位置で表される。 Further, reference numeral D2c is a position between the position D2a and the position D2b where the intensity of the second light L2 in the second direction D2 is minimized (appropriately referred to as a minimum position). At least a partial area A0 of the first area A1 shown in FIG. 1 is an area including a position D2c at which the intensity of the second light L2 is minimized in the second direction D2. The position D2c at which the intensity of the second light L2 is minimal is set, for example, at the center position of the first area A1 (see FIG. 1) in the second direction D2. In FIG. 5C, the symbol Ith is the intensity required to inactivate the fluorescent substance. The position of the end of the second area A2a and the position of the end of the second area A2b in the second direction D2 are respectively represented by the positions of the boundaries where the intensity of the second light L2 is equal to or higher than the intensity Ith.

図4(B)で説明したように、試料面SFにおいて第2光L2の強度が極大となる位置D2aと、第2光L2の強度が極小となる位置D2cとは、第2光L2aと第2光L2bとの位相差に依存する。この位相差は、一対の第2領域A2a、A2bとの間に第1領域A1の少なくとも一部(例、蛍光Lを検出する対象の領域)が配置されるように設定される。この位相差は、例えばπの奇数倍に設定される。なお、第2光L2aと第2光L2bとの位相差は、πの偶数倍と異なる値に設定され、πの奇数倍でもよいし、πの奇数倍と異なる値でもよい。 As described in FIG. 4B, the position D2a where the intensity of the second light L2 is maximum and the position D2c where the intensity of the second light L2 is minimum on the sample surface SF are the second light L2a and the second light L2a. It depends on the phase difference between the two lights L2b. This phase difference is set so that at least a part of the first area A1 (for example, an area where fluorescence L is detected) is arranged between the pair of second areas A2a and A2b. This phase difference is set to an odd multiple of π, for example. The phase difference between the second light L2a and the second light L2b is set to a value different from an even multiple of π and may be an odd multiple of π or a different value from an odd multiple of π.

図1の説明に戻り、試料面SFの第1領域A1において、第2領域A2と重ならない領域A0における蛍光物質は、第1光L1が照射され、かつ第2光L2が照射されないことによって蛍光Lが発生する。第2領域A2における蛍光物質は、第2光L2の照射による不活性化によって蛍光Lの発生が抑制される。検出部4は、領域A0における試料Sで発生した蛍光Lを検出する。なお、試料面SFは、少なくとも上記の第1領域A1と第2領域A2とによって形成される。 Returning to the description of FIG. 1, in the first region A1 of the sample surface SF, the fluorescent substance in the region A0 that does not overlap the second region A2 is illuminated by the first light L1 and is not illuminated by the second light L2. L occurs. The fluorescent substance in the second region A2 is inactivated by the irradiation of the second light L2, so that the generation of the fluorescence L is suppressed. The detection unit 4 detects the fluorescence L generated in the sample S in the area A0. The sample surface SF is formed by at least the first area A1 and the second area A2.

検出部4は、第3光学系41と、受光部42とを備える。第3光学系41は、試料Sから受光部42に向かう順に、レンズ27と、レンズ26と、レンズ25と、走査ミラー24と、ダイクロイックミラー23と、レンズ43と、マスク44とを備える。第3光学系41は、レンズ27からダイクロイックミラー23までの構成が第1光学系12および第2光学系32と共用である。 The detector 4 includes a third optical system 41 and a light receiver 42. The third optical system 41 includes a lens 27, a lens 26, a lens 25, a scanning mirror 24, a dichroic mirror 23, a lens 43, and a mask 44 in order from the sample S toward the light receiving section 42. The configuration of the third optical system 41 from the lens 27 to the dichroic mirror 23 is shared by the first optical system 12 and the second optical system 32.

試料Sから生じた蛍光Lは、レンズ27、レンズ26、及びレンズ25を介して、走査ミラー24に入射する。蛍光Lは、走査ミラー24で反射して、ダイクロイックミラー23に入射する。光学特性23Aに示すように、ダイクロイックミラー23は、蛍光Lの波長λ3に対する反射率が第1光L1の波長λ1、第2光L2の波長λ2に対する反射率よりも低い。また、ダイクロイックミラー23は、蛍光Lの波長λ3に対する透過率が第1光L1の波長λ1、第2光L2の波長λ2に対する透過率よりも高い。 The fluorescence L generated from the sample S enters the scanning mirror 24 via the lens 27, the lens 26, and the lens 25. The fluorescence L is reflected by the scanning mirror 24 and enters the dichroic mirror 23. As shown by the optical characteristic 23A, the dichroic mirror 23 has a reflectance of the fluorescence L with respect to the wavelength λ3 that is lower than the reflectance with respect to the wavelength λ1 of the first light L1 and the wavelength λ2 of the second light L2. Further, the dichroic mirror 23 has a higher transmittance for the wavelength λ3 of the fluorescence L than for the wavelength λ1 of the first light L1 and the wavelength λ2 of the second light L2.

ダイクロイックミラー23に入射した蛍光Lの少なくとも一部は、ダイクロイックミラー23を透過してレンズ43に入射する。レンズ43に入射した蛍光Lは、試料面SFと光学的に共役な試料共役面SF5に集光する。マスク44は、試料共役面SF5の位置またはその近傍の位置に配置される。マスク44は、蛍光Lが通る開口部44aを有する。マスク44は、試料面SFで発生した蛍光Lが開口部44aを通るように、配置される。マスク44は、第3方向D3において試料面SFとずれた面で発生した蛍光を遮光するように、配置される。開口部44aは、試料面SFにおいて蛍光Lが発生する領域A0と同様の形状である。開口部44aは、例えばスリット状であり、第2方向D2に対応する方向に比べて第1方向D1に対応する方向に長い帯状である。 At least a part of the fluorescence L that has entered the dichroic mirror 23 passes through the dichroic mirror 23 and enters the lens 43. The fluorescence L that has entered the lens 43 is condensed on the sample conjugate plane SF5 which is optically conjugate with the sample plane SF. The mask 44 is arranged at the position of the sample conjugate plane SF5 or in the vicinity thereof. The mask 44 has an opening 44a through which the fluorescent light L passes. The mask 44 is arranged so that the fluorescence L generated on the sample surface SF passes through the opening 44a. The mask 44 is arranged so as to shield the fluorescence generated on the surface deviated from the sample surface SF in the third direction D3. The opening 44a has the same shape as the area A0 where the fluorescence L is generated on the sample surface SF. The opening 44a has, for example, a slit shape, and has a strip shape that is longer in the direction corresponding to the first direction D1 than in the direction corresponding to the second direction D2.

受光部42は、試料共役面SF5の位置またはその近傍の位置に配置される。マスク44の開口部44aを通った蛍光Lは、受光部42に入射する。受光部42は、マスク44の開口部44aを通った蛍光Lを検出する。受光部42は、第1方向D1に対応する方向に配列される複数のフォトダイオードを備える。受光部42は、蛍光Lを検出した検出結果を画像処理部5に出力する。なお、第3光学系41は、試料共役面SF5をリレーするリレー光学系を備えてもよく、受光部42は、試料共役面SF5がリレーされた試料共役面の位置またはその近傍の位置に配置されてもよい。 The light receiving section 42 is arranged at the position of the sample conjugate plane SF5 or a position in the vicinity thereof. The fluorescence L that has passed through the opening 44 a of the mask 44 enters the light receiving unit 42. The light receiving unit 42 detects the fluorescence L that has passed through the opening 44 a of the mask 44. The light receiving unit 42 includes a plurality of photodiodes arranged in a direction corresponding to the first direction D1. The light receiving unit 42 outputs the detection result of detecting the fluorescence L to the image processing unit 5. The third optical system 41 may include a relay optical system that relays the sample conjugate surface SF5, and the light receiving unit 42 is arranged at a position of the sample conjugate surface where the sample conjugate surface SF5 is relayed or a position in the vicinity thereof. May be done.

画像処理部5は、受光部42の検出結果に基づいて画像を生成する。図1において、画像処理部5は、制御装置6に設けられる。制御装置6は、画像処理部5、制御部7、及び記憶部8を備える。制御部7は、顕微鏡MSの各部を制御する。制御部7は、第1照射部1を制御して、所定のタイミングおよび強度で第1光L1を試料Sに照射させる。制御部7は、第1照射部1を制御して、第1光L1が試料S(例えば、試料面SF)に入射する期間を制御する。制御部7は、第2照射部2を制御して、所定のタイミング及び強度で第2光L2を試料Sに照射させる。制御部7は、第2照射部2を制御して、第2光L2が試料S(例えば、試料面SF)に入射する期間を制御する。制御部7は、第1照射部1と第2照射部2とを同期して制御する。制御部7は、第2光L2が試料S(例えば、試料面SF)に入射する期間の少なくとも一部と、第1光L1が試料S(例えば、試料面SF)に入射する期間とが重複するように、第1照射部1と第2照射部2とを制御する。制御部7は、走査部3を制御して、試料面SFの第1領域A1の位置および第2領域A2の位置を制御する。制御部7は、検出部4を制御して、蛍光Lの検出を実行させる。制御部7は、受光部42の検出結果を制御装置6に出力させる。 The image processing unit 5 generates an image based on the detection result of the light receiving unit 42. In FIG. 1, the image processing unit 5 is provided in the control device 6. The control device 6 includes an image processing unit 5, a control unit 7, and a storage unit 8. The control unit 7 controls each unit of the microscope MS. The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 to irradiate the sample S with the first light L1 at a predetermined timing and intensity. The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 to control the period during which the first light L1 is incident on the sample S (for example, the sample surface SF). The control unit 7 controls the second irradiation unit 2 to irradiate the sample S with the second light L2 at a predetermined timing and intensity. The control unit 7 controls the second irradiation unit 2 to control the period during which the second light L2 is incident on the sample S (for example, the sample surface SF). The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 and the second irradiation unit 2 in synchronization with each other. The control unit 7 overlaps at least a part of the period during which the second light L2 is incident on the sample S (for example, the sample surface SF) and the period during which the first light L1 is incident on the sample S (for example, the sample surface SF). The 1st irradiation part 1 and the 2nd irradiation part 2 are controlled so that it may do. The control unit 7 controls the scanning unit 3 to control the position of the first area A1 and the position of the second area A2 on the sample surface SF. The controller 7 controls the detector 4 to detect the fluorescence L. The control unit 7 causes the control device 6 to output the detection result of the light receiving unit 42.

記憶部8は、例えば、不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブ(適宜、HDDと表す)、ソリッドステートドライブ(適宜、SSDと表す)などである。記憶部8は、例えば、顕微鏡MSの各部の動作を規定した設定情報を記憶する。上記各部の動作は、第1照射部1によって第1光L1を試料Sに照射する動作、第2照射部2によって第2光L2を試料Sに照射する動作、走査部3によって試料面SFを第1光L1と第2光L2とで走査する動作、及び検出部4によって蛍光Lを検出する動作の少なくとも1つを含む。上記各部の動作が第1照射部1によって第1光L1を試料Sに照射する動作である場合、上記設定情報は、例えば、第1照射部1によって第1光L1が試料面SFが照射される期間と、試料面SFに照射される第1光L1の強度との一方または双方を規定する情報を含む。上記各部の動作が第2照射部2によって第2光L2を試料Sに照射する動作である場合、上記設定情報は、例えば、第2照射部2によって第2光L2が試料面SFが照射される期間と、試料面SFに照射される第2光L2の強度との一方または双方を規定する情報を含む。上記各部の動作が走査部3によって試料面SFを第1光L1と第2光L2とで走査する動作である場合、上記設定情報は、例えば、走査部3における走査ミラー24の各時刻における角度を規定する情報を含む。上記各部の動作が検出部4によって蛍光Lを検出する動作である場合、上記設定情報は、例えば、検出部4が蛍光Lを検出する期間(例えば、露光を開始するタイミング、露光時間、露光を終了するタイミング)を規定する情報を含む。 The storage unit 8 is, for example, a non-volatile memory, a hard disk drive (referred to as HDD as appropriate), a solid state drive (referred to as SSD as appropriate), or the like. The storage unit 8 stores, for example, setting information that defines the operation of each unit of the microscope MS. The operation of each of the above-mentioned parts includes an operation of irradiating the sample S with the first light L1 by the first irradiation unit 1, an operation of irradiating the sample S with the second light L2 by the second irradiation unit 2, and an operation of scanning the sample surface SF by the scanning unit 3. At least one of the operation of scanning with the first light L1 and the second light L2 and the operation of detecting the fluorescence L by the detection unit 4 is included. When the operation of each unit is an operation of irradiating the sample S with the first light L1 by the first irradiation unit 1, the setting information is, for example, that the first light L1 is irradiated on the sample surface SF by the first irradiation unit 1. And the intensity of the first light L1 with which the sample surface SF is irradiated. When the operation of each unit is an operation of irradiating the sample S with the second light L2 by the second irradiation unit 2, the setting information is, for example, that the second light L2 is irradiated on the sample surface SF by the second irradiation unit 2. And the intensity of the second light L2 with which the sample surface SF is irradiated. When the operation of each unit is an operation of scanning the sample surface SF with the first light L1 and the second light L2 by the scanning unit 3, the setting information is, for example, the angle of the scanning mirror 24 in the scanning unit 3 at each time. Contains information that specifies When the operation of each unit is an operation of detecting the fluorescence L by the detection unit 4, the setting information includes, for example, a period during which the detection unit 4 detects the fluorescence L (for example, timing of starting exposure, exposure time, exposure It includes information that defines the end timing).

制御部7は、記憶部8に記憶された設定情報に基づいて、顕微鏡MSの各部を制御する。また、記憶部8は、受光部42の検出結果を、受光部42が検出を実行した検出タイミングと関連付けて記憶する。画像処理部5は、記憶部8に記憶されている受光部42の検出結果を読み出し、画像を生成する。記憶部8は、画像処理部5が生成した画像のデータを記憶する。制御装置6は、画像処理部5が生成した画像のデータを表示装置に出力し、この画像を表示装置に表示させる。上記表示装置は、顕微鏡MSの一部でもよいし、顕微鏡MSの外部の装置(例、デスクトップパソコン、携帯型端末など)でもよい。 The control unit 7 controls each unit of the microscope MS based on the setting information stored in the storage unit 8. The storage unit 8 also stores the detection result of the light receiving unit 42 in association with the detection timing at which the light receiving unit 42 executes the detection. The image processing unit 5 reads the detection result of the light receiving unit 42 stored in the storage unit 8 and generates an image. The storage unit 8 stores the image data generated by the image processing unit 5. The control device 6 outputs the data of the image generated by the image processing unit 5 to the display device and displays the image on the display device. The display device may be a part of the microscope MS or a device external to the microscope MS (eg, desktop personal computer, portable terminal, etc.).

図6(A)から(C)は、第1実施形態の顕微鏡の動作を示す図である。顕微鏡MSの各部については、適宜、図1等を参照する。制御部7は、第1照射部1を制御して、第1光L1の縞パターンの位相を第1位相に設定する。第1光L1の縞パターンが第1位相に設定された状態において、制御部7は、走査部3を制御して、第1光L1と第2光L2とで試料面SFを所定方向(この場合、第2方向D2)に走査させる(図6(A)参照)。例えば、制御部7は、試料面SFの第1領域A1の位置と第2領域A2の位置とを、連続的に変化させる。また、制御部7は、試料面SFを第1光L1と第2光L2とで走査させながら、検出部4を制御して受光部42に所定のサンプリング周波数で検出を実行させる。 6A to 6C are diagrams showing the operation of the microscope of the first embodiment. For each part of the microscope MS, refer to FIG. 1 and the like as appropriate. The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 to set the phase of the stripe pattern of the first light L1 to the first phase. In the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the first phase, the control unit 7 controls the scanning unit 3 to cause the first light L1 and the second light L2 to move the sample surface SF in a predetermined direction (this In that case, scanning is performed in the second direction D2) (see FIG. 6A). For example, the control unit 7 continuously changes the position of the first area A1 and the position of the second area A2 on the sample surface SF. Further, the control unit 7 controls the detection unit 4 to cause the light receiving unit 42 to perform detection at a predetermined sampling frequency while scanning the sample surface SF with the first light L1 and the second light L2.

画像処理部5は、記憶部8に記憶された設定情報に基づいて、受光部42の各検出タイミングにおける第1領域A1の位置を特定する。画像処理部5は、特定した第1領域A1の位置と、受光部42の検出結果とを対応付けることで、走査部3が一連の走査を実行する間に受光部42によって得られる検出結果を表す画像(以下、第1画像という)を生成する。図6(B)において、符号Im1は、第1光L1の縞パターンが第1位相に設定された状態における受光部42の検出結果を表す第1画像である。図6(B)において、点線の矢印は位相の変化を示す。 The image processing unit 5 identifies the position of the first area A1 at each detection timing of the light receiving unit 42 based on the setting information stored in the storage unit 8. The image processing unit 5 associates the specified position of the first area A1 with the detection result of the light receiving unit 42 to represent the detection result obtained by the light receiving unit 42 while the scanning unit 3 executes a series of scans. An image (hereinafter referred to as the first image) is generated. In FIG. 6B, reference numeral Im1 is a first image representing the detection result of the light receiving unit 42 in the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the first phase. In FIG. 6B, a dotted arrow indicates a change in phase.

制御部7は、第1光L1の縞パターンが第1位相に設定された状態において受光部42が予定された検出を完了した後に、第1照射部1を制御して、第1光L1の縞パターンの位相を第1位相と異なる第2位相に設定する。第1位相と第2位相との位相差は、例えば2π/3である。制御部7は、第1光L1の縞パターンが第2位相に設定された状態において、走査部3を制御して、第1光L1と第2光L2とで試料面SFを所定方向に走査させる。また、制御部7は、試料面SFを第1光L1と第2光L2とで走査させながら、検出部4を制御して受光部42に所定のサンプリング周波数で検出を実行させる。符号Im2は、第1光L1の縞パターンが第2位相に設定された状態における受光部42の検出結果を表す第1画像である。 The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 to control the first light L1 after the light receiving unit 42 completes the scheduled detection in the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the first phase. The phase of the stripe pattern is set to a second phase different from the first phase. The phase difference between the first phase and the second phase is, for example, 2π/3. The control unit 7 controls the scanning unit 3 to scan the sample surface SF in the predetermined direction with the first light L1 and the second light L2 while the stripe pattern of the first light L1 is set to the second phase. Let Further, the control unit 7 controls the detection unit 4 to cause the light receiving unit 42 to perform detection at a predetermined sampling frequency while scanning the sample surface SF with the first light L1 and the second light L2. Reference numeral Im2 is a first image representing the detection result of the light receiving unit 42 in the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the second phase.

制御部7は、第1光L1の縞パターンが第2位相に設定された状態において受光部42が予定された検出を完了した後に、第1照射部1を制御して、第1光L1の縞パターンの位相を第1位相および第2位相のいずれとも異なる第3位相に設定する。第2位相と第3位相との位相差は、例えば2π/3である。制御部7は、第1光L1の縞パターンが第3位相に設定された状態において、走査部3を制御して、第1光L1と第2光L2とで試料面SFを所定方向に走査させる。また、制御部7は、試料面SFを第1光L1と第2光L2とで走査させながら、検出部4を制御して受光部42に所定のサンプリング周波数で検出を実行させる。符号Im3は、第1光L1の縞パターンが第2位相に設定された状態における受光部42の検出結果を表す第1画像である。 The control unit 7 controls the first irradiation unit 1 to control the first irradiation unit 1 after the light receiving unit 42 completes the scheduled detection in the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the second phase. The phase of the stripe pattern is set to a third phase that is different from both the first phase and the second phase. The phase difference between the second phase and the third phase is, for example, 2π/3. The control unit 7 controls the scanning unit 3 to scan the sample surface SF in the predetermined direction with the first light L1 and the second light L2 in a state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the third phase. Let Further, the control unit 7 controls the detection unit 4 to cause the light receiving unit 42 to perform detection at a predetermined sampling frequency while scanning the sample surface SF with the first light L1 and the second light L2. Reference numeral Im3 is a first image representing the detection result of the light receiving unit 42 in the state where the stripe pattern of the first light L1 is set to the second phase.

