JP2023154669A - microscope - Google Patents

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Yamato Shintani
梢 菅野(渡辺)
Sugano, (Watanabe) Kozue
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Abstract

To provide a microscope which can rapidly acquire an image of a high-quality sample.SOLUTION: A microscope includes: an illumination optical system for irradiating a sample with illumination light; a detection optical system for receiving detection light from the sample; and a phase modulation unit 60 arranged in the illumination optical system. The phase modulation unit 60 includes: a phase modulation element 65 having a plurality of irradiation regions which can be irradiated with illumination light, the phase modulation element providing a predetermined phase distribution of the illumination light according to the irradiation positions of the illumination light in the plurality of radiation regions; and a first phase modulation scanner 63 for changing the irradiation positions of the illumination light in the plurality of radiation regions.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、顕微鏡に関する。 The present invention relates to a microscope.

従来から、位相変調素子を用いて光の位相を変化させることにより試料に起因する収差を補正し、高画質の試料の画像を取得することが可能な顕微鏡が提案されている。また、試料を照明するための照明光を多点化することにより、試料の画像を短時間で取得することが可能な顕微鏡も提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2を参照)。このように顕微鏡では、高画質の試料の画像を短時間で取得することが求められている。 BACKGROUND ART Microscopes have been proposed that are capable of correcting aberrations caused by a sample by changing the phase of light using a phase modulation element, and that are capable of obtaining high-quality images of the sample. Additionally, a microscope has been proposed that can obtain images of a sample in a short time by using multiple illumination lights to illuminate the sample (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). . As described above, microscopes are required to obtain high-quality images of samples in a short time.

特開2013-34127号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-34127 特開2021-89430号公報JP2021-89430A

本発明に係る顕微鏡は、光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、前記位相変調ユニットは、前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第1走査部とを有する。 The microscope according to the present invention includes an illumination optical system that irradiates a sample with illumination light from a light source, a detection optical system that receives detection light from the sample, and a detection optical system disposed in at least one of the illumination optical system and the detection optical system. The phase modulation unit has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with at least one of the illumination light and the detection light, and the phase modulation unit has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with at least one of the illumination light and the detection light; a phase modulation element that imparts a predetermined phase distribution to the at least one of the lights according to the irradiation position; and a first scanning unit that relatively moves the irradiation position and the plurality of irradiation areas. .

第1実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a microscope according to a first embodiment. 画像取得範囲の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an image acquisition range. 第1実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a phase modulation unit according to the first embodiment. 第1実施形態に係る位相変調ユニットにおいて照明光の照射領域を変えた状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the irradiation area of illumination light is changed in the phase modulation unit according to the first embodiment. 第1実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an irradiation area of illumination light in the phase modulation unit according to the first embodiment. 第1実施形態における観察領域を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an observation area in the first embodiment. 試料の画像取得方法の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the flow of a sample image acquisition method. 収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of processing which measures an aberration. 変形例に係る収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the flow of processing which measures aberration concerning a modification. 第1実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modification of the phase modulation unit according to the first embodiment. 第2実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。It is an explanatory view showing a microscope concerning a 2nd embodiment. 第3実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。It is an explanatory view showing a microscope concerning a 3rd embodiment. 第4実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。It is an explanatory view showing a microscope concerning a 4th embodiment. 第5実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。It is an explanatory view showing a microscope concerning a 5th embodiment. 第6実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。It is an explanatory view showing a phase modulation unit concerning a 6th embodiment. 第6実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an irradiation area of illumination light in a phase modulation unit according to a sixth embodiment. 第6実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing a modification of a phase modulation unit concerning a 6th embodiment. 第11実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。It is an explanatory view showing a microscope concerning an 11th embodiment. 第11実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。It is an explanatory view showing a phase modulation unit concerning an 11th embodiment. 第11実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an irradiation area of illumination light in a phase modulation unit according to an eleventh embodiment. 第11実施形態における観察領域を示す説明図である。It is an explanatory view showing an observation field in an 11th embodiment. 第11実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing a modification of a phase modulation unit concerning an 11th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。It is an explanatory view showing a phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an irradiation area of illumination light in a phase modulation unit according to a twelfth embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view showing a part of irradiation area in a phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram regarding a partial region of an irradiation region in a phase modulation unit according to a twelfth embodiment. 第12実施形態における観察領域を示す説明図である。It is an explanatory view showing an observation field in a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットの第1変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 1st modification of the phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットの第2変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 2nd modification of the phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットの第3変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 3rd modification of the phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第12実施形態に係る位相変調ユニットの第4変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 4th modification of the phase modulation unit concerning a 12th embodiment. 第16実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。It is an explanatory view showing a phase modulation unit concerning a 16th embodiment. 第16実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an irradiation area of illumination light in a phase modulation unit according to a sixteenth embodiment. 第16実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram regarding a partial region of an irradiation region in a phase modulation unit according to a sixteenth embodiment. 第16実施形態に係る位相変調ユニットの第1変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 1st modification of the phase modulation unit concerning a 16th embodiment. 第16実施形態に係る位相変調ユニットの第1変形例を示す説明図である。It is an explanatory view showing the 1st modification of the phase modulation unit concerning a 16th embodiment. 第20実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。It is an explanatory view showing a phase modulation unit concerning a 20th embodiment.

[第1実施形態]
以下、各実施形態に係る顕微鏡について説明する。まず、図1を参照しながら、第1実施形態に係る顕微鏡1について説明する。以降の説明において、顕微鏡1の対物レンズ28の光軸方向に延びる座標軸をz軸とする。また、このz軸と垂直な面内において互いに直交する方向に延びる座標軸をそれぞれx軸およびy軸とする。z軸が延びる方向をz方向と称し、x軸が延びる方向をx方向と称し、y軸が延びる方向をy方向と称する場合がある。なお、+z方向は、倒立顕微鏡の場合は上向き方向であり、正立顕微鏡の場合は下向き方向である。また、z方向の位置をz位置と称し、x方向の位置をx位置と称し、y方向の位置をy位置と称する場合がある。
[First embodiment]
Hereinafter, a microscope according to each embodiment will be described. First, a microscope 1 according to a first embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the coordinate axis extending in the optical axis direction of the objective lens 28 of the microscope 1 will be referred to as the z-axis. Further, coordinate axes extending in directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the z-axis are referred to as an x-axis and a y-axis, respectively. The direction in which the z-axis extends may be referred to as the z direction, the direction in which the x-axis extends may be referred to as the x-direction, and the direction in which the y-axis extends may be referred to as the y-direction. Note that the +z direction is an upward direction in the case of an inverted microscope, and a downward direction in the case of an upright microscope. Further, a position in the z direction may be referred to as a z position, a position in the x direction may be referred to as an x position, and a position in the y direction may be referred to as a y position.

第1実施形態に係る顕微鏡1は、走査型顕微鏡とも称される。第1実施形態に係る顕微鏡1は、ステージ11と、光源ユニット16と、照明光学系21と、検出光学系31と、検出器41と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11は、中央に開口部を有する板状に形成される。ステージ11は、カバーガラス等の保持部材CGを介して観察対象である試料TPを支持する。試料TPの例として、例えば、生体試料(図示せず)やビーズ(図示せず)等がある。生体試料は、細胞や生体組織等の厚みがある試料である。ビーズは、ポリスチレン製の(例えば、直径0.2μm程度の)微小な球体である。試料TPは、蛍光色
素等で染色されていてもよい。また、試料TPの内部に蛍光染色されたビーズや金属粒子を導入してもよい。
The microscope 1 according to the first embodiment is also referred to as a scanning microscope. The microscope 1 according to the first embodiment includes a stage 11, a light source unit 16, an illumination optical system 21, a detection optical system 31, a detector 41, a wavefront sensor 46, a calculation device 51, and a storage section 52. , an interface section 53, and a microscope control section 54. The stage 11 is formed into a plate shape with an opening in the center. The stage 11 supports a sample TP to be observed via a holding member CG such as a cover glass. Examples of the sample TP include a biological sample (not shown), beads (not shown), and the like. A biological sample is a thick sample such as a cell or a biological tissue. The beads are minute spheres (for example, about 0.2 μm in diameter) made of polystyrene. The sample TP may be stained with a fluorescent dye or the like. Furthermore, fluorescently dyed beads or metal particles may be introduced into the sample TP.

ステージ11には、ステージ駆動部12が設けられる。ステージ駆動部12は、電動モータやピエゾ素子等を用いて構成される。ステージ駆動部12は、ステージ11をz軸(対物レンズ28の光軸)と垂直な面内(xy平面内)で移動させる。ステージ駆動部12によりステージ11をz軸と垂直な面内で移動させることで、保持部材CGを介してステージ11に支持された、試料TPにおける広範囲の画像を取得することが可能である。なお、ステージ駆動部12は、ステージ11をz方向に移動させてもよい。 The stage 11 is provided with a stage drive section 12 . The stage drive unit 12 is configured using an electric motor, a piezo element, or the like. The stage drive unit 12 moves the stage 11 in a plane (in the xy plane) perpendicular to the z-axis (optical axis of the objective lens 28). By moving the stage 11 in a plane perpendicular to the z-axis by the stage drive unit 12, it is possible to acquire a wide-range image of the sample TP supported by the stage 11 via the holding member CG. Note that the stage drive unit 12 may move the stage 11 in the z direction.

光源ユニット16は、試料TPに含まれる蛍光物質を励起するための照明光(励起光)を射出させる。光源ユニット16は、光源17と、シャッタ18とを有する。光源17として、例えば、照明光として所定の波長域のレーザ光(励起光)を射出させることが可能なレーザ光源等が用いられる。シャッタ18は、光源17から射出される照明光を通過させるか、もしくは遮るようになっている。 The light source unit 16 emits illumination light (excitation light) for exciting the fluorescent substance contained in the sample TP. The light source unit 16 includes a light source 17 and a shutter 18. As the light source 17, for example, a laser light source that can emit laser light (excitation light) in a predetermined wavelength range as illumination light is used. The shutter 18 is configured to either pass the illumination light emitted from the light source 17 or block it.

照明光学系21は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系21は、光源ユニット16側から順に、コリメータレンズ22と、位相変調ユニット60と、ダイクロイックミラー24と、試料走査部25と、スキャンレンズ26と、第2対物レンズ27と、対物レンズ28とを有する。コリメータレンズ22は、光源ユニット16から射出された照明光を略平行光にする。位相変調ユニット60は、光源ユニット16から射出された照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。ダイクロイックミラー24は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)が透過し、ステージ11上の試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光(例えば、蛍光)が反射する特性を有する。なお、ダイクロイックミラー24は、光源ユニット16から射出された照明光が反射し、試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光が透過するように構成されていてもよい。 The illumination optical system 21 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16. The illumination optical system 21 includes, in order from the light source unit 16 side, a collimator lens 22, a phase modulation unit 60, a dichroic mirror 24, a sample scanning section 25, a scan lens 26, a second objective lens 27, and an objective lens 28. and has. The collimator lens 22 converts the illumination light emitted from the light source unit 16 into substantially parallel light. The phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light emitted from the light source unit 16, and corrects at least part of the aberrations generated in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31. The dichroic mirror 24 has a characteristic that the illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16 is transmitted therethrough, and light in a predetermined wavelength band (for example, fluorescence) of the light generated by the sample TP on the stage 11 is reflected. have Note that the dichroic mirror 24 may be configured so that the illumination light emitted from the light source unit 16 is reflected and light in a predetermined wavelength band among the light generated by the sample TP is transmitted.

試料走査部25は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置される。試料走査部25は、反射面の向き(方位角)が変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等)を用いて構成される。試料走査部25は、反射面の向きを変化させることにより、反射面で反射される照明光の進行方向を変化させる。これにより、試料走査部25は、x方向とy方向との2方向において、光源ユニット16からの照明光により試料TPを走査する。なお、試料走査部25は、ミラーに限らず、音響光学偏向器(AOD)や電気光学結晶(KTN結晶)等の透過型の偏向器を用いて構成されて、照明光の進行方向を変化させるようにしてもよい。 The sample scanning unit 25 is arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28 or in the vicinity thereof. The sample scanning unit 25 is configured using a mirror (for example, a galvano mirror, a resonant mirror, etc.) that is held so that the direction (azimuth) of a reflecting surface changes. The sample scanning unit 25 changes the traveling direction of the illumination light reflected by the reflecting surface by changing the direction of the reflecting surface. Thereby, the sample scanning section 25 scans the sample TP using the illumination light from the light source unit 16 in two directions, the x direction and the y direction. Note that the sample scanning unit 25 is configured using not only a mirror but also a transmissive deflector such as an acousto-optic deflector (AOD) or an electro-optic crystal (KTN crystal) to change the traveling direction of the illumination light. You can do it like this.

スキャンレンズ26は、光源ユニット16からの照明光を集光する。第2対物レンズ27は、光源ユニット16からの照明光を再び略平行光にする。対物レンズ28は、ステージ11の下方近傍に配置される。対物レンズ28は、ステージ11の開口部およびカバーガラス等の保持部材CGを介して、ステージ11上の試料TPと対向する。対物レンズ28と保持部材CGとの間隙部は、浸液IMで満たされていてもよく、空気等の気体で満たされていてもよい。 The scan lens 26 collects the illumination light from the light source unit 16. The second objective lens 27 converts the illumination light from the light source unit 16 into substantially parallel light again. The objective lens 28 is arranged near the bottom of the stage 11. The objective lens 28 faces the sample TP on the stage 11 via the opening of the stage 11 and a holding member CG such as a cover glass. The gap between the objective lens 28 and the holding member CG may be filled with the immersion liquid IM, or may be filled with a gas such as air.

また、対物レンズ28は、対物レンズ保持部29を介して、顕微鏡1の筐体(図示せず)に取り付けられている。対物レンズ保持部29は、例えば電動モータ等の駆動装置(図示せず)を用いて構成される。対物レンズ保持部29は、レボルバ(図示せず)とともに対物レンズ28をz方向に上下移動させる。対物レンズ保持部29により対物レンズ28がz方向に移動すると、試料TPに対する対物レンズ28の相対位置が変化し、試料TP
に対する対物レンズ28の焦点位置がz方向に変化する。対物レンズ保持部29により対物レンズ28の焦点位置をz方向に変位させることで、試料TPの内部であってz方向の位置が異なる断面の画像を取得することができる。以降、z方向の位置が異なる試料TPの複数の断面の画像を、「zスタック画像」とも称する。なお、ステージ駆動部12により、ステージ11をz方向に移動させることで、対物レンズ28の焦点位置をz方向に変位させてzスタック画像を取得してもよい。
Further, the objective lens 28 is attached to the casing (not shown) of the microscope 1 via an objective lens holder 29. The objective lens holder 29 is configured using, for example, a drive device (not shown) such as an electric motor. The objective lens holder 29 moves the objective lens 28 up and down in the z direction together with a revolver (not shown). When the objective lens 28 is moved in the z direction by the objective lens holder 29, the relative position of the objective lens 28 with respect to the sample TP changes, and the sample TP
The focal position of the objective lens 28 relative to the object changes in the z direction. By displacing the focal position of the objective lens 28 in the z-direction by the objective lens holder 29, it is possible to acquire images of cross sections inside the sample TP at different positions in the z-direction. Hereinafter, images of multiple cross sections of the sample TP at different positions in the z direction will also be referred to as "z stack images." Note that by moving the stage 11 in the z-direction using the stage drive unit 12, the focal position of the objective lens 28 may be displaced in the z-direction to obtain a z-stack image.

図2は、試料TPのzスタック画像の一例を模式的に示す図である。図2には、試料TPのxy断面の第1の2次元画像TI1と、第1の2次元画像TI1とはz位置が異なる試料TPのxy断面の第2の2次元画像TI2と、第1の2次元画像TI1および第2の2次元画像TI2とはz位置が異なる試料TPのxy断面の第3の2次元画像TI3とが示されている。このように、第1の2次元画像TI1と、第2の2次元画像TI2と、第3の2次元画像TI3とは、試料TPのそれぞれ異なるz位置でのxy断面の2次元画像である。zスタック画像は、第1~第3の2次元画像TI1~TI3すなわち、試料TPのそれぞれ異なるz位置でのxy断面の2次元画像を含む。なお、2次元画像の数は、図2に示した3枚に限られるわけではなく、任意の枚数であってよい。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a z-stack image of the sample TP. FIG. 2 shows a first two-dimensional image TI1 of the xy section of the sample TP, a second two-dimensional image TI2 of the xy section of the sample TP whose z position is different from the first two-dimensional image TI1, and a first two-dimensional image TI1 of the xy section of the sample TP. A third two-dimensional image TI3 of the xy section of the sample TP whose z position is different from the two-dimensional image TI1 and the second two-dimensional image TI2 is shown. In this way, the first two-dimensional image TI1, the second two-dimensional image TI2, and the third two-dimensional image TI3 are two-dimensional images of the xy cross section of the sample TP at different z positions. The z-stack image includes first to third two-dimensional images TI1 to TI3, that is, two-dimensional images of the xy cross section at different z positions of the sample TP. Note that the number of two-dimensional images is not limited to three as shown in FIG. 2, but may be any number.

検出光学系31は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系31は、試料TP側から順に、対物レンズ28と、第2対物レンズ27と、スキャンレンズ26と、試料走査部25と、ダイクロイックミラー24とを含む。さらに、検出光学系31は、ダイクロイックミラー24側から順に、検出フィルタ32と、集光レンズ33と、挿脱ミラー34と、検出用ピンホール板35とを有する。また、検出光学系31は、計測用ピンホール板36と、計測用リレーレンズ37とを有する。このように、対物レンズ28と、第2対物レンズ27と、スキャンレンズ26と、試料走査部25と、ダイクロイックミラー24は、照明光学系21と検出光学系31の両方に含まれている。 The detection optical system 31 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 31 includes, in order from the sample TP side, an objective lens 28, a second objective lens 27, a scan lens 26, a sample scanning section 25, and a dichroic mirror 24. Further, the detection optical system 31 includes, in order from the dichroic mirror 24 side, a detection filter 32, a condensing lens 33, an insertion/removal mirror 34, and a detection pinhole plate 35. Further, the detection optical system 31 includes a measurement pinhole plate 36 and a measurement relay lens 37. In this way, the objective lens 28, the second objective lens 27, the scan lens 26, the sample scanning section 25, and the dichroic mirror 24 are included in both the illumination optical system 21 and the detection optical system 31.

検出フィルタ32は、試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光(例えば、蛍光)を透過させる。検出フィルタ32は、例えば、試料TPで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。集光レンズ33は、試料TPからの検出光を集光する。挿脱ミラー34は、集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に対して挿脱可能に配設される。挿脱ミラー34が集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路から離脱する場合、試料TPからの検出光は、検出用ピンホール板35に達する。挿脱ミラー34が集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に挿入される場合、試料TPからの検出光は、挿脱ミラー34で反射して計測用ピンホール板36に達する。 The detection filter 32 transmits light in a predetermined wavelength band (for example, fluorescence) among the light generated by the sample TP. The detection filter 32 blocks at least a portion of, for example, illumination light reflected by the sample TP, external light, stray light, and the like. The condensing lens 33 condenses the detection light from the sample TP. The insertion/removal mirror 34 is arranged to be removable from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35 . When the insertion/removal mirror 34 is removed from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35, the detection light from the sample TP reaches the detection pinhole plate 35. When the insertion/removal mirror 34 is inserted into the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35, the detection light from the sample TP is reflected by the insertion/removal mirror 34 and passes through the measurement pinhole plate 36. reach

検出用ピンホール板35は、中央にピンポール(図示せず)を有する板状に形成され、試料TPと光学的に共役な位置に配置される。検出器41は、検出用ピンホール板35を通過した検出光を検出する。検出器41として、例えば、光電子増倍管や、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等が用いられる。 The detection pinhole plate 35 is formed into a plate shape with a pinpole (not shown) in the center, and is arranged at a position optically conjugate with the sample TP. The detector 41 detects the detection light that has passed through the detection pinhole plate 35. As the detector 41, for example, a photomultiplier tube, a photodiode, an avalanche photodiode, or the like is used.

計測用ピンホール板36は、中央にピンポール(図示せず)を有する板状に形成され、試料TPと光学的に共役な位置に配置される。計測用リレーレンズ37は、試料TPからの検出光を略平行光にする。波面センサ46は、試料TPからの検出光の波面の収差を計測する。波面センサ46として、例えば、シャックハルトマン波面センサ等が用いられる。 The measurement pinhole plate 36 is formed into a plate shape having a pinpole (not shown) in the center, and is arranged at a position optically conjugate with the sample TP. The measurement relay lens 37 converts the detection light from the sample TP into substantially parallel light. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light from the sample TP. As the wavefront sensor 46, for example, a Shack-Hartmann wavefront sensor or the like is used.

演算装置51は、CPU(Central Processing Unit)を含み、記憶部52に記憶さ
れているプログラムに基づいて、顕微鏡制御部54を含む顕微鏡1の制御を行う。記憶部52は、メモリ素子またはハードディスク等の記憶媒体を含み、上述したプログラムに加
えて、検出器41により検出された検出光の信号データを一時的に記憶する。
The arithmetic device 51 includes a CPU (Central Processing Unit), and controls the microscope 1 including the microscope control unit 54 based on a program stored in the storage unit 52. The storage unit 52 includes a storage medium such as a memory element or a hard disk, and temporarily stores signal data of the detection light detected by the detector 41 in addition to the above-mentioned program.

インターフェース部53は、マウス、キーボード、タッチパッド、トラックボール等のうち少なくとも1つを含むユーザーが操作可能な入力部(図示せず)と、液晶ディスプレイ等の表示部(図示せず)とを有する。インターフェース部53の入力部は、ユーザーによる操作を検出し、その検出結果をユーザーが入力した入力データとして演算装置51へ出力する。演算装置51は、顕微鏡1の操作に必要なGUI(グラフィカルユーザーインターフェース)や、顕微鏡制御部54により生成された試料TPの画像を、表示部に表示させる。インターフェース部53は、ネットワーク回線を介して、顕微鏡1の外部に配置されているサーバ等とのデータの交信を行う。 The interface section 53 includes an input section (not shown) that can be operated by a user and includes at least one of a mouse, a keyboard, a touch pad, a trackball, etc., and a display section (not shown) such as a liquid crystal display. . The input section of the interface section 53 detects an operation by the user and outputs the detection result to the arithmetic device 51 as input data input by the user. The arithmetic unit 51 causes a GUI (graphical user interface) necessary for operating the microscope 1 and an image of the sample TP generated by the microscope control unit 54 to be displayed on the display unit. The interface unit 53 communicates data with a server or the like located outside the microscope 1 via a network line.

顕微鏡制御部54は、試料走査部25に制御信号を送信して、試料走査部25により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部54は、ステージ駆動部12に制御信号を送信して、ステージ駆動部12に駆動されるステージ11の位置を制御する。顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部29に制御信号を送信して、対物レンズ保持部29に保持される対物レンズ28の位置を制御する。顕微鏡制御部54は、シャッタ18に制御信号を送信して、シャッタ18の開閉を制御する。顕微鏡制御部54は、挿脱ミラー34に制御信号を送信して、挿脱ミラー34の挿脱を制御する。 The microscope control unit 54 transmits a control signal to the sample scanning unit 25 to control the traveling direction of the illumination light and detection light that are changed by the sample scanning unit 25. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the stage drive unit 12 to control the position of the stage 11 driven by the stage drive unit 12. The microscope control section 54 transmits a control signal to the objective lens holding section 29 to control the position of the objective lens 28 held by the objective lens holding section 29 . The microscope control unit 54 transmits a control signal to the shutter 18 to control opening and closing of the shutter 18. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the insertion/removal mirror 34 to control insertion/removal of the insertion/removal mirror 34 .

また、顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号に基づいて、試料TPの2次元画像を生成する。顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号や、波面センサ46から送信される計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部に関するデータを取得する。顕微鏡制御部54は、位相変調ユニット60に制御信号を送信して、位相変調ユニット60による照明光の位相変調を制御する。 Further, the microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the sample TP based on the detection signal transmitted from the detector 41. The microscope control unit 54 corrects at least one of the aberrations generated in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 based on the detection signal transmitted from the detector 41 and the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46. Get data about the department. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the phase modulation unit 60 to control phase modulation of the illumination light by the phase modulation unit 60.

光源ユニット16の光源17から射出された照明光(励起光)は、照明光学系21のコリメータレンズ22を透過して略平行光になる。コリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット60に入射する。照明光が位相変調ユニット60に入射すると、位相変調ユニット60は、入射した照明光に対して位相変調を行い、位相変調を行った照明光を射出させる。位相変調ユニット60から射出された略平行光である照明光は、ダイクロイックミラー24に入射する。ダイクロイックミラー24に入射した照明光は、ダイクロイックミラー24を透過して試料走査部25に入射する。試料走査部25に入射した照明光は、試料走査部25を通ってスキャンレンズ26および第2対物レンズ27を透過し、対物レンズ28に入射する。対物レンズ28に入射した照明光は、対物レンズ28を透過し、対物レンズ28の焦点面に集光される。試料TPにおいて照明光が集光される部分(すなわち、対物レンズ28の焦点面と重なる部分)は、試料走査部25によりx方向とy方向との2方向において2次元的に走査される。 Illumination light (excitation light) emitted from the light source 17 of the light source unit 16 passes through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 and becomes substantially parallel light. The illumination light transmitted through the collimator lens 22 enters the phase modulation unit 60. When the illumination light enters the phase modulation unit 60, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the input illumination light and emits the phase modulated illumination light. The substantially parallel illumination light emitted from the phase modulation unit 60 enters the dichroic mirror 24 . The illumination light that has entered the dichroic mirror 24 passes through the dichroic mirror 24 and enters the sample scanning section 25 . The illumination light that has entered the sample scanning section 25 passes through the sample scanning section 25, passes through the scan lens 26 and the second objective lens 27, and enters the objective lens 28. The illumination light incident on the objective lens 28 passes through the objective lens 28 and is focused on the focal plane of the objective lens 28. A portion of the sample TP where the illumination light is focused (that is, a portion that overlaps with the focal plane of the objective lens 28) is two-dimensionally scanned in two directions, the x direction and the y direction, by the sample scanning unit 25.

試料TPにおいて照明光(励起光)が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。なお、検出光は、蛍光に限られるものではなく、例えば散乱光や反射光等であってもよい。検出光は、照明光の強度に対して非線形な応答を示す光波であってもよく、例えば、多光子励起により発光する蛍光や、第二次高調波、第三次高調波等であってもよい。また、試料から発生する光以外の波動を検出するようにしてもよく、例えば、試料に対し浸液等を介して対向配置されたトランスデューサーにより、試料から発生する音響波を検出するようにしてもよい。試料から発生する検出光については、以降、全ての実施形態に記載の検出光も同様であるので、説明を省略する。 Fluorescence is emitted as detection light from a fluorescent substance contained in a portion of the sample TP where illumination light (excitation light) is focused. Note that the detection light is not limited to fluorescence, and may be, for example, scattered light or reflected light. The detection light may be a light wave that exhibits a nonlinear response to the intensity of the illumination light, such as fluorescence emitted by multiphoton excitation, second harmonics, third harmonics, etc. good. Alternatively, waves other than light generated from the sample may be detected; for example, acoustic waves generated from the sample may be detected by a transducer placed facing the sample via an immersion liquid or the like. Good too. Since the detection light generated from the sample is the same as that described in all embodiments hereinafter, a description thereof will be omitted.

試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系31としての対物レンズ28に入射する。対物レンズ28に入射した検出光は、対物レンズ28を透過し、第2対物レンズ2
7およびスキャンレンズ26を透過して試料走査部25に入射する。試料走査部25に入射した検出光は、試料走査部25を通ってダイクロイックミラー24に入射する。ダイクロイックミラー24に入射した検出光(蛍光)は、照明光(励起光)と波長が異なるため、ダイクロイックミラー24で反射して検出フィルタ32に達する。検出フィルタ32に達した蛍光は、検出フィルタ32を通って集光レンズ33を透過する。
Detection light (fluorescence) generated by the sample TP enters an objective lens 28 as a detection optical system 31. The detection light incident on the objective lens 28 is transmitted through the objective lens 28 and is passed through the second objective lens 28.
7 and the scan lens 26 and enters the sample scanning section 25. The detection light incident on the sample scanning section 25 passes through the sample scanning section 25 and enters the dichroic mirror 24 . Since the detection light (fluorescence) that has entered the dichroic mirror 24 has a different wavelength from the illumination light (excitation light), it is reflected by the dichroic mirror 24 and reaches the detection filter 32 . The fluorescence that has reached the detection filter 32 passes through the detection filter 32 and is transmitted through the condenser lens 33 .

挿脱ミラー34が集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路から離脱している場合、集光レンズ33を透過した検出光は、検出用ピンホール板35に達する。対物レンズ28の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、検出用ピンホール板35を通過して検出器41に入射する。検出器41は、検出器41に入射した光(検出光)の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量(明るさ)に対応するデータを生成する。検出器41は、生成したデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、検出器41から送信されたデータを所定のサンプリング間隔で積算して1画素分のデータとして、これを試料走査部25による2次元的な走査と同期して並べる処理を行うことで、複数画素分のデータが2次元で(2方向で)並ぶ1つの画像データを生成し、記憶部52に記憶させる。このようにして、顕微鏡制御部54が試料TPの2次元画像を生成することで、試料TPの画像取得が行われる。以降、全ての実施形態に記載の顕微鏡制御部54による2次元画像生成処理は、同様なので、説明を省略する。 When the insertion/removal mirror 34 is removed from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35, the detection light transmitted through the condenser lens 33 reaches the detection pinhole plate 35. The detection light collected at a position conjugate with the focal position of the objective lens 28 passes through the detection pinhole plate 35 and enters the detector 41 . The detector 41 performs photoelectric conversion of the light (detection light) that has entered the detector 41, and generates data corresponding to the amount of light (brightness) of the light as a light detection signal. The detector 41 transmits the generated data to the microscope control section 54. The microscope control unit 54 performs a process of integrating the data transmitted from the detector 41 at predetermined sampling intervals to form one pixel worth of data, and arranging the data in synchronization with the two-dimensional scanning by the sample scanning unit 25. As a result, one image data in which data for a plurality of pixels are arranged two-dimensionally (in two directions) is generated and stored in the storage unit 52. In this way, the microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the sample TP, thereby acquiring an image of the sample TP. Hereinafter, the two-dimensional image generation processing by the microscope control unit 54 described in all the embodiments is the same, so the explanation will be omitted.

なお、試料走査部25を通る照明光により試料TPが走査されるため、試料TPで発生した検出光は、検出光学系31の光軸AX2から外れる場合がある。しかしながら、試料TPで発生した検出光は、対物レンズ28、第2対物レンズ27およびスキャンレンズ26を透過して試料走査部25を通ると、検出光学系31の光軸AX2に沿って進むようになる。以降、光軸から外れた光が光軸に沿って進むようになることをデスキャンと称する場合がある。試料走査部25における検出光のデスキャンによって、試料走査部25により照明光の進行方向が変化するのに拘わらず、集光レンズ33を透過した検出光は、検出用ピンホール板35の位置で集光して検出用ピンホール板35を通過することができる。但し、試料TPにおける照明光の集光位置(すなわち、対物レンズ28の焦点位置)よりz方向にずれた部分から発生する光は、検出用ピンホール板35を通過することができない。従って、本実施形態においては、反射光および散乱光等の照明光の強度に対して線形に応答する検出光を検出する場合であっても、いわゆる背景光である、照明光の集光位置以外の部分から発生する光を除去することができる。 Note that since the sample TP is scanned by the illumination light passing through the sample scanning section 25, the detection light generated at the sample TP may deviate from the optical axis AX2 of the detection optical system 31. However, when the detection light generated by the sample TP passes through the objective lens 28, the second objective lens 27, and the scan lens 26 and passes through the sample scanning section 25, it proceeds along the optical axis AX2 of the detection optical system 31. Become. Hereinafter, the process in which light that has deviated from the optical axis travels along the optical axis may be referred to as descanning. Despite the fact that the traveling direction of the illumination light is changed by the sample scanning unit 25 due to the descanning of the detection light in the sample scanning unit 25, the detection light that has passed through the condenser lens 33 is focused at the position of the detection pinhole plate 35. The light can pass through the detection pinhole plate 35. However, light generated from a portion of the sample TP that is shifted in the z direction from the condensing position of the illumination light (that is, the focal position of the objective lens 28) cannot pass through the detection pinhole plate 35. Therefore, in this embodiment, even when detecting detection light that responds linearly to the intensity of illumination light, such as reflected light and scattered light, it is necessary to It is possible to remove the light generated from the part.

挿脱ミラー34が集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に挿入されている場合、集光レンズ33を透過した検出光は、挿脱ミラー34で反射して計測用ピンホール板36に達する。対物レンズ28の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、計測用ピンホール板36を通過して計測用リレーレンズ37を透過し、波面センサ46に入射する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部に関するデータを取得する。 When the removable mirror 34 is inserted into the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35, the detection light transmitted through the condenser lens 33 is reflected by the removable mirror 34 and passes through the measurement pin. It reaches the hole plate 36. The detection light condensed at a position conjugate with the focal position of the objective lens 28 passes through the measurement pinhole plate 36, passes through the measurement relay lens 37, and enters the wavefront sensor 46. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the wavefront aberration as a measurement signal to the microscope control unit 54. Based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46, the microscope control unit 54 acquires data regarding at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31.

なお、試料走査部25における検出光のデスキャンによって、試料走査部25により照明光の進行方向が変化するのに拘わらず、集光レンズ33を透過した検出光は、計測用ピンホール板36の位置で集光して計測用ピンホール板36を通過することができる。但し、試料TPにおける照明光の集光位置よりz方向にずれた部分から発生する光は、計測用ピンホール板36を通過することができない。従って、前述したように、いわゆる背景光である、照明光の集光位置以外の部分から発生する光を除去することができる。また、計測用ピンホール板36は、ローパスフィルタとしても機能し、検出光の波面の高次収差成分を遮断することで、波面センサ46による波面の収差の計測精度を向上させることがで
きる。
Note that even though the traveling direction of the illumination light is changed by the sample scanning unit 25 due to the descanning of the detection light in the sample scanning unit 25, the detection light that has passed through the condenser lens 33 remains at the position of the measurement pinhole plate 36. The light can be focused and passed through the measurement pinhole plate 36. However, light generated from a portion of the sample TP that is shifted in the z direction from the focal point of the illumination light cannot pass through the measurement pinhole plate 36. Therefore, as described above, it is possible to remove the so-called background light, which is light generated from areas other than the condensing position of the illumination light. The measurement pinhole plate 36 also functions as a low-pass filter, and by blocking higher-order aberration components of the wavefront of the detection light, it is possible to improve the measurement accuracy of the wavefront aberration by the wavefront sensor 46.

第1実施形態に係る顕微鏡1において、挿脱ミラー34の代わりにビームスプリッタ(図示せず)が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過して検出器41に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ46に到達するように構成されてもよい。 In the microscope 1 according to the first embodiment, a beam splitter (not shown) is provided in place of the insertion/removal mirror 34, and a portion of the detection light incident on the beam splitter is transmitted through the beam splitter to the detector 41. The other part of the detection light that reaches the beam splitter and enters the beam splitter may be configured so that it is reflected by the beam splitter and reaches the wavefront sensor 46.

第1実施形態に係る顕微鏡1において、コリメータレンズ22、スキャンレンズ26、第2対物レンズ27、対物レンズ28、集光レンズ33、および計測用リレーレンズ37は、複数のレンズから構成されてもよく、反射鏡を含んで構成されてもよい。以降、全ての実施形態に係る顕微鏡の構成の如何に拘わらず、顕微鏡に含まれるレンズは、複数のレンズから構成されてもよく、反射鏡を含んで構成されてもよいので、説明を省略する。また、第1実施形態に係る顕微鏡1において、光源ユニット16と、照明光学系21と、検出光学系31と、検出器41と、波面センサ46は、ステージ11および試料TPの下方に配置されているが、ステージ11および試料TPの上方に配置されていてもよい。以降、全ての実施形態に係る顕微鏡の各部は、ステージ11および試料TPの上方に配置されていてもよいので、説明を省略する。 In the microscope 1 according to the first embodiment, the collimator lens 22, the scan lens 26, the second objective lens 27, the objective lens 28, the condenser lens 33, and the measurement relay lens 37 may be composed of a plurality of lenses. , and may include a reflecting mirror. Hereinafter, regardless of the configuration of the microscope according to all embodiments, the lens included in the microscope may be configured from a plurality of lenses or may be configured to include a reflecting mirror, so a description thereof will be omitted. . Furthermore, in the microscope 1 according to the first embodiment, the light source unit 16, the illumination optical system 21, the detection optical system 31, the detector 41, and the wavefront sensor 46 are arranged below the stage 11 and the sample TP. However, it may be placed above the stage 11 and the sample TP. Hereinafter, each part of the microscope according to all embodiments may be arranged above the stage 11 and the sample TP, so a description thereof will be omitted.

[位相変調ユニットの構成]
次に、図3を参照しながら、第1実施形態に係る位相変調ユニット60について説明する。図3に示すように、第1実施形態に係る位相変調ユニット60は、第1リレーレンズ61と、第1ミラー62と、第1位相変調用スキャナ63と、第2リレーレンズ64と、位相変調素子65と、第2位相変調用スキャナ66と、第2ミラー67と、第3リレーレンズ68とを備える。第1リレーレンズ61は、コリメータレンズ22を透過して略平行光となった照明光を集光する。第1ミラー62は、第1リレーレンズ61からの照明光を第1位相変調用スキャナ63に向けて反射させる。
[Configuration of phase modulation unit]
Next, the phase modulation unit 60 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3. As shown in FIG. 3, the phase modulation unit 60 according to the first embodiment includes a first relay lens 61, a first mirror 62, a first phase modulation scanner 63, a second relay lens 64, and a phase modulation unit 60. It includes an element 65, a second phase modulation scanner 66, a second mirror 67, and a third relay lens 68. The first relay lens 61 collects the illumination light that has passed through the collimator lens 22 and has become substantially parallel light. The first mirror 62 reflects the illumination light from the first relay lens 61 toward the first phase modulation scanner 63 .

第1位相変調用スキャナ63は、試料TPと光学的に共役な位置B1に配置される。第1位相変調用スキャナ63は、反射面の向き(方位角)が1軸回転または2軸回転によって変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等)を用いて構成される。第1位相変調用スキャナ63は、第1ミラー62で反射した照明光の進行方向を変化させる。これにより、第1位相変調用スキャナ63は、図3および図4に示すように、コリメータレンズ22からの照明光により位相変調素子65を走査する。なお、第1位相変調用スキャナ63は、ミラーに限らず、音響光学偏向器(AOD)や電気光学結晶(KTN結晶)等の透過型の偏向器を用いて構成されて、照明光の進行方向を変化させるようにしてもよい。なお書きについては、以降、全ての実施形態に記載の位相変調用スキャナも同様であるので、説明を省略する。 The first phase modulation scanner 63 is arranged at a position B1 that is optically conjugate with the sample TP. The first phase modulation scanner 63 is configured using a mirror (for example, a galvano mirror, a resonant mirror, etc.) held so that the direction (azimuth angle) of the reflecting surface changes by uniaxial or biaxial rotation. . The first phase modulation scanner 63 changes the traveling direction of the illumination light reflected by the first mirror 62. Thereby, the first phase modulation scanner 63 scans the phase modulation element 65 with the illumination light from the collimator lens 22, as shown in FIGS. 3 and 4. Note that the first phase modulation scanner 63 is not limited to a mirror, but may be configured using a transmissive deflector such as an acousto-optic deflector (AOD) or an electro-optic crystal (KTN crystal), and may be configured using a transmission type deflector such as an acousto-optic deflector (AOD) or an electro-optic crystal (KTN crystal), may be changed. Note that the same applies to the phase modulation scanners described in all embodiments hereinafter, so the explanation will be omitted.

第2リレーレンズ64は、位相変調素子65と対向して配置される。第2リレーレンズ64は、第1位相変調用スキャナ63を通った照明光を略平行光にする。第2リレーレンズ64は、位相変調素子65で反射した照明光を集光する。 The second relay lens 64 is arranged facing the phase modulation element 65. The second relay lens 64 converts the illumination light that has passed through the first phase modulation scanner 63 into substantially parallel light. The second relay lens 64 collects the illumination light reflected by the phase modulation element 65.