画像処理部5は、上記で得た複数の第1画像(例、第1画像Im1、第1画像Im2、第1画像Im3)に基づいて、第1画像と解像度が異なる第2画像を生成する。第2画像は、例えば、第1画像よりも解像度が高い超解像画像である。例えば、画像処理部5は、複数の第1画像を用いて周波数空間における領域ごとの成分を分離し、分離した成分を再構築した後に実空間上の成分へ戻すことによって、第2画像を生成する。図6(C)において、符号kyは、第1方向D1に対応する周波数空間上の第1軸方向である。また、符号kxは、第2方向D2に対応する周波数空間上の第2軸方向である。 The image processing unit 5 generates a second image having a resolution different from that of the first image based on the plurality of first images (eg, the first image Im1, the first image Im2, the first image Im3) obtained above. .. The second image is, for example, a super-resolution image whose resolution is higher than that of the first image. For example, the image processing unit 5 generates a second image by separating the components for each region in the frequency space using the plurality of first images, reconstructing the separated components, and then returning the components to those in the real space. To do. In FIG. 6C, the symbol ky is the first axis direction in the frequency space corresponding to the first direction D1. The symbol kx is the second axis direction in the frequency space corresponding to the second direction D2.

また、符号F1は、顕微鏡MSの光学系の光学伝達関数(Optical transfer function、適宜、OTFと表す)に対応する領域である。領域F1の外側の空間周波数成分は、縞パターンの照明によって空間周波数がシフトし、領域F1内に他の空間周波数の成分と混在して表れることで、光学系を介して検出可能になる。実施形態に係る顕微鏡MSは、第1光L1の位相が異なる複数の条件で、試料Sから放射される蛍光Lを検出する。画像処理部5は、第1光L1の位相が異なる複数の条件で受光部42が取得する複数の検出結果を用いて、空間周波数がシフトした空間周波数成分を分離する。画像処理部5は、分離した空間周波数成分をシフト前の空間周波数の空間周波数成分として配置して、空間周波数成分の分布を再構築する。そして、画像処理部5は、再構築した空間周波数成分の分布を逆フーリエ変換によって実空間上の成分(例、強度)の分布に変換することによって、第2画像を生成する。 Reference numeral F1 is a region corresponding to an optical transfer function (optical transfer function, appropriately referred to as OTF) of the optical system of the microscope MS. The spatial frequency component outside the area F1 is detected by the optical system because the spatial frequency shifts due to the illumination of the striped pattern and appears in the area F1 mixed with other spatial frequency components. The microscope MS according to the embodiment detects the fluorescence L emitted from the sample S under a plurality of conditions in which the phase of the first light L1 is different. The image processing unit 5 separates the spatial frequency component having the shifted spatial frequency using the plurality of detection results obtained by the light receiving unit 42 under the plurality of conditions in which the phase of the first light L1 is different. The image processing unit 5 arranges the separated spatial frequency components as the spatial frequency components of the spatial frequency before shifting, and reconstructs the distribution of the spatial frequency components. Then, the image processing unit 5 generates the second image by converting the reconstructed distribution of the spatial frequency components into the distribution of the components (eg, intensity) in the real space by the inverse Fourier transform.

図6(C)の符号F2は、分離された空間周波数成分が配置された領域である。領域F2は、空間周波数成分が存在する領域である。領域F2は、第1光L1の強度が第1方向D1に変化していることで、第1方向D1に対応する第1軸方向kyにおいて、OTFに対応する領域F1よりも高周波数側まで広がっている(例、カットオフ周波数が高い)。また、領域F2は、第2方向D2において第1領域A1を挟むように第2領域A2が設定されていることで、第2方向D2に対応する第2軸方向kxにおいて、OTFに対応する領域F1よりも高周波数側まで広がっている(例、カットオフ周波数が高い)。画像処理部5は、領域F2における空間周波数成分を逆フーリエ変換することによって、例えば第1方向D1と第2方向D2との双方において解像度が高い超解像画像を生成する。なお、第2画像は、少なくとも1方向において第1画像と同じ解像度または第1画像よりも低い解像度でもよい。 Reference numeral F2 in FIG. 6C is an area in which the separated spatial frequency components are arranged. The area F2 is an area where the spatial frequency component exists. In the region F2, since the intensity of the first light L1 changes in the first direction D1, the region F2 spreads to a higher frequency side than the region F1 corresponding to the OTF in the first axial direction ky corresponding to the first direction D1. (Eg, high cutoff frequency). In addition, the region F2 is set to sandwich the first region A1 in the second direction D2, and thus the region F2 corresponds to the OTF in the second axial direction kx corresponding to the second direction D2. It extends to higher frequencies than F1 (eg, high cutoff frequency). The image processing unit 5 generates a super-resolution image with high resolution in both the first direction D1 and the second direction D2, for example, by performing an inverse Fourier transform on the spatial frequency component in the region F2. The second image may have the same resolution as that of the first image or a resolution lower than that of the first image in at least one direction.

次に、上記顕微鏡MSの構成および動作に基づいて、実施形態に係る観察方法について説明する。図7は、第1実施形態の観察方法を示すフローチャートである。顕微鏡MSの各部については、適宜、図1から図6を参照する。ステップS1において、制御部7は、第1光L1の位相を設定する。制御部7は、第1光L1の位相を予定された位相に設定する。ここでは、予定された位相は、図6に示した第1位相、第2位相、及び第3位相であり、制御部7が第1光L1の位相を第1位相に設定するものとする。 Next, the observation method according to the embodiment will be described based on the configuration and operation of the microscope MS. FIG. 7 is a flowchart showing the observation method of the first embodiment. For each part of the microscope MS, refer to FIGS. 1 to 6 as appropriate. In step S1, the control unit 7 sets the phase of the first light L1. The controller 7 sets the phase of the first light L1 to the scheduled phase. Here, the scheduled phases are the first phase, the second phase, and the third phase shown in FIG. 6, and the control unit 7 sets the phase of the first light L1 to the first phase.

ステップS2において、制御部7は、第1光L1および第2光L2による試料Sの走査を開始させる。ステップS2の処理は、ステップS3の処理およびステップS4の処理を含む。第1照射部1は、第1光L1を第1領域A1に照射する。第2照射部2は、第2光L2を第2領域A2に照射する。第1照射部1および第2照射部2は、試料面SFの第1領域A1の位置と第2領域A2の位置とを走査部3の走査によって変更しながら、ステップS2の処理とステップS3の処理とを並行して実行する。ステップS4の処理は、その少なくとも一部がステップS3の処理の後に実行されてもよい。 In step S2, the control unit 7 starts scanning the sample S with the first light L1 and the second light L2. The process of step S2 includes the process of step S3 and the process of step S4. The first irradiation unit 1 irradiates the first area L1 with the first light L1. The second irradiation unit 2 irradiates the second region A2 with the second light L2. The first irradiation unit 1 and the second irradiation unit 2 change the position of the first region A1 and the position of the second region A2 of the sample surface SF by scanning of the scanning unit 3, while performing the process of step S2 and the process of step S3. Perform processing in parallel. At least a part of the process of step S4 may be executed after the process of step S3.

ステップS5において、検出部4は蛍光Lを検出する。ステップS6において、制御部7は、所定領域に対する蛍光Lの検出が完了したか否かを判定する。所定領域は、例えば、観察対象の領域として予め設定された領域である。制御部7は、走査部3を制御する情報(設定情報など)に基づいて、上記所定領域に対する第1光L1と第2光とによる走査が完了したか否かを判定する。制御部7は、上記所定領域に対する走査が完了していないと判定した場合、所定領域に対する蛍光Lの検出が完了していないと判定する(ステップS6;No)。制御部7は、所定領域に対する蛍光Lの検出が完了していないと判定した場合(ステップS6;No)、ステップS5における蛍光Lの検出を繰り返し実行させる。 In step S5, the detection unit 4 detects the fluorescence L. In step S6, the control unit 7 determines whether or not the detection of the fluorescence L in the predetermined area is completed. The predetermined region is, for example, a region preset as a region to be observed. The control unit 7 determines whether or not the scanning with the first light L1 and the second light with respect to the predetermined region is completed based on information (setting information or the like) that controls the scanning unit 3. When the control unit 7 determines that the scanning of the predetermined area is not completed, it determines that the detection of the fluorescence L in the predetermined area is not completed (Step S6; No). When the control unit 7 determines that the detection of the fluorescence L in the predetermined area is not completed (step S6; No), the control unit 7 repeatedly executes the detection of the fluorescence L in step S5.

制御部7は、上記所定領域に対する走査が完了したと判定した場合、所定領域に対する蛍光Lの検出が完了したと判定する(ステップS6;Yes)。制御部7は、所定領域に対する蛍光Lの検出が完了したと判定した場合(ステップS6;Yes)、ステップS7において、第1光L1および第2光L2による試料Sの走査を停止させる。ステップS8において、制御部7は、第1光L1の位相を変更するか否かを判定する。制御部7は、予定された位相の一部(例、複数の位相に対して一部の位相、残りの位相など)についてステップS2からステップS7の処理が完了していない場合、第1光L1の位相を変更すると判定する(ステップS8;Yes)。 When the control unit 7 determines that the scanning of the predetermined region is completed, it determines that the detection of the fluorescence L in the predetermined region is completed (step S6; Yes). When the control unit 7 determines that the detection of the fluorescence L on the predetermined region is completed (step S6; Yes), the scanning of the sample S by the first light L1 and the second light L2 is stopped in step S7. In step S8, the control unit 7 determines whether to change the phase of the first light L1. When the processing of steps S2 to S7 has not been completed for a part of the planned phases (eg, some phases for a plurality of phases, remaining phases, etc.), the control unit 7 determines the first light L1. It is determined that the phase of is changed (step S8; Yes).

制御部7は、第1光L1の位相を変更すると判定した場合(ステップS8;Yes)、ステップS1において第1光L1を設定された複数の位相のうち次の位相に設定する。ここでは、制御部7は、第1光L1を第2位相に設定する。そして、顕微鏡MSは、ステップS2からステップS8の処理を実行する。制御部7は、次に第1光L1の位相を変更すると判定した場合(ステップS8;Yes)、ステップS1において第1光L1を次の位相に設定する。ここでは、制御部7は、第1光L1を第3位相に設定する。そして、顕微鏡MSは、ステップS2からステップS8の処理を実行する。 When it is determined that the phase of the first light L1 is changed (step S8; Yes), the control unit 7 sets the first light L1 to the next phase among the plurality of phases set in step S1. Here, the control unit 7 sets the first light L1 to the second phase. Then, the microscope MS executes the processing from step S2 to step S8. When it is determined that the phase of the first light L1 is changed next (step S8; Yes), the control unit 7 sets the first light L1 to the next phase in step S1. Here, the control unit 7 sets the first light L1 to the third phase. Then, the microscope MS executes the processing from step S2 to step S8.

制御部7は、第1光L1の位相を変更しないと判定した場合(ステップS8;No)、画像処理部5に画像処理を実行させる。ステップS9において、画像処理部5は、蛍光Lの検出結果(複数の画像)に基づいて画像(例、高解像度の合成画像)を生成する。画像処理部5は、例えば、図6(B)で説明した第1画像Im1、第1画像Im2、及び第1画像Im3に基づいて、第1画像と解像度が異なる第2画像を生成する。例えば、画像処理部5は、第2画像として、第1画像よりも解像度が高い超解像画像を生成する。 When determining that the phase of the first light L1 is not changed (step S8; No), the control unit 7 causes the image processing unit 5 to perform image processing. In step S9, the image processing unit 5 generates an image (for example, a high-resolution composite image) based on the detection result (plurality of images) of the fluorescence L. The image processing unit 5 generates a second image having a resolution different from that of the first image, for example, based on the first image Im1, the first image Im2, and the first image Im3 described in FIG. 6B. For example, the image processing unit 5 generates, as the second image, a super-resolution image having a higher resolution than the first image.

上述のような実施形態に係る顕微鏡MSは、例えば、従来のSIMと同じ枚数の撮像画像を用いて第2画像を生成する場合、従来のSIMと比べて高解像度の画像を取得可能である。また、実施形態に係る顕微鏡MSは、例えば、照明光の方向を変更する従来のSIMと比較して、照明光の方向を変更する動作又は構成を省くことができる。 For example, when the second image is generated using the same number of captured images as the conventional SIM, the microscope MS according to the above-described embodiment can acquire a higher resolution image than the conventional SIM. Further, the microscope MS according to the embodiment can omit the operation or the configuration for changing the direction of the illumination light, as compared with the conventional SIM for changing the direction of the illumination light.

本実施形態において、第1照射部1が第1光L1を照射する第1期間は、第2照射部2が第2光L2を照射する第2期間の少なくとも一部と重複する。第2照射部2は、第1照射部1による第1光L1の照射の少なくとも一部と並行して、第2光L2を照射する。検出部4は、検出期間のうち第1期間と第2期間とが重複する期間に検出を実行する。この場合、顕微鏡MSは、例えば試料Sを第1光L1と第2光L2とで連続的に走査することによって、第1光L1の照射により蛍光Lが検出された領域の蛍光物質を連続的に不活性化することができる。この場合、顕微鏡MSは、例えば第1光L1を照射するタイミングと第2光L2を照射するタイミングとを制御する処理が簡略化される。 In the present embodiment, the first period during which the first irradiation unit 1 emits the first light L1 overlaps at least part of the second period during which the second irradiation unit 2 emits the second light L2. The second irradiation unit 2 irradiates the second light L2 in parallel with at least a part of the irradiation of the first light L1 by the first irradiation unit 1. The detection unit 4 executes the detection in the period in which the first period and the second period overlap in the detection period. In this case, the microscope MS continuously scans the fluorescent material in the region where the fluorescence L is detected by the irradiation of the first light L1 by continuously scanning the sample S with the first light L1 and the second light L2, for example. Can be deactivated. In this case, the microscope MS simplifies the process of controlling the timing of irradiating the first light L1 and the timing of irradiating the second light L2.

なお、第1照射部1は、第1光L1として連続光を照射してもよいし、パルス光を照射してもよい。また、第2照射部2は、第2光L2として連続光を照射してもよいし、パルス光を照射してもよい。走査部3は、第1光L1と第2光L2とを連続的に走査してもよいし、ステップ的に走査してもよい。なお、例えば、第2照射部2は、第2方向D2に強度を変化させた第2光L2を一対の第2領域A2に照射する。また、第1照射部1は、一対の第2領域A2の間に強度を変化させた第1光L1を照射する。 The first irradiation unit 1 may emit continuous light as the first light L1 or may emit pulsed light. The second irradiation unit 2 may emit continuous light as the second light L2 or may emit pulsed light. The scanning unit 3 may continuously scan the first light L1 and the second light L2, or may perform stepwise scanning. Note that, for example, the second irradiation unit 2 irradiates the pair of second regions A2 with the second light L2 whose intensity is changed in the second direction D2. Moreover, the 1st irradiation part 1 irradiates the 1st light L1 which changed intensity|strength between a pair of 2nd area|region A2.

ここで、走査部3がステップ的に走査する場合について説明する。走査部3は、領域A0が第1の位置(走査位置)になるように、走査ミラー24を第1の角度に設定する。そして、走査ミラー24が第1の角度に設定された状態で、第1照射部1は第1光L1を第1領域A1に照射し、第2照射部2は第2光L2を第2領域A2に照射する。そして、検出部4は、第1光L1と第2光L2とが試料Sに照射されている状態で蛍光Lを検出する。そして、走査部3は、検出部4による検出の終了後に領域A0が第1の位置と異なる第2の位置になるように、走査ミラー24を第2の角度に設定する。そして、検出部4は、走査部3が領域A0を第2の位置(走査位置)に設定した状態で蛍光Lを検出する。そして、走査ミラー24が第2の角度に設定された状態で、第1照射部1は第1光L1を第1領域A1に照射し、第2照射部2は第2光L2を第2領域A2に照射する。そして、検出部4は、第1光L1と第2光L2とが試料Sに照射されている状態で蛍光Lを検出する。顕微鏡MSは、このような処理を繰り返すことによって、試料Sの予定された領域において発生した蛍光Lを検出する。 Here, a case where the scanning unit 3 scans in steps will be described. The scanning unit 3 sets the scanning mirror 24 at the first angle so that the area A0 is at the first position (scanning position). Then, with the scanning mirror 24 set to the first angle, the first irradiation section 1 irradiates the first area L1 with the first light L1 and the second irradiation section 2 forms the second area L2 with the second light L2. Irradiate A2. Then, the detection unit 4 detects the fluorescence L while the sample S is irradiated with the first light L1 and the second light L2. Then, the scanning unit 3 sets the scanning mirror 24 at the second angle so that the area A0 becomes the second position different from the first position after the detection by the detecting unit 4 is completed. Then, the detection unit 4 detects the fluorescence L in a state where the scanning unit 3 sets the area A0 at the second position (scanning position). Then, with the scanning mirror 24 set to the second angle, the first irradiation unit 1 irradiates the first region L1 with the first light L1, and the second irradiation unit 2 emits the second light L2 into the second region. Irradiate A2. Then, the detection unit 4 detects the fluorescence L while the sample S is irradiated with the first light L1 and the second light L2. The microscope MS detects the fluorescence L generated in the predetermined region of the sample S by repeating such processing.

なお、励起光の波長は、不活性化光の波長と同じでもよい。例えば、第1光L1は、蛍光物質を活性化させる活性化光であり、第2光L2は、蛍光物質を励起する励起光と、蛍光物質を不活性化する不活性化光とを兼ねていてもよい。この場合、試料Sに励起光として照射される第2光L2の光量は、試料Sに不活性化光として照射される第2光の光量と異なってもよい。第2光L2の光量は、第2光L2の強度と照射時間との一方または双方を変更することによって、調整可能である。 The wavelength of the excitation light may be the same as the wavelength of the deactivating light. For example, the first light L1 is activation light that activates the fluorescent substance, and the second light L2 serves as both excitation light that excites the fluorescent substance and inactivation light that inactivates the fluorescent substance. May be. In this case, the light amount of the second light L2 with which the sample S is irradiated as the excitation light may be different from the light amount of the second light with which the sample S is irradiated as the deactivating light. The light amount of the second light L2 can be adjusted by changing one or both of the intensity of the second light L2 and the irradiation time.