位相変調素子65は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H1に配置される。位相変調素子65は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを縦横またはいずれか一方向に並べて表示する。各実施形態において、照明光や検出光に付与する位相パターンや補償波面等(位相分布)を位相変調パターンと称している。なお、位相変調素子65は、空間位相変調器(SLM:Spatial Light Modulator)やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)-SLM、デフォーマブルミラーを用いて構成されてもよい。なお書きについては、以降、全ての実施形態に記載の位相変調素子も同様であるので、説明を省略する。位相変調素子6
5の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域が設けられる。位相変調素子65の表示面における複数の照射領域は、複数の位相変調パターンに対応して縦横またはいずれか一方向に並んで設けられる。
The phase modulation element 65 is arranged at a position H1 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 65 is configured using, for example, a reflective liquid crystal element or a transmissive liquid crystal element, and displays a plurality of phase modulation patterns arranged vertically and horizontally or in any one direction on the display surface. In each embodiment, a phase pattern, a compensation wavefront, etc. (phase distribution) applied to illumination light or detection light is referred to as a phase modulation pattern. Note that the phase modulation element 65 may be configured using a spatial phase modulator (SLM), a MEMS (micro electro mechanical system)-SLM, or a deformable mirror. Note that the same applies to the phase modulation elements described in all the embodiments hereinafter, so the explanation will be omitted. Phase modulation element 6
The display surface 5 is provided with a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light. The plurality of irradiation areas on the display surface of the phase modulation element 65 are arranged in parallel in the vertical and horizontal directions or in any one direction corresponding to the plurality of phase modulation patterns.

図5に、複数の照射領域の配置例を示す。図5の例では、位相変調素子65の表示面に表示される16個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る正方形状の16個の照射領域が設けられる。なお、位相変調パターンの数、位相変調素子65の照射領域の数は、試料TPに応じて任意に決めることができる。なお、位相変調パターンの数、照射領域の数については、以降、全ての実施形態で同様であるので、説明を省略する。16個の照射領域のうち(図5の上から)1行目には、左側から順に、第1照射領域SA1と、第2照射領域SA2と、第3照射領域SA3と、第4照射領域SA4とが設けられる。16個の照射領域のうち(図5の上から)2行目には、左側から順に、第5照射領域SA5と、第6照射領域SA6と、第7照射領域SA7と、第8照射領域SA8とが設けられる。16個の照射領域のうち(図5の上から)3行目には、左側から順に、第9照射領域SA9と、第10照射領域SA10と、第11照射領域SA11と、第12照射領域SA12とが設けられる。16個の照射領域のうち(図5の上から)4行目には、左側から順に、第13照射領域SA13と、第14照射領域SA14と、第15照射領域SA15と、第16照射領域SA16とが設けられる。 FIG. 5 shows an example of arrangement of a plurality of irradiation areas. In the example of FIG. 5, 16 square-shaped irradiation areas that can be irradiated with illumination light are provided corresponding to 16 phase modulation patterns displayed on the display surface of the phase modulation element 65. Note that the number of phase modulation patterns and the number of irradiation areas of the phase modulation element 65 can be arbitrarily determined depending on the sample TP. Note that the number of phase modulation patterns and the number of irradiation areas are the same in all embodiments hereinafter, and therefore their explanation will be omitted. Among the 16 irradiation areas, the first row (from the top of FIG. 5) includes, in order from the left, a first irradiation area SA1, a second irradiation area SA2, a third irradiation area SA3, and a fourth irradiation area SA4. and is provided. Among the 16 irradiation areas, the second row (from the top of FIG. 5) includes, in order from the left, a fifth irradiation area SA5, a sixth irradiation area SA6, a seventh irradiation area SA7, and an eighth irradiation area SA8. and is provided. Among the 16 irradiation areas, in the third row (from the top of FIG. 5), from the left side, there are 9th irradiation area SA9, 10th irradiation area SA10, 11th irradiation area SA11, and 12th irradiation area SA12. and is provided. Among the 16 irradiation areas, in the fourth row (from the top of FIG. 5), from the left side, there are 13th irradiation area SA13, 14th irradiation area SA14, 15th irradiation area SA15, and 16th irradiation area SA16. and is provided.

第1~第16照射領域SA1~SA16は、互いに重ならないように並んで配置される。第1~第16照射領域SA1~SA16のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子65において照明光が照射される照射領域(すなわち位相変調パターン)を変えることで、照明光に付与する位相分布(検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布)を変えることが可能である。 The first to sixteenth irradiation areas SA1 to SA16 are arranged side by side so as not to overlap each other. When any one of the first to sixteenth irradiation areas SA1 to SA16 is irradiated with illumination light, the phase of the illumination light changes (modulates). Specifically, the illumination light is given a phase distribution according to a phase modulation pattern set in the irradiation area irradiated with the illumination light. In addition, by changing the irradiation area (that is, phase modulation pattern) on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 65, the phase distribution imparted to the illumination light (when the detection light is irradiated to the irradiation area, the phase distribution imparted to the detection light phase distribution).

第2位相変調用スキャナ66は、試料TPと光学的に共役な位置B1に配置される。第2位相変調用スキャナ66は、第1位相変調用スキャナ63と同様に構成される。第2位相変調用スキャナ66は、第2リレーレンズ64からの照明光が第2ミラー67に向けて進むように、すなわち第2リレーレンズ64からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第2ミラー67は、第2位相変調用スキャナ66を通った照明光を第3リレーレンズ68に向けて反射させる。第3リレーレンズ68は、第2ミラー67で反射した照明光を略平行光にする。なお、第1位相変調用スキャナ63と第2位相変調用スキャナ66に代えて、単一の位相変調用スキャナで構成してもよい。 The second phase modulation scanner 66 is arranged at a position B1 that is optically conjugate with the sample TP. The second phase modulation scanner 66 is configured similarly to the first phase modulation scanner 63. The second phase modulation scanner 66 is configured such that the illumination light from the second relay lens 64 travels toward the second mirror 67, that is, the illumination light from the second relay lens 64 is aligned with the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The direction of illumination light is changed so that the illumination light travels along the same direction. The second mirror 67 reflects the illumination light that has passed through the second phase modulation scanner 66 toward the third relay lens 68 . The third relay lens 68 converts the illumination light reflected by the second mirror 67 into substantially parallel light. Note that instead of the first phase modulation scanner 63 and the second phase modulation scanner 66, a single phase modulation scanner may be used.

照明光学系21のコリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット60の第1リレーレンズ61に入射する。第1リレーレンズ61に入射した照明光は、第1リレーレンズ61を透過して第1ミラー62で反射する。第1ミラー62で反射した照明光は、第1位相変調用スキャナ63に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B1において一旦集光する。第1位相変調用スキャナ63は、第1位相変調用スキャナ63に入射した照明光により位相変調素子65を走査する。第1位相変調用スキャナ63に入射した照明光は、第1位相変調用スキャナ63を通って第2リレーレンズ64を透過する。第2リレーレンズ64を透過した照明光は、略平行光となり、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。 The illumination light that has passed through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 enters the first relay lens 61 of the phase modulation unit 60 . The illumination light that has entered the first relay lens 61 is transmitted through the first relay lens 61 and reflected by the first mirror 62 . The illumination light reflected by the first mirror 62 enters the first phase modulation scanner 63 and is once focused at a position B1 that is optically conjugate with the sample TP. The first phase modulation scanner 63 scans the phase modulation element 65 with the illumination light that has entered the first phase modulation scanner 63 . The illumination light that has entered the first phase modulation scanner 63 passes through the first phase modulation scanner 63 and is transmitted through the second relay lens 64 . The illumination light transmitted through the second relay lens 64 becomes substantially parallel light, and is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65.

照明光が位相変調素子65における複数の照射領域(例えば、第1~第16照射領域SA1~SA16)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相分布が変化する(変
調される)。位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、第1位相変調用スキャナ63は、第1位相変調用スキャナ63に入射する照明光により位相変調素子65を走査することで、位相変調素子65における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
When the illumination light is irradiated to any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to 16th irradiation areas SA1 to SA16) in the phase modulation element 65, the illumination light is set to the irradiation area that has been irradiated. The phase distribution of the illumination light changes (modulates) according to the phase modulation pattern (phase distribution) created by the illumination light. The illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 is reflected at the irradiation area. Note that the first phase modulation scanner 63 scans the phase modulation element 65 with the illumination light incident on the first phase modulation scanner 63, so that the illumination light irradiates within the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65. It is possible to change the irradiated area.

位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第2リレーレンズ64を透過する。第2リレーレンズ64を透過した照明光は、第2位相変調用スキャナ66に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B1において一旦集光する。第2位相変調用スキャナ66は、第2リレーレンズ64からの照明光が第2ミラー67に向けて進むように、すなわち第2リレーレンズ64からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第2位相変調用スキャナ66に入射した照明光は、第2位相変調用スキャナ66を通って第2ミラー67で反射する。第2ミラー67で反射した照明光は、第3リレーレンズ68を透過し、略平行光となって照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。このようにして、位相変調ユニット60による照明光に対する位相変調が行われる。 The illumination light that is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 and reflected is transmitted through the second relay lens 64 . The illumination light that has passed through the second relay lens 64 enters the second phase modulation scanner 66 and is once focused at a position B1 that is optically conjugate with the sample TP. The second phase modulation scanner 66 is configured such that the illumination light from the second relay lens 64 travels toward the second mirror 67, that is, the illumination light from the second relay lens 64 is aligned with the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The direction of illumination light is changed so that the illumination light travels along the same direction. The illumination light incident on the second phase modulation scanner 66 passes through the second phase modulation scanner 66 and is reflected by the second mirror 67 . The illumination light reflected by the second mirror 67 passes through the third relay lens 68, becomes substantially parallel light, and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21. In this way, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light.

なお、第1位相変調用スキャナ63を通る照明光により位相変調素子65が走査されるため、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、照明光学系21の光軸AX1から外れる場合がある。しかしながら、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第2リレーレンズ64を透過して第2位相変調用スキャナ66を通ると、照明光学系21の光軸AX1に沿って進むようになる。第2位相変調用スキャナ66における照明光のデスキャンによって、第1位相変調用スキャナ63が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第3リレーレンズ68を透過した照明光は、略平行光となって照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射することができる。 Note that since the phase modulation element 65 is scanned by the illumination light passing through the first phase modulation scanner 63, the illumination light reflected from any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 is transmitted to the illumination optical system. 21 may deviate from the optical axis AX1. However, when the illumination light reflected from any one of the plurality of irradiation areas passes through the second relay lens 64 and passes through the second phase modulation scanner 66, the illumination light is reflected along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. You will be able to move forward. By descanning the illumination light in the second phase modulation scanner 66, the illumination light transmitted through the third relay lens 68 even though the first phase modulation scanner 63 changes the traveling direction of the illumination light and changes the irradiation area. can be incident on the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 as substantially parallel light.

前述したように、第1位相変調用スキャナ63は、第1位相変調用スキャナ63に入射する照明光により位相変調素子65を走査することで、位相変調素子65における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第1位相変調用スキャナ63は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子65において照明光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける複数の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子65は、位相変調素子65の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第1位相変調用スキャナ63が位相変調素子65における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系21と検出光学系31に起因する収差のうち、少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 As described above, the first phase modulation scanner 63 scans the phase modulation element 65 with the illumination light incident on the first phase modulation scanner 63, thereby illuminating the plurality of irradiation areas of the phase modulation element 65. It is possible to change the irradiation area where the light is irradiated. The first phase modulation scanner 63 changes the irradiation area onto which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 65 when the observation area on the sample TP where microscopic observation is performed is displaced. Note that a phase modulation pattern for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31, that is, the sample TP and the illumination optical system 21, is created for each of the plurality of observation areas on the sample TP. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations generated in the detection optical system 31 is determined in advance. The phase modulation element 65 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the first phase modulation scanner 63 changes the irradiation area in the phase modulation element 65 for each observation area, so that the phase of the illumination light is adjusted according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least some of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 are corrected.

図6に、試料TPにおける複数の観察領域の配置例を示す。図6の例では、顕微鏡1の視野内において試料TPにおける複数の観察領域(例えば、16個の観察領域)が設定される。16個の観察領域のうち(図6の上から)1行目には、左側から順に、第1観察領域KA1と、第2観察領域KA2と、第3観察領域KA3と、第4観察領域KA4とが設定される。16個の観察領域のうち(図6の上から)2行目には、左側から順に、第5観察領域KA5と、第6観察領域KA6と、第7観察領域KA7と、第8観察領域KA8とが設定される。16個の観察領域のうち(図6の上から)3行目には、左側から順に、第
9観察領域KA9と、第10観察領域KA10と、第11観察領域KA11と、第12観察領域KA12とが設定される。16個の観察領域のうち(図6の上から)4行目には、左側から順に、第13観察領域KA13と、第14観察領域KA14と、第15観察領域KA15と、第16観察領域KA16とが設定される。なお、観察領域の数は、試料TPに応じて任意に決めることができる。なお観察領域の数については、以降、全ての実施形態で同様であるので、説明を省略する。
FIG. 6 shows an example of the arrangement of a plurality of observation areas in the sample TP. In the example of FIG. 6, a plurality of observation areas (for example, 16 observation areas) in the sample TP are set within the field of view of the microscope 1. Among the 16 observation areas, in the first row (from the top of FIG. 6), from the left side, there are a first observation area KA1, a second observation area KA2, a third observation area KA3, and a fourth observation area KA4. is set. Among the 16 observation areas, in the second row (from the top of FIG. 6), from the left side, there are a fifth observation area KA5, a sixth observation area KA6, a seventh observation area KA7, and an eighth observation area KA8. is set. Among the 16 observation areas, in the third row (from the top of FIG. 6), from the left side, there are a 9th observation area KA9, a 10th observation area KA10, an 11th observation area KA11, and a 12th observation area KA12. is set. Among the 16 observation areas, in the fourth row (from the top of FIG. 6), from the left side, there are a 13th observation area KA13, a 14th observation area KA14, a 15th observation area KA15, and a 16th observation area KA16. is set. Note that the number of observation areas can be arbitrarily determined depending on the sample TP. Note that the number of observation areas is the same in all embodiments hereinafter, so the explanation will be omitted.

図5および図6に示す例において、位相変調素子65は、位相変調素子65の第1照射領域SA1に、第1観察領域KA1について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子65は、位相変調素子65の第2照射領域SA2に、第2観察領域KA2について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子65は、位相変調素子65の第3照射領域SA3に、第3観察領域KA3について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子65は、位相変調素子65の第4照射領域SA4に、第4観察領域KA4について予め求められた位相変調パターンを表示する。以下同様に、位相変調素子65は、位相変調素子65の第5~第16照射領域SA5~SA16に、第5~第16観察領域KA5~KA16について予め求められた位相変調パターンを表示する。 In the example shown in FIGS. 5 and 6, the phase modulation element 65 displays, in the first irradiation area SA1 of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the first observation area KA1. The phase modulation element 65 displays, in the second irradiation area SA2 of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the second observation area KA2. The phase modulation element 65 displays a phase modulation pattern previously determined for the third observation area KA3 in the third irradiation area SA3 of the phase modulation element 65. The phase modulation element 65 displays, in the fourth irradiation area SA4 of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the fourth observation area KA4. Similarly, the phase modulation element 65 displays phase modulation patterns previously determined for the fifth to sixteenth observation areas KA5 to KA16 in the fifth to sixteenth irradiation areas SA5 to SA16 of the phase modulation element 65.

試料TPにおける第1~第16観察領域KA1~KA16を観察する際、すなわち第1~第16観察領域KA1~KA16の画像を取得する際、まず、第1観察領域KA1の画像を取得する。第1観察領域KA1の画像を取得する際、位相変調ユニット60の第1位相変調用スキャナ63は、位相変調素子65に対する照明光の照射領域を第1照射領域SA1に変える。第2位相変調用スキャナ66は、第1位相変調用スキャナ63と同期して作動し、第1照射領域SA1に照射されて反射した照明光LA1の進行方向を照明光学系21の光軸AX1に沿った方向にする。照明光学系21の試料走査部25は、位相変調素子65の第1照射領域SA1に照射された照明光LA1により、第1観察領域KA1においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第1観察領域KA1に起因する収差が補正された、高画質の第1観察領域KA1の画像を取得することが可能になる。 When observing the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16 in the sample TP, that is, when acquiring images of the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16, first, an image of the first observation area KA1 is acquired. When acquiring an image of the first observation area KA1, the first phase modulation scanner 63 of the phase modulation unit 60 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 65 to the first irradiation area SA1. The second phase modulation scanner 66 operates in synchronization with the first phase modulation scanner 63, and directs the traveling direction of the illumination light LA1 irradiated onto the first irradiation area SA1 and reflected to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. in the same direction. The sample scanning unit 25 of the illumination optical system 21 performs raster scanning in the first observation area KA1 using the illumination light LA1 irradiated onto the first irradiation area SA1 of the phase modulation element 65. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the first observation area KA1 in which aberrations caused by the first observation area KA1 in the sample TP are corrected.

第1観察領域KA1の画像を取得した後、第2観察領域KA2の画像を取得する。第2観察領域KA2の画像を取得する際、位相変調ユニット60の第1位相変調用スキャナ63は、位相変調素子65に対する照明光の照射領域を第1照射領域SA1から第2照射領域SA2に変える。第2位相変調用スキャナ66は、第1位相変調用スキャナ63と同期して作動し、第2照射領域SA2に照射されて反射した照明光LA2の進行方向を照明光学系21の光軸AX1に沿った方向にする。照明光学系21の試料走査部25は、位相変調素子65の第2照射領域SA2に照射された照明光LA2により、第2観察領域KA2においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第2観察領域KA2に起因する収差が補正された、高画質の第2観察領域KA2の画像を取得することが可能になる。 After acquiring an image of the first observation area KA1, an image of the second observation area KA2 is acquired. When acquiring an image of the second observation area KA2, the first phase modulation scanner 63 of the phase modulation unit 60 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 65 from the first irradiation area SA1 to the second irradiation area SA2. . The second phase modulation scanner 66 operates in synchronization with the first phase modulation scanner 63, and directs the traveling direction of the illumination light LA2 irradiated onto the second irradiation area SA2 and reflected to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. in the same direction. The sample scanning unit 25 of the illumination optical system 21 performs raster scanning in the second observation area KA2 using the illumination light LA2 irradiated onto the second irradiation area SA2 of the phase modulation element 65. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the second observation area KA2 in which aberrations caused by the second observation area KA2 in the sample TP are corrected.

以下同様に、第2観察領域KA2の画像を取得した後、第3~第16観察領域KA3~KA16の画像を順に取得する。なお、試料TPにおける観察領域が第3~第16観察領域KA3~KA16に変位する際、位相変調ユニット60の第1位相変調用スキャナ63は、位相変調素子65に対する照明光の照射領域を第3照射領域SA3~第16照射領域SA16に変える。これにより、試料TPにおける第1~第16観察領域KA1~KA16に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。
[画像取得方法]
Similarly, after acquiring the image of the second observation area KA2, images of the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16 are acquired in order. Note that when the observation area in the sample TP is displaced to the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16, the first phase modulation scanner 63 of the phase modulation unit 60 shifts the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 65 to the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16. The irradiation area is changed to the irradiation area SA3 to the 16th irradiation area SA16. This makes it possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which aberrations caused by the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16 in the sample TP are individually corrected.
[Image acquisition method]

次に、図7を参照しながら、顕微鏡1を用いた試料TPの画像取得方法について説明する。図7は、試料TPの画像取得方法の流れを示すフローチャートである。試料TPの画
像を取得するには、まず、試料TPの画像取得条件の設定を行う(ステップST10)。画像取得条件の設定を行う処理において、演算装置51は、インターフェース部53の表示部(図示せず)に、ユーザーに対して画像取得範囲IR(図2を参照)の設定を促すGUI等の画面を表示させる。画像取得範囲IRは、試料TPの画像を取得する範囲である。画像取得範囲IRは、例えば図2に示すように、x方向の範囲Rxと、y方向の範囲Ryと、z方向の範囲Rzとを含む。
Next, a method for acquiring an image of the sample TP using the microscope 1 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the method for acquiring an image of the sample TP. To acquire an image of the sample TP, first, image acquisition conditions for the sample TP are set (step ST10). In the process of setting image acquisition conditions, the computing device 51 displays a screen such as a GUI on the display unit (not shown) of the interface unit 53 to prompt the user to set the image acquisition range IR (see FIG. 2). Display. The image acquisition range IR is a range in which images of the sample TP are acquired. For example, as shown in FIG. 2, the image acquisition range IR includes a range Rx in the x direction, a range Ry in the y direction, and a range Rz in the z direction.

ユーザーがインターフェース部53の入力部(図示せず)に暫定的な画像取得範囲を入力すると、顕微鏡制御部54は、シャッタ18に制御信号を送信して、シャッタ18が開くように制御を行う。また、顕微鏡制御部54は、入力部に入力された暫定的な画像取得範囲に基づいて、ステージ駆動部12に制御信号を送信して、ステージ駆動部12にステージ11を所定位置に移動させる制御を行う。顕微鏡制御部54は、試料走査部25に制御信号を送信して、試料走査部25により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。 When the user inputs a provisional image acquisition range into the input section (not shown) of the interface section 53, the microscope control section 54 transmits a control signal to the shutter 18 and controls the shutter 18 to open. The microscope control unit 54 also sends a control signal to the stage drive unit 12 based on the provisional image acquisition range input to the input unit, and controls the stage drive unit 12 to move the stage 11 to a predetermined position. I do. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the sample scanning unit 25 to control the traveling direction of the illumination light and detection light that are changed by the sample scanning unit 25.

このとき、前述したように、試料TPにおいて照明光が集光される部分は、試料走査部25によりx方向とy方向との2方向において2次元的に走査される。試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系31を介して検出器41に入射する。検出器41は、検出器41に入射した光(検出光)の光電変換を行い、光の検出信号を顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号に基づいて、試料TPの2次元画像を生成し、生成した2次元画像のデータを記憶部52に記憶させる。またこのとき、顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部29に制御信号を送信して、対物レンズ保持部29に対物レンズ28の焦点位置をz方向に変位させる制御を行う。これにより、顕微鏡制御部54は、z方向の位置が異なる試料TPの複数の断面の2次元画像、すなわちzスタック画像を生成する。例えば図2に示すように、z方向の位置が異なる第1~第3の2次元画像TI1~TI3を含むzスタック画像が、インターフェース部53の表示部に表示される。 At this time, as described above, the portion of the sample TP where the illumination light is focused is two-dimensionally scanned in two directions, the x direction and the y direction, by the sample scanning unit 25. Detection light (fluorescence) generated by the sample TP enters the detector 41 via the detection optical system 31. The detector 41 performs photoelectric conversion of the light (detection light) that has entered the detector 41 and transmits a light detection signal to the microscope control unit 54 . The microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the sample TP based on the detection signal transmitted from the detector 41, and stores data of the generated two-dimensional image in the storage unit 52. At this time, the microscope control section 54 transmits a control signal to the objective lens holding section 29 to control the objective lens holding section 29 to displace the focal position of the objective lens 28 in the z direction. Thereby, the microscope control unit 54 generates two-dimensional images of a plurality of cross sections of the sample TP at different positions in the z direction, that is, a z stack image. For example, as shown in FIG. 2, a z-stack image including first to third two-dimensional images TI1 to TI3 at different positions in the z-direction is displayed on the display section of the interface section 53.

ユーザーは、インターフェース部53の表示部に表示された試料TPのzスタック画像を見ながらGUIを利用して、インターフェース部53の入力部に、ステージ11のx位置とy位置、および対物レンズ28の焦点位置を移動させる指示を入力し、所望の画像取得範囲IRを設定する。また、演算装置51は、インターフェース部53の表示部に、ユーザーに2次元画像またはzスタック画像を取得する回数、および画像を取得する時間間隔の設定を促すGUI等の画面を表示させる。ユーザーは、GUIを利用して、インターフェース部53の入力部に、2次元画像またはzスタック画像を取得する回数、および画像を取得する時間間隔を入力して設定する。 The user uses the GUI while viewing the z-stack image of the sample TP displayed on the display section of the interface section 53 to input the x and y positions of the stage 11 and the objective lens 28 into the input section of the interface section 53. Input an instruction to move the focal position and set the desired image acquisition range IR. Further, the computing device 51 causes the display unit of the interface unit 53 to display a screen such as a GUI that prompts the user to set the number of times to acquire two-dimensional images or z-stack images and the time interval for acquiring images. Using the GUI, the user inputs and sets the number of times the two-dimensional image or z-stack image is to be acquired and the time interval for acquiring the images in the input section of the interface unit 53.

なお、画像取得範囲IRを設定する方法として、例えば、画像取得範囲IRのx方向の範囲およびy方向の範囲を画像のピクセル数で指定するとともに、画像のピクセルのピッチであるスキャンピッチを指定することで、画像取得範囲IRのx方向の範囲Rxおよびy方向の範囲Ryを設定してもよい。また例えば、取得すべきzスタック画像を構成する、z方向の位置が異なる試料TPの複数の断面の2次元画像の取得枚数と、当該複数の断面の2次元画像同士のz方向の距離を入力することで、画像取得範囲IRのz方向の範囲Rzを設定してもよい。なお、画像取得範囲IRを設定する方法は、これに限られるものではなく、例えば、試料TPの画像を取得する直方体領域のx方向、y方向、およびz方向の長さを指定することで、画像取得範囲IRを設定してもよい。 Note that, as a method of setting the image acquisition range IR, for example, the range in the x direction and the range in the y direction of the image acquisition range IR is specified by the number of pixels in the image, and the scan pitch, which is the pitch of pixels in the image, is specified. Thus, the range Rx in the x direction and the range Ry in the y direction of the image acquisition range IR may be set. For example, input the number of two-dimensional images of multiple cross-sections of the sample TP at different positions in the z-direction, which constitute the z-stack image to be acquired, and the distance in the z-direction between the two-dimensional images of the multiple cross-sections. By doing so, the range Rz in the z direction of the image acquisition range IR may be set. Note that the method of setting the image acquisition range IR is not limited to this; for example, by specifying the lengths of the rectangular parallelepiped area in which the image of the sample TP is to be acquired in the x direction, y direction, and z direction, An image acquisition range IR may be set.

次に、収差計測位置および収差推定位置の決定を行う(ステップST20)。収差計測位置および収差推定位置の決定を行う処理において、画像取得範囲IR内における、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差の少なくとも一部を計測するNM個
の収差計測位置と、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差の少なくとも一部を計算から推定するNE個の収差推定位置とを決定する。例えば、図2に示すように、画像取得範囲IRをグリッド状の複数の領域に分割する。そして、分割した複数の領域のうち、黒丸が描かれた領域PRmの座標位置(例えば、領域PRmの中心の座標位置)を収差計測位置に決定し、白丸が描かれた領域PReの座標位置(例えば、領域PReの中心の座標位置)を収差推定位置に決定してもよい。ここで、分割された各領域PRm,PReのx方向の大きさをPxとし、各領域PRm,PReのy方向の大きさをPyとし、各領域PRm,PReのz方向の大きさをPzとする。各領域PRm,PReの大きさ(Px,Py,Pz)は、当該領域内で収差が同じと見なせる大きさに設定することが望ましい。
Next, an aberration measurement position and an aberration estimation position are determined (step ST20). In the process of determining the aberration measurement position and the aberration estimation position, NM aberration measurement positions for measuring at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 within the image acquisition range IR. , NE aberration estimation positions where at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 are estimated from calculation are determined. For example, as shown in FIG. 2, the image acquisition range IR is divided into a plurality of grid-like regions. Then, among the plurality of divided regions, the coordinate position of the region PRm where the black circle is drawn (for example, the coordinate position of the center of the region PRm) is determined as the aberration measurement position, and the coordinate position of the region PRe where the white circle is drawn ( For example, the coordinate position of the center of the region PRe) may be determined as the estimated aberration position. Here, the size of each divided region PRm, PRe in the x direction is Px, the size of each region PRm, PRe in the y direction is Py, and the size of each region PRm, PRe in the z direction is Pz. do. It is desirable to set the size (Px, Py, Pz) of each region PRm, PRe to a size that allows the aberrations to be considered to be the same within the region.

収差計測位置を決定する方法として、例えば、演算装置51がインターフェース部53の表示部に画像取得範囲IRの全体像を示す画像を表示させ、ユーザーがインターフェース部53の入力部を利用して収差計測位置を指定するようにしてもよい。具体的には、ユーザーが収差計測位置の決定を開始する指令を入力部に入力すると、顕微鏡制御部54は、ステージ11を前述の所定位置に移動させた状態で、先のステップST10で設定した画像取得範囲IRに基づいて試料走査部25を作動させる制御を行う。顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号に基づいて、画像取得範囲IR内の試料TPの画像を生成する。演算装置51は、顕微鏡制御部54により生成された試料TPの画像に各領域PRm,PReの境界を示す線を重ねた画像を、インターフェース部53の表示部に表示させる。画像取得範囲IRの全体像を示す画像は、例えば前述のzスタック画像(z方向の位置が異なる試料TPの複数の断面の2次元画像)であってもよい。 As a method for determining the aberration measurement position, for example, the calculation device 51 displays an image showing the entire image acquisition range IR on the display section of the interface section 53, and the user uses the input section of the interface section 53 to perform aberration measurement. The location may also be specified. Specifically, when the user inputs a command to start determining the aberration measurement position into the input unit, the microscope control unit 54 moves the stage 11 to the above-mentioned predetermined position and sets the aberration measurement position set in step ST10. Control is performed to operate the sample scanning section 25 based on the image acquisition range IR. The microscope control unit 54 generates an image of the sample TP within the image acquisition range IR based on the detection signal transmitted from the detector 41. The arithmetic device 51 causes the display section of the interface section 53 to display an image in which lines indicating the boundaries of the regions PRm and PRe are superimposed on the image of the sample TP generated by the microscope control section 54 . The image showing the entire image acquisition range IR may be, for example, the aforementioned z-stack image (two-dimensional images of multiple cross sections of the sample TP at different positions in the z direction).

ユーザーは、インターフェース部53の表示部に表示された画像取得範囲IR内の試料TPの画像を見ながら、GUIを利用して収差計測位置を指定する。例えば、インターフェース部53の表示部に表示された試料TPの画像における各領域PRmのいずれかにマウスカーソルを移動させ、インターフェース部53の入力部を構成するマウスのボタンをクリック(入力)することにより、収差計測位置を指定してもよい。顕微鏡制御部54は、マウスのボタンのクリックにより入力部に入力された領域PRmの座標位置(すなわち、x位置、y位置、およびz位置)を、収差計測位置として記憶部52に記憶させる。ユーザーは、試料TPの画像における複数の領域PRmに対してマウスのボタンのクリックを繰り返すことで、複数の収差測定位置を指定し、記憶部52は、ユーザーが指定した複数の収差測定位置の座標を記憶する。ここで、ユーザーが指定した収差測定位置の個数をNM個とする。 The user specifies the aberration measurement position using the GUI while viewing the image of the sample TP within the image acquisition range IR displayed on the display section of the interface section 53. For example, by moving the mouse cursor to any of the regions PRm in the image of the sample TP displayed on the display section of the interface section 53 and clicking (inputting) the mouse button that constitutes the input section of the interface section 53, , the aberration measurement position may be specified. The microscope control unit 54 causes the storage unit 52 to store the coordinate positions (ie, x position, y position, and z position) of the region PRm input to the input unit by clicking a mouse button as an aberration measurement position. The user specifies a plurality of aberration measurement positions by repeatedly clicking the mouse button on a plurality of regions PRm in the image of the sample TP, and the storage unit 52 stores the coordinates of the plurality of aberration measurement positions specified by the user. remember. Here, it is assumed that the number of aberration measurement positions designated by the user is NM.

画像取得範囲IRをグリッド状に分割した複数の領域のうち、収差計測位置として決定されなかった残りの領域PReの座標位置が収差推定位置に決定される。分割した複数の領域のうち、一部の領域PRmの収差のみを計測し、残りの領域PReの収差を推定することで、収差の計測に要する時間を短縮することができる。これにより、顕微鏡1の作動時間を短縮することが可能であり、試料TPに対する光毒性を低減させることも可能である。 Among the plurality of regions obtained by dividing the image acquisition range IR into a grid, the coordinate position of the remaining region PRe that has not been determined as the aberration measurement position is determined as the aberration estimation position. By measuring only the aberrations in some of the divided regions PRm and estimating the aberrations in the remaining region PRe, it is possible to shorten the time required to measure the aberrations. Thereby, it is possible to shorten the operating time of the microscope 1, and it is also possible to reduce phototoxicity to the sample TP.

なお、NM個の収差測定位置は、ユーザーによって指定されるが、これに限られるものではなく、自動で決定されるようにしてもよい。例えば、ユーザーが収差計測位置の決定を開始する指令を入力部に入力すると、顕微鏡制御部54は、先のステップST10で設定した画像取得範囲IRに基づいて、zスタック画像(z方向の位置が異なる試料TPの複数の断面の2次元画像)を生成してもよい。演算装置51は、顕微鏡制御部54により生成されたzスタック画像において、例えば、画像取得範囲IRをグリッド状に分割した複数の領域のうち、輝度値が明るい方から順にNM個の領域を収差測定位置として選択し、選択したNM個の領域の座標位置を収差測定位置として記憶部52に記憶させてもよい
。なおこのとき、zスタック画像におけるz方向の範囲を画像取得範囲IRのz方向の範囲Rzより狭くしたり、zスタック画像におけるスキャンピッチを設定値より大きくしたりしてもよい。
Note that the NM aberration measurement positions are designated by the user, but are not limited to this, and may be determined automatically. For example, when the user inputs a command to start determining the aberration measurement position into the input unit, the microscope control unit 54 generates a z-stack image (where the position in the z direction is (two-dimensional images of a plurality of cross sections of different samples TP) may be generated. In the z-stack image generated by the microscope control unit 54, the arithmetic device 51 measures the aberration of, for example, NM regions in descending order of brightness among a plurality of regions obtained by dividing the image acquisition range IR into a grid pattern. The coordinate positions of the selected NM areas may be selected as the positions and stored in the storage unit 52 as the aberration measurement positions. Note that at this time, the range in the z direction in the z stack image may be made narrower than the range Rz in the z direction of the image acquisition range IR, or the scan pitch in the z stack image may be made larger than a set value.

次に、収差の計測を行っていない収差計測位置への移動を行う(ステップST30)。収差計測位置への移動を行う処理において、顕微鏡制御部54は、ステージ駆動部12に駆動されるステージ11の位置を制御することで、照明光の集光点または中心点を各収差計測位置(x位置、y位置、およびz位置)へ移動させるようにしてもよい。顕微鏡制御部54は、試料走査部25により変化する照明光の進行方向を制御することで、照明光の集光点または中心点を各収差計測位置へ移動させるようにしてもよい。また、顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部29に保持される対物レンズ28の位置を制御することで、対物レンズ28の焦点位置(すなわち、照明光の集光点または中心点)を各収差計測位置(z位置)へ移動させるようにしてもよい。 Next, movement is performed to an aberration measurement position where aberrations are not being measured (step ST30). In the process of moving to the aberration measurement position, the microscope control unit 54 controls the position of the stage 11 driven by the stage drive unit 12 to move the convergence point or center point of the illumination light to each aberration measurement position ( x position, y position, and z position). The microscope control unit 54 may move the convergence point or center point of the illumination light to each aberration measurement position by controlling the traveling direction of the illumination light, which is changed by the sample scanning unit 25. In addition, the microscope control unit 54 controls the position of the objective lens 28 held by the objective lens holding unit 29 to adjust the focal position of the objective lens 28 (i.e., the condensing point or center point of the illumination light) for each aberration. It may be moved to the measurement position (z position).

次に、各収差計測位置において、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差の計測を行う(ステップST40)。収差の計測を行う処理の詳細については、後で説明する。 Next, at each aberration measurement position, aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 are measured (step ST40). Details of the process for measuring aberrations will be described later.

次に、NM個の全ての収差計測位置において収差の計測を行っているか否かを判定する(ステップST50)。判定がNOの場合、すなわち、収差の計測を行っていない収差計測位置が存在する場合、ステップST30に戻る。一方、判定がYESの場合、すなわち、全ての収差計測位置において収差の計測を行っている場合、ステップST60に進む。 Next, it is determined whether or not aberrations are being measured at all NM aberration measurement positions (step ST50). If the determination is NO, that is, if there is an aberration measurement position where aberrations are not measured, the process returns to step ST30. On the other hand, if the determination is YES, that is, if aberrations are being measured at all aberration measurement positions, the process advances to step ST60.

次のステップST60では、各収差推定位置において、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差の推定を行う。収差を推定する方法として、例えば、着目する収差推定位置とNM個の収差計測位置との距離について重み付けを行った、収差の加重平均を用いることができる。NM個の収差計測位置のうち、m番目の収差計測位置近傍の領域において計測された収差の位相分布をφ(x,y)とする。NE個の収差推定位置のうち、k番目の収差推定位置の領域における収差の位相分布をψ(x,y)とする。m番目の収差計測位置とk番目の収差推定位置との距離をdmkとする。ここで、(x,y)は、瞳面(対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置における光軸と垂直な面)における(x,y)座標を表す。このとき、k番目の収差推定位置の領域における収差の位相分布ψ(x,y)は、次の式(1)を用いて算出されるようにしてもよい。 In the next step ST60, aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 are estimated at each aberration estimation position. As a method for estimating aberrations, for example, a weighted average of aberrations can be used, in which distances between the aberration estimation position of interest and NM aberration measurement positions are weighted. Among the NM aberration measurement positions, the phase distribution of the aberration measured in the area near the m-th aberration measurement position is defined as φ m (x p , y p ). Among the NE aberration estimation positions, the aberration phase distribution in the region of the k-th aberration estimation position is ψ k (x p , y p ). Let d mk be the distance between the m-th aberration measurement position and the k-th aberration estimation position. Here, (x p , y p ) represents the (x, y) coordinates on the pupil plane (a plane perpendicular to the optical axis at a position optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28). At this time, the aberration phase distribution ψ k (x p , y p ) in the region of the k-th aberration estimation position may be calculated using the following equation (1).

Figure 2023154669000002
Figure 2023154669000002

なお、収差を推定する方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、NM個の収差計測位置において計測された収差に基づいて、視野の位置に応じて変化する収差を表現する収差のモデルのパラメータを決定し、決定した収差のモデルのパラメータに基づいてNE個の収差推定位置における収差を算出するようにしてもよい。 Note that the method for estimating aberrations is not limited to the method described above. For example, based on the aberrations measured at NM aberration measurement positions, the parameters of an aberration model that expresses aberrations that change depending on the position of the visual field are determined, and based on the determined parameters of the aberration model, NE The aberration at the estimated aberration position may be calculated.

次に、試料TPの2次元画像の取得を行う(ステップST70)。試料TPの2次元画像の取得を行う処理において、顕微鏡制御部54は、先のステップST30~ST50で計測した収差および、先のステップST60で推定した収差に基づいて、試料TPと照明
光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するために照明光に付与する位相変調パターンを決定する。顕微鏡制御部54は、求めた位相変調パターンを位相変調素子65に表示させる制御を行う。また、顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部29に保持される対物レンズ28の位置を制御して、対物レンズ28の焦点位置を2次元画像の取得を行うz位置へ変位させる。その後、上述の実施形態で述べたようにして、顕微鏡制御部54が試料TPの2次元画像を生成する。
Next, a two-dimensional image of the sample TP is acquired (step ST70). In the process of acquiring a two-dimensional image of the sample TP, the microscope control unit 54 controls the sample TP and the illumination optical system 21 based on the aberrations measured in steps ST30 to ST50 and the aberrations estimated in step ST60. A phase modulation pattern to be applied to the illumination light is determined in order to correct at least part of the aberrations caused by the detection optical system 31. The microscope control unit 54 controls the phase modulation element 65 to display the obtained phase modulation pattern. Further, the microscope control unit 54 controls the position of the objective lens 28 held by the objective lens holding unit 29 to displace the focal position of the objective lens 28 to the z position where a two-dimensional image is acquired. Thereafter, the microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the sample TP as described in the above embodiment.

次に、画像取得範囲IRにおける全てのz位置において試料TPの2次元画像を取得して、試料TPのzスタック画像を生成したか否かを判定する(ステップST80)。判定がNOの場合、すなわち、試料TPの2次元画像を取得していないz位置が存在する場合、ステップST70に戻る。一方、判定がYESの場合、すなわち、全てのz位置において試料TPの2次元画像を取得して、試料TPのzスタック画像を生成した場合、先のステップST10で設定した時間間隔を置いてステップST90に進む。 Next, two-dimensional images of the sample TP are acquired at all z positions in the image acquisition range IR, and it is determined whether a z-stack image of the sample TP has been generated (step ST80). If the determination is NO, that is, if there is a z position of the sample TP for which a two-dimensional image has not been acquired, the process returns to step ST70. On the other hand, if the determination is YES, that is, if two-dimensional images of the sample TP are acquired at all z positions and a z-stack image of the sample TP is generated, the steps are performed at the time interval set in the previous step ST10. Proceed to ST90.