なお、励起光の波長は、活性化光の波長および不活性化光の波長のいずれとも異なってもよい。この場合、顕微鏡MSは、第1光L1として励起光が照射される第1領域A1の少なくとも一部を含む領域に、活性化光を照射する。そして、顕微鏡MSは、第1光L1として励起光を照射し、第2光L2として不活性化光を照射して、検出部4によって蛍光Lを検出する。また、励起光の波長が活性化光の波長と異なる場合、第1照射部1は、第1光L1として活性化光を照射してもよい。例えば、顕微鏡MSは、第1光L1として活性化光を照射する。そして、顕微鏡MSは、第1光L1が照射される第1領域A1の少なくとも一部に励起光を照射し、第2光L2として不活性化光を照射して、検出部4によって蛍光Lを検出する。 The wavelength of the excitation light may be different from both the wavelength of the activation light and the wavelength of the deactivation light. In this case, the microscope MS irradiates the activation light to the region including at least a part of the first region A1 to which the excitation light is radiated as the first light L1. Then, the microscope MS irradiates the excitation light as the first light L1 and the inactivation light as the second light L2, and the detection unit 4 detects the fluorescence L. Moreover, when the wavelength of the excitation light is different from the wavelength of the activation light, the first irradiation unit 1 may irradiate the activation light as the first light L1. For example, the microscope MS emits activation light as the first light L1. Then, the microscope MS irradiates at least a part of the first region A1 irradiated with the first light L1 with the excitation light, irradiates the inactivation light as the second light L2, and the fluorescence L is detected by the detection unit 4. To detect.

なお、第1照射部1は、第1光L1として、試料Sに含まれる蛍光物質を励起する励起光を照射し、第2照射部2は、第2光L2として、第1光L1によって励起した蛍光物質に誘導放出を発生させる誘導放出光を照射してもよい。この場合、励起した蛍光物質は、第2光L2が照射されて誘導放出光が発生することによって基底状態になり、蛍光Lが発生することが抑制される。 The first irradiation unit 1 emits, as the first light L1, excitation light that excites the fluorescent substance contained in the sample S, and the second irradiation unit 2 emits the second light L2 as the first light L1. The fluorescent substance may be irradiated with stimulated emission light that causes stimulated emission. In this case, the excited fluorescent substance is irradiated with the second light L2 to generate stimulated emission light, and is brought into a ground state, so that generation of the fluorescence L is suppressed.

なお、本実施形態において、蛍光Lが発生する領域A0は、第1方向D1において第2方向D2よりも長い領域であるが、第1方向D1において第2方向D2と同じ大きさの領域でもよいし、第1方向D1において第2方向D2よりも短い領域でもよい。走査部3は、第1光L1と第2光L2とを第2方向D2において走査するが、第1光L1と第2光L2とを第1方向D1および第2方向D2において走査してもよい。例えば、顕微鏡MSは、第1光L1および第2光L2による局在化縞照明を用いる顕微鏡でもよい。 In addition, in the present embodiment, the region A0 in which the fluorescence L is generated is a region longer than the second direction D2 in the first direction D1, but may be a region having the same size as the second direction D2 in the first direction D1. However, the area may be shorter in the first direction D1 than in the second direction D2. The scanning unit 3 scans the first light L1 and the second light L2 in the second direction D2, but also scans the first light L1 and the second light L2 in the first direction D1 and the second direction D2. Good. For example, the microscope MS may be a microscope that uses localized fringe illumination with the first light L1 and the second light L2.

なお、顕微鏡MSは、第1光源11と第2光源31との一方または双方を備えなくてもよい。例えば、顕微鏡MSは、第1光源11を備えない状態で提供されてもよい。第1光源11は、顕微鏡MSが使用される際に、顕微鏡MSに取り付けられてもよい。第1光源11は、第1照射部1に対して交換可能(例、取り付け可能、取り外し可能)でもよい。また、顕微鏡MSは、第2光源31を備えない状態で提供されてもよい。第2光源31は、顕微鏡MSが使用される際に、顕微鏡MSに取り付けられてもよい。第2光源31は、第2照射部2に対して交換可能(例、取り付け可能、取り外し可能)でもよい。 The microscope MS may not include one or both of the first light source 11 and the second light source 31. For example, the microscope MS may be provided without the first light source 11. The first light source 11 may be attached to the microscope MS when the microscope MS is used. The first light source 11 may be replaceable (eg, attachable or detachable) with respect to the first irradiation unit 1. Further, the microscope MS may be provided without the second light source 31. The second light source 31 may be attached to the microscope MS when the microscope MS is used. The second light source 31 may be replaceable (eg, attachable or detachable) with respect to the second irradiation unit 2.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図8は、第2実施形態に係る顕微鏡を示す図である。本実施形態において、第1照射部1と第2照射部2とで光学系(照明光学系)の少なくとも一部が共用である。第1照射部1は、第1光源11と、光学系51とを備える。光学系51は、図1の第1光学系12に対応し、第1光源11から発せられた第1光L1を試料面SFの第1領域A1に照射する。第2照射部2は、第2光源31と、光学系51とを備える。光学系51は、図1の第2光学系32に対応し、第2光源31から発せられた第2光L2を試料面SFの第2領域A2に照射する。第1照射部1と第2照射部2とは、光学系51が共用である。第1照射部1は、第2照射部2の一部(例、光学系51)を含む。また、第2照射部2は、第1照射部1の一部(例、光学系51)を含む。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, configurations similar to those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified. FIG. 8 is a diagram showing a microscope according to the second embodiment. In the present embodiment, at least a part of the optical system (illumination optical system) is shared by the first irradiation unit 1 and the second irradiation unit 2. The first irradiation unit 1 includes a first light source 11 and an optical system 51. The optical system 51 corresponds to the first optical system 12 of FIG. 1 and irradiates the first region A1 of the sample surface SF with the first light L1 emitted from the first light source 11. The second irradiation unit 2 includes a second light source 31 and an optical system 51. The optical system 51 corresponds to the second optical system 32 of FIG. 1 and irradiates the second region A2 of the sample surface SF with the second light L2 emitted from the second light source 31. The optical system 51 is shared by the first irradiation unit 1 and the second irradiation unit 2. The first irradiation unit 1 includes a part (eg, the optical system 51) of the second irradiation unit 2. The second irradiation unit 2 also includes a part (eg, the optical system 51) of the first irradiation unit 1.

光学系51は、第1光源11とレンズ22との間の構成が図1の第1光学系12と異なる。光学系51は、第2光源31とレンズ22との間の構成が図1の第2光学系32と異なる。光学系51は、ダイクロイックミラー52と、レンズ53と、位相調整部54と、光学部材55と、分岐部15と、レンズ56と、マスク57と、レンズ58と、レンズ59と、ミラー60とを備える。 The optical system 51 differs from the first optical system 12 in FIG. 1 in the configuration between the first light source 11 and the lens 22. The optical system 51 differs from the second optical system 32 of FIG. 1 in the configuration between the second light source 31 and the lens 22. The optical system 51 includes a dichroic mirror 52, a lens 53, a phase adjusting unit 54, an optical member 55, a branching unit 15, a lens 56, a mask 57, a lens 58, a lens 59, and a mirror 60. Prepare

図8のダイクロイックミラー52は、第1光源11から出射した第1光L1が入射し、第2光源31から出射した第2光L2が入射する位置に配置される。ダイクロイックミラー52は、図1に示したダイクロイックミラー21と同様である。第1光源11から出射した第1光L1は、ダイクロイックミラー52を波長選択的に透過して、レンズ53に入射する。第2光源31から出射した第2光L2は、ダイクロイックミラー52で波長選択的に反射して、レンズ53に入射する。 The dichroic mirror 52 of FIG. 8 is arranged at a position where the first light L1 emitted from the first light source 11 is incident and the second light L2 emitted from the second light source 31 is incident. The dichroic mirror 52 is similar to the dichroic mirror 21 shown in FIG. The first light L1 emitted from the first light source 11 is wavelength-selectively transmitted through the dichroic mirror 52 and is incident on the lens 53. The second light L2 emitted from the second light source 31 is wavelength-selectively reflected by the dichroic mirror 52 and enters the lens 53.

レンズ53は、例えばコリメータである。レンズ53は、第1光源11から出射した第1光L1を平行光に変換する。また、レンズ53は、第2光源31から出射した第2光L2を平行光に変換する。レンズ53を透過した第1光L1および第2光L2は、それぞれ、位相調整部54に入射する。以下、図9から図12を参照して、位相調整部54からレンズ58までの構成について説明する。 The lens 53 is, for example, a collimator. The lens 53 converts the first light L1 emitted from the first light source 11 into parallel light. The lens 53 also converts the second light L2 emitted from the second light source 31 into parallel light. The first light L1 and the second light L2 that have passed through the lens 53 enter the phase adjustment unit 54, respectively. The configuration from the phase adjusting unit 54 to the lens 58 will be described below with reference to FIGS. 9 to 12.

まず、第1光L1の光路について説明する。図9(A)および(B)は、第2実施形態の第1照射部および第2照射部を示す図である。図9(A)は、第1光源11からレンズ58までの第1光L1の光路を、X方向から見た図である。図9(B)は、第1光源11からレンズ58までの第1光L1の光路を、Y方向から見た図である。位相調整部54は、瞳共役面P5の位置またはその近傍に配置される。位相調整部54は、入射する光の波長に基づいて位相を調整する光学部材である。 First, the optical path of the first light L1 will be described. 9A and 9B are views showing a first irradiation unit and a second irradiation unit of the second embodiment. FIG. 9A is a view of the optical path of the first light L1 from the first light source 11 to the lens 58 as seen from the X direction. FIG. 9B is a diagram of the optical path of the first light L1 from the first light source 11 to the lens 58 as viewed from the Y direction. The phase adjusting unit 54 is arranged at or near the position of the pupil conjugate plane P5. The phase adjustment unit 54 is an optical member that adjusts the phase based on the wavelength of incident light.

図10(A)および(B)は、第2実施形態の位相調整部を示す図である。図10(A)には、位相調整部54に入射する前後の第1光L1を示した。また、図10(B)には、位相調整部54に入射する前後の第2光L2を示した。位相調整部54は図4の位相調整部34と同様の形状であり、位相調整部54の各部を図4と同じ符号で表す。 10(A) and 10(B) are diagrams showing the phase adjusting unit of the second embodiment. FIG. 10A shows the first light L1 before and after entering the phase adjustment unit 54. Further, FIG. 10B shows the second light L2 before and after entering the phase adjustment unit 54. The phase adjusting unit 54 has the same shape as the phase adjusting unit 34 of FIG. 4, and each unit of the phase adjusting unit 54 is represented by the same symbol as that of FIG.

まず、第1光L1について説明する。以下の説明において適宜、領域34aに入射する第1光L1を符号L1aで表し、領域34bに入射する第1光L1を符号L1bで表す。位相調整部54は、第1光L1aと第1光L1bとの位相差を調整する。第1光L1aと第1光L1bとの位相差がπの偶数倍、又はπの偶数倍に近い場合、試料面SFにおける第一光L1の強度分布は位相変調部54が無い場合と同等の強度分布が得られる。位相調整部54は、第1光L1aと第1光L1bとの位相差を、例えばπの偶数倍に調整する。第1部分37および第2部分38は、領域34aから出射した第1光L1aと領域34bから出射した第1光L1aとの位相差がπの偶数倍になるように、屈折率および寸法などの光学特性が設定される。 First, the first light L1 will be described. In the following description, the first light L1 incident on the region 34a is represented by reference symbol L1a, and the first light L1 incident on the region 34b is represented by reference symbol L1b as appropriate. The phase adjustment unit 54 adjusts the phase difference between the first light L1a and the first light L1b. When the phase difference between the first light L1a and the first light L1b is close to an even multiple of π or an even multiple of π, the intensity distribution of the first light L1 on the sample surface SF is the same as that without the phase modulator 54. An intensity distribution is obtained. The phase adjustment unit 54 adjusts the phase difference between the first light L1a and the first light L1b to, for example, an even multiple of π. The first portion 37 and the second portion 38 have such a refractive index and dimensions that the phase difference between the first light L1a emitted from the region 34a and the first light L1a emitted from the region 34b is an even multiple of π. The optical characteristics are set.

ここで、光学系51の光軸の方向における第2部分38の寸法をdで表し、第1光L1の波長λ1に対する第1部分37の屈折率をn11で表し、第2部分38の屈折率をn12で表す。また、領域34aから出射した第1光L1aと領域34bから出射した第1光L1bとの位相差をW1で表し、整数(−3、−2、−1、0、1、2、3、・・・)をNで表す。位相差W1は、W1=2N×πに設定され、λ1、n11、n12、及びdは下記の式(1)を満たすように、設定される。
W1=2N×π=2π(n11−n12)d/λ1 ・・・(1)
Here, the dimension of the second portion 38 in the optical axis direction of the optical system 51 is represented by d, the refractive index of the first portion 37 with respect to the wavelength λ1 of the first light L1 is represented by n11, and the refractive index of the second portion 38. Is represented by n12. Also, the phase difference between the first light L1a emitted from the region 34a and the first light L1b emitted from the region 34b is represented by W1, and is an integer (-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3,...・・) is represented by N. The phase difference W1 is set to W1=2N×π, and λ1, n11, n12, and d are set so as to satisfy the following expression (1).
W1=2N×π=2π(n11-n12)d/λ1 (1)

次に、第2光L2について説明する。第1部分37および第2部分38は、領域34aから出射した第2光L2aと領域34bから出射した第2光L2bとの位相差がπの奇数倍になるように、屈折率および寸法などの光学特性が設定される。ここで、第2光L2の波長λ2に対する第1部分37の屈折率をn21で表し、第2光L2の波長λ2に対する第2部分38の屈折率をn22で表す。また、領域34aから出射した第2光L2aと領域34bから出射した第2光L2bとの位相差をW2で表し、整数(−3、−2、−1、0、1、2、3、・・・)をMで表す。位相差W2は、W2=(2M−1)×πに設定され、λ2、n21、n22、及びdは下記の式(2)を満たすように、設定される。
W2=(2M−1)×π=2π(n21−n22)d/λ2 ・・・(2)
Next, the second light L2 will be described. The first portion 37 and the second portion 38 have such a refractive index and dimensions that the phase difference between the second light L2a emitted from the region 34a and the second light L2b emitted from the region 34b is an odd multiple of π. The optical characteristics are set. Here, the refractive index of the first portion 37 with respect to the wavelength λ2 of the second light L2 is represented by n21, and the refractive index of the second portion 38 with respect to the wavelength λ2 of the second light L2 is represented by n22. Further, the phase difference between the second light L2a emitted from the region 34a and the second light L2b emitted from the region 34b is represented by W2, and is an integer (-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3,...・・) is represented by M. The phase difference W2 is set to W2=(2M−1)×π, and λ2, n21, n22, and d are set so as to satisfy the following expression (2).
W2=(2M−1)×π=2π(n21−n22)d/λ2 (2)

本実施形態に係る位相調整部54は、第1光L1の波長であるλ1と、第2光L2の波長であるλ2に基づいて、第1部分37の屈折率および寸法、並びに第2部分38の屈折率および寸法が設定される。例えば、位相調整部54は、上記の式(1)および式(2)を満たすように、あるいは上記の式(1)に対する残差と上記の式(2)に対する残差とが最小になるように、構成される。例えば、式(1)に関する残差をΔW1で表す。ΔW1は、N、λ1、n11、n12、及びdの値を下記の式(3)に代入した値である。
ΔW1=2Nπ−2π(n11−n12)d/λ1 ・・・(3)
また、式(2)に関する残差をΔW2で表す。ΔW2は、M、λ2、n21、n22、及びdの値を下記の式(4)に代入した値である。
ΔW2=2(M−1)×π−2π(n21−n22)d/λ2 ・・・(4)
また、残差に関する評価関数を以下の式(5)で定義する。
ΔW=|ΔW1|×K1+|ΔW2|×K2 ・・・(5)
式(5)におけるK1およびK2は、それぞれ重み付けの係数である。位相調整部54は、評価関数の値であるΔWが閾値以下となるように構成される。
The phase adjusting unit 54 according to the present embodiment, based on λ1 which is the wavelength of the first light L1 and λ2 which is the wavelength of the second light L2, the refractive index and size of the first portion 37, and the second portion 38. The refractive index and dimensions of are set. For example, the phase adjusting unit 54 may satisfy the above equations (1) and (2) or minimize the residual error for the above equation (1) and the residual error for the above equation (2). Is configured. For example, the residual relating to the equation (1) is represented by ΔW1. ΔW1 is a value obtained by substituting the values of N, λ1, n11, n12, and d into the following equation (3).
ΔW1=2Nπ−2π(n11−n12)d/λ1 (3)
In addition, the residual relating to the equation (2) is represented by ΔW2. ΔW2 is a value obtained by substituting the values of M, λ2, n21, n22, and d into the following equation (4).
ΔW2=2(M−1)×π−2π(n21−n22)d/λ2 (4)
Further, the evaluation function regarding the residual is defined by the following expression (5).
ΔW=|ΔW1|×K1+|ΔW2|×K2 (5)
K1 and K2 in the equation (5) are weighting coefficients. The phase adjustment unit 54 is configured such that the value of the evaluation function ΔW is equal to or less than the threshold value.

図9(A)および(B)の説明に戻り、位相調整部54から出射した第1光L1は、光学部材55に入射する。光学部材55は、第2方向D2に対応するパワーが第1方向D1に対応するパワーよりも強い。第2方向D2に対応するパワーは、第2方向D2に対応するX方向に光線を偏向させる屈折力である。第1方向D1に対応するパワーは、第1方向D1に対応するY方向に光線を偏向させる屈折力である。光学部材55は、第1光L1に作用して非点収差を発生し、かつ第2光L2に作用して非点収差を発生する非点収差部材である。光学部材55は、例えばシリンドリカルレンズである。光学系51は、光学部材55の代わりに、第1光L1に作用して非点収差を発生し、かつ第2光L2に作用して非点収差を発生する非点収差光学系を備えてもよい。 Returning to the description of FIGS. 9A and 9B, the first light L1 emitted from the phase adjusting unit 54 enters the optical member 55. In the optical member 55, the power corresponding to the second direction D2 is stronger than the power corresponding to the first direction D1. The power corresponding to the second direction D2 is a refracting power that deflects a light beam in the X direction corresponding to the second direction D2. The power corresponding to the first direction D1 is a refracting power that deflects a light beam in the Y direction corresponding to the first direction D1. The optical member 55 is an astigmatism member that acts on the first light L1 to generate astigmatism and acts on the second light L2 to generate astigmatism. The optical member 55 is, for example, a cylindrical lens. The optical system 51 includes, instead of the optical member 55, an astigmatism optical system that acts on the first light L1 to generate astigmatism and acts on the second light L2 to generate astigmatism. Good.

光学部材55から出射した第1光L1は、分岐部15に入射する。分岐部15は、試料共役面SF6の位置またはその近傍に配置される。第1光L1は、分岐部15で回折してY方向に分岐する。第1光L1は、分岐部15で複数の回折光に分岐し、レンズ56に入射する。レンズ56は、その光源側焦点が試料共役面SF6の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。レンズ56から出射した第1光L1は、マスク57に入射する。マスク57は、瞳共役面P6の位置またはその近傍の位置に配置される。マスク57は、レンズ56の試料側焦点の位置またはその近傍の位置に配置される。 The first light L1 emitted from the optical member 55 enters the branch portion 15. The branching portion 15 is arranged at or near the position of the sample conjugate plane SF6. The first light L1 is diffracted by the branching unit 15 and branched in the Y direction. The first light L1 is split into a plurality of diffracted lights by the splitting unit 15, and enters the lens 56. The lens 56 is arranged such that the light source side focus thereof is at the position of the sample conjugate plane SF6 or in the vicinity thereof. The first light L1 emitted from the lens 56 enters the mask 57. The mask 57 is arranged at the position of the pupil conjugate plane P6 or in the vicinity thereof. The mask 57 is arranged at the position of the focus of the lens 56 on the sample side or in the vicinity thereof.