次のステップST90では、先のステップST10で設定した時間間隔で、先のステップST10で設定した設定回数だけ試料TPのzスタック画像を取得したか否かを判定する。判定がNOの場合、すなわち、設定回数だけ試料TPのzスタック画像を取得していない場合、ステップST70に戻る。一方、判定がYESの場合、すなわち、設定回数だけ試料TPのzスタック画像を取得した場合、処理を終了する。このようにして、試料TPのzスタック画像を取得することができる。また、所定の時間間隔で取得された試料TPのzスタック画像からなる、試料TPのタイプラプス動画を生成することができる。 In the next step ST90, it is determined whether or not z-stack images of the sample TP have been acquired a set number of times set in the previous step ST10 at the time intervals set in the previous step ST10. If the determination is NO, that is, if z-stack images of the sample TP have not been acquired the set number of times, the process returns to step ST70. On the other hand, if the determination is YES, that is, if z-stack images of the sample TP have been acquired a set number of times, the process ends. In this way, a z-stack image of the sample TP can be obtained. Furthermore, it is possible to generate a type-lapse video of the sample TP, which is made up of z-stack images of the sample TP acquired at predetermined time intervals.

[収差の計測]
次に、図8を参照しながら、収差の計測を行う処理について説明する。図8は、収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。収差の計測を行う処理において、まず、集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路への挿脱ミラー34の挿入を行う(ステップST401)。挿脱ミラー34の挿入を行う処理において、顕微鏡制御部54は、挿脱ミラー34を集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に挿入する制御を行う。
[Measurement of aberration]
Next, a process for measuring aberrations will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is a flowchart showing the flow of processing for measuring aberrations. In the process of measuring aberrations, first, the removable mirror 34 is inserted into the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35 (step ST401). In the process of inserting the insertion/removal mirror 34, the microscope control unit 54 performs control to insert the insertion/removal mirror 34 into the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35.

次に、波面センサ46で検出光の受光を行う(ステップST402)。このとき、顕微鏡制御部54は、シャッタ18に制御信号を送信して、シャッタ18が開くように制御を行う。これにより、光源ユニット16から射出された照明光は、照明光学系21を介して試料TPにおける収差計測位置に集光される。挿脱ミラー34が集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に挿入されている場合、試料TPにおける収差計測位置で発生した検出光(蛍光)は、前述したように、挿脱ミラー34で反射して波面センサ46に入射する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと検出光学系31で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。 Next, the wavefront sensor 46 receives detection light (step ST402). At this time, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the shutter 18 to control the shutter 18 to open. Thereby, the illumination light emitted from the light source unit 16 is focused on the aberration measurement position on the sample TP via the illumination optical system 21. When the removable mirror 34 is inserted into the optical path between the condensing lens 33 and the detection pinhole plate 35, the detection light (fluorescence) generated at the aberration measurement position in the sample TP is transmitted through the insertion, as described above. It is reflected by the demirror 34 and enters the wavefront sensor 46 . The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the wavefront aberration as a measurement signal to the microscope control unit 54. The microscope control unit 54 acquires data regarding at least part of the aberrations occurring in the sample TP and the detection optical system 31 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46 .

なおこのとき、顕微鏡制御部54は、試料走査部25に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域における最も明るい部分を照明するように照明光の進行方向を制御してもよい。波面センサ46の受光中に、顕微鏡制御部54は、試料走査部25に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域を2次元的に走査するように照明光の進行方向を制御してもよい。 At this time, the microscope control section 54 may transmit a control signal to the sample scanning section 25 to control the traveling direction of the illumination light so as to illuminate the brightest part in the area near the aberration measurement position. While the wavefront sensor 46 is receiving light, the microscope control unit 54 sends a control signal to the sample scanning unit 25 to control the traveling direction of the illumination light so as to two-dimensionally scan the area near the aberration measurement position. Good too.

次に、集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路からの挿脱ミラー34の離脱を行い(ステップST403)、処理を終了する。挿脱ミラー34の離脱を行う処理において、顕微鏡制御部54は、挿脱ミラー34を集光レンズ33と検出用ピンホール板
35との間の光路から離脱させる制御を行う。
Next, the insertion/removal mirror 34 is removed from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35 (step ST403), and the process ends. In the process of removing the insertion/removal mirror 34, the microscope control unit 54 controls the insertion/removal mirror 34 to be removed from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35.

以上説明したように、第1実施形態によれば、位相変調ユニット60は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子65と、照明光が照射される照射領域を変える第1位相変調用スキャナ63とを有している。第1位相変調用スキャナ63により、位相変調素子65に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子65で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料TPにおける観察領域が変位する際に、位相変調素子65に対する照明光の照射領域を変えることで、試料TPにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 As described above, according to the first embodiment, the phase modulation unit 60 has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light, and the phase modulation unit 60 has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light, and the phase modulation unit 60 has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light. It has a phase modulation element 65 that imparts a phase distribution to the illumination light, and a first phase modulation scanner 63 that changes the irradiation area to which the illumination light is irradiated. If the phase modulation pattern that changes the phase of the illumination light is changed by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 65 by the first phase modulation scanner 63, the phase displayed by the phase modulation element 65 can be changed. The phase modulation pattern can be changed in a shorter time than when changing the modulation pattern. Therefore, by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 65 when the observation area on the sample TP is displaced, a high-quality sample can be obtained in which aberrations caused by a plurality of observation areas on the sample TP are individually corrected. It becomes possible to acquire images of TP in a short time.

また、位相変調ユニット60は、第1位相変調用スキャナ63が位相変調素子65に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向(照明光学系21の光軸AX1に沿った方向)にする第2位相変調用スキャナ66を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。 Further, the phase modulation unit 60 keeps the traveling direction of the illumination light whose phase has changed by being irradiated onto the irradiation area constant, even though the first phase modulation scanner 63 changes the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 65. (direction along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21). Thereby, only the phase of the illumination light can be changed without changing the optical path of the illumination light.

また、位相変調素子65における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料TPの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。 Moreover, the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 are arranged so that they do not overlap with each other. Thereby, an appropriate phase modulation pattern can be provided for each image acquisition range of the sample TP.

[収差の計測の変形例]
第1実施形態に係る顕微鏡1において、波面センサ46、挿脱ミラー34、計測用ピンホール板36、および計測用リレーレンズ37が設けられているが、これに限られるものではない。例えば、波面センサ46、挿脱ミラー34、計測用ピンホール板36、および計測用リレーレンズ37を設けずに、検出器41に入射する検出光に基づいて、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。
[Modified example of aberration measurement]
Although the microscope 1 according to the first embodiment is provided with a wavefront sensor 46, an insertion/removal mirror 34, a measurement pinhole plate 36, and a measurement relay lens 37, the present invention is not limited thereto. For example, the sample TP and the illumination optical system 21 can be detected based on the detection light incident on the detector 41 without providing the wavefront sensor 46, the insertion/removal mirror 34, the measurement pinhole plate 36, and the measurement relay lens 37. Aberrations occurring in the optical system 31 may also be measured.

次に、図9を参照しながら、収差の計測を行う処理の変形例について説明する。変形例に係る収差の計測を行う処理では、位相変調素子65に表示させる位相変調パターンを変更し、複数の位相変調パターンにおいて検出される検出光に基づいて収差を求める。変形例に係る収差の計測を行う処理では、基底関数の線形和で瞳面における位相変調パターンを表現する。 Next, a modification of the process of measuring aberrations will be described with reference to FIG. In the process of measuring aberrations according to the modified example, the phase modulation pattern displayed on the phase modulation element 65 is changed, and the aberrations are determined based on the detection light detected in the plurality of phase modulation patterns. In the process of measuring aberrations according to the modification, a phase modulation pattern on the pupil plane is expressed by a linear sum of basis functions.

本変形例において、瞳面におけるx方向およびy方向の座標を(xP,yP)とする。基底関数のうちm番目の項をh(xP,yP)とする。基底関数のうちm番目の項の係数をbとする。また、基底関数のうちのm番目の成分を基底関数の「モードm」とも称する。基底関数として、例えば、Zernike多項式やLegendre多項式、三角関数、ウェーブ
レット関数等を用いることができる。後述する各ステップST451~ST462の処理を実行すると、ND個の係数b,b,…bNDの値が記憶部52に記憶される。
In this modification, the coordinates in the x direction and y direction on the pupil plane are (xP, yP). Let the m-th term in the basis function be h m (xP, yP). Let b m be the coefficient of the m-th term in the basis function. Further, the m-th component of the basis function is also referred to as "mode m" of the basis function. As the basis function, for example, a Zernike polynomial, a Legendre polynomial, a trigonometric function, a wavelet function, etc. can be used. When the processes of steps ST451 to ST462, which will be described later, are executed, the values of ND coefficients b 1 , b 2 , . . . b ND are stored in the storage unit 52.

図9は、変形例に係る収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。収差の計測を行う処理において、まず、初期設定を行う(ステップST451)。初期設定を行う処理において、顕微鏡制御部54は、基底関数の各モードの係数の値を初期値に設定し、記憶部52に記憶させる。具体的には、b=0(m=1,2,…ND)に設定する。また、収差計測の繰り返し回数itr(itr=1,2,…NI)について、itr=1に設定する。基底関数の各モードのうち着目するモードm´(m´=1,2,…ND)について、m´=1に設定する。位相変調パターンの設定番号j(j=1,2,…NJ)
について、j=1に設定する。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing for measuring aberrations according to a modification. In the process of measuring aberrations, first, initial settings are performed (step ST451). In the process of performing initial settings, the microscope control unit 54 sets the values of the coefficients of each mode of the basis functions to initial values, and stores them in the storage unit 52. Specifically, b m =0 (m=1, 2, . . . ND) is set. Further, the number of repetitions itr (itr=1, 2, . . . NI) of aberration measurement is set to itr=1. Among the modes of the basis functions, the mode m'(m'=1, 2, . . . ND) of interest is set to m'=1. Phase modulation pattern setting number j (j=1, 2,...NJ)
, set j=1.

次に、基底関数の各モードのうち着目するモードm´の係数の設定を行う(ステップST452)。具体的には、顕微鏡制御部54は、基底関数のモードm´のNJ個の係数bm´(j)(j=1,2,…NJ)の値を設定する。基底関数のモードm´の係数bm´(
j)の値について、例えば、所定の数値範囲を等間隔に分割して設定してもよい。また、
繰り返し回数itrに応じて、前述の数値範囲を変更してもよい。例えば、繰り返し回数itrが増えるごとに数値範囲を狭めることで、基底関数の各モードmの係数bの値を精度よく求めることが可能である。また、顕微鏡制御部54は、現在の基底関数のモードmの係数bの値をb_oldとして記憶部52に記憶させる。
Next, the coefficients of the mode m' of interest among the modes of the basis functions are set (step ST452). Specifically, the microscope control unit 54 sets the values of NJ coefficients b m' (j) (j=1, 2, . . . NJ) of mode m' of the basis function. Coefficient b m' (
The value of j) may be set, for example, by dividing a predetermined numerical range into equal intervals. Also,
The above numerical range may be changed depending on the number of repetitions itr. For example, by narrowing the numerical range each time the number of repetitions itr increases, it is possible to accurately determine the value of the coefficient b m of each mode m of the basis function. Further, the microscope control unit 54 causes the storage unit 52 to store the value of the coefficient b m of the mode m of the current basis function as b_old.

次に、位相変調素子65に表示させる位相変調パターンの設定を行う(ステップST453)。位相変調パターンの設定を行う処理において、顕微鏡制御部54は、NJ個の位相変調パターンΨ(xP,yP)(j=1,2,…NJ)を設定する。j番目の位相変調パターンΨ(xP,yP)は、基底関数の各モードのうち着目するモードm´の係数bm´(j)の値のみを変更した位相変調パターンであり、次式(2)で表される。 Next, a phase modulation pattern to be displayed on the phase modulation element 65 is set (step ST453). In the process of setting a phase modulation pattern, the microscope control unit 54 sets NJ phase modulation patterns Ψ j (xP, yP) (j=1, 2, . . . NJ). The j-th phase modulation pattern Ψ j (xP, yP) is a phase modulation pattern in which only the value of the coefficient b m' (j) of the mode m' of interest among the modes of the basis function is changed, and is expressed by the following formula ( 2).

Figure 2023154669000003
Figure 2023154669000003

式(2)において、b(xP,yP)の和は、m=m´の場合を除く、m=1からNJまでの和である。係数bの値は、記憶部52に記憶された現在の基底関数のモードmの係数bの値(b_old)を用いる。 In equation (2), the sum of b m h m (xP, yP) is the sum from m=1 to NJ, excluding the case where m=m'. As the value of the coefficient b m , the value (b_old) of the coefficient b m of the mode m of the current basis function stored in the storage unit 52 is used.

次に、位相変調素子65に表示させる位相変調パターンの変更を行う(ステップST454)。位相変調パターンの変更を行う処理において、顕微鏡制御部54は、位相変調素子65に表示させる位相変調パターンをj番目の位相変調パターンΨ(xP,yP)に変更する。 Next, the phase modulation pattern displayed on the phase modulation element 65 is changed (step ST454). In the process of changing the phase modulation pattern, the microscope control unit 54 changes the phase modulation pattern displayed on the phase modulation element 65 to the j-th phase modulation pattern Ψ j (xP, yP).

次に、検出器41により検出光の検出を行う(ステップST455)。このとき、顕微鏡制御部54は、シャッタ18に制御信号を送信して、シャッタ18が開くように制御を行う。これにより、光源ユニット16から射出された照明光は、照明光学系21を介して試料TPにおける収差計測位置に集光される。試料TPにおける収差計測位置で発生した検出光(蛍光)は、照明光学系21を介して検出器41に入射する。検出器41は、検出器41に入射した光(検出光)の光電変換を行い、光の検出信号を顕微鏡制御部54に送信する。 Next, detection light is detected by the detector 41 (step ST455). At this time, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the shutter 18 to control the shutter 18 to open. Thereby, the illumination light emitted from the light source unit 16 is focused on the aberration measurement position on the sample TP via the illumination optical system 21. Detection light (fluorescence) generated at the aberration measurement position in the sample TP enters the detector 41 via the illumination optical system 21. The detector 41 performs photoelectric conversion of the light (detection light) that has entered the detector 41 and transmits a light detection signal to the microscope control unit 54 .

顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号に基づいて、評価値V(j)を算出し、算出した評価値V(j)のデータを記憶部52に記憶させる。評価値V(j)として、例えば、検出器41から送信される検出信号の積算値を用いてもよい。 The microscope control unit 54 calculates the evaluation value V(j) based on the detection signal transmitted from the detector 41, and stores the data of the calculated evaluation value V(j) in the storage unit 52. For example, an integrated value of detection signals transmitted from the detector 41 may be used as the evaluation value V(j).

また例えば、波面センサ46の受光中に、顕微鏡制御部54は、試料走査部25に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域を2次元的に走査するように照明光の進行方向を制御してもよい。この場合、顕微鏡制御部54は、検出器41から送信される検出信号に基づいて、収差計測位置近傍の領域の2次元画像を生成し、生成した2次元画像に基づいて、評価値V(j)を算出してもよい。画像に基づく評価値V(j)として、例えば、画像のコントラスト、最大輝度値、輝度値の標準偏差、または画像をフーリエ変換した際
の所定の周波数領域のパワースペクトルの積算値のうち、少なくとも1つを用いてもよい。また、画像に基づく評価値V(j)として、収差計測位置近傍の領域を複数回走査して取得した、複数枚の画像間の相関値を用いてもよい。画像に基づく評価値V(j)として、公知文献「Fourier ring correlation simplifies image restoration in fluorescence microscopy, nature communications 10, Article number : 3103(2019)」に基づいて算出した、画像のカットオフ周波数を用いてもよい。
For example, while the wavefront sensor 46 is receiving light, the microscope control unit 54 sends a control signal to the sample scanning unit 25 to change the traveling direction of the illumination light so as to two-dimensionally scan the area near the aberration measurement position. May be controlled. In this case, the microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the area near the aberration measurement position based on the detection signal transmitted from the detector 41, and calculates the evaluation value V(j ) may be calculated. As the evaluation value V(j) based on the image, for example, at least one of the contrast of the image, the maximum brightness value, the standard deviation of the brightness value, or the integrated value of the power spectrum in a predetermined frequency domain when the image is Fourier transformed. You may also use one. Further, as the image-based evaluation value V(j), a correlation value between a plurality of images obtained by scanning a region near the aberration measurement position a plurality of times may be used. As the image-based evaluation value V(j), the cutoff frequency of the image was calculated based on the known document "Fourier ring correlation simplifies image restoration in fluorescence microscopy, nature communications 10, Article number: 3103 (2019)". Good too.

次に、j=NJであるか否かを判定する(ステップST456)。判定がNOの場合、すなわち、j≠NJの場合、ステップST457に進む。ステップST457において、j=j+1に設定し、ステップST454に戻る。これにより、先のステップST453で設定したNJ個の位相変調パターンのうち、残りの位相変調パターンについて評価値V(j)が算出される。 Next, it is determined whether j=NJ (step ST456). If the determination is NO, that is, if j≠NJ, the process advances to step ST457. In step ST457, j=j+1 is set, and the process returns to step ST454. Thereby, evaluation values V(j) are calculated for the remaining phase modulation patterns among the NJ phase modulation patterns set in the previous step ST453.

一方、ステップST456における判定がYESの場合、すなわち、j=NJの場合、ステップST458に進む。ステップST458において、NJ個の位相変調パターンについて算出した評価値V(j)に基づいて、基底関数のモードmの係数値b*を決定する。係数値b*を決定すると、記憶部52に記憶されている基底関数のモードmの係数bの値を係数値b*に更新する。 On the other hand, if the determination in step ST456 is YES, that is, if j=NJ, the process advances to step ST458. In step ST458, the coefficient value b m * of mode m of the basis function is determined based on the evaluation value V(j) calculated for NJ phase modulation patterns. When the coefficient value b m * is determined, the value of the coefficient b m of mode m of the basis function stored in the storage unit 52 is updated to the coefficient value b m * .

係数値b*として、例えば、評価値V(j)が最大となる場合のjに対応するモードm´の係数bm´(j)の値を選択してもよい。また、係数値b*として、評価値V(j)をモードm´の係数bm´(j)を引数とする関数として表して、評価値V(j)のデータ点で補間を行い、評価値V(j)が最大となる場合のモードm´の係数bm´(j)の値を求めてもよい。評価値V(j)のデータ点で補間を行う方法として、例えば、ラグランジュ補間やニュートン補間、エルミート補間、スプライン補間等を用いることが可能である。また、係数値b*として、評価値V(j)の関数近似に基づいて、評価値V(j)が最大となる場合の係数値を算出してもよい。評価値V(j)の関数近似を行う関数として、例えば、2次関数やガウス関数等を用いることが可能である。 As the coefficient value b m *, for example, the value of the coefficient b m' (j) of mode m ' corresponding to j when the evaluation value V (j) is maximum may be selected. Also, as the coefficient value b m *, the evaluation value V (j) is expressed as a function using the coefficient b m' (j) of mode m' as an argument, and interpolation is performed using the data points of the evaluation value V (j), The value of the coefficient b m' (j) of mode m' when the evaluation value V(j) becomes the maximum may be determined. As a method for interpolating the data points of the evaluation value V(j), for example, Lagrange interpolation, Newton interpolation, Hermitian interpolation, spline interpolation, etc. can be used. Further, as the coefficient value b m *, a coefficient value when the evaluation value V(j) becomes the maximum may be calculated based on a function approximation of the evaluation value V(j). For example, it is possible to use a quadratic function, a Gaussian function, or the like as a function for performing functional approximation of the evaluation value V(j).

次のステップST459において、m´=NDであるか否かを判定する。判定がNOの場合、すなわち、m´≠NDの場合、ステップST460に進む。ステップST460において、m´=m´+1に設定し、ステップST452に戻る。これにより、基底関数の各モードmのうち、残りのモードmの係数bの値が算出される。 In the next step ST459, it is determined whether m'=ND. If the determination is NO, that is, if m'≠ND, the process advances to step ST460. In step ST460, m'=m'+1 is set, and the process returns to step ST452. As a result, the value of the coefficient b m of the remaining mode m among each mode m of the basis function is calculated.

一方、ステップST459における判定がYESの場合、すなわち、m´=NDの場合、ステップST461に進む。ステップST461において、itr=NIであるか否かを判定する。判定がNOの場合、すなわち、itr≠NIの場合、ステップST462に進む。ステップST462において、itr=itr+1に設定し、ステップST452に戻る。これにより、各モードmの係数値b*の決定を複数回行うことで、基底関数の各モードmの係数bの値をより適切な値にすることができる。 On the other hand, if the determination in step ST459 is YES, that is, if m'=ND, the process proceeds to step ST461. In step ST461, it is determined whether itr=NI. If the determination is NO, that is, itr≠NI, the process advances to step ST462. In step ST462, itr=itr+1 is set, and the process returns to step ST452. Thereby, by determining the coefficient value b m * of each mode m multiple times, the value of the coefficient b m of each mode m of the basis function can be set to a more appropriate value.

一方、ステップST462における判定がYESの場合、すなわち、itr=NIの場合、処理を終了する。このような方法でも、収差(位相変調パターン)の計測を行うことができる。なお、収差の計測を行う方法は、上述の2つの方法に限られるものではなく、例えば、米国特許第8866107号明細書で開示される方法を用いるようにしてもよい。 On the other hand, if the determination in step ST462 is YES, that is, if itr=NI, the process ends. Aberrations (phase modulation patterns) can also be measured using this method. Note that the method for measuring aberrations is not limited to the above two methods, and for example, the method disclosed in US Pat. No. 8,866,107 may be used.

[位相変調ユニットの変形例]
次に、図10を参照しながら、第1実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図10に示すように、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80は
、ビームスプリッタ86と、第1リレーレンズ81と、ミラー82と、位相変調用スキャナ83と、第2リレーレンズ84と、位相変調素子65とを有する。ビームスプリッタ86の透過率と反射率の比率は、例えば1:1に設定される。照明光学系21のコリメータレンズ22からビームスプリッタ86に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ86を透過して第1リレーレンズ81に入射する。第1リレーレンズ81からビームスプリッタ86に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ86で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。
[Modified example of phase modulation unit]
Next, a modification of the phase modulation unit in the first embodiment will be described with reference to FIG. 10. As shown in FIG. 10, the phase modulation unit 80 according to the modification of the first embodiment includes a beam splitter 86, a first relay lens 81, a mirror 82, a phase modulation scanner 83, and a second relay lens 84. and a phase modulation element 65. The ratio of transmittance and reflectance of the beam splitter 86 is set to, for example, 1:1. A part of the light that enters the beam splitter 86 from the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 passes through the beam splitter 86 and enters the first relay lens 81 . A portion of the light that has entered the beam splitter 86 from the first relay lens 81 is reflected by the beam splitter 86 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 .

第1リレーレンズ81は、ビームスプリッタ86から第1リレーレンズ81に入射した照明光を集光する。第1リレーレンズ81は、ミラー82から第1リレーレンズ81に入射した照明光を略平行光にする。ミラー82は、第1リレーレンズ81からミラー82に入射した照明光を位相変調用スキャナ83に向けて反射させる。ミラー82は、位相変調用スキャナ83からミラー82に入射した照明光を第1リレーレンズ81に向けて反射させる。 The first relay lens 81 collects the illumination light that has entered the first relay lens 81 from the beam splitter 86 . The first relay lens 81 converts the illumination light that has entered the first relay lens 81 from the mirror 82 into substantially parallel light. The mirror 82 reflects the illumination light that has entered the mirror 82 from the first relay lens 81 toward the phase modulation scanner 83 . The mirror 82 reflects the illumination light that has entered the mirror 82 from the phase modulation scanner 83 toward the first relay lens 81 .

位相変調用スキャナ83は、試料TPと光学的に共役な位置B2に配置される。位相変調用スキャナ83は、反射面の向き(方位角)が1軸回転または2軸回転によって変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等)を用いて構成される。位相変調用スキャナ83は、ミラー82から位相変調用スキャナ83に入射した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ83は、コリメータレンズ22からの照明光により位相変調素子65を走査する。 The phase modulation scanner 83 is arranged at a position B2 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 83 is configured using a mirror (for example, a galvano mirror, a resonant mirror, etc.) held so that the direction (azimuth angle) of a reflecting surface changes by one-axis rotation or two-axis rotation. The phase modulation scanner 83 changes the traveling direction of the illumination light that has entered the phase modulation scanner 83 from the mirror 82 . Thereby, the phase modulation scanner 83 scans the phase modulation element 65 with the illumination light from the collimator lens 22.

また、位相変調用スキャナ83は、第2リレーレンズ84から位相変調用スキャナ83に入射した照明光がミラー82に向けて進むように、すなわち第2リレーレンズ84からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。 Further, the phase modulation scanner 83 is configured such that the illumination light incident on the phase modulation scanner 83 from the second relay lens 84 travels toward the mirror 82, that is, the illumination light from the second relay lens 84 is directed to the illumination optical system 21. The traveling direction of the illumination light is changed so that it travels along the optical axis AX1.

第2リレーレンズ84は、位相変調用スキャナ83を通った照明光を略平行光にする。第2リレーレンズ84は、位相変調素子65で反射した照明光を集光する。位相変調素子65は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H2に配置される。位相変調素子65は、第1実施形態に係る位相変調素子65と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The second relay lens 84 converts the illumination light that has passed through the phase modulation scanner 83 into substantially parallel light. The second relay lens 84 collects the illumination light reflected by the phase modulation element 65. The phase modulation element 65 is arranged at a position H2 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 65 has the same configuration as the phase modulation element 65 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系21のコリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット80のビームスプリッタ86に入射する。コリメータレンズ22からビームスプリッタ86に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ86を透過して第1リレーレンズ81に入射する。第1リレーレンズ81に入射した照明光は、第1リレーレンズ81を透過してミラー82で反射する。ミラー82で反射した照明光は、位相変調用スキャナ83に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B2において一旦集光する。位相変調用スキャナ83は、位相変調用スキャナ83に入射した照明光により位相変調素子65を走査する。ミラー82から位相変調用スキャナ83に入射した照明光は、位相変調用スキャナ83を通って第2リレーレンズ84を透過する。第2リレーレンズ84を透過した照明光は、略平行光となり、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。 The illumination light that has passed through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 enters the beam splitter 86 of the phase modulation unit 80 . A part of the illumination light that has entered the beam splitter 86 from the collimator lens 22 passes through the beam splitter 86 and enters the first relay lens 81 . The illumination light incident on the first relay lens 81 is transmitted through the first relay lens 81 and reflected by the mirror 82. The illumination light reflected by the mirror 82 enters the phase modulation scanner 83 and is once focused at a position B2 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 83 scans the phase modulation element 65 with the illumination light that has entered the phase modulation scanner 83 . The illumination light that has entered the phase modulation scanner 83 from the mirror 82 passes through the phase modulation scanner 83 and is transmitted through the second relay lens 84 . The illumination light transmitted through the second relay lens 84 becomes substantially parallel light, and is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65.

照明光が位相変調素子65における複数の照射領域(例えば、第1~第16照射領域SA1~SA16)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ83は、位相変調用スキャナ83に入射する照明光によ
り位相変調素子65を走査することで、位相変調素子65における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
When the illumination light is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to 16th irradiation areas SA1 to SA16) in the phase modulation element 65, phase modulation occurs in the irradiation area irradiated with the illumination light. The phase of the illumination light changes depending on the pattern. The illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 is reflected at the irradiation area. Note that the phase modulation scanner 83 scans the phase modulation element 65 with the illumination light incident on the phase modulation scanner 83, thereby determining an irradiation area to which the illumination light is irradiated among a plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65. It is possible to change.

位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第2リレーレンズ84を透過する。第2リレーレンズ84を透過した照明光は、位相変調用スキャナ83に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B2において一旦集光する。位相変調用スキャナ83は、第2リレーレンズ84からの照明光がミラー82に向けて進むように、すなわち第2リレーレンズ84からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第2リレーレンズ84から位相変調用スキャナ83に入射した照明光は、位相変調用スキャナ83を通ってミラー82で反射する。ミラー82で反射した照明光は、第1リレーレンズ81を透過し、略平行光となってビームスプリッタ86に入射する。第1リレーレンズ81からビームスプリッタ86に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ86で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。これにより、第1実施形態に係る位相変調ユニット60の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。 The illumination light that is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 and reflected is transmitted through the second relay lens 84 . The illumination light that has passed through the second relay lens 84 enters the phase modulation scanner 83 and is once focused at a position B2 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 83 is arranged so that the illumination light from the second relay lens 84 travels toward the mirror 82, that is, the illumination light from the second relay lens 84 travels along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. change the direction of illumination light. Illumination light that enters the phase modulation scanner 83 from the second relay lens 84 passes through the phase modulation scanner 83 and is reflected by the mirror 82 . The illumination light reflected by the mirror 82 passes through the first relay lens 81 and enters the beam splitter 86 as substantially parallel light. A part of the illumination light that enters the beam splitter 86 from the first relay lens 81 is reflected by the beam splitter 86 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 . Thereby, the phase modulation of the illumination light is performed in the same manner as in the case of the phase modulation unit 60 according to the first embodiment.

[第2実施形態]
次に、図11を参照しながら、第2実施形態に係る顕微鏡101について説明する。第2実施形態に係る顕微鏡101は、走査型顕微鏡とも称される。第2実施形態に係る顕微鏡101は、ステージ11と、光源ユニット16と、照明光学系121と、検出光学系131と、検出器41と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11および光源ユニット16は、第1実施形態に係るステージ11および光源ユニット16と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, referring to FIG. 11, a microscope 101 according to a second embodiment will be described. The microscope 101 according to the second embodiment is also referred to as a scanning microscope. The microscope 101 according to the second embodiment includes a stage 11, a light source unit 16, an illumination optical system 121, a detection optical system 131, a detector 41, a wavefront sensor 46, a calculation device 51, and a storage section 52. , an interface section 53, and a microscope control section 54. The stage 11 and the light source unit 16 have the same configuration as the stage 11 and the light source unit 16 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系121は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系121は、光源ユニット16側から順に、コリメータレンズ122と、ダイクロイックミラー123と、位相変調ユニット60と、試料走査部125と、スキャンレンズ126と、第2対物レンズ127と、対物レンズ128とを有する。照明光学系121に含まれるコリメータレンズ122と、ダイクロイックミラー123と、試料走査部125と、スキャンレンズ126と、第2対物レンズ127と、対物レンズ128の各構成、各機能は、第1実施形態の顕微鏡の照明光学系21に含まれるコリメータレンズ22と、ダイクロイックミラー24と、試料走査部25と、スキャンレンズ26と、第2対物レンズ27と、対物レンズ28と同様なので、説明を省略する。 The illumination optical system 121 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16. The illumination optical system 121 includes, in order from the light source unit 16 side, a collimator lens 122, a dichroic mirror 123, a phase modulation unit 60, a sample scanning section 125, a scan lens 126, a second objective lens 127, and an objective lens 128. and has. The configurations and functions of the collimator lens 122, dichroic mirror 123, sample scanning unit 125, scan lens 126, second objective lens 127, and objective lens 128 included in the illumination optical system 121 are the same as those in the first embodiment. The collimator lens 22, the dichroic mirror 24, the sample scanning unit 25, the scan lens 26, the second objective lens 27, and the objective lens 28 included in the illumination optical system 21 of the microscope are the same, so the explanation will be omitted.

また、検出光学系131は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系131は、試料TP側から順に、対物レンズ128と、第2対物レンズ127と、スキャンレンズ126と、試料走査部125と、位相変調ユニット60と、ダイクロイックミラー123とを含み、位相変調ユニット60が、試料走査部125とダイクロイックミラー123との間に配置されている点が、第1実施形態とは異なる。 Further, the detection optical system 131 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 131 includes, in order from the sample TP side, an objective lens 128, a second objective lens 127, a scan lens 126, a sample scanning section 125, a phase modulation unit 60, and a dichroic mirror 123. This embodiment differs from the first embodiment in that the unit 60 is disposed between the sample scanning section 125 and the dichroic mirror 123.

位相変調ユニット60は、第1実施形態に係る位相変調ユニット60と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第2実施形態において、位相変調ユニット60は、ダイクロイックミラー123を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部125を通った検出光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。 The phase modulation unit 60 has the same configuration as the phase modulation unit 60 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. In the second embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the dichroic mirror 123, and also performs phase modulation on the detection light that has passed through the sample scanning section 125. At least part of the aberrations caused by the optical system 121 and the detection optical system 131 is corrected.

さらに、検出光学系131は、ダイクロイックミラー123側から順に、検出フィルタ132と、集光レンズ133と、挿脱ミラー134と、検出用ピンホール板135とを有
する。また、検出光学系131は、計測用ピンホール板136と、計測用リレーレンズ137とを有するが、これらの各機能、各構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ128と、第2対物レンズ127と、スキャンレンズ126と、試料走査部125と、位相変調ユニット60と、ダイクロイックミラー123は、照明光学系121と検出光学系131の両方に含まれている。
Further, the detection optical system 131 includes, in order from the dichroic mirror 123 side, a detection filter 132, a condensing lens 133, an insertion/removal mirror 134, and a detection pinhole plate 135. Further, the detection optical system 131 includes a measurement pinhole plate 136 and a measurement relay lens 137, but each function and configuration thereof are the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted. In this way, the objective lens 128, the second objective lens 127, the scan lens 126, the sample scanning section 125, the phase modulation unit 60, and the dichroic mirror 123 are used in both the illumination optical system 121 and the detection optical system 131. include.

検出器41および波面センサ46は、第1実施形態に係る検出器41および波面センサ46と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54は、第1実施形態に係る演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The detector 41 and the wavefront sensor 46 have the same configuration as the detector 41 and the wavefront sensor 46 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 have the same configuration as the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 according to the first embodiment. , are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第2実施形態に係る顕微鏡101では、光源ユニット16の光源17から射出された照明光(励起光)は、照明光学系121のコリメータレンズ122を透過して略平行光になり、ダイクロイックミラー123に入射し、ダイクロイックミラー123を透過して位相変調ユニット60に入射する点が第1実施形態とは異なる。試料TPにおいて照明光(励起光)が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。また、試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系131としての対物レンズ128、第2対物レンズ127、スキャンレンズ126、試料走査部125を介して、位相変調ユニット60に入射する点も第1実施形態とは異なる。検出光が位相変調ユニット60に入射すると、位相変調ユニット60は、入射した検出光に対して位相変調を行い、位相変調を行った検出光を射出させる。位相変調ユニット60から射出された略平行光である検出光は、ダイクロイックミラー123に入射する。 In the microscope 101 according to the second embodiment, the illumination light (excitation light) emitted from the light source 17 of the light source unit 16 passes through the collimator lens 122 of the illumination optical system 121 and becomes substantially parallel light, and is then sent to the dichroic mirror 123. This differs from the first embodiment in that the light enters, passes through the dichroic mirror 123, and enters the phase modulation unit 60. Fluorescence is emitted as detection light from a fluorescent substance contained in a portion of the sample TP where illumination light (excitation light) is focused. Further, the detection light (fluorescence) generated in the sample TP passes through the objective lens 128 as the detection optical system 131, the second objective lens 127, the scan lens 126, and the sample scanning section 125, and enters the phase modulation unit 60 at the point where it enters the phase modulation unit 60. This embodiment is also different from the first embodiment. When the detection light enters the phase modulation unit 60, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the incident detection light and emits the phase modulated detection light. The detection light, which is substantially parallel light, emitted from the phase modulation unit 60 enters the dichroic mirror 123.

第2実施形態に係る顕微鏡101において、挿脱ミラー134の代わりにビームスプリッタ(図示せず)が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過して検出器41に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ46に到達するように構成されてもよい。 In the microscope 101 according to the second embodiment, a beam splitter (not shown) is provided in place of the removable mirror 134, and a portion of the detection light incident on the beam splitter is transmitted through the beam splitter to the detector 41. The other part of the detection light that reaches the beam splitter and enters the beam splitter may be configured so that it is reflected by the beam splitter and reaches the wavefront sensor 46.

第2実施形態に係る顕微鏡101において、照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光は、位相変調ユニット60の第1リレーレンズ61に入射するが、その後は第1実施形態と同様なので、説明を省略する。なお、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第2リレーレンズ64を透過して第2位相変調用スキャナ66を通ると、照明光学系121の光軸AX11に沿って進むようになる。 In the microscope 101 according to the second embodiment, the illumination light transmitted through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121 enters the first relay lens 61 of the phase modulation unit 60, but the subsequent steps are the same as in the first embodiment. The explanation will be omitted. Note that when the illumination light reflected from any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 passes through the second relay lens 64 and passes through the second phase modulation scanner 66, it is reflected by the illumination optical system 121. It begins to advance along the optical axis AX11.

また、検出光学系131としての試料走査部125を通った検出光は、位相変調ユニット60の第3リレーレンズ68に入射する。第3リレーレンズ68に入射した検出光は、照明光とは逆の順で、第3リレーレンズ68と、第2ミラー67と、第2位相変調用スキャナ66と、第2リレーレンズ64を通って、位相変調素子65における複数の照射領域のうち照明光と同じ照射領域に照射される。 Furthermore, the detection light that has passed through the sample scanning section 125 as the detection optical system 131 is incident on the third relay lens 68 of the phase modulation unit 60 . The detection light that has entered the third relay lens 68 passes through the third relay lens 68, the second mirror 67, the second phase modulation scanner 66, and the second relay lens 64 in the reverse order of the illumination light. The same irradiation area as the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65.

検出光が位相変調素子65における照明光と同じ照射領域に照射されると、当該照射領域における位相変調パターンに応じて検出光の位相が変化する。位相変調素子65における照明光と同じ照射領域に照射された検出光は、当該照射領域で反射する。 When the detection light is irradiated onto the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 65, the phase of the detection light changes according to the phase modulation pattern in the irradiation area. The detection light irradiated onto the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 65 is reflected at the irradiation area.

位相変調素子65における照明光と同じ照射領域に照射されて反射した検出光は、第2リレーレンズ64と、第1位相変調用スキャナ63を通って第1ミラー62で反射する。第1ミラー62で反射した検出光は、第1リレーレンズ61を透過し、略平行光となって
検出光学系131としてのダイクロイックミラー123に入射する。このようにして、位相変調ユニット60による検出光に対する位相変調が行われる。
The detection light that is irradiated onto the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 65 and reflected passes through the second relay lens 64 and the first phase modulation scanner 63 and is reflected by the first mirror 62 . The detection light reflected by the first mirror 62 passes through the first relay lens 61, becomes substantially parallel light, and enters the dichroic mirror 123 serving as the detection optical system 131. In this way, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the detection light.

なお、位相変調素子65における照明光と同じ照射領域で反射した検出光は、第2リレーレンズ64を透過して第1位相変調用スキャナ63を通ると、検出光学系131の光軸AX12に沿って進むようになる。第1位相変調用スキャナ63における検出光のデスキャンによって、第2位相変調用スキャナ66(および第1位相変調用スキャナ63)が検出光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第1リレーレンズ61を透過した検出光は、略平行光となって検出光学系131としてのダイクロイックミラー123に入射することができる。 Note that when the detection light reflected in the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 65 passes through the second relay lens 64 and passes through the first phase modulation scanner 63, it is reflected along the optical axis AX12 of the detection optical system 131. You will be able to move forward. Even though the second phase modulation scanner 66 (and the first phase modulation scanner 63) changes the traveling direction of the detection light and changes the irradiation area by descanning the detection light in the first phase modulation scanner 63, The detection light transmitted through the first relay lens 61 becomes substantially parallel light and can be incident on the dichroic mirror 123 as the detection optical system 131.

第1位相変調用スキャナ63および第2位相変調用スキャナ66は、照明光および検出光により位相変調素子65を走査することで、位相変調素子65における複数の照射領域の中で照明光および検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。第1位相変調用スキャナ63および第2位相変調用スキャナ66は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子65において照明光および検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける複数の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子65は、位相変調素子65の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第1位相変調用スキャナ63および第2位相変調用スキャナ66が位相変調素子65における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系121と検出光学系131に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 The first phase modulation scanner 63 and the second phase modulation scanner 66 scan the phase modulation element 65 with the illumination light and the detection light, so that the illumination light and the detection light are It is possible to change the irradiation area where the light is irradiated. The first phase modulation scanner 63 and the second phase modulation scanner 66 control the irradiation area that is irradiated with illumination light and detection light in the phase modulation element 65 when the observation area in which the microscope observation is performed on the sample TP is displaced. change. Note that a phase modulation pattern for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131, that is, the sample TP and the illumination optical system 121, is created for each of the plurality of observation areas on the sample TP. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations generated in the detection optical system 131 is determined in advance. The phase modulation element 65 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the first phase modulation scanner 63 and the second phase modulation scanner 66 change the irradiation area on the phase modulation element 65 for each observation area, so that a phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area is obtained. ) can change (modulate) the phase of the illumination light. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least part of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131 are corrected.