図11(A)から(C)は、第2実施形態のマスクを示す図である。マスク57は、波長選択性を有する遮光部材である。マスク57は、第1光L1の透過率と、第2光L2の透過率とがマスク57上の領域で異なる。マスク57は、開口部57aと、開口部57bと、遮光部57cとを含む。開口部57aは、分岐部15で分岐した第1光L1の+1次回折光が入射する位置と−1次回折光が入射する位置とに配置される。開口部57aは、図9に示した試料面SFの第1方向D1に対応するY方向の寸法が第2方向D2に対応するX方向の寸法よりも小さい。 11A to 11C are views showing the mask of the second embodiment. The mask 57 is a light blocking member having wavelength selectivity. In the mask 57, the transmittance of the first light L1 and the transmittance of the second light L2 are different in the area on the mask 57. The mask 57 includes an opening 57a, an opening 57b, and a light shield 57c. The opening 57a is arranged at a position where the +1st-order diffracted light of the first light L1 branched by the branching unit 15 is incident and a position where the −1st-order diffracted light is incident. The size of the opening 57a in the Y direction corresponding to the first direction D1 of the sample surface SF shown in FIG. 9 is smaller than the size in the X direction corresponding to the second direction D2.

開口部57bは、分岐部15で分岐した第1光L1の0次回折光が入射する位置に配置される。開口部57bは、図9に示した試料面SFの第1方向D1に対応するY方向の寸法が第2方向D2に対応するX方向の寸法よりも小さい。 The opening 57b is arranged at a position where the 0th-order diffracted light of the first light L1 branched by the branching portion 15 is incident. The size of the opening 57b in the Y direction corresponding to the first direction D1 of the sample surface SF shown in FIG. 9 is smaller than the size in the X direction corresponding to the second direction D2.

図11(B)は、開口部57aにおける波長に対する透過率を示す図である。開口部57aは、第1光L1が透過し、第2光L2を遮光する。開口部57aは、第1光L1の波長λ1に対する透過率が第2光L2の波長λ2に対する透過率よりも高い。図11(C)は、開口部57bにおける光の波長に対する透過率を示す図である。開口部57bは、第1光L1を遮光し、第2光L2が透過する。開口部57bは、第1光L1の波長λ1に対する透過率が第2光L2の波長λ2に対する透過率よりも低い。図11(A)の遮光部57cは、開口部57aの周囲の部分、及び開口部57bの周囲の部分である。遮光部57cは、第1光L1の波長および第2光L2の波長の双方に対して、開口部57aおよび開口部57bに比べて透過率が低い。 FIG. 11B is a diagram showing the transmittance with respect to the wavelength in the opening 57a. The opening 57a transmits the first light L1 and blocks the second light L2. The transmittance of the opening 57a for the wavelength λ1 of the first light L1 is higher than the transmittance of the second light L2 for the wavelength λ2. FIG. 11C is a diagram showing the transmittance with respect to the wavelength of light in the opening 57b. The opening 57b blocks the first light L1 and transmits the second light L2. The opening 57b has a lower transmittance for the wavelength λ1 of the first light L1 than that for the wavelength λ2 of the second light L2. The light shielding portion 57c in FIG. 11A is a portion around the opening 57a and a portion around the opening 57b. The light blocking portion 57c has a lower transmittance for both the wavelength of the first light L1 and the wavelength of the second light L2 than the openings 57a and 57b.

図9(A)および(B)の説明に戻り、マスク57を透過した第1光L1は、レンズ58に入射する。レンズ58は、その光源側焦点の位置がマスク57の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。レンズ58は、その試料側焦点の位置が試料共役面SF7の位置またはその近傍の位置になるように、配置される。レンズ58から出射した第1光L1は、試料共役面SF7に集光する。 Returning to the description of FIGS. 9A and 9B, the first light L1 transmitted through the mask 57 enters the lens 58. The lens 58 is arranged such that the position of the focus on the light source side is the position of the mask 57 or the position in the vicinity thereof. The lens 58 is arranged such that the position of the focal point on the sample side is the position of the sample conjugate plane SF7 or a position in the vicinity thereof. The first light L1 emitted from the lens 58 is condensed on the sample conjugate plane SF7.

次に、第2光L2の光路について説明する。図12(A)および(B)は、第2実施形態の第2照射部の光路を示す図である。図12(A)は、第2光源31からレンズ58までの第2光L2の光路を、X方向から見た図である。図12(B)は、第2光源31からレンズ58までの第2光L2の光路を、Y方向から見た図である。第2光源31から出射した第2光L2は、ダイクロイックミラー52で反射し、レンズ53に入射する。レンズ53から出射した第2光L2は、位相調整部54に入射し、図10(B)で説明したように第2光L2aと第2光L2bとの位相差が調整される。 Next, the optical path of the second light L2 will be described. 12A and 12B are views showing the optical path of the second irradiation section of the second embodiment. FIG. 12A is a diagram of the optical path of the second light L2 from the second light source 31 to the lens 58 as seen from the X direction. FIG. 12B is a diagram of the optical path of the second light L2 from the second light source 31 to the lens 58 as viewed from the Y direction. The second light L2 emitted from the second light source 31 is reflected by the dichroic mirror 52 and enters the lens 53. The second light L2 emitted from the lens 53 enters the phase adjustment unit 54, and the phase difference between the second light L2a and the second light L2b is adjusted as described with reference to FIG.

位相調整部54から出射した第2光L2は、光学部材55(例、シリンドリカルレンズ)に入射する。第2光L2は、図12(A)に示すように、光学部材55によってYZ面において平行光に変換され、分岐部15に入射する。第2光L2は、図12(B)に示すように、光学部材55によってXZ面において集光して、分岐部15に入射する。第2光L2は、分岐部15で回折してY方向に分岐する。 The second light L2 emitted from the phase adjustment unit 54 enters the optical member 55 (eg, a cylindrical lens). As shown in FIG. 12A, the second light L2 is converted into parallel light on the YZ plane by the optical member 55 and is incident on the branch portion 15. As shown in FIG. 12B, the second light L2 is condensed on the XZ plane by the optical member 55 and is incident on the branch portion 15. The second light L2 is diffracted by the branching portion 15 and branched in the Y direction.

分岐部15から出射した第2光L2は、レンズ56で集光し、マスク57に入射する。分岐部15で分岐した第2光L2の0次回折光は、図11に示した開口部57bに入射する。開口部57bは、図11(C)に示すように第2光L2の波長λ2に対する透過率が相対的に高い。開口部57bに入射した第2光L2は、開口部57bを透過して、レンズ58に入射する。また、分岐部15で分岐した第2光L2の+1次回折光および−1次回折光は、図11に示した開口部57aに入射する。開口部57aは、図11(B)に示すように第2光L2の波長λ2に対する透過率が相対的に低い。開口部57aに入射した第2光L2は、開口部57aで遮光される。 The second light L2 emitted from the branch portion 15 is condensed by the lens 56 and is incident on the mask 57. The 0th-order diffracted light of the second light L2 branched by the branching unit 15 enters the opening 57b shown in FIG. As shown in FIG. 11C, the opening 57b has a relatively high transmittance with respect to the wavelength λ2 of the second light L2. The second light L2 entering the opening 57b passes through the opening 57b and enters the lens 58. The +1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light of the second light L2 split by the splitting unit 15 enter the opening 57a shown in FIG. As shown in FIG. 11B, the opening 57a has a relatively low transmittance for the wavelength λ2 of the second light L2. The second light L2 incident on the opening 57a is blocked by the opening 57a.

なお、マスク57において第1光L1の1次回折光が入射する領域と、マスク57において第2光L2の1次回折光が入射する領域とが異なる場合(例、分離している場合)、マスク57において第1光L1の1次回折光が入射する領域を開口部とし、マスク57において第2光L2の1次回折光が入射する領域を遮光部にしてもよい。この開口部は、波長選択性がなくてもよい。 If the region of the mask 57 on which the first-order diffracted light of the first light L1 is incident is different from the region of the mask 57 on which the first-order diffracted light of the second light L2 is incident (eg, when they are separated), the mask 57 In, the region where the first-order diffracted light of the first light L1 is incident may be used as the opening portion, and the region where the first-order diffracted light of the second light L2 is incident may be used as the light shielding portion. This opening need not be wavelength selective.

レンズ58に入射した第2光L2は、図12(A)に示すように、YZ面において平行光に変換され、試料共役面SF7に入射する。また、レンズ58に入射した第2光L2は、図12(B)に示すように、XZ面において試料共役面SF7に集光する。 The second light L2 that has entered the lens 58 is converted into parallel light on the YZ plane and enters the sample conjugate plane SF7, as shown in FIG. Further, the second light L2 incident on the lens 58 is condensed on the sample conjugate plane SF7 on the XZ plane, as shown in FIG. 12(B).

図8の説明に戻り、レンズ58から出射した第1光L1は、レンズ59に入射する。レンズ59から出射した第1光L1は、ミラー60で反射してレンズ22に入射する。レンズ22から出射した第1光L1は、第1実施形態と同様に、ダイクロイックミラー23で反射して、走査ミラー24とレンズ25とレンズ26とレンズ27を介して、試料面SFの第1領域A1に照射される。 Returning to the description of FIG. 8, the first light L1 emitted from the lens 58 enters the lens 59. The first light L1 emitted from the lens 59 is reflected by the mirror 60 and enters the lens 22. Similar to the first embodiment, the first light L1 emitted from the lens 22 is reflected by the dichroic mirror 23 and passes through the scanning mirror 24, the lens 25, the lens 26, and the lens 27, and the first region of the sample surface SF. A1 is irradiated.

また、レンズ58から出射した第2光L2は、レンズ59に入射する。レンズ59から出射した第2光L2は、ミラー60で反射してレンズ22に入射する。レンズ22から出射した第2光L2は、第1実施形態と同様に、ダイクロイックミラー23で反射して、走査ミラー24とレンズ25とレンズ26とレンズ27を介して、試料面SFの第2領域A2に照射される。 Further, the second light L2 emitted from the lens 58 enters the lens 59. The second light L2 emitted from the lens 59 is reflected by the mirror 60 and enters the lens 22. Similarly to the first embodiment, the second light L2 emitted from the lens 22 is reflected by the dichroic mirror 23 and passes through the scanning mirror 24, the lens 25, the lens 26, and the lens 27, and the second region of the sample surface SF. A2 is irradiated.

本実施形態に係る顕微鏡MSは、第1実施形態と比べて第1光学系12と第2光学系32とで共用の構成が多く、光学系の部品数を減らすことができる。本実施形態に係る顕微鏡MSは、光学系の部品数を減らすことによって、例えばレンズ等の位置合わせに要するコストを低減できる。 The microscope MS according to the present embodiment has a large number of configurations shared by the first optical system 12 and the second optical system 32 as compared with the first embodiment, and the number of parts of the optical system can be reduced. The microscope MS according to the present embodiment can reduce the cost required for alignment of, for example, a lens by reducing the number of optical system components.

[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図13(A)および(B)は、第3実施形態の第1照射部を示す図である。本実施形態は、分岐部15の構成が上記実施形態と異なる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the present embodiment, configurations similar to those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified. FIGS. 13A and 13B are views showing the first irradiation unit of the third embodiment. In this embodiment, the configuration of the branching unit 15 is different from that of the above embodiment.

本実施形態において、第1照射部1は、第1光L1の縞周期を可変である。第1照射部1は、第1光源11の光出射側に、レンズ13と、偏光素子75と、光学部材14と、分岐部15と、レンズ16と、マスク17とを備える。レンズ13、光学部材14(例、シリンドリカルレンズ)、レンズ16、及びマスク17は、第1実施形態と同様であり、その説明を省略あるいは簡略化する。 In this embodiment, the 1st irradiation part 1 can change the fringe period of the 1st light L1. The first irradiation unit 1 includes a lens 13, a polarizing element 75, an optical member 14, a branch unit 15, a lens 16, and a mask 17 on the light emission side of the first light source 11. The lens 13, the optical member 14 (for example, a cylindrical lens), the lens 16, and the mask 17 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted or simplified.

分岐部15は、偏光素子76と、SLM77(空間光変調器)とを含む。図13(A)には、第1照射部1において、第1光源11からSLM77までの第1光L1の光路を示した。また、図13(B)には、第1照射部1において、SLM77からマスク17までの第1光L1の光路を示した。 The branch unit 15 includes a polarizing element 76 and an SLM 77 (spatial light modulator). FIG. 13A shows the optical path of the first light L1 from the first light source 11 to the SLM 77 in the first irradiation section 1. Further, FIG. 13B shows the optical path of the first light L1 from the SLM 77 to the mask 17 in the first irradiation section 1.

偏光素子76は、偏光分離膜78を備える。偏光分離膜78は、第1光学系12の光軸12Aに対して傾いている。偏光分離膜78が光軸12Aとなす角度は、例えば45°である。偏光分離膜78は、偏光分離膜78に対するP偏光が透過し、偏光分離膜78に対するS偏光が反射する光学特性を有する。本実施形態において適宜、「偏光分離膜78に対するP偏光」を「P偏光」と表し、「偏光分離膜78に対するS偏光」を「S偏光」と表す。 The polarization element 76 includes a polarization separation film 78. The polarization separation film 78 is tilted with respect to the optical axis 12A of the first optical system 12. The angle formed by the polarization separation film 78 and the optical axis 12A is, for example, 45°. The polarization separation film 78 has an optical characteristic that P-polarized light for the polarization separation film 78 is transmitted and S-polarized light for the polarization separation film 78 is reflected. In the present embodiment, "P-polarized light with respect to the polarization separation film 78" is appropriately referred to as "P-polarized light", and "S-polarized light with respect to the polarization separation film 78" is appropriately represented as "S-polarized light".

第1光源11は、例えばレーザーダイオードであり、P偏光の第1光L1を発する。偏光素子75は、P偏光が透過し、S偏光を遮光する。偏光素子75は、例えばS偏光を吸収する偏光板であるが、S偏光が反射する偏光素子でもよい。偏光素子75は、第1光源11と偏光素子76との間の光路に配置される。図13(A)において、偏光素子75は、レンズ13と光学部材14との間の光路に配置される。 The first light source 11 is, for example, a laser diode, and emits the P-polarized first light L1. The polarizing element 75 transmits P-polarized light and blocks S-polarized light. The polarizing element 75 is, for example, a polarizing plate that absorbs S polarized light, but may be a polarizing element that reflects S polarized light. The polarizing element 75 is arranged in the optical path between the first light source 11 and the polarizing element 76. In FIG. 13A, the polarization element 75 is arranged in the optical path between the lens 13 and the optical member 14.

偏光素子76は、例えば偏光ビームスプリッタ(Polarizing Beam Splitter、適宜、PBSと表す)である。図13(A)の偏光素子76は、PBSプリズムであり、偏光分離膜78を備える。偏光素子75を透過したP偏光の第1光L1は、偏光分離膜78を透過して、SLM77に入射する。SLM77は、第1光L1が入射する複数の領域79を有する。SLM77は、例えば、液晶を用いたSLMであり、領域79は1または2以上の画素である。SLM77は、領域79ごとに屈折率又は反射率が可変である。SLM77は、入射した第1光L1の偏光状態を領域79ごとに調整可能である。SLM77は、画素に所定の電界が印加された状態で、画素に入射したP偏光をS偏光に変換する。 The polarizing element 76 is, for example, a polarizing beam splitter (appropriately referred to as PBS). The polarization element 76 of FIG. 13A is a PBS prism and includes a polarization separation film 78. The P-polarized first light L1 transmitted through the polarization element 75 is transmitted through the polarization separation film 78 and is incident on the SLM 77. The SLM 77 has a plurality of regions 79 on which the first light L1 is incident. The SLM 77 is, for example, an SLM using liquid crystal, and the region 79 is one or two or more pixels. The SLM 77 has a variable refractive index or reflectance for each region 79. The SLM 77 can adjust the polarization state of the incident first light L1 for each region 79. The SLM 77 converts P-polarized light incident on a pixel into S-polarized light while a predetermined electric field is applied to the pixel.

図13(B)は、SLM77から出射する第1光L1におけるS偏光の光路を示す図である。SLM77から出射したS偏光の第1光L1は、偏光分離膜78に入射し、偏光分離膜78で反射する。偏光分離膜78で反射したS偏光の第1光L1は、レンズ16を介してマスク17に入射する。マスク17を透過した第1光L1は、第1実施形態と同様に、試料面SFに照射される。一方、SLM77から出射した第1光L1におけるP偏光は、偏光分離膜78を透過して、試料面SFへ向かう光路から外れる。 FIG. 13B is a diagram showing an optical path of S-polarized light in the first light L1 emitted from the SLM 77. The S-polarized first light L1 emitted from the SLM 77 enters the polarization separation film 78 and is reflected by the polarization separation film 78. The S-polarized first light L1 reflected by the polarization separation film 78 enters the mask 17 via the lens 16. The first light L1 transmitted through the mask 17 is applied to the sample surface SF, as in the first embodiment. On the other hand, the P-polarized light in the first light L1 emitted from the SLM 77 passes through the polarization separation film 78 and is deviated from the optical path toward the sample surface SF.

図14(A)から(C)は、第3実施形態の分岐部を示す図である。SLM77は、制御部7に制御されて、第1光L1の偏光状態を調整する。例えば、制御部7は、複数の領域79のそれぞれに印加する電圧を表すデータ(例、ビットマップデータ)をSLM77に供給する。SLM77は、制御部7から供給されるデータに基づいて、複数の領域79における電圧のパターンを設定する。図1に示した第1光L1の縞周期は、複数の領域79における電圧のパターンの周期に依存する。制御部7は、SLM77を制御することによって、図1に示した第1光L1の縞周期を制御する。 14(A) to 14(C) are diagrams showing a branching portion of the third embodiment. The SLM 77 is controlled by the controller 7 to adjust the polarization state of the first light L1. For example, the control unit 7 supplies the SLM 77 with data (for example, bitmap data) representing the voltage applied to each of the plurality of regions 79. The SLM 77 sets the voltage pattern in the plurality of regions 79 based on the data supplied from the control unit 7. The fringe period of the first light L1 shown in FIG. 1 depends on the period of the voltage pattern in the plurality of regions 79. The control unit 7 controls the SLM 77 to control the fringe period of the first light L1 shown in FIG.

図14(B)および図14(C)において、プラス電圧が印加される領域79を符号79aで表し、マイナス電圧が印加される領域79を符号79bで表す。図14(B)において、符号ΔPaは、図1に示した第1方向D1に対応するY方向の領域79aの周期を表す。領域79aの周期ΔPaは、領域79aの中心間の距離に対応する。また、符号PL1aは、図1の試料面SFに形成される第1光L1の縞パターンであり、符号ΔD1aは、第1光L1の縞周期である。第1光L1の縞周期ΔD1aは、領域79aの周期ΔPaと、光学系の倍率などによって定まる。 14B and 14C, the region 79 to which the positive voltage is applied is represented by reference numeral 79a, and the region 79 to which the negative voltage is applied is represented by reference numeral 79b. In FIG. 14B, the symbol ΔPa represents the cycle of the region 79a in the Y direction corresponding to the first direction D1 shown in FIG. The period ΔPa of the area 79a corresponds to the distance between the centers of the areas 79a. Reference numeral PL1a is the stripe pattern of the first light L1 formed on the sample surface SF in FIG. 1, and reference numeral ΔD1a is the stripe period of the first light L1. The fringe period ΔD1a of the first light L1 is determined by the period ΔPa of the area 79a, the magnification of the optical system, and the like.