また、第2実施形態に係る顕微鏡101を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第2実施形態によれば、位相変調ユニット60により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 Further, even when using the microscope 101 according to the second embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. Therefore, according to the second embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained. Further, according to the second embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the detection light in addition to the phase modulation on the illumination light, so it is possible to obtain a higher quality image of the sample TP in a short time. It becomes possible.

第2実施形態に係る顕微鏡101において、例えば、波面センサ46、挿脱ミラー134、計測用ピンホール板136、および計測用リレーレンズ137を設けずに、検出器41に入射する検出光に基づいて、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差の少なくとも一部の計測を行うようにしてもよい。この場合、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差(位相変調パターン)の計測を行うようにしてもよい。 In the microscope 101 according to the second embodiment, for example, the wavefront sensor 46, the insertion/removal mirror 134, the measurement pinhole plate 136, and the measurement relay lens 137 are not provided, and based on the detection light incident on the detector 41, , at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131 may be measured. In this case, the aberration (phase modulation pattern) may be measured by a modification of the process for measuring the aberration described in the first embodiment.

第2実施形態に係る顕微鏡101において、位相変調ユニット60に代えて、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80が設けられるようにしてもよい。上述の第2実施形態の場合と同様にして、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope 101 according to the second embodiment, a phase modulation unit 80 according to a modification of the first embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 60. Similarly to the second embodiment described above, the phase modulation unit 80 according to the modification of the first embodiment can perform phase modulation on the illumination light and the detection light.

[第3実施形態]
次に、図12を参照しながら、第3実施形態に係る顕微鏡201について説明する。第3実施形態に係る顕微鏡201は、走査型顕微鏡とも称される。第3実施形態に係る顕微鏡201は、ステージ11と、光源ユニット16と、照明光学系221と、検出光学系2
31と、検出器41と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11および光源ユニット16は、第1実施形態に係るステージ11および光源ユニット16と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, a microscope 201 according to a third embodiment will be described with reference to FIG. 12. The microscope 201 according to the third embodiment is also referred to as a scanning microscope. A microscope 201 according to the third embodiment includes a stage 11, a light source unit 16, an illumination optical system 221, and a detection optical system 2.
31, a detector 41, a wavefront sensor 46, an arithmetic unit 51, a storage section 52, an interface section 53, and a microscope control section 54. The stage 11 and the light source unit 16 have the same configuration as the stage 11 and the light source unit 16 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系221は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系221は、光源ユニット16側から順に、コリメータレンズ222と、位相変調ユニット60と、第1ダイクロイックミラー224と、試料走査部225と、スキャンレンズ226と、第2対物レンズ227と、第2ダイクロイックミラー228と、対物レンズ229とを有する。照明光学系221に含まれるコリメータレンズ222と、ダイクロイックミラー224と、試料走査部225と、スキャンレンズ226と、第2対物レンズ227と、対物レンズ229の各構成、各機能は、第1実施形態の顕微鏡の照明光学系21に含まれるコリメータレンズ22と、ダイクロイックミラー24と、試料走査部25と、スキャンレンズ26と、第2対物レンズ27と、対物レンズ28と同様なので、説明を省略する。 The illumination optical system 221 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16. The illumination optical system 221 includes, in order from the light source unit 16 side, a collimator lens 222, a phase modulation unit 60, a first dichroic mirror 224, a sample scanning section 225, a scan lens 226, a second objective lens 227, and a second objective lens 227. It has two dichroic mirrors 228 and an objective lens 229. The configurations and functions of the collimator lens 222, dichroic mirror 224, sample scanning unit 225, scan lens 226, second objective lens 227, and objective lens 229 included in the illumination optical system 221 are the same as those in the first embodiment. The collimator lens 22, the dichroic mirror 24, the sample scanning unit 25, the scan lens 26, the second objective lens 27, and the objective lens 28 included in the illumination optical system 21 of the microscope are the same, so the explanation will be omitted.

位相変調ユニット60は、第1実施形態に係る位相変調ユニット60と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第3実施形態において、位相変調ユニット60は、コリメータレンズ222を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系221で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。 The phase modulation unit 60 has the same configuration as the phase modulation unit 60 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. In the third embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 222, and corrects at least part of the aberrations that occur between the sample TP and the illumination optical system 221.

検出光学系231は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系231は、試料TP側から順に、対物レンズ229と、第2ダイクロイックミラー228と、第2対物レンズ227と、スキャンレンズ226と、試料走査部225と、第1ダイクロイックミラー224とを含む。さらに、検出光学系231は、第2ダイクロイックミラー228側から順に、第1検出用リレーレンズ232と、第2検出用リレーレンズ233と、検出フィルタ234とを有する。また、検出光学系231は、第1ダイクロイックミラー224側から順に、計測用フィルタ235と、集光レンズ236と、計測用ピンホール板237と、計測用リレーレンズ238とを有するが、これらの各機能、各構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ229と、第2ダイクロイックミラー228と、第2対物レンズ227と、スキャンレンズ226と、試料走査部225と、第1ダイクロイックミラー224は、照明光学系221と検出光学系231の両方に含まれている。 The detection optical system 231 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 231 includes, in order from the sample TP side, an objective lens 229, a second dichroic mirror 228, a second objective lens 227, a scan lens 226, a sample scanning section 225, and a first dichroic mirror 224. . Further, the detection optical system 231 includes, in order from the second dichroic mirror 228 side, a first detection relay lens 232, a second detection relay lens 233, and a detection filter 234. Further, the detection optical system 231 includes, in order from the first dichroic mirror 224 side, a measurement filter 235, a condenser lens 236, a measurement pinhole plate 237, and a measurement relay lens 238. The functions and configurations are the same as those in the first embodiment, so descriptions thereof will be omitted. In this way, the objective lens 229, the second dichroic mirror 228, the second objective lens 227, the scan lens 226, the sample scanning section 225, and the first dichroic mirror 224 are connected to the illumination optical system 221 and the detection optical system 231. included in both.

なお、第2ダイクロイックミラー228は、対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路に対して挿脱可能に配設される。第2ダイクロイックミラー228が対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路に挿入される場合、光源ユニット16からの照明光は、第2ダイクロイックミラー228を透過して対物レンズ229に入射し、試料TPからの検出光は、第2ダイクロイックミラー228で反射して第1検出用リレーレンズ232に入射する。第2ダイクロイックミラー228が対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路から離脱する場合、光源ユニット16からの照明光は、対物レンズ229に入射し、試料TPからの検出光は、第2対物レンズ227に入射する。 Note that the second dichroic mirror 228 is arranged to be removably inserted into the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227. When the second dichroic mirror 228 is inserted into the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227, the illumination light from the light source unit 16 passes through the second dichroic mirror 228 and enters the objective lens 229. , the detection light from the sample TP is reflected by the second dichroic mirror 228 and enters the first detection relay lens 232 . When the second dichroic mirror 228 leaves the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227, the illumination light from the light source unit 16 enters the objective lens 229, and the detection light from the sample TP enters the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227. The light enters the second objective lens 227.

第1検出用リレーレンズ232は、試料TPからの検出光を集光する。第2検出用リレーレンズ233は、試料TPからの検出光を再び略平行光にする。検出フィルタ234は、試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光(例えば、蛍光)を透過させる。検出フィルタ234は、例えば、試料TPで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。検出器41は、試料TPからの検出光を検出する。 The first detection relay lens 232 collects detection light from the sample TP. The second detection relay lens 233 converts the detection light from the sample TP into substantially parallel light again. The detection filter 234 transmits light in a predetermined wavelength band (for example, fluorescence) among the light generated by the sample TP. The detection filter 234 blocks at least a portion of, for example, illumination light reflected by the sample TP, external light, stray light, and the like. Detector 41 detects detection light from sample TP.

検出器41および波面センサ46は、第1実施形態に係る検出器41および波面センサ46と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54は、第1実施形態に係る演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The detector 41 and the wavefront sensor 46 have the same configuration as the detector 41 and the wavefront sensor 46 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 have the same configuration as the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 according to the first embodiment. , are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第3実施形態において、顕微鏡制御部54は、試料走査部225に制御信号を送信して、試料走査部225により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部230に制御信号を送信して、対物レンズ保持部230に保持される対物レンズ229の位置を制御する。顕微鏡制御部54は、第2ダイクロイックミラー228に制御信号を送信して、第2ダイクロイックミラー228の挿脱を制御する。 In the third embodiment, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the sample scanning unit 225 to control the traveling direction of the illumination light and detection light that are changed by the sample scanning unit 225. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the objective lens holding unit 230 to control the position of the objective lens 229 held by the objective lens holding unit 230. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the second dichroic mirror 228 to control insertion and removal of the second dichroic mirror 228.

光源ユニット16の光源17から射出された照明光(励起光)は、照明光学系221のコリメータレンズ222、位相変調ユニット60、第1ダイクロイックミラー224、試料走査部225、スキャンレンズ226、および第2対物レンズ227を経て、第2ダイクロイックミラー228に到達する点は、第1実施形態と同様である。 The illumination light (excitation light) emitted from the light source 17 of the light source unit 16 passes through the collimator lens 222 of the illumination optical system 221, the phase modulation unit 60, the first dichroic mirror 224, the sample scanning section 225, the scan lens 226, and the second The point that the light reaches the second dichroic mirror 228 via the objective lens 227 is the same as in the first embodiment.

第2ダイクロイックミラー228が対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路に挿入されている場合、照明光は、第2ダイクロイックミラー228を透過して対物レンズ229に入射する。対物レンズ229に入射した照明光は、対物レンズ229を透過し、対物レンズ229の焦点面に集光される。試料TPにおいて照明光が集光される部分(すなわち、対物レンズ229の焦点面と重なる部分)は、試料走査部225によりx方向とy方向との2方向において2次元的に走査される。 When the second dichroic mirror 228 is inserted into the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227, the illumination light passes through the second dichroic mirror 228 and enters the objective lens 229. The illumination light incident on the objective lens 229 passes through the objective lens 229 and is focused on the focal plane of the objective lens 229. A portion of the sample TP where the illumination light is focused (that is, a portion that overlaps with the focal plane of the objective lens 229) is two-dimensionally scanned in two directions, the x direction and the y direction, by the sample scanning unit 225.

試料TPにおいて照明光(励起光)が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系231としての対物レンズ229に入射する。対物レンズ229に入射した検出光は、対物レンズ229を透過し、第2ダイクロイックミラー228に入射する。第2ダイクロイックミラー228に入射した検出光(蛍光)は、照明光(励起光)と波長が異なるため、第2ダイクロイックミラー228で反射して第1検出用リレーレンズ232および第2検出用リレーレンズ233を透過する。第1検出用リレーレンズ232および第2検出用リレーレンズ233を透過した蛍光は、検出フィルタ234を通って検出器41に入射する。検出器41の機能、構成は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。 Fluorescence is emitted as detection light from a fluorescent substance contained in a portion of the sample TP where illumination light (excitation light) is focused. Detection light (fluorescence) generated by the sample TP enters an objective lens 229 as a detection optical system 231. The detection light that has entered the objective lens 229 passes through the objective lens 229 and enters the second dichroic mirror 228 . Since the detection light (fluorescence) that has entered the second dichroic mirror 228 has a different wavelength from the illumination light (excitation light), it is reflected by the second dichroic mirror 228 and passes through the first detection relay lens 232 and the second detection relay lens. Transmits 233. The fluorescence transmitted through the first detection relay lens 232 and the second detection relay lens 233 passes through the detection filter 234 and enters the detector 41 . The function and configuration of the detector 41 are the same as those in the first embodiment, so their explanation will be omitted.

第2ダイクロイックミラー228が対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路から離脱している場合、スキャンレンズ226および第2対物レンズ227を透過した照明光は、対物レンズ229に入射して透過し、対物レンズ229の焦点面に集光される。試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系231としての対物レンズ229に入射して透過し、第2対物レンズ227およびスキャンレンズ226を透過して試料走査部225に入射するが、その後、波面センサ46に入射するまでは、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと検出光学系231で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。 When the second dichroic mirror 228 is separated from the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227, the illumination light that has passed through the scan lens 226 and the second objective lens 227 enters the objective lens 229. The light is transmitted and focused on the focal plane of the objective lens 229. The detection light (fluorescence) generated in the sample TP enters and passes through the objective lens 229 as the detection optical system 231, passes through the second objective lens 227 and the scan lens 226, and enters the sample scanning unit 225. Thereafter, the process until it is incident on the wavefront sensor 46 is the same as in the first embodiment, so the explanation will be omitted. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the aberration of the wavefront to the microscope control unit 54 as a measurement signal. The microscope control unit 54 acquires data regarding at least part of the aberrations occurring in the sample TP and the detection optical system 231 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46.

第3実施形態に係る顕微鏡201において、第1実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット60による照明光に対する位相変調が行われる。また、第3実施形態に係る顕微鏡201を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取
得することが可能である。従って、第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第3実施形態によれば、検出光が検出器41に入射するまでに通過する光学素子の数が少ないため、検出光の光量の損失を低減させることができる。
In the microscope 201 according to the third embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the first embodiment. Further, even when using the microscope 201 according to the third embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. Therefore, according to the third embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained. Furthermore, according to the third embodiment, since the number of optical elements through which the detection light passes before entering the detector 41 is small, it is possible to reduce loss in the amount of detection light.

なお、第3実施形態では、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理における、ステップST401において、挿脱ミラー34を集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路に挿入するのに代えて、第2ダイクロイックミラー228を対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路から離脱させる。また、ステップST403において、挿脱ミラー34を集光レンズ33と検出用ピンホール板35との間の光路から離脱させるのに代えて、第2ダイクロイックミラー228を対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路に挿入する。 In the third embodiment, in step ST401 in the process of measuring aberrations described in the first embodiment, the insertion/removal mirror 34 is inserted into the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35. Instead, the second dichroic mirror 228 is removed from the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227. Furthermore, in step ST403, instead of removing the insertion/removal mirror 34 from the optical path between the condenser lens 33 and the detection pinhole plate 35, the second dichroic mirror 228 is inserted between the objective lens 229 and the second objective lens 227. Insert into the optical path between the

第3実施形態に係る顕微鏡201において、例えば、波面センサ46、第1ダイクロイックミラー224、計測用フィルタ235、集光レンズ236、計測用ピンホール板237、および計測用リレーレンズ238を設けずに、検出器41に入射する検出光に基づいて、試料TPと照明光学系221と検出光学系231で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差(位相変調パターン)の計測を行うようにしてもよい。またこの場合、第2ダイクロイックミラー228が対物レンズ229と第2対物レンズ227との間の光路に配置固定されてもよい。 In the microscope 201 according to the third embodiment, for example, without providing the wavefront sensor 46, the first dichroic mirror 224, the measurement filter 235, the condenser lens 236, the measurement pinhole plate 237, and the measurement relay lens 238, Based on the detection light incident on the detector 41, aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 221, and the detection optical system 231 may be measured. In this case, the aberration (phase modulation pattern) may be measured by a modified example of the process for measuring the aberration described in the first embodiment. Further, in this case, the second dichroic mirror 228 may be arranged and fixed on the optical path between the objective lens 229 and the second objective lens 227.

第3実施形態に係る顕微鏡201において、位相変調ユニット60に代えて、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80が設けられるようにしてもよい。上述の第1実施形態の変形例の場合と同様にして、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope 201 according to the third embodiment, a phase modulation unit 80 according to a modification of the first embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 60. Similarly to the modification of the first embodiment described above, the phase modulation unit 80 according to the modification of the first embodiment can perform phase modulation on illumination light.

[第4実施形態]
次に、図13を参照しながら、第4実施形態に係る顕微鏡301について説明する。第4実施形態に係る顕微鏡301は、走査型顕微鏡とも称される。第4実施形態に係る顕微鏡301は、ステージ11と、光源ユニット16と、照明光学系321と、検出光学系331と、計測光学系335と、検出器41と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11および光源ユニット16は、第1実施形態に係るステージ11および光源ユニット16と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a microscope 301 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. 13. The microscope 301 according to the fourth embodiment is also referred to as a scanning microscope. A microscope 301 according to the fourth embodiment includes a stage 11, a light source unit 16, an illumination optical system 321, a detection optical system 331, a measurement optical system 335, a detector 41, a wavefront sensor 46, and a calculation device 51. , a storage section 52 , an interface section 53 , and a microscope control section 54 . The stage 11 and the light source unit 16 have the same configuration as the stage 11 and the light source unit 16 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系321は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系321は、光源ユニット16側から順に、コリメータレンズ322と、位相変調ユニット60と、ダイクロイックミラー324と、試料走査部325と、スキャンレンズ326と、第2対物レンズ327と、照明用対物レンズ328とを有する。照明光学系321に含まれるコリメータレンズ322と、ダイクロイックミラー324と、試料走査部325と、スキャンレンズ326と、第2対物レンズ327と、照明用対物レンズ328の各構成、各機能は、第1実施形態の顕微鏡の照明光学系21に含まれるコリメータレンズ22と、ダイクロイックミラー24と、試料走査部25と、スキャンレンズ26と、第2対物レンズ27と、対物レンズ28と同様なので、説明を省略する。 The illumination optical system 321 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16. The illumination optical system 321 includes, in order from the light source unit 16 side, a collimator lens 322, a phase modulation unit 60, a dichroic mirror 324, a sample scanning section 325, a scan lens 326, a second objective lens 327, and an illumination objective. It has a lens 328. The configurations and functions of the collimator lens 322, dichroic mirror 324, sample scanning unit 325, scan lens 326, second objective lens 327, and illumination objective lens 328 included in the illumination optical system 321 are as follows: They are the same as the collimator lens 22, dichroic mirror 24, sample scanning section 25, scan lens 26, second objective lens 27, and objective lens 28 included in the illumination optical system 21 of the microscope in the embodiment, so description thereof will be omitted. do.

位相変調ユニット60は、第1実施形態に係る位相変調ユニット60と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The phase modulation unit 60 has the same configuration as the phase modulation unit 60 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

検出光学系331は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系331は、試料TP側から順に、検出用対物レンズ332と、検出フィルタ334とを有する
。検出用対物レンズ332は、ステージ11の上方近傍に配置される。検出用対物レンズ332は、カバーガラス等の保持部材(図示せず)を介して、照明用対物レンズ328とは反対側からステージ11上の試料TPと対向する。検出用対物レンズ332と保持部材との間隙部は、空気等の気体で満たされていてもよく、浸液で満たされていてもよい。
The detection optical system 331 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 331 includes, in order from the sample TP side, a detection objective lens 332 and a detection filter 334. The detection objective lens 332 is arranged near the top of the stage 11. The detection objective lens 332 faces the sample TP on the stage 11 from the side opposite to the illumination objective lens 328 via a holding member (not shown) such as a cover glass. The gap between the detection objective lens 332 and the holding member may be filled with gas such as air, or may be filled with immersion liquid.

また、検出用対物レンズ332は、検出用対物レンズ保持部333を介して、顕微鏡301の筐体(図示せず)に取り付けられている。検出用対物レンズ保持部333は、例えば電動モータ等の駆動装置(図示せず)を用いて構成される。検出用対物レンズ保持部333は、レボルバ(図示せず)とともに検出用対物レンズ332をz方向に上下移動させる。検出用対物レンズ保持部333により検出用対物レンズ332がz方向に移動すると、試料TPに対する検出用対物レンズ332の相対位置が変化し、試料TPに対する検出用対物レンズ332の焦点位置がz方向に変化する。照明用対物レンズ保持部329により照明用対物レンズ328の焦点位置をz方向に変位させ、照明用対物レンズ328の焦点位置と合わせるように、検出用対物レンズ保持部333により検出用対物レンズ332の焦点位置をz方向に変位させることで、試料TPの内部であってz方向の位置が異なる断面の画像、すなわちzスタック画像を取得することができる。 Further, the detection objective lens 332 is attached to the casing (not shown) of the microscope 301 via a detection objective lens holder 333. The detection objective lens holder 333 is configured using, for example, a drive device (not shown) such as an electric motor. The detection objective lens holder 333 moves the detection objective lens 332 up and down in the z direction together with a revolver (not shown). When the detection objective lens 332 is moved in the z direction by the detection objective lens holder 333, the relative position of the detection objective lens 332 with respect to the sample TP changes, and the focal position of the detection objective lens 332 with respect to the sample TP is moved in the z direction. Change. The illumination objective lens holder 329 displaces the focal position of the illumination objective lens 328 in the z direction, and the detection objective lens holder 333 moves the detection objective lens 332 to match the focal position of the illumination objective lens 328. By displacing the focal point position in the z-direction, it is possible to obtain images of cross sections inside the sample TP at different positions in the z-direction, that is, z-stack images.