図14(C)において、符号ΔPbは、図1に示した第1方向D1に対応するY方向の領域79aの周期である。領域79aの周期ΔPbは、領域79aの中心間の距離に対応する。また、符号PL1bは、図1の試料面SFに形成される第1光L1の縞パターンであり、符号ΔD1bは、第1光L1の縞周期である。第1光L1の縞周期ΔD1aは、領域79aの周期ΔPaと、光学系の倍率などによって定まる。図14(C)における領域79aの周期ΔPbは、図14(B)における領域79aの周期ΔPbよりも長く、図14(C)における第1光L1の縞周期ΔD1bは、図14(B)における第1光L1の縞周期ΔD1aよりも長い。 In FIG. 14C, the symbol ΔPb is the cycle of the region 79a in the Y direction corresponding to the first direction D1 shown in FIG. The period ΔPb of the region 79a corresponds to the distance between the centers of the regions 79a. Reference numeral PL1b is a stripe pattern of the first light L1 formed on the sample surface SF in FIG. 1, and reference numeral ΔD1b is a stripe cycle of the first light L1. The fringe period ΔD1a of the first light L1 is determined by the period ΔPa of the area 79a, the magnification of the optical system, and the like. The period ΔPb of the region 79a in FIG. 14C is longer than the period ΔPb of the region 79a in FIG. 14B, and the stripe period ΔD1b of the first light L1 in FIG. 14C is the same as that in FIG. 14B. It is longer than the fringe period ΔD1a of the first light L1.

図1に示した画像処理部5が生成する第2画像(例、超解像画像)において、第2画像の第1方向D1に対応する解像度は、第1光L1の縞周期に依存する。本実施形態に係る顕微鏡MSは、制御部7によって第1光L1の縞周期を制御し、画像処理部5が生成する第2画像において第1方向D1に対応する解像度を変更可能である。 In the second image (eg, super-resolution image) generated by the image processing unit 5 illustrated in FIG. 1, the resolution of the second image in the first direction D1 depends on the fringe period of the first light L1. The microscope MS according to the present embodiment can change the resolution corresponding to the first direction D1 in the second image generated by the image processing unit 5 by controlling the fringe period of the first light L1 by the control unit 7.

図15(A)から(C)は、第3実施形態の画像処理部の処理を示す図である。図15(A)から(C)において、符号kyは、第1方向D1に対応する周波数空間上の第1軸方向である。また、符号kxは、第2方向D2に対応する周波数空間上の第2軸方向である。また、符号F1は、顕微鏡MSの光学系のOTFに対応する領域である。 15A to 15C are diagrams showing the processing of the image processing unit of the third embodiment. In FIGS. 15A to 15C, the reference character ky is the first axis direction in the frequency space corresponding to the first direction D1. The symbol kx is the second axis direction in the frequency space corresponding to the second direction D2. Reference numeral F1 is a region corresponding to the OTF of the optical system of the microscope MS.

ここで、図14(B)等に示したSLM77における領域79aの周期が所定の値に設定された状態を、第1状態という。図15(A)は、その第1状態において得られる空間周波数成分を示す図である。画像処理部5は、第1状態において検出部4の検出結果から得られる複数の第1画像を用いて、空間周波数成分を分離する。画像処理部5は、分離した空間周波数成分を配置する。符号F3は、第1状態における検出部4の検出結果に基づいて画像処理部5が処理を実行することによって、空間周波数成分が得られる領域である。符号F3yは、第1軸方向kyにおける領域79の範囲(例、幅)である。範囲F3yの端の空間周波数は、第1方向D1に対応するカットオフ周波数である。また、符号F3xは、第2軸方向kxにおける領域F3の範囲(例、幅)である。範囲F3xの端の空間周波数は、第2方向D2に対応するカットオフ周波数である。 Here, the state in which the cycle of the region 79a in the SLM 77 shown in FIG. 14B and the like is set to a predetermined value is called the first state. FIG. 15A is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the first state. The image processing unit 5 separates the spatial frequency component using the plurality of first images obtained from the detection result of the detection unit 4 in the first state. The image processing unit 5 arranges the separated spatial frequency components. Reference numeral F3 is a region in which the spatial frequency component is obtained by the image processing unit 5 executing processing based on the detection result of the detection unit 4 in the first state. Reference sign F3y is the range (eg, width) of the region 79 in the first axis direction ky. The spatial frequency at the end of the range F3y is the cutoff frequency corresponding to the first direction D1. The symbol F3x is the range (eg, width) of the region F3 in the second axis direction kx. The spatial frequency at the end of the range F3x is the cutoff frequency corresponding to the second direction D2.

また、SLM77における領域79aの周期が第1状態に比べて短い状態を第2状態とする。図15(B)は、その第2状態において得られる空間周波数成分を示す図である。符号F4は、第2状態における検出部4の検出結果に基づいて画像処理部5が処理を実行することによって、空間周波数成分が得られる領域である。符号F4yは、第1軸方向kyにおける領域F4の範囲(例、幅)である。範囲F4yの端の空間周波数は、第1方向D1に対応するカットオフ周波数である。また、符号F4xは、第2軸方向kxにおける領域F4の範囲(例、幅)である。範囲F4xの端の空間周波数は、第2方向D2に対応するカットオフ周波数である。 Further, a state in which the period of the region 79a in the SLM 77 is shorter than that in the first state is referred to as a second state. FIG. 15B is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the second state. Reference numeral F4 is a region in which the spatial frequency component is obtained by the image processing unit 5 executing processing based on the detection result of the detection unit 4 in the second state. Reference sign F4y is a range (eg, width) of the region F4 in the first axis direction ky. The spatial frequency at the end of the range F4y is the cutoff frequency corresponding to the first direction D1. The symbol F4x is the range (eg, width) of the region F4 in the second axis direction kx. The spatial frequency at the end of the range F4x is the cutoff frequency corresponding to the second direction D2.

領域F4の第1軸方向kyの範囲F4yは、図15(A)の領域F3の第1軸方向kyの範囲F3yよりも広い。領域F4は、図15(A)の領域F3に比べて、第1方向D1に対応するカットオフ周波数が高い。画像処理部5は、領域F4における空間周波数成分を用いることによって、第1状態に対応する検出部4の検出結果を用いる場合(図15(A)参照)に比べて、第1方向D1の解像度が高い第2画像を生成できる。 The range F4y in the first axis direction ky of the area F4 is wider than the range F3y in the first axis direction ky of the area F3 in FIG. The region F4 has a higher cutoff frequency corresponding to the first direction D1 than the region F3 of FIG. The image processing unit 5 uses the spatial frequency component in the area F4, so that the resolution in the first direction D1 is higher than that in the case where the detection result of the detection unit 4 corresponding to the first state is used (see FIG. 15A). It is possible to generate a second image having a high value.

更に、SLM77における領域79aの周期が第1状態よりも長い状態を第3状態とする。図15(C)は、その第3状態において得られる空間周波数成分を示す図である。符号F5は、第3状態における検出部4の検出結果に基づいて画像処理部5が処理を実行することによって、空間周波数成分が得られる領域である。符号F5yは、第1軸方向kyにおける領域F5の範囲(例、幅)である。範囲F5yの端の空間周波数は、第1方向D1に対応するカットオフ周波数である。また、符号F5xは、第2軸方向kxにおける領域F5の範囲(例、幅)である。範囲F5xの端の空間周波数は、第2方向D2に対応するカットオフ周波数である。 Further, a state in which the period of the region 79a in the SLM 77 is longer than the first state is referred to as a third state. FIG. 15C is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the third state. Reference numeral F5 is a region in which the spatial frequency component is obtained by the image processing unit 5 executing processing based on the detection result of the detection unit 4 in the third state. Reference sign F5y is a range (eg, width) of the region F5 in the first axis direction ky. The spatial frequency at the end of the range F5y is the cutoff frequency corresponding to the first direction D1. The symbol F5x is the range (eg, width) of the region F5 in the second axis direction kx. The spatial frequency at the end of the range F5x is the cutoff frequency corresponding to the second direction D2.

領域F5の第1軸方向kyの範囲F5yは、図15の領域F3の第1軸方向kyの範囲F3yよりも狭い。領域F5は、図15(A)の領域F3に比べて、第1方向D1に対応するカットオフ周波数が低い。画像処理部5は、領域F5における空間周波数成分を用いることによって、第1状態に対応する検出部4の検出結果を用いる場合(図15(A)参照))に比べて、第1方向D1の解像度が低い第2画像を生成できる。 The range F5y in the first axis direction ky of the area F5 is narrower than the range F3y in the first axis direction ky of the area F3 in FIG. The region F5 has a lower cutoff frequency corresponding to the first direction D1 than the region F3 of FIG. The image processing unit 5 uses the spatial frequency component in the region F5 to compare the detection result of the detection unit 4 corresponding to the first state (see FIG. 15A)) with respect to the first direction D1. A second image with low resolution can be generated.

上述のように、本実施形態に係る顕微鏡MSは、画像処理部5が生成する第2画像において第1方向D1に対応する解像度を調整可能である。制御部7は、例えば、第2画像の第2方向D2の解像度に基づいて、第2画像の第1方向D1の解像度を設定する。例えば、制御部7は、第2画像の第1方向D1の解像度と、第2画像の第2方向D2の解像度とが揃うように(又は近くなるように)、SLM77を制御する。 As described above, the microscope MS according to the present embodiment can adjust the resolution corresponding to the first direction D1 in the second image generated by the image processing unit 5. The control unit 7 sets the resolution of the second image in the first direction D1 based on the resolution of the second image in the second direction D2, for example. For example, the control unit 7 controls the SLM 77 so that the resolution of the second image in the first direction D1 and the resolution of the second image in the second direction D2 are uniform (or close to each other).

ここで、顕微鏡MSに取得される第2画像において、第1方向D1の解像度が第2方向の解像度と異なる場合の制御部7の制御について説明する。まず、第2画像の第1方向D1の解像度が第2方向の解像度よりも高いケース(以下、第1のケースという)の制御部7の制御について説明する。 Here, the control of the control unit 7 when the resolution in the first direction D1 is different from the resolution in the second direction in the second image acquired by the microscope MS will be described. First, the control of the control unit 7 in the case where the resolution of the second image in the first direction D1 is higher than the resolution in the second direction (hereinafter referred to as the first case) will be described.

第1のケースは、例えば図15(B)に対応する。ここでは、図15(B)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件は、第1光L1の縞周期が第1周期である条件であるとする。また、この条件において、空間周波数成分が存在する領域F4は、第1軸方向kyにおける範囲F4yが第2軸方向kxにおける範囲F4xよりも広いとする。画像処理部5は、例えば、領域F4の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2画像を生成する。この第2画像において、第1方向D1の解像度は、第2方向D2の解像度よりも高い。 The first case corresponds to, for example, FIG. Here, it is assumed that the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. 15B is a condition in which the fringe cycle of the first light L1 is the first cycle. Under this condition, in the area F4 in which the spatial frequency component exists, the range F4y in the first axis direction ky is wider than the range F4x in the second axis direction kx. The image processing unit 5 generates the second image based on the spatial frequency components included in the entire area F4, for example. In this second image, the resolution in the first direction D1 is higher than the resolution in the second direction D2.

第1のケースにおいて、制御部7は、第1光L1の縞周期を第1周期よりも長い第2周期へ変更する。第1光L1の縞周期が第2周期である条件は、例えば図15(A)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件に相当する。図15(A)の領域F3の第1軸方向kyにおける範囲F3yは、上記第1周期に対応する図15(B)の領域F4の第1軸方向kyにおける範囲F4yに比べて狭い。 In the first case, the control unit 7 changes the fringe period of the first light L1 to the second period which is longer than the first period. The condition that the fringe cycle of the first light L1 is the second cycle corresponds to, for example, the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. A range F3y in the first axis direction ky of the area F3 in FIG. 15A is narrower than a range F4y in the first axis direction ky of the area F4 in FIG. 15B corresponding to the first cycle.

画像処理部5は、例えば、第2周期に対応する図15(A)の領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2画像を生成する。この第2画像の第1方向D1の解像度は、上記第1周期に対応する第2画像の第1方向の解像度よりも低い。上記第2周期に対応する第2画像の第2方向の解像度は、上記第1周期に対応する第2画像に比べて、第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度と近くなる。 The image processing unit 5 generates the second image, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3 in FIG. 15A corresponding to the second period. The resolution of the second image in the first direction D1 is lower than the resolution of the second image in the first direction corresponding to the first period. Regarding the resolution of the second image corresponding to the second cycle in the second direction, the resolution in the first direction D1 is closer to the resolution in the second direction D2 than the resolution of the second image corresponding to the first cycle.

例えば、上記第2周期に対応する図15(A)の領域F3において、第1軸方向kyの範囲F3yは、第2軸方向kxの範囲F3xと同じであるとする。画像処理部5は、例えば領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とが同じである第2画像を生成することができる。 For example, in the area F3 of FIG. 15A corresponding to the second cycle, the range F3y in the first axis direction ky is the same as the range F3x in the second axis direction kx. The image processing unit 5 can generate a second image having the same resolution in the first direction D1 and the second direction D2, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3.

このように、制御部7は、上記第1周期に対応する第2画像に比べて、上記第2周期に対応する第2画像の第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度に近くなるように、第1光L1の縞周期を第1周期よりも長い第2周期へ変更する。これにより、顕微鏡MSは、例えば、解像度の等方性が向上した第2画像を取得できる。 In this way, the control unit 7 makes the resolution in the first direction D1 of the second image corresponding to the second period closer to the resolution in the second direction D2 than in the second image corresponding to the first period. Thus, the fringe period of the first light L1 is changed to the second period which is longer than the first period. As a result, the microscope MS can acquire, for example, the second image whose resolution isotropic is improved.

次に、第2画像の第1方向D1の解像度が第2方向の解像度よりも低いケース(以下、第2のケースという)の制御部7の制御について説明する。第2のケースは、例えば図15(C)に対応する。ここでは、図15(C)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件は、第1光L1の縞周期が第3周期である条件であるとする。また、この条件において、空間周波数成分が存在する領域F5は、第1軸方向kyにおける範囲F5yが第2軸方向kxにおける範囲F5xよりも狭いとする。画像処理部5は、例えば、領域F5の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度よりも低い第2画像を生成する。 Next, the control of the control unit 7 in the case where the resolution of the second image in the first direction D1 is lower than the resolution in the second direction (hereinafter referred to as the second case) will be described. The second case corresponds to, for example, FIG. Here, it is assumed that the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. 15C is a condition in which the fringe cycle of the first light L1 is the third cycle. Further, under this condition, in the area F5 in which the spatial frequency component exists, the range F5y in the first axis direction ky is narrower than the range F5x in the second axis direction kx. The image processing unit 5 generates, for example, a second image whose resolution in the first direction D1 is lower than that in the second direction D2, based on the spatial frequency components included in the entire area F5.

第2のケースにおいて、制御部7は、第1光L1の縞周期を第3周期よりも短い第4周期へ変更する。第1光L1の縞周期が第4周期である条件は、例えば図15(A)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件に相当する。図15(A)の領域F3の第1軸方向kyにおける範囲F3yは、上記第3周期に対応する図15(C)の領域F5の第1軸方向kyにおける範囲F5yに比べて広い。 In the second case, the control unit 7 changes the fringe period of the first light L1 to the fourth period which is shorter than the third period. The condition that the fringe cycle of the first light L1 is the fourth cycle corresponds to, for example, the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. The range F3y in the first axis direction ky of the area F3 in FIG. 15A is wider than the range F5y in the first axis direction ky of the area F5 in FIG. 15C corresponding to the third cycle.

画像処理部5は、例えば、第2周期に対応する図15(A)の領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2画像を生成する。この第2画像の第1方向D1の解像度は、上記第3周期に対応する第2画像の第1方向の解像度よりも高い。上記第4周期に対応する第2画像の第2方向の解像度は、上記第3周期に対応する第2画像に比べて、第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度と近くなる。 The image processing unit 5 generates the second image, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3 in FIG. 15A corresponding to the second period. The resolution of the second image in the first direction D1 is higher than the resolution of the second image in the first direction corresponding to the third period. Regarding the resolution in the second direction of the second image corresponding to the fourth cycle, the resolution in the first direction D1 is closer to the resolution in the second direction D2 than the second image corresponding to the third cycle.

例えば、上記第4周期に対応する図15(A)の領域F3において、第1軸方向kyの範囲F3yは、第2軸方向kxの範囲F3xと同じであるとする。画像処理部5は、例えば領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とが同じである第2画像を生成することができる。 For example, in the region F3 of FIG. 15A corresponding to the fourth period, the range F3y in the first axis direction ky is the same as the range F3x in the second axis direction kx. The image processing unit 5 can generate a second image having the same resolution in the first direction D1 and the second direction D2, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3.

このように、制御部7は、上記第3周期に対応する第2画像に比べて、上記第4周期に対応する第2画像の第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度に近くなるように、第1光L1の縞周期を第3周期よりも短い第4周期へ変更する。これにより、顕微鏡MSは、例えば、解像度の等方性が向上した第2画像を取得できる。 As described above, the control unit 7 makes the resolution in the first direction D1 of the second image corresponding to the fourth cycle closer to the resolution in the second direction D2, as compared with the second image corresponding to the third cycle. Thus, the fringe period of the first light L1 is changed to the fourth period which is shorter than the third period. As a result, the microscope MS can acquire, for example, the second image whose resolution isotropic is improved.

上述のように、第1光L1の縞周期は、検出部4の検出結果から得られる試料Sの第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とに基づいて設定されてもよい。例えば、顕微鏡MSは、第1の検出条件で蛍光Lを検出し、第1の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて、第1光L1の縞周期を変更してもよい。この場合、画像処理部5は、第1の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて周波数解析してもよい。例えば、画像処理部5は、検出部4の検出結果に対してフーリエ変換を施して得られる空間周波数成分の第1方向D1に対応する第1カットオフ周波数と第2方向D2に対応する第2カットオフ周波数とを算出する。 As described above, the fringe period of the first light L1 may be set based on the resolution in the first direction D1 and the resolution in the second direction D2 of the sample S obtained from the detection result of the detection unit 4. For example, the microscope MS may detect the fluorescence L under the first detection condition and change the fringe period of the first light L1 based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the first detection condition. In this case, the image processing unit 5 may perform frequency analysis based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the first detection condition. For example, the image processing unit 5 includes a first cutoff frequency corresponding to the first direction D1 of the spatial frequency component obtained by performing a Fourier transform on the detection result of the detection unit 4 and a second cutoff frequency corresponding to the second direction D2. And the cutoff frequency.

制御部7は、画像処理部5による周波数解析の結果に基づいて、蛍光Lを検出する条件を、第1光L1の縞周期が上記第1の検出条件と異なる第2の検出条件に設定してもよい。制御部7は、検出部4の検出結果から得られる空間周波数成分の第1方向D1に対応するカットオフ周波数と第2方向D2に対応するカットオフ周波数とに基づいて、第1方向D1において第1光L1の強度が変化する周期を制御してもよい。 The control unit 7 sets the condition for detecting the fluorescence L to the second detection condition in which the fringe period of the first light L1 is different from the first detection condition, based on the result of the frequency analysis by the image processing unit 5. May be. The control unit 7 determines the first frequency in the first direction D1 based on the cutoff frequency corresponding to the first direction D1 and the cutoff frequency corresponding to the second direction D2 of the spatial frequency component obtained from the detection result of the detection unit 4. You may control the period in which the intensity|strength of 1 light L1 changes.

検出部4は、上記第2の検出条件において蛍光Lを検出し、画像処理部5は、第2の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて第2画像を生成してもよい。画像処理部5は、上記第1の検出条件に対応する第2画像を生成してもよいし、生成しなくてもよい。 The detection unit 4 may detect the fluorescence L under the second detection condition, and the image processing unit 5 may generate the second image based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the second detection condition. .. The image processing unit 5 may or may not generate the second image corresponding to the first detection condition.

なお、第2の検出条件は、第1光L1の波長、第1光学系12の光学特性、第2光L2の波長、及び第2光学系32の光学特性の少なくとも1つに基づいて、理論的に又は実験的に予め導出されていてもよい。第1実施形態において、顕微鏡MSによって蛍光Lを検出する検出条件は、予め導出された第2の検出条件に設定されていてもよい。この場合、第1照射部1は、第1光L1の縞周期を変更しなくてもよい。 The second detection condition is based on at least one of the wavelength of the first light L1, the optical characteristic of the first optical system 12, the wavelength of the second light L2, and the optical characteristic of the second optical system 32. It may be previously derived experimentally or experimentally. In the first embodiment, the detection condition for detecting the fluorescence L by the microscope MS may be set to the second detection condition derived in advance. In this case, the 1st irradiation part 1 does not need to change the fringe period of the 1st light L1.

なお、顕微鏡MSは、例えば蛍光物質の種類に基づいて、第1光L1の波長と第2光L2の波長との一方または双方が変更される場合がある。例えば、第1光源11と第2光源31との一方または双方は、蛍光物質の種類に基づいて交換される場合がある。このような場合、本実施形態に係る顕微鏡MSは、第1光L1の波長と第2光L2の波長との一方または双方に基づいて、第1光L1の縞周期を変更してもよい。本実施形態に係る顕微鏡MSは、第2画像の解像度と異なるパラメータ(例、波長)に基づいて、第1光L1の縞周期を変更してもよい。 In the microscope MS, one or both of the wavelength of the first light L1 and the wavelength of the second light L2 may be changed based on the type of the fluorescent substance, for example. For example, one or both of the first light source 11 and the second light source 31 may be replaced based on the type of fluorescent material. In such a case, the microscope MS according to the present embodiment may change the fringe period of the first light L1 based on one or both of the wavelength of the first light L1 and the wavelength of the second light L2. The microscope MS according to the present embodiment may change the fringe period of the first light L1 based on a parameter (eg, wavelength) different from the resolution of the second image.

[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図16(A)から図16(C)は第4実施形態の第2照射部を示す図である。本実施形態において、第2照射部2は、図1等に示した第2光L2のパターンをマスク81を用いて設定し、このパターンを試料面SFに投影する(例、リレーする)。本実施形態において、マスク81はSLMを含み、第2照射部2は、第2光L2が照射される一対の第2領域A2a、A2bの間隔を可変である。以下の説明において適宜、マスク81をSLM81と表す。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In the present embodiment, configurations similar to those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified. 16(A) to 16(C) are diagrams showing a second irradiation unit of the fourth embodiment. In the present embodiment, the second irradiation unit 2 sets the pattern of the second light L2 shown in FIG. 1 and the like using the mask 81, and projects this pattern on the sample surface SF (eg, relaying). In the present embodiment, the mask 81 includes an SLM, and the second irradiation unit 2 can change the interval between the pair of second regions A2a and A2b irradiated with the second light L2. In the following description, the mask 81 will be appropriately referred to as SLM81.

図16(A)には、第2照射部2における第2光源31からレンズ22までの構成を示した。第2照射部2は、第2光源31の光出射側に、レンズ33と、SLM81と、レンズ36と、レンズ22とを備える。第2光源31およびレンズ33の構成、並びにレンズ22から試料面SF(図1参照)までの構成は、第1実施形態と同様であり、その説明を簡略化あるいは省略する。 FIG. 16A shows the configuration from the second light source 31 to the lens 22 in the second irradiation section 2. The second irradiation unit 2 includes a lens 33, an SLM 81, a lens 36, and a lens 22 on the light emission side of the second light source 31. The configurations of the second light source 31 and the lens 33 and the configurations from the lens 22 to the sample surface SF (see FIG. 1) are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

第2光源31から出射した第2光L2は、レンズ33を介してSLM81に入射する。SLM81は、試料共役面SF4の位置またはその近傍に配置される。SLM81は、第2光L2が入射する複数の領域82を有する。SLM81は、例えば、液晶を用いたSLMであり、領域82は1または2以上の画素である。SLM81は、領域82ごとに透過率が可変である。SLM81は、各領域82を、第2光L2を遮光する遮光状態と、第2光L2が透過する透過状態とに切替可能である。SLM81は、制御部7に制御されて、透過率を調整する。例えば、制御部7は、複数の領域82のそれぞれに印加する電圧を表すデータ(例、ビットマップデータ)をSLM81に供給する。SLM81は、制御部7から供給されるデータに基づいて、複数の領域82における電圧のパターンを設定する。 The second light L2 emitted from the second light source 31 enters the SLM 81 via the lens 33. The SLM 81 is arranged at or near the position of the sample conjugate plane SF4. The SLM 81 has a plurality of regions 82 on which the second light L2 is incident. The SLM 81 is, for example, an SLM using liquid crystal, and the region 82 is one pixel or two or more pixels. The SLM 81 has a variable transmittance for each region 82. The SLM 81 can switch each area 82 between a light blocking state in which the second light L2 is blocked and a transparent state in which the second light L2 is transmitted. The SLM 81 is controlled by the controller 7 to adjust the transmittance. For example, the control unit 7 supplies the SLM 81 with data (for example, bitmap data) representing the voltage applied to each of the plurality of regions 82. The SLM 81 sets the voltage pattern in the plurality of regions 82 based on the data supplied from the control unit 7.

図16(B)および図16(C)は、それぞれ、SLM81における透過率の分布と試料面SFにおける第2領域A2とを示す図である。図14(B)および図14(C)において、透過率が相対的に高い領域82を符号82aで表し、透過率が相対的に低い領域を符号82bで表す。例えば、領域82aは上記透過状態の領域82であり、領域82bは上記遮光状態の領域82である。領域82aは、第2領域A2と対応する形状である。領域82aは、第1方向D1に対応するY方向の寸法が第2方向D2に対応するX方向の寸法よりも大きい帯状である。 FIGS. 16B and 16C are diagrams showing the transmittance distribution in the SLM 81 and the second region A2 on the sample surface SF, respectively. In FIGS. 14B and 14C, a region 82 having a relatively high transmittance is denoted by reference numeral 82a, and a region having a relatively low transmittance is denoted by reference numeral 82b. For example, the area 82a is the transparent area 82, and the area 82b is the light-blocking area 82. The area 82a has a shape corresponding to the second area A2. The region 82a has a strip shape in which the dimension in the Y direction corresponding to the first direction D1 is larger than the dimension in the X direction corresponding to the second direction D2.

図16(B)の符号ΔQaは、試料面SFの第2方向D2に対応するY方向における、領域82aの間隔(例、中心間の距離)である。また、符号ΔD2aは、試料面SFの第2方向D2における一対の第2領域A2a、A2bの間隔(例、中心間の距離)である。以下の説明において適宜、試料面SFの第2方向D2における一対の第2領域A2a、A2bの間隔を、第2領域A2の間隔という。第2領域A2の間隔ΔD2aは、SLM81における領域82aの間隔ΔQaと、光学系の倍率などによって
---定まる。
Reference sign ΔQa in FIG. 16B is the interval (for example, the distance between the centers) of the regions 82a in the Y direction corresponding to the second direction D2 of the sample surface SF. Further, the reference sign ΔD2a is the distance (eg, the distance between the centers) between the pair of second regions A2a and A2b in the second direction D2 of the sample surface SF. In the following description, the interval between the pair of second regions A2a and A2b in the second direction D2 of the sample surface SF is appropriately referred to as the interval between the second regions A2. The distance ΔD2a between the second areas A2 depends on the distance ΔQa between the areas 82a in the SLM 81 and the magnification of the optical system.
--- Determined.

図16(C)の符号ΔQbは、試料面SFの第2方向D2に対応するX方向における、領域82aの間隔である。また、符号ΔD2bは、試料面SFの第2領域A2の間隔である。第2領域A2の間隔ΔD2bは、SLM81における領域82aの間隔ΔQbと、光学系の倍率などによって定まる。図16(C)における領域82aの間隔ΔQbは、図16(B)における領域82aの間隔ΔQaよりも狭く、図16(C)における第2領域A2の間隔ΔD2bは、図16(B)における第2領域A2の間隔ΔD2aよりも狭い。 Reference sign ΔQb in FIG. 16C is the interval between the regions 82a in the X direction corresponding to the second direction D2 of the sample surface SF. The symbol ΔD2b is the interval between the second regions A2 on the sample surface SF. The distance ΔD2b between the second areas A2 is determined by the distance ΔQb between the areas 82a in the SLM 81 and the magnification of the optical system. The interval ΔQb between the regions 82a in FIG. 16C is narrower than the interval ΔQa between the regions 82a in FIG. 16B, and the interval ΔD2b between the second regions A2 in FIG. It is narrower than the interval ΔD2a between the two areas A2.

制御部7は、SLM81を制御することによって、第2方向D2における一対の第2領域A2の間隔を制御する。制御部7は、SLM81における領域82aのパターンを設定することで、試料面SFにおける第2領域A2の位置および寸法の一方または双方を設定可能である。 The control unit 7 controls the SLM 81 to control the interval between the pair of second regions A2 in the second direction D2. The control unit 7 can set one or both of the position and size of the second region A2 on the sample surface SF by setting the pattern of the region 82a on the SLM 81.

図1に示した画像処理部5が生成する第2画像(例、超解像画像)において、第2方向D2に対応する解像度は、第2領域A2の間隔に依存する。第2方向D2における一対の第2領域A2の間隔は、検出部4の検出結果から得られる試料Sの第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とに基づいて設定される。本実施形態に係る顕微鏡MSは、制御部7によって第2領域A2の間隔を制御し、画像処理部5が生成する第2画像において第2方向D2に対応する解像度を変更可能である。 In the second image (eg, super-resolution image) generated by the image processing unit 5 illustrated in FIG. 1, the resolution corresponding to the second direction D2 depends on the interval between the second regions A2. The interval between the pair of second regions A2 in the second direction D2 is set based on the resolution in the first direction D1 and the resolution in the second direction D2 of the sample S obtained from the detection result of the detection unit 4. The microscope MS according to the present embodiment can change the resolution corresponding to the second direction D2 in the second image generated by the image processing unit 5 by controlling the interval between the second areas A2 by the control unit 7.

図17(A)から(C)は、第4実施形態の画像処理部の処理を示す図である。図17(A)から(C)において、符号kyは、第1方向D1に対応する周波数空間上の第1軸方向である。また、符号kxは、第2方向D2に対応する周波数空間上の第2軸方向である。また、符号F1は、顕微鏡MSの光学系のOTFに対応する領域である。 17A to 17C are diagrams showing the processing of the image processing unit of the fourth embodiment. In FIGS. 17A to 17C, reference character ky is the first axis direction in the frequency space corresponding to the first direction D1. The symbol kx is the second axis direction in the frequency space corresponding to the second direction D2. Reference numeral F1 is a region corresponding to the OTF of the optical system of the microscope MS.

ここで、SLM81における領域82aの間隔が所定の値に設定された状態を、第4状態という。図17(A)は、その第4状態において得られる空間周波数成分を示す図である。図17(A)は、図15(A)と同じであり、その説明を省略する。 Here, a state in which the interval between the regions 82a in the SLM 81 is set to a predetermined value is referred to as a fourth state. FIG. 17A is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the fourth state. Since FIG. 17A is the same as FIG. 15A, the description thereof is omitted.

また、SLM81における領域82aの間隔が第4状態に比べて広い状態を第5状態とする。図17(B)は、その第5状態において得られる空間周波数成分を示す図である。符号F6は、第5状態における検出部4の検出結果に基づいて画像処理部5が処理を実行することによって、空間周波数成分が得られる領域である。符号F6yは、第1軸方向kyにおける領域F6の範囲(例、幅)である。範囲F6の端の空間周波数は、第1方向D1に対応するカットオフ周波数である。また、符号F6xは、第2軸方向kxにおける領域F6の範囲(例、幅)である。範囲F6の端の空間周波数は、第2方向D2に対応するカットオフ周波数である。 Further, a state in which the interval between the regions 82a in the SLM 81 is wider than that in the fourth state is referred to as a fifth state. FIG. 17B is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the fifth state. Reference numeral F6 is a region in which the spatial frequency component is obtained by the image processing unit 5 executing processing based on the detection result of the detection unit 4 in the fifth state. Reference sign F6y is a range (eg, width) of the region F6 in the first axis direction ky. The spatial frequency at the end of the range F6 is a cutoff frequency corresponding to the first direction D1. The symbol F6x is the range (eg, width) of the region F6 in the second axis direction kx. The spatial frequency at the end of the range F6 is a cutoff frequency corresponding to the second direction D2.

領域F6の第2軸方向kxの範囲F6xは、は、図17(A)の領域F3の第2軸方向kxの範囲F3xよりも狭い。図17(B)の領域F6は、図17(A)の領域F3に比べて、第2方向D2に対応するカットオフ周波数が低い。画像処理部5は、領域F6における空間周波数成分を用いることによって、第4状態に対応する検出部4の検出結果を用いる場合(図17(A)参照)に比べて、第2方向D2の解像度が低い第2画像を生成できる。 The range F6x of the region F6 in the second axis direction kx is narrower than the range F3x of the region F3 in the second axis direction kx of FIG. 17A. The region F6 of FIG. 17B has a lower cutoff frequency corresponding to the second direction D2 than the region F3 of FIG. 17A. The image processing unit 5 uses the spatial frequency component in the area F6, so that the resolution in the second direction D2 is higher than that in the case where the detection result of the detection unit 4 corresponding to the fourth state is used (see FIG. 17A). It is possible to generate a second image having a low value.

また、SLM81における領域82aの間隔が第4状態よりも狭い状態を第6状態とする。図17(C)は、その第6状態において得られる空間周波数成分を示す図である。符号F7は、第6状態における検出部4の検出結果に基づいて画像処理部5が処理を実行することによって、空間周波数成分が得られる領域である。符号F7yは、第1軸方向kyにおける領域F7の範囲(例、幅)である。範囲F7yの端の空間周波数は、第1方向D1に対応するカットオフ周波数である。また、符号F7xは、第2軸方向kxにおける領域F7の範囲(例、幅)である。範囲F7xの端の空間周波数は、第2方向D2に対応するカットオフ周波数である。 Further, a state in which the interval between the regions 82a in the SLM 81 is narrower than that in the fourth state is referred to as a sixth state. FIG. 17C is a diagram showing the spatial frequency components obtained in the sixth state. Reference numeral F7 is a region in which the spatial frequency component is obtained by the image processing unit 5 executing processing based on the detection result of the detection unit 4 in the sixth state. Reference sign F7y is the range (eg, width) of the region F7 in the first axis direction ky. The spatial frequency at the end of the range F7y is a cutoff frequency corresponding to the first direction D1. The symbol F7x is the range (eg, width) of the region F7 in the second axis direction kx. The spatial frequency at the end of the range F7x is the cutoff frequency corresponding to the second direction D2.

第6状態に対応する領域F7の第2軸方向kxの範囲F7xは、図17(A)に示した第4状態に対応する領域F3の第2軸方向kxの範囲F3xよりも広い。図17(C)の領域F7は、図17(A)の領域F3に比べて、第2方向D2に対応するカットオフ周波数が高い。画像処理部5は、領域F7における空間周波数成分を用いることによって、第4状態に対応する検出部4の検出結果を用いる場合(図17(A)参照)に比べて、第2方向D2の解像度が高い第2画像を生成できる。 The range F7x in the second axial direction kx of the region F7 corresponding to the sixth state is wider than the range F3x in the second axial direction kx of the region F3 corresponding to the fourth state shown in FIG. 17(A). The area F7 in FIG. 17C has a higher cutoff frequency corresponding to the second direction D2 than the area F3 in FIG. 17A. The image processing unit 5 uses the spatial frequency component in the region F7, so that the resolution in the second direction D2 is higher than that in the case where the detection result of the detection unit 4 corresponding to the fourth state is used (see FIG. 17A). It is possible to generate a second image having a high value.

上述のように、本実施形態に係る顕微鏡MSは、画像処理部5が生成する第2画像において第2方向D2に対応する解像度を調整可能である。制御部7は、例えば、第2画像の第1方向D1の解像度に基づいて、第2画像の第2方向D2の解像度を設定する。例えば、制御部7は、第2画像の第1方向D1の解像度と、第2画像の第2方向D2の解像度とが揃うように、SLM81を制御する。 As described above, the microscope MS according to the present embodiment can adjust the resolution corresponding to the second direction D2 in the second image generated by the image processing unit 5. The control unit 7 sets the resolution of the second image in the second direction D2 based on, for example, the resolution of the second image in the first direction D1. For example, the control unit 7 controls the SLM 81 so that the resolution of the second image in the first direction D1 and the resolution of the second image in the second direction D2 are the same.

ここで、顕微鏡MSに取得される第2画像において、第1方向D1の解像度が第2方向の解像度と異なる場合の制御部7の制御について説明する。まず、第2画像の第1方向D1の解像度が第2方向の解像度よりも高いケース(以下、第3のケースという)の制御部7の制御について説明する。 Here, the control of the control unit 7 when the resolution in the first direction D1 is different from the resolution in the second direction in the second image acquired by the microscope MS will be described. First, the control of the control unit 7 in the case where the resolution of the second image in the first direction D1 is higher than the resolution in the second direction (hereinafter referred to as the third case) will be described.

第3のケースは、例えば図17(B)に対応する。ここでは、図17(B)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件は、第2領域A2の間隔が第1間隔である条件であるとする。また、この条件において、領域F6は、第1軸方向kyにおける範囲F6yが第2軸方向kxにおける範囲F6xよりも広いとする。画像処理部5は、例えば、第1間隔に対応する領域F6の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度が第2方向D2の解像度よりも高い第2画像を生成する。 The third case corresponds to FIG. 17B, for example. Here, it is assumed that the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. 17B is a condition in which the interval between the second regions A2 is the first interval. Further, under this condition, in the region F6, the range F6y in the first axis direction ky is wider than the range F6x in the second axis direction kx. The image processing unit 5 generates, for example, a second image in which the resolution in the first direction D1 is higher than the resolution in the second direction D2, based on the spatial frequency components included in the entire area F6 corresponding to the first interval. ..

第3のケースにおいて、制御部7は、第2領域A2の間隔を第1間隔よりも狭い第2間隔へ変更する。第2領域A2の間隔が第2間隔である条件は、例えば図17(A)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件に相当する。図17(A)の領域F3の第2軸方向kxにおける範囲F3xは、第1間隔に対応する図17(B)の領域F6の第2軸方向kxにおける範囲F6xに比べて広い。 In the third case, the control unit 7 changes the interval of the second area A2 to the second interval that is narrower than the first interval. The condition that the interval between the second regions A2 is the second interval corresponds to the condition for detecting fluorescence by the microscope MS in FIG. 17A, for example. The range F3x in the second axis direction kx of the area F3 in FIG. 17A is wider than the range F6x in the second axis direction kx of the area F6 in FIG. 17B corresponding to the first interval.

画像処理部5は、例えば、第2間隔に対応する領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2画像を生成する。この第2画像の第1方向D1の解像度(図17(A)参照)は、上記第1間隔に対応する第2画像の第1方向の解像度(図17(B)参照)よりも高い。図17(A)に対応する第2画像の第2方向の解像度は、図17(B)に対応する第2画像に比べて、第2方向D2の解像度が第1方向D1の解像度と近くなる。 The image processing unit 5 generates the second image, for example, based on the spatial frequency components included in the entire area F3 corresponding to the second interval. The resolution of the second image in the first direction D1 (see FIG. 17A) is higher than the resolution of the second image in the first direction (see FIG. 17B) corresponding to the first interval. As for the resolution in the second direction of the second image corresponding to FIG. 17A, the resolution in the second direction D2 is closer to the resolution in the first direction D1 than in the second image corresponding to FIG. 17B. ..

例えば、上記第2間隔に対応する図17(A)の領域F3において、第2軸方向kxの範囲F3xは、第1軸方向kyの範囲F3yと同じであるとする。画像処理部5は、例えば領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とが同じである第2画像を生成できる。 For example, in the area F3 of FIG. 17A corresponding to the second interval, the range F3x in the second axis direction kx is the same as the range F3y in the first axis direction ky. The image processing unit 5 can generate a second image having the same resolution in the first direction D1 and the second direction D2, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3.

このように、制御部7は、上記第1間隔に対応する第2画像に比べて、上記第2間隔に対応する第2画像の第2方向D2の解像度が第1方向D1の解像度に近くなるように、第2領域の間隔を第1間隔よりも狭い第2間隔へ変更する。これにより、顕微鏡MSは、例えば、解像度の等方性が向上した第2画像を取得できる。 In this way, the control unit 7 makes the resolution in the second direction D2 of the second image corresponding to the second interval closer to the resolution in the first direction D1 compared to the second image corresponding to the first interval. Thus, the interval of the second region is changed to the second interval that is narrower than the first interval. As a result, the microscope MS can acquire, for example, the second image whose resolution isotropic is improved.

次に、第2画像の第2方向の解像度が第1方向D1の解像度よりも高いケース(以下、第4のケースという)の制御部7の制御について説明する。第4のケースは、例えば図17(C)に対応する。ここでは、図17(C)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件は、第2領域A2の間隔が第3間隔である条件であるとする。また、この条件において、領域F7は、第2軸方向kxにおける範囲F7xが第1軸方向kyにおける範囲F7yよりも広いとする。画像処理部5は、例えば、第3間隔に対応する領域F7の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2方向D2の解像度が第1方向D1の解像度よりも高い第2画像を生成する。 Next, the control of the control unit 7 in the case where the resolution of the second image in the second direction is higher than the resolution in the first direction D1 (hereinafter referred to as the fourth case) will be described. The fourth case corresponds to FIG. 17C, for example. Here, it is assumed that the fluorescence detection condition by the microscope MS in FIG. 17C is a condition in which the interval between the second regions A2 is the third interval. Further, under this condition, the range F7 is such that the range F7x in the second axis direction kx is wider than the range F7y in the first axis direction ky. The image processing unit 5 generates, for example, a second image in which the resolution in the second direction D2 is higher than the resolution in the first direction D1 based on the spatial frequency components included in the entire area F7 corresponding to the third interval. ..

上記第3のケースにおいて、制御部7は、第2領域A2の間隔を第3間隔よりも広い第4間隔へ変更する。第2領域A2の間隔が第4間隔である条件は、例えば図17(A)における顕微鏡MSによる蛍光の検出条件に相当する。図17(A)の領域F3の第2軸方向kxにおける範囲F3xは、第4間隔に対応する図17(C)の領域F7の第2軸方向kxにおける範囲F7xに比べて狭い。 In the third case, the control unit 7 changes the interval of the second area A2 to the fourth interval that is wider than the third interval. The condition that the interval between the second areas A2 is the fourth interval corresponds to, for example, the condition for detecting fluorescence by the microscope MS in FIG. The range F3x in the second axis direction kx of the region F3 in FIG. 17A is narrower than the range F7x in the second axis direction kx of the region F7 in FIG. 17C corresponding to the fourth interval.

画像処理部5は、例えば、第4間隔に対応する領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第2画像を生成する。この第2画像の第1方向D1の解像度(図17(A)参照)は、上記第4間隔に対応する第2画像の第1方向の解像度(図17(C)参照)よりも低い。図17(A)に対応する第2画像の第2方向の解像度は、図17(C)に対応する第2画像に比べて、第2方向D2の解像度が第1方向D1の解像度と近くなる。 The image processing unit 5 generates the second image, for example, based on the spatial frequency component included in the entire area F3 corresponding to the fourth interval. The resolution of the second image in the first direction D1 (see FIG. 17A) is lower than the resolution of the second image in the first direction (see FIG. 17C) corresponding to the fourth interval. As for the resolution in the second direction of the second image corresponding to FIG. 17A, the resolution in the second direction D2 is closer to the resolution in the first direction D1 than in the second image corresponding to FIG. 17C. ..

例えば、上記第4間隔に対応する図17(A)の領域F3において、第2軸方向kxの範囲F3xは、第1軸方向kyの範囲F3yと同じであるとする。画像処理部5は、例えば領域F3の全域に含まれる空間周波数成分に基づいて、第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とが同じである第2画像を生成できる。 For example, in the region F3 of FIG. 17A corresponding to the fourth interval, the range F3x in the second axis direction kx is the same as the range F3y in the first axis direction ky. The image processing unit 5 can generate a second image having the same resolution in the first direction D1 and the second direction D2, for example, based on the spatial frequency components included in the entire region F3.

このように、制御部7は、上記第3間隔に対応する第2画像に比べて、上記第4間隔に対応する第2画像の第2方向D2の解像度が第1方向D1の解像度に近くなるように、第2領域の間隔を第3間隔よりも広い第4間隔へ変更する。これにより、顕微鏡MSは、例えば、解像度の等方性が向上した第2画像を取得できる。 In this way, the control unit 7 makes the resolution in the second direction D2 of the second image corresponding to the fourth interval closer to the resolution in the first direction D1 compared to the second image corresponding to the third interval. As described above, the interval of the second region is changed to the fourth interval that is wider than the third interval. As a result, the microscope MS can acquire, for example, the second image whose resolution isotropic is improved.

上述のように、第2領域A2の間隔は、検出部4の検出結果から得られる試料Sの第1方向D1の解像度と第2方向D2の解像度とに基づいて設定されてもよい。例えば、顕微鏡MSは、第3の検出条件で蛍光Lを検出し、第3の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて、第2領域A2の間隔を変更してもよい。この場合、画像処理部5は、第3の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて周波数解析してもよい。例えば、画像処理部5は、検出部4の検出結果に対してフーリエ変換を施して得られる空間周波数成分の第1方向D1に対応する第1カットオフ周波数と第2方向D2に対応する第2カットオフ周波数とを算出する。 As described above, the interval between the second areas A2 may be set based on the resolution in the first direction D1 and the resolution in the second direction D2 of the sample S obtained from the detection result of the detection unit 4. For example, the microscope MS may detect the fluorescence L under the third detection condition, and change the interval between the second regions A2 based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the third detection condition. In this case, the image processing unit 5 may perform frequency analysis based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the third detection condition. For example, the image processing unit 5 includes a first cutoff frequency corresponding to the first direction D1 of the spatial frequency component obtained by performing a Fourier transform on the detection result of the detection unit 4 and a second cutoff frequency corresponding to the second direction D2. And the cutoff frequency.

制御部7は、画像処理部5による周波数解析の結果に基づいて、蛍光Lを検出する条件を、第2領域A2の間隔が上記第3の検出条件と異なる第4の検出条件に設定してもよい。制御部7は、検出部4の検出結果から得られる空間周波数成分の第1方向D1に対応するカットオフ周波数と第2方向D2に対応するカットオフ周波数とに基づいて、第1方向D1において第2領域A2の間隔を制御してもよい。検出部4は、上記第4の検出条件において蛍光Lを検出し、画像処理部5は、第4の検出条件に対応する検出部4の検出結果に基づいて第2画像を生成してもよい。画像処理部5は、上記第3の検出条件に対応する第2画像を生成してもよいし、生成しなくてもよい。 The control unit 7 sets the condition for detecting the fluorescence L to the fourth detection condition in which the interval between the second regions A2 is different from the third detection condition, based on the result of the frequency analysis by the image processing unit 5. Good. The control unit 7 determines the first frequency in the first direction D1 based on the cutoff frequency corresponding to the first direction D1 and the cutoff frequency corresponding to the second direction D2 of the spatial frequency component obtained from the detection result of the detection unit 4. You may control the space|interval of 2 area|region A2. The detection unit 4 may detect the fluorescence L under the fourth detection condition, and the image processing unit 5 may generate the second image based on the detection result of the detection unit 4 corresponding to the fourth detection condition. .. The image processing unit 5 may or may not generate the second image corresponding to the third detection condition.

なお、第4の検出条件は、第1光L1の波長、第1光学系12の光学特性、第2光L2の波長、及び第2光学系32の光学特性の少なくとも1つに基づいて、理論的に又は実験的に予め導出されていてもよい。第1実施形態において、顕微鏡MSによって蛍光Lを検出する検出条件は、予め導出された第4の検出条件に設定されていてもよい。この場合、第1照射部1は、第2領域A2の間隔を変更しなくてもよい。この場合、マスク81は、SLMでなくてもよい。 The fourth detection condition is theoretical based on at least one of the wavelength of the first light L1, the optical characteristic of the first optical system 12, the wavelength of the second light L2, and the optical characteristic of the second optical system 32. It may be previously derived experimentally or experimentally. In the first embodiment, the detection condition for detecting the fluorescence L by the microscope MS may be set to the previously derived fourth detection condition. In this case, the 1st irradiation part 1 does not need to change the space|interval of 2nd area|region A2. In this case, the mask 81 does not have to be the SLM.

なお、顕微鏡MSは、例えば蛍光物質の種類に基づいて、第1光L1の波長と第2光L2の波長との一方または双方が変更される場合がある。例えば、第1光源11と第2光源31との一方または双方は、蛍光物質の種類に基づいて交換される場合がある。このような場合、本実施形態に係る顕微鏡MSは、第1光L1の波長と第2光L2の波長との一方または双方に基づいて、第2領域A2の間隔を変更してもよい。本実施形態に係る顕微鏡MSは、第2画像の解像度と異なるパラメータ(例、波長)に基づいて、第2領域A2の間隔を変更してもよい。 In the microscope MS, one or both of the wavelength of the first light L1 and the wavelength of the second light L2 may be changed based on the type of the fluorescent substance, for example. For example, one or both of the first light source 11 and the second light source 31 may be replaced based on the type of fluorescent material. In such a case, the microscope MS according to the present embodiment may change the interval between the second regions A2 based on one or both of the wavelength of the first light L1 and the wavelength of the second light L2. The microscope MS according to the present embodiment may change the interval between the second regions A2 based on a parameter (eg, wavelength) different from the resolution of the second image.

[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態に係る顕微鏡MSは、第3実施形態で説明したように第1光L1の縞周期を可変であり、また第4実施形態で説明したように第2領域A2の間隔を可変である。顕微鏡MSは、検出部4の検出結果から得られる解像度に基づいて、照明条件を調整する。照明条件は、第1光L1の縞周期と第2領域A2の間隔との一方または双方を含む。検出部4は、照明条件が調整された状態で試料Sから放射される蛍光Lを検出する。画像処理部5は、照明条件が調整された状態における検出部4の検出結果に基づいて画像を生成する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. In the present embodiment, configurations similar to those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified. The microscope MS according to the present embodiment can change the fringe period of the first light L1 as described in the third embodiment, and can change the interval between the second regions A2 as described in the fourth embodiment. .. The microscope MS adjusts the illumination condition based on the resolution obtained from the detection result of the detection unit 4. The illumination condition includes one or both of the fringe period of the first light L1 and the interval of the second area A2. The detection unit 4 detects the fluorescence L emitted from the sample S in a state where the illumination condition is adjusted. The image processing unit 5 generates an image based on the detection result of the detection unit 4 when the illumination condition is adjusted.

図18は、第5実施形態の顕微鏡の動作を示すフローチャートである。顕微鏡MSの各部については、図1、図14、図16などを参照する。また、図18のステップS1からステップS8の処理は、図7と同様であり、その説明を省略あるいは簡略化する。 FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the microscope of the fifth embodiment. For each part of the microscope MS, refer to FIG. 1, FIG. 14, FIG. Further, the processing of steps S1 to S8 of FIG. 18 is the same as that of FIG. 7, and the description thereof will be omitted or simplified.

顕微鏡MSは、ステップS1からステップS8の処理によって、図6(A)および(B)で説明したように、第1光L1の位相が異なる複数の条件で、蛍光Lを検出する。ステップS11において、画像処理部5は、検出部4による蛍光の検出結果をフーリエ変換する。ステップS12において、画像処理部5は、フーリエ変換を施して得られる空間周波数成分の第1方向D1に対応する第1カットオフ周波数と第2方向D2に対応する第2カットオフ周波数とを算出する。 As described with reference to FIGS. 6A and 6B, the microscope MS detects the fluorescence L by the processes of steps S1 to S8 under a plurality of conditions in which the phases of the first light L1 are different. In step S11, the image processing unit 5 Fourier transforms the detection result of the fluorescence by the detection unit 4. In step S12, the image processing unit 5 calculates the first cutoff frequency corresponding to the first direction D1 and the second cutoff frequency corresponding to the second direction D2 of the spatial frequency component obtained by performing the Fourier transform. ..

ステップS13において、制御部7は、生成する第2画像の解像度を調整するか否かを判定する。例えば、制御部7は、画像処理部5が算出した第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数とが所定の条件を満たす場合に、解像度を調整すると判定する(ステップS13;Yes)。上記所定の条件は、例えば第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数と比が所定の範囲外である条件であるが、その他の条件でもよい。 In step S13, the control unit 7 determines whether to adjust the resolution of the generated second image. For example, the control unit 7 determines to adjust the resolution when the first cutoff frequency and the second cutoff frequency calculated by the image processing unit 5 satisfy a predetermined condition (step S13; Yes). The above-mentioned predetermined condition is, for example, a condition in which the ratio between the first cutoff frequency and the second cutoff frequency is outside the predetermined range, but may be other conditions.

制御部7は、解像度を調整すると判定した場合(ステップS13;Yes)、ステップS14において、第1光L1の縞周期と第2領域A2の間隔との一方または双方を調整する。例えば、制御部7は、画像処理部5が算出した第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数とに基づいて、ステップS14の処理を実行する。例えば、制御部7は、第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数とで低い方のカットオフ周波数を、高い方のカットオフ周波数に近づけるように、第1光L1の縞周期と第2領域A2の間隔との一方または双方を調整する。 When determining to adjust the resolution (step S13; Yes), the control unit 7 adjusts one or both of the stripe period of the first light L1 and the interval of the second area A2 in step S14. For example, the control unit 7 executes the process of step S14 based on the first cutoff frequency and the second cutoff frequency calculated by the image processing unit 5. For example, the control unit 7 sets the lower cutoff frequency of the first cutoff frequency and the second cutoff frequency closer to the higher cutoff frequency and the fringe period of the first light L1 and the second region. Adjust one or both of the intervals of A2.

ここで、第1カットオフ周波数が第2カットオフ周波数よりも高いとする。この場合、制御部7は、第2カットオフ周波数が第1カットオフ周波数に近づくように、図16(A)から(C)に示したSLM81を制御して第2領域A2の間隔を狭くする。なお、制御部7は、第1カットオフ周波数が第2カットオフ周波数に近づくように、図14(A)から(C)に示したSLM77を制御して第1光L1の縞周期を長くしてもよい。例えば、制御部7は、透過状態の領域82aの間隔が下限値(例、1画素)であって、かつ第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数とが所定の条件を満たさない場合、第1光L1の縞周期を長くしてもよい。 Here, it is assumed that the first cutoff frequency is higher than the second cutoff frequency. In this case, the control unit 7 controls the SLM 81 shown in FIGS. 16A to 16C so that the second cutoff frequency approaches the first cutoff frequency to narrow the interval of the second region A2. .. The control unit 7 controls the SLM 77 shown in FIGS. 14A to 14C so that the first cutoff frequency approaches the second cutoff frequency to lengthen the fringe period of the first light L1. May be. For example, when the interval between the transmissive regions 82a is the lower limit value (eg, 1 pixel) and the first cutoff frequency and the second cutoff frequency do not satisfy the predetermined condition, for example, the control unit 7 The fringe period of one light L1 may be lengthened.

ここで、第1カットオフ周波数が第2カットオフ周波数よりも低いとする。この場合、制御部7は、第1カットオフ周波数が第2カットオフ周波数に近づくように、図14(A)から(C)に示したSLM77を制御して第1光L1の縞周期を短くする。なお、制御部7は、第2カットオフ周波数が第1カットオフ周波数に近づくように、図16(A)から(C)に示したSLM81を制御して第2領域A2の間隔を広くしてもよい。例えば、制御部7は、第1光L1の縞周期が下限値(例、シフトした空間周波数成分を、光学系を介して検出可能な限界)であって、かつ第1カットオフ周波数と第2カットオフ周波数とが所定の条件を満たさない場合、第2領域A2の間隔を広くしてもよい。 Here, it is assumed that the first cutoff frequency is lower than the second cutoff frequency. In this case, the control unit 7 controls the SLM 77 shown in FIGS. 14A to 14C so that the first cutoff frequency approaches the second cutoff frequency to shorten the fringe period of the first light L1. To do. The control unit 7 controls the SLM 81 shown in FIGS. 16A to 16C so that the second cutoff frequency approaches the first cutoff frequency to widen the interval of the second region A2. Good. For example, the control unit 7 sets the fringe period of the first light L1 to the lower limit value (for example, the limit at which the shifted spatial frequency component can be detected via the optical system), and the first cutoff frequency and the second cutoff frequency. When the cutoff frequency does not satisfy the predetermined condition, the interval between the second areas A2 may be widened.

制御部7は、ステップS14の処理後に、ステップS1からステップS13の処理を繰り返す。解像度を調整しないと制御部7が判定した場合(ステップS11;No)、ステップS9において、画像処理部5は、ステップS1からステップS8の処理で得られた検出部4の検出結果に基づいて画像を生成する。ステップS9の処理は、図7と同様である。 The control unit 7 repeats the processing of steps S1 to S13 after the processing of step S14. When the control unit 7 determines that the resolution is not adjusted (step S11; No), the image processing unit 5 determines in step S9 the image based on the detection result of the detection unit 4 obtained in the processes of step S1 to step S8. To generate. The process of step S9 is the same as that of FIG.

なお、制御部7は、ステップS13において、ユーザの指定に基づいて生成する第2画像の解像度を調整するか否かを判定してもよい。例えば、顕微鏡MSは、図7と同様にステップS1からステップS9の処理を実行して、画像処理部5が生成した画像(例、超解像画像)を表示装置に表示させ、解像度を調整するか否かのユーザの指定を受け付けてもよい。制御部7は、解像度を調整しないとユーザが指定した場合、あるいは解像度を調整すると指定しない場合に、解像度を調整しないと判定してもよい。また、制御部7は、解像度を調整するとユーザが指定した場合、あるいは解像度を調整しないとユーザが指定しない場合に、解像度を調整すると判定してもよい。この場合、顕微鏡MSは、ステップS11、ステップS12、及びステップS14の処理を、解像度を調整すると制御部7が判定した場合にステップS13の後で実行してもよい。 The control unit 7 may determine in step S13 whether or not to adjust the resolution of the second image to be generated based on the designation by the user. For example, the microscope MS executes the processing from step S1 to step S9 as in FIG. 7, displays the image (eg, super-resolution image) generated by the image processing unit 5 on the display device, and adjusts the resolution. The user's designation of whether or not to accept may be accepted. The control unit 7 may determine not to adjust the resolution when the user specifies not to adjust the resolution or when the user does not specify to adjust the resolution. Further, the control unit 7 may determine to adjust the resolution when the user specifies that the resolution should be adjusted, or when the user does not specify that the resolution is not adjusted. In this case, the microscope MS may execute the processes of step S11, step S12, and step S14 after step S13 when the control unit 7 determines to adjust the resolution.

上述の実施形態において、制御装置6は、例えばコンピュータシステムを含む。制御装置6は、記憶部8に記憶されている観察プログラムを読み出し、この観察プログラムに従って各種の処理を実行する。この観察プログラムは、例えば、コンピュータに、第1光が照射されて蛍光が発生する試料が配置される試料面の第1方向において強度が周期的に変化する第1光を、試料面の第1領域に照射する制御と、第1領域の少なくとも一部に関して第1方向に交差する第2方向における第1側と第1側の反対側の第2側とに設定される第2領域に対して、試料における蛍光の発生を抑制する第2光を照射する制御と、試料面を第2方向に第1光と第2光とで走査する制御と、走査される第1光と第2光とに基づいて発生する蛍光を検出する制御と、とを実行させる。上記の観察プログラムは、コンピュータに、検出の検出結果から得られる試料の第1方向の解像度と第2方向の解像度とに基づいて、第1方向において第1光の強度が変化する周期の制御と、第1側の第2領域と第2側の第2領域との第2方向における間隔の制御との一方または双方を実行させてもよい。この観察プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体(例、非一時的な記録媒体、non-transitory tangible media)に記録されて提供されてもよい。 In the above-described embodiment, the control device 6 includes, for example, a computer system. The control device 6 reads the observation program stored in the storage unit 8 and executes various processes according to the observation program. In this observation program, for example, the first light of which the intensity is cyclically changed in the first direction of the sample surface on which the sample where the first light is irradiated and fluorescence is generated is arranged With respect to the control of irradiating the area and the second area set to the first side and the second side opposite to the first side in the second direction intersecting the first direction with respect to at least a part of the first area, , Control of irradiating the sample with the second light that suppresses the generation of fluorescence, control of scanning the sample surface in the second direction with the first light and the second light, and scanning of the first light and the second light. And a control for detecting the fluorescence generated based on the above. The above observation program causes the computer to control the cycle of changing the intensity of the first light in the first direction based on the resolution in the first direction and the resolution in the second direction of the sample obtained from the detection result of the detection. One or both of the control of the gap in the second direction between the second region on the first side and the second region on the second side may be executed. The observation program may be provided by being recorded in a computer-readable storage medium (eg, non-transitory tangible media).

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。 Note that the technical scope of the present invention is not limited to the modes described in the above embodiments and the like. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. In addition, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be appropriately combined. Further, as far as legally permitted, the disclosure of all documents cited in the above-described embodiments and the like is incorporated as a part of the description of the text.

1・・・第1照射部、2・・・第2照射部、3・・・走査部、4・・・検出部、5・・・画像処理部、11・・・第1光源、12・・・第1光学系、14・・・光学部材、15・・・分岐部(回折格子)、32・・・第2光学系、34・・・位相調整部、54・・・位相調整部、55・・・光学部材、A1・・・第1領域、A2・・・第2領域、D1・・・第1方向、D2・・・第2方向、L・・・蛍光、L1・・・第1光、L2・・・第2光、MS・・・顕微鏡、S・・・試料 1... 1st irradiation part, 2... 2nd irradiation part, 3... scanning part, 4... detection part, 5... image processing part, 11... 1st light source, 12... ..First optical system, 14... Optical member, 15... Branching portion (diffraction grating), 32... Second optical system, 34... Phase adjusting unit, 54... Phase adjusting unit, 55... Optical member, A1... 1st area|region, A2... 2nd area|region, D1... 1st direction, D2... 2nd direction, L... Fluorescence, L1... 1 light, L2... second light, MS... microscope, S... sample

Claims (25)

第1光が照射されて蛍光が発生する試料が配置される試料面の第1方向において強度が周期的に変化する前記第1光を、前記試料面の第1領域に照射する第1照射部と、
前記第1方向に交差する第2方向において強度が変化し、前記蛍光の発生を抑制する第2光を、前記試料面の第2領域に照射する第2照射部と、
前記試料面を前記第2方向に前記第1光と前記第2光とで走査する走査部と、
前記走査される前記第1光と前記第2光とに基づいて発生する前記蛍光を検出する検出部と、を備える顕微鏡。
A first irradiator that irradiates the first region of the sample surface with the first light whose intensity changes periodically in the first direction of the sample surface on which the sample irradiated with the first light and generating fluorescence is arranged. When,
A second irradiation unit that irradiates the second region of the sample surface with the second light that changes in intensity in the second direction intersecting the first direction and suppresses the generation of the fluorescence;
A scanning unit that scans the sample surface in the second direction with the first light and the second light;
A microscope comprising: a detection unit configured to detect the fluorescence generated based on the scanned first light and the second light.
前記第1領域の少なくとも一部の領域に照射される前記第1光は、前記第1方向において前記第2方向よりも長い光束である、
請求項1に記載の顕微鏡。
The first light with which at least a part of the first region is irradiated is a light flux that is longer in the first direction than in the second direction,
The microscope according to claim 1.
前記第2照射部は、前記第1領域の少なくとも一部の領域に関して前記第2方向における第1側と前記第1側の反対側の第2側とに設定される前記第2領域に対して前記第2光を照射する、
請求項1または請求項2に記載の顕微鏡。
The second irradiating section is configured with respect to at least a part of the first region with respect to the second region set on a first side in the second direction and a second side opposite to the first side. Irradiating the second light,
The microscope according to claim 1 or 2.
前記第2照射部は、前記第1領域の少なくとも一部の領域を前記第2方向において挟む位置に設定される一対の前記第2領域に対して、前記第2光を照射する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The second irradiating unit irradiates the pair of second regions set at positions sandwiching at least a part of the first region in the second direction with the second light.
The microscope according to any one of claims 1 to 3.
前記第1領域の少なくとも一部の領域は、前記第2方向において前記第2光の強度が極小になる位置を含む領域である、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の顕微鏡。
At least a part of the first region is a region including a position where the intensity of the second light becomes minimum in the second direction,
The microscope according to any one of claims 1 to 4.
前記第2方向において前記第2光の強度が極大になる位置は、前記第1領域の少なくとも一部の領域の外側に設定される、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の顕微鏡。
A position where the intensity of the second light becomes maximum in the second direction is set outside at least a part of the first region,
The microscope according to any one of claims 1 to 5.
前記第1照射部は、
前記第2方向に対応するパワーが前記第1方向に対応するパワーよりも強い第1光学部材と、
前記第1光を複数の光束に分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した前記複数の光束が入射する位置に配置されるマスクと、
前記マスクを通った前記複数の光束の少なくとも一部の干渉によって生成される干渉縞を前記試料面に照射する第1光学系と、を備える、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The first irradiation unit,
A first optical member in which the power corresponding to the second direction is stronger than the power corresponding to the first direction;
A branching unit for branching the first light into a plurality of light beams,
A mask arranged at a position where the plurality of light beams branched by the branch portion are incident,
A first optical system for irradiating the sample surface with interference fringes generated by interference of at least a part of the plurality of light fluxes passing through the mask,
The microscope according to any one of claims 1 to 6.
前記第2照射部は、
前記第2方向に対応するパワーが前記第1方向に対応するパワーよりも強い第2光学部材と、
前記第2光が入射する第1領域および第2領域を含み、前記第1領域に入射した前記第2光と前記第2領域に入射した前記第2光とに位相差を付与する位相調整部と、
前記位相調整部によって位相差が付与された前記第2光の干渉による干渉縞を前記試料面に照射する第2光学系と、を備える、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The second irradiation unit,
A second optical member in which the power corresponding to the second direction is stronger than the power corresponding to the first direction;
A phase adjustment unit that includes a first region and a second region on which the second light is incident, and that imparts a phase difference between the second light incident on the first region and the second light incident on the second region. When,
A second optical system for irradiating the sample surface with interference fringes due to the interference of the second light to which the phase difference has been imparted by the phase adjuster.
The microscope according to any one of claims 1 to 7.
前記第1照射部と前記第2照射部とは少なくとも一部の光学系が共通であり、
前記光学系は、
前記第2方向に対応するパワーが前記第1方向に対応するパワーよりも強い光学部材と、
前記第1光および前記第2光が入射する第5領域および第6領域を含み、前記第1光と前記第2光とのうち前記第5領域に入射した前記第2光と前記第6領域に入射した前記第2光とに選択的に位相差を付与する位相調整部と、
前記第1光が透過し、前記第2光を遮断する領域と、前記第1光を遮断し、前記第2光が透過する領域とを含むマスクと、を含む、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の顕微鏡。
At least a part of the optical system is common to the first irradiation unit and the second irradiation unit,
The optical system is
An optical member in which the power corresponding to the second direction is stronger than the power corresponding to the first direction,
The second light and the sixth region, which include a fifth region and a sixth region on which the first light and the second light are incident, and which are incident on the fifth region of the first light and the second light, respectively. A phase adjuster for selectively imparting a phase difference to the second light incident on
A mask including a region that transmits the first light and blocks the second light, and a region that blocks the first light and transmits the second light.
The microscope according to any one of claims 1 to 8.
前記検出部の検出結果から得られる前記試料の前記第1方向の解像度と前記第2方向の解像度とに基づいて、前記第1方向において前記第1光の強度が変化する周期が設定される
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の顕微鏡。
A cycle in which the intensity of the first light changes in the first direction is set based on the resolution of the sample in the first direction and the resolution of the second direction obtained from the detection result of the detection unit. The microscope according to any one of claims 1 to 9.
前記第1方向において前記第1光の強度が変化する周期を制御する制御部を備える
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The microscope according to any one of claims 1 to 10, further comprising a control unit that controls a cycle in which the intensity of the first light changes in the first direction.
前記制御部は、前記第1方向における前記第1光の強度の周期が第1周期である条件で前記検出部の検出結果から得られる前記試料の前記第2方向の解像度が前記第1方向の解像度より低い場合に、前記第1方向における前記前記第1光の強度の周期を前記第1周期よりも長い第2周期へ変更する、
請求項11に記載の顕微鏡。
The control unit has a resolution in the second direction of the sample obtained from the detection result of the detection unit under the condition that the cycle of the intensity of the first light in the first direction is the first cycle. Changing the cycle of the intensity of the first light in the first direction to a second cycle longer than the first cycle when the resolution is lower than the resolution;
The microscope according to claim 11.
前記第1方向における前記第1光の強度の周期が前記第2周期である条件で取得される前記検出部の検出結果に基づいて画像を生成する画像処理部を備える、
請求項12に記載の顕微鏡。
An image processing unit that generates an image based on the detection result of the detection unit acquired under the condition that the cycle of the intensity of the first light in the first direction is the second cycle,
The microscope according to claim 12.
前記検出部の検出結果から得られる前記試料の前記第1方向の解像度と前記第2方向の解像度とに基づいて、前記第1側の前記第2領域と前記第2側の前記第2領域との前記第2方向における間隔が設定される
請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The second region on the first side and the second region on the second side based on the resolution in the first direction and the resolution in the second direction of the sample obtained from the detection result of the detection unit. The microscope according to any one of claims 1 to 13, wherein an interval in the second direction is set.
前記第1側の前記第2領域と前記第2側の前記第2領域との前記第2方向における間隔を制御する制御部を備える
請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The microscope according to any one of claims 1 to 14, further comprising a control unit configured to control a gap in the second direction between the second region on the first side and the second region on the second side. ..
前記制御部は、前記間隔が第1間隔である条件で前記検出部の検出結果から得られる前記試料の前記第2方向の解像度が前記第1方向の解像度より低い場合に、前記間隔を前記第1間隔よりも短い第2間隔へ変更する、
請求項15に記載の顕微鏡。
When the resolution in the second direction of the sample obtained from the detection result of the detection unit is lower than the resolution in the first direction under the condition that the interval is the first interval, the controller sets the interval to the first interval. Change to a second interval that is shorter than one interval,
The microscope according to claim 15.
前記間隔が前記第2間隔である条件で取得される前記検出部の検出結果に基づいて画像を生成する画像処理部を備える
請求項16に記載の顕微鏡。
The microscope according to claim 16, further comprising an image processing unit that generates an image based on a detection result of the detection unit acquired under the condition that the interval is the second interval.
前記検出部の検出結果から得られる空間周波数成分の前記第1方向に対応するカットオフ周波数と前記第2方向に対応するカットオフ周波数とに基づいて、前記第1方向において前記第1光の強度が変化する周期と、前記第1側の前記第2領域と前記第2側の前記第2領域との前記第2方向における間隔との一方または双方を制御する制御部を備える
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The intensity of the first light in the first direction based on the cutoff frequency corresponding to the first direction and the cutoff frequency corresponding to the second direction of the spatial frequency component obtained from the detection result of the detection unit. The control unit that controls one or both of a cycle in which the second changes on the first side and an interval in the second direction between the second area on the first side and the second area on the second side. Item 18. The microscope according to any one of items 17.
前記検出部の検出結果に対してフーリエ変換を施して得られる空間周波数成分の前記第1方向に対応する第1カットオフ周波数と前記第2方向に対応する第2カットオフ周波数とを算出し、
前記第1カットオフ周波数と前記第2カットオフ周波数とに基づいて前記第1光の強度が変化する周期と、前記第2方向における前記第1側の前記第2領域と前記第2側の前記第2領域と、の間隔との一方または双方が設定された状態における前記検出部の検出結果に基づいて、画像を生成する
画像処理部を備える
請求項1から請求項18のいずれか一項に記載の顕微鏡。
Calculating a first cutoff frequency corresponding to the first direction and a second cutoff frequency corresponding to the second direction of the spatial frequency component obtained by performing a Fourier transform on the detection result of the detection unit,
A cycle in which the intensity of the first light changes based on the first cutoff frequency and the second cutoff frequency, the second region on the first side and the second side on the second direction. The image processing unit that generates an image based on a detection result of the detection unit in a state in which one or both of the interval between the second region and the second region is set is included in any one of claims 1 to 18. The microscope described.
前記検出部の検出結果に基づいて画像を生成する画像処理部を備える
請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The microscope according to claim 1, further comprising an image processing unit that generates an image based on a detection result of the detection unit.
前記第1照射部は、前記第1光として、前記試料に含まれる蛍光物質を励起する励起光を照射し、
前記第2照射部は、前記第2光として、前記第1光によって励起した前記蛍光物質を不活性化する不活性化光を照射する、
請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The first irradiation unit irradiates, as the first light, excitation light that excites a fluorescent substance contained in the sample,
The second irradiating unit irradiates, as the second light, inactivating light that inactivates the fluorescent material excited by the first light,
The microscope according to any one of claims 1 to 20.
前記励起光は、前記蛍光物質を活性化する活性化光と同じ波長である、
請求項21に記載の顕微鏡。
The excitation light has the same wavelength as the activation light that activates the fluorescent substance,
The microscope according to claim 21.
前記第1光の波長は、前記第2光の波長と異なる、
請求項21または請求項22記載の顕微鏡。
The wavelength of the first light is different from the wavelength of the second light,
The microscope according to claim 21 or 22.
前記第1照射部は、前記第1光として、前記試料に含まれる蛍光物質を励起する励起光を照射し、
前記第2照射部は、前記第2光として、前記第1光によって励起した前記蛍光物質に誘導放出を発生させる誘導放出光を照射する、
請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The first irradiation unit irradiates, as the first light, excitation light that excites a fluorescent substance contained in the sample,
The second irradiation unit irradiates, as the second light, stimulated emission light that causes the fluorescent material excited by the first light to cause stimulated emission,
The microscope according to any one of claims 1 to 20.
第1光が照射されて蛍光が発生する試料が配置される試料面の第1方向において強度が周期的に変化する前記第1光を、前記試料面の第1領域に照射することと、
前記第1方向に交差する第2方向において強度が変化し、前記蛍光の発生を抑制する第2光を、前記試料面の第2領域に照射することと、
前記試料面を前記第2方向に前記第1光と前記第2光とで走査することと、
前記走査される前記第1光と前記第2光とに基づいて発生する前記蛍光を検出することと、を含む観察方法。
Irradiating the first region of the sample surface with the first light whose intensity changes periodically in the first direction of the sample surface on which the sample that is irradiated with the first light and emits fluorescence is arranged;
Irradiating the second region of the sample surface with second light whose intensity changes in a second direction intersecting the first direction and which suppresses the generation of the fluorescence;
Scanning the sample surface in the second direction with the first light and the second light;
Detecting the fluorescence generated based on the scanned first light and the second light.
JP2018236050A 2018-12-18 2018-12-18 Microscope and observation method Pending JP2020098257A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018236050A JP2020098257A (en) 2018-12-18 2018-12-18 Microscope and observation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018236050A JP2020098257A (en) 2018-12-18 2018-12-18 Microscope and observation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020098257A true JP2020098257A (en) 2020-06-25

Family

ID=71106541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018236050A Pending JP2020098257A (en) 2018-12-18 2018-12-18 Microscope and observation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020098257A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022527827A (en) * 2019-04-02 2022-06-06 サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー Advanced sample imaging using structured illumination microscopy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022527827A (en) * 2019-04-02 2022-06-06 サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー Advanced sample imaging using structured illumination microscopy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9897790B2 (en) Structured illumination device and structured illumination microscope device
US9052508B2 (en) Microscope system
US20180161923A1 (en) Light modulation control method, control program, control device and laser beam irradiation device
JP5888416B2 (en) Structured illumination microscope
US10908088B2 (en) SCAPE microscopy with phase modulating element and image reconstruction
JP6010450B2 (en) Light observation apparatus and light observation method
JP6168822B2 (en) Pattern irradiation device
JP6627871B2 (en) Structured illumination microscope system, method and program
US10466458B2 (en) Image acquisition device, image acquisition method, and spatial light modulation unit
EP2498116B1 (en) Microscope apparatus
US9804375B2 (en) 4Pi STED fluorescence light microscope with high three-dimensional spatial resolution
US20210389577A1 (en) Microscope
EP3373060B1 (en) Image acquisition device, image acquisition method, and spatial light modulation unit
JP2006023745A (en) Phase filter, optical device and raster microscope
US20160161729A1 (en) Observation apparatus
JP2006119347A (en) Laser scanning microscope
JP2020098257A (en) Microscope and observation method
EP3611549B1 (en) Aberration correction method and optical device
JP5701573B2 (en) Scanner, scanning illumination device, and scanning observation device
JP5106369B2 (en) Optical device
JP2019204002A (en) Microscope, image analysis device, observation method, and analysis program
JP2019045783A (en) Light sheet microscope
EP4058833A1 (en) Random access projection microscopy
JP6278707B2 (en) Optical device
Power et al. Illumination in Light Sheet Fluorescence Microscopy