検出フィルタ334は、試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光(例えば、蛍光)を透過させる。検出フィルタ334は、例えば、試料TPを透過した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。検出器41は、試料TPからの検出光を検出する。 The detection filter 334 transmits light (for example, fluorescence) in a predetermined wavelength band among the light generated by the sample TP. The detection filter 334 blocks at least a portion of, for example, illumination light, external light, stray light, etc. that have passed through the sample TP. Detector 41 detects detection light from sample TP.

計測光学系335は、試料TPで発生した光を計測光として受光する。計測光学系335は、試料TP側から順に、照明用対物レンズ328と、第2対物レンズ327と、スキャンレンズ326と、試料走査部325と、ダイクロイックミラー324とを含む。さらに、計測光学系335は、ダイクロイックミラー324側から順に、計測用フィルタ336と、集光レンズ337と、計測用ピンホール板338と、計測用リレーレンズ339とを有するが、これらの各機能、各構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、照明用対物レンズ328と、第2対物レンズ327と、スキャンレンズ326と、試料走査部325と、ダイクロイックミラー324は、照明光学系321と計測光学系335の両方に含まれている。 The measurement optical system 335 receives light generated by the sample TP as measurement light. The measurement optical system 335 includes, in order from the sample TP side, an illumination objective lens 328, a second objective lens 327, a scan lens 326, a sample scanning section 325, and a dichroic mirror 324. Further, the measurement optical system 335 includes, in order from the dichroic mirror 324 side, a measurement filter 336, a condensing lens 337, a measurement pinhole plate 338, and a measurement relay lens 339. Each configuration is the same as that in the first embodiment, so description thereof will be omitted. In this way, the illumination objective lens 328, the second objective lens 327, the scan lens 326, the sample scanning section 325, and the dichroic mirror 324 are included in both the illumination optical system 321 and the measurement optical system 335. .

検出器41および波面センサ46は、第1実施形態に係る検出器41および波面センサ46と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54は、第1実施形態に係る演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The detector 41 and the wavefront sensor 46 have the same configuration as the detector 41 and the wavefront sensor 46 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 have the same configuration as the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 according to the first embodiment. , are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第4実施形態において、顕微鏡制御部54は、試料走査部325に制御信号を送信して、試料走査部325により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部54は、照明用対物レンズ保持部329および検出用対物レンズ保持部333に制御信号を送信して、照明用対物レンズ保持部329に保持される照明用対物レンズ328の位置および、検出用対物レンズ保持部333に保持される検出用対物レンズ332の位置を制御する。 In the fourth embodiment, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the sample scanning unit 325 to control the traveling direction of the illumination light and detection light that are changed by the sample scanning unit 325. The microscope control unit 54 transmits control signals to the illumination objective lens holding unit 329 and the detection objective lens holding unit 333 to determine the position of the illumination objective lens 328 held in the illumination objective lens holding unit 329 and the detection The position of the detection objective lens 332 held by the detection objective lens holder 333 is controlled.

光源ユニット16の光源17から射出された照明光(励起光)は、照明光学系321のコリメータレンズ322、位相変調ユニット60、ダイクロイックミラー324、試料走査部325、スキャンレンズ326、および第2対物レンズ327を経て、照明用対物レンズ328に入射する点は、第1実施形態と同様である。照明用対物レンズ328に入射した照明光は、照明用対物レンズ328を透過し、照明用対物レンズ328の焦点面に集
光される。試料TPにおいて照明光が集光される部分(すなわち、照明用対物レンズ328の焦点面と重なる部分)は、試料走査部325によりx方向とy方向との2方向において2次元的に走査される。
The illumination light (excitation light) emitted from the light source 17 of the light source unit 16 is transmitted to the collimator lens 322 of the illumination optical system 321, the phase modulation unit 60, the dichroic mirror 324, the sample scanning section 325, the scan lens 326, and the second objective lens. The point where the light passes through 327 and enters the illumination objective lens 328 is the same as in the first embodiment. The illumination light that has entered the illumination objective lens 328 passes through the illumination objective lens 328 and is focused on the focal plane of the illumination objective lens 328. A portion of the sample TP where the illumination light is focused (that is, a portion that overlaps with the focal plane of the illumination objective lens 328) is two-dimensionally scanned in two directions, the x direction and the y direction, by the sample scanning unit 325. .

試料TPにおいて照明光(励起光)が集光される部分に含まれる蛍光物質から、蛍光が発光する。試料TPで発生した光(蛍光)の一部は、検出光として検出光学系331の検出用対物レンズ332に入射する。検出用対物レンズ332に入射した検出光は、検出用対物レンズ332を透過し、検出フィルタ334を通って検出器41に入射する。 Fluorescence is emitted from a fluorescent substance contained in a portion of the sample TP where the illumination light (excitation light) is focused. A part of the light (fluorescence) generated by the sample TP enters the detection objective lens 332 of the detection optical system 331 as detection light. The detection light incident on the detection objective lens 332 passes through the detection objective lens 332, passes through the detection filter 334, and enters the detector 41.

試料TPで発生した光(蛍光)の他の一部は、計測光として計測光学系335としての照明用対物レンズ328に入射して透過し、第2対物レンズ327およびスキャンレンズ326を透過して試料走査部325に入射するが、その後、波面センサ46に入射するまでは、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した計測光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系321で生じる収差に関するデータを取得する。 The other part of the light (fluorescence) generated by the sample TP enters and passes through the illumination objective lens 328 as the measurement optical system 335 as measurement light, and passes through the second objective lens 327 and the scan lens 326. Although the light enters the sample scanning unit 325, the steps from then on until the light enters the wavefront sensor 46 are the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the measurement light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the aberration of the wavefront to the microscope control unit 54 as a measurement signal. The microscope control unit 54 acquires data regarding aberrations occurring in the sample TP and the illumination optical system 321 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46.

第4実施形態に係る顕微鏡301において、第1実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット60による照明光に対する位相変調が行われる。また、第4実施形態に係る顕微鏡301を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第4実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第4実施形態によれば、検出用対物レンズ332が、照明用対物レンズ328とは反対側からステージ11上の試料TPと対向するため、試料TPで発生した散乱光を検出光として検出する場合に、検出光学系331により試料TPからの前方散乱光を効率よく検出することができる。また、照明光学系321により複数の波長を有する照明光で試料TPを照明し、検出光学系331により試料TPを透過した特定の波長の光を検出光として検出することができる。 In the microscope 301 according to the fourth embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the first embodiment. Further, even when using the microscope 301 according to the fourth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. Therefore, according to the fourth embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained. Further, according to the fourth embodiment, since the detection objective lens 332 faces the sample TP on the stage 11 from the opposite side to the illumination objective lens 328, the scattered light generated by the sample TP is detected as detection light. In this case, the detection optical system 331 can efficiently detect forward scattered light from the sample TP. Further, the illumination optical system 321 can illuminate the sample TP with illumination light having a plurality of wavelengths, and the detection optical system 331 can detect light of a specific wavelength that has passed through the sample TP as detection light.

なお、第4実施形態では、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理における、ステップST401およびステップST403が省略される。また、ステップST402において、試料TPにおける収差計測位置で発生した計測光(蛍光)は、前述したように、計測光学系335を介して波面センサ46に入射する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した計測光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系321で生じる収差に関するデータを取得する。 Note that in the fourth embodiment, step ST401 and step ST403 in the process of measuring aberrations described in the first embodiment are omitted. Furthermore, in step ST402, the measurement light (fluorescence) generated at the aberration measurement position in the sample TP enters the wavefront sensor 46 via the measurement optical system 335, as described above. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the measurement light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the aberration of the wavefront to the microscope control unit 54 as a measurement signal. The microscope control unit 54 acquires data regarding aberrations occurring in the sample TP and the illumination optical system 321 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46.

第4実施形態に係る顕微鏡301において、例えば、波面センサ46、ダイクロイックミラー324、計測用フィルタ336、集光レンズ337、計測用ピンホール板338、および計測用リレーレンズ339を設けずに、検出器41に入射する検出光に基づいて、試料TPと照明光学系321と検出光学系331で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差(位相変調パターン)の計測を行うようにしてもよい。 In the microscope 301 according to the fourth embodiment, for example, the detector is not provided with the wavefront sensor 46, the dichroic mirror 324, the measurement filter 336, the condenser lens 337, the measurement pinhole plate 338, and the measurement relay lens 339. Based on the detection light incident on 41, aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 321, and the detection optical system 331 may be measured. In this case, the aberration (phase modulation pattern) may be measured by a modified example of the process for measuring the aberration described in the first embodiment.

第4実施形態に係る顕微鏡301において、位相変調ユニット60に代えて、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80が設けられるようにしてもよい。上述の第1実施形態の変形例の場合と同様にして、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope 301 according to the fourth embodiment, a phase modulation unit 80 according to a modification of the first embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 60. Similarly to the modification of the first embodiment described above, the phase modulation unit 80 according to the modification of the first embodiment can perform phase modulation on illumination light.

[第5実施形態]
次に、図14を参照しながら、第5実施形態に係る顕微鏡401について説明する。第
5実施形態に係る顕微鏡401は、落射蛍光顕微鏡とも称される。第5実施形態に係る顕微鏡401は、ステージ11と、光源ユニット416と、照明光学系421と、検出光学系431と、2次元検出器441と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11は、第1実施形態に係るステージ11と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Fifth embodiment]
Next, a microscope 401 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. 14. The microscope 401 according to the fifth embodiment is also referred to as an epifluorescence microscope. A microscope 401 according to the fifth embodiment includes a stage 11, a light source unit 416, an illumination optical system 421, a detection optical system 431, a two-dimensional detector 441, a wavefront sensor 46, a calculation device 51, and a storage section. 52, an interface section 53, and a microscope control section 54. The stage 11 has the same configuration as the stage 11 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

光源ユニット416は、試料TPに含まれる蛍光物質を励起するための照明光(励起光)を射出させる。光源ユニット416は、光源417と、シャッタ418とを有する。光源417として、例えば、水銀ランプやLED(Light Emitting Diode)ランプ等が用いられる。シャッタ418は、光源417から射出される照明光を通過させるか、もしくは遮るようになっている。 The light source unit 416 emits illumination light (excitation light) for exciting the fluorescent substance contained in the sample TP. Light source unit 416 includes a light source 417 and a shutter 418. As the light source 417, for example, a mercury lamp, an LED (Light Emitting Diode) lamp, or the like is used. The shutter 418 is configured to either pass the illumination light emitted from the light source 417 or block it.

照明光学系421は、光源ユニット416から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系421は、光源ユニット416側から順に、コリメータレンズ422と、照明フィルタ423と、照明用視野絞り424と、照明用リレーレンズ425と、ダイクロイックミラー426と、対物レンズ427とを有する。照明光学系421に含まれるコリメータレンズ422と、ダイクロイックミラー426と、対物レンズ427の各構成、各機能は、第1実施形態の顕微鏡の照明光学系21に含まれるコリメータレンズ22と、ダイクロイックミラー24と、対物レンズ28と同様なので、説明を省略する。照明フィルタ423は、光源ユニット416からの照明光のうち所定の波長域の光(励起光)を透過させる。照明用視野絞り424は、対物レンズ427の焦点位置と光学的に共役な位置に配置される。照明用視野絞り424は、照明光により試料TPが照明される領域を制限する。照明用リレーレンズ425は、光源ユニット416からの照明光を集光する。 The illumination optical system 421 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 416. The illumination optical system 421 includes, in order from the light source unit 416 side, a collimator lens 422, an illumination filter 423, an illumination field stop 424, an illumination relay lens 425, a dichroic mirror 426, and an objective lens 427. The structures and functions of the collimator lens 422, dichroic mirror 426, and objective lens 427 included in the illumination optical system 421 are the same as the collimator lens 22 and dichroic mirror 24 included in the illumination optical system 21 of the microscope in the first embodiment. Since this is the same as the objective lens 28, the explanation will be omitted. The illumination filter 423 transmits light in a predetermined wavelength range (excitation light) out of the illumination light from the light source unit 416. The illumination field stop 424 is arranged at a position optically conjugate with the focal position of the objective lens 427. The field stop for illumination 424 limits the area where the sample TP is illuminated by the illumination light. The illumination relay lens 425 collects the illumination light from the light source unit 416.

検出光学系431は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系431は、試料TP側から順に、対物レンズ427と、ダイクロイックミラー426とを含む。さらに、検出光学系431は、ダイクロイックミラー426側から順に、第2対物レンズ432と、検出用視野絞り433と、コリメータレンズ434と、ミラー435と、位相変調ユニット60と、検出フィルタ436と、挿脱ミラー437と、結像レンズ438とを有する。また、検出光学系431は、挿脱ミラー437側から順に、第1計測用リレーレンズ439と、第2計測用リレーレンズ440とを有する。このように、対物レンズ427と、ダイクロイックミラー426は、照明光学系421と検出光学系431の両方に含まれている。 The detection optical system 431 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 431 includes, in order from the sample TP side, an objective lens 427 and a dichroic mirror 426. Further, the detection optical system 431 includes, in order from the dichroic mirror 426 side, a second objective lens 432, a detection field stop 433, a collimator lens 434, a mirror 435, a phase modulation unit 60, a detection filter 436, and an insert. It has a mirror removal 437 and an imaging lens 438. Further, the detection optical system 431 includes a first measurement relay lens 439 and a second measurement relay lens 440 in order from the insertion/removal mirror 437 side. In this way, the objective lens 427 and the dichroic mirror 426 are included in both the illumination optical system 421 and the detection optical system 431.

第2対物レンズ432は、試料TPからの検出光を集光する。検出用視野絞り433は、対物レンズ427の焦点位置と光学的に共役な位置に配置される。検出用視野絞り433は、顕微鏡401の視野を制限する。コリメータレンズ434は、試料TPからの検出光を略平行光にする。ミラー435は、試料TPからの検出光を位相変調ユニット60に向けて反射させる。 The second objective lens 432 collects detection light from the sample TP. The detection field stop 433 is arranged at a position optically conjugate with the focal position of the objective lens 427. The detection field stop 433 limits the field of view of the microscope 401. The collimator lens 434 converts the detection light from the sample TP into substantially parallel light. Mirror 435 reflects the detection light from sample TP toward phase modulation unit 60 .

位相変調ユニット60は、第1実施形態に係る位相変調ユニット60と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第5実施形態において、位相変調ユニット60は、ミラー435で反射した検出光に対して位相変調を行い、試料TPと検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。 The phase modulation unit 60 has the same configuration as the phase modulation unit 60 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. In the fifth embodiment, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the detection light reflected by the mirror 435, and corrects at least part of the aberrations generated between the sample TP and the detection optical system 431.

検出フィルタ436は、試料TPで発生した光のうち所定の波長帯の光(例えば、蛍光)を透過させる。検出フィルタ436は、例えば、試料TPで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。挿脱ミラー437は、検出フィルタ436と結像レ
ンズ438との間の光路に対して挿脱可能に配設される。挿脱ミラー437が検出フィルタ436と結像レンズ438との間の光路から離脱する場合、試料TPからの検出光は、結像レンズ438に入射する。挿脱ミラー437が検出フィルタ436と結像レンズ438との間の光路に挿入される場合、試料TPからの検出光は、挿脱ミラー437で反射して第1計測用リレーレンズ439に入射する。
The detection filter 436 transmits light in a predetermined wavelength band (for example, fluorescence) among the light generated by the sample TP. The detection filter 436 blocks at least a portion of, for example, illumination light reflected by the sample TP, external light, stray light, and the like. The insertion/removal mirror 437 is arranged to be removable from the optical path between the detection filter 436 and the imaging lens 438. When the insertion/removal mirror 437 leaves the optical path between the detection filter 436 and the imaging lens 438, the detection light from the sample TP enters the imaging lens 438. When the removable mirror 437 is inserted into the optical path between the detection filter 436 and the imaging lens 438, the detection light from the sample TP is reflected by the removable mirror 437 and enters the first measurement relay lens 439. .

結像レンズ438は、試料TPからの検出光を2次元検出器441の検出面上に結像させる。2次元検出器441は、試料TPと光学的に共役な位置に配置される。2次元検出器441は、結像レンズ438により結像した検出光を検出する。2次元検出器441として、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ等が用いられる。 The imaging lens 438 forms an image of the detection light from the sample TP on the detection surface of the two-dimensional detector 441. The two-dimensional detector 441 is arranged at a position optically conjugate with the sample TP. The two-dimensional detector 441 detects the detection light imaged by the imaging lens 438. As the two-dimensional detector 441, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera, or the like is used.

第1計測用リレーレンズ439は、試料TPからの検出光を集光する。第2計測用リレーレンズ440は、試料TPからの検出光を略平行光にする。波面センサ46は、試料TPからの検出光の波面の収差を計測する。 The first measurement relay lens 439 collects the detection light from the sample TP. The second measurement relay lens 440 converts the detection light from the sample TP into substantially parallel light. The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light from the sample TP.

波面センサ46は、第1実施形態に係る波面センサ46と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54は、第1実施形態に係る演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The wavefront sensor 46 has the same configuration as the wavefront sensor 46 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 have the same configuration as the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 according to the first embodiment. , are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第5実施形態において、顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部428に制御信号を送信して、対物レンズ保持部428に保持される対物レンズ427の位置を制御する。顕微鏡制御部54は、シャッタ418に制御信号を送信して、シャッタ418の開閉を制御する。顕微鏡制御部54は、挿脱ミラー437に制御信号を送信して、挿脱ミラー437の挿脱を制御する。 In the fifth embodiment, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the objective lens holding unit 428 to control the position of the objective lens 427 held by the objective lens holding unit 428. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the shutter 418 to control opening and closing of the shutter 418. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the insertion/removal mirror 437 to control insertion/removal of the insertion/removal mirror 437.

光源ユニット416の光源417から射出された照明光(励起光)は、照明光学系421のコリメータレンズ422を透過して略平行光になる。コリメータレンズ422を透過した照明光は、照明フィルタ423および照明用視野絞り424を通って照明用リレーレンズ425を透過する。照明用リレーレンズ425を透過した照明光は、集束しつつダイクロイックミラー426で反射して対物レンズ427に入射する。対物レンズ427に入射した照明光は、対物レンズ427を透過し、対物レンズ427の焦点面に照明用視野絞り424の像を形成する。 Illumination light (excitation light) emitted from the light source 417 of the light source unit 416 passes through the collimator lens 422 of the illumination optical system 421 and becomes substantially parallel light. The illumination light that has passed through the collimator lens 422 passes through an illumination filter 423 and an illumination field diaphragm 424, and is transmitted through an illumination relay lens 425. The illumination light transmitted through the illumination relay lens 425 is reflected by the dichroic mirror 426 while converging, and enters the objective lens 427. The illumination light incident on the objective lens 427 passes through the objective lens 427 and forms an image of the illumination field stop 424 on the focal plane of the objective lens 427.

試料TPにおいて照明光(励起光)が照明用視野絞り424の像を形成する部分(すなわち、対物レンズ427の焦点面と重なる部分)に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料TPで発生した検出光(蛍光)は、検出光学系431としての対物レンズ427に入射する。対物レンズ427に入射した検出光は、対物レンズ427を透過してダイクロイックミラー426に入射する。ダイクロイックミラー426に入射した検出光(蛍光)は、照明光(励起光)と波長が異なるため、ダイクロイックミラー426を透過して第2対物レンズ432に入射する。 Fluorescence is emitted as detection light from a fluorescent substance contained in a portion of the sample TP where the illumination light (excitation light) forms an image of the illumination field stop 424 (that is, a portion overlapping with the focal plane of the objective lens 427). Detection light (fluorescence) generated by the sample TP enters an objective lens 427 as a detection optical system 431. The detection light that has entered the objective lens 427 passes through the objective lens 427 and enters the dichroic mirror 426 . Since the detection light (fluorescence) that has entered the dichroic mirror 426 has a different wavelength from the illumination light (excitation light), it passes through the dichroic mirror 426 and enters the second objective lens 432 .

第2対物レンズ432に入射した検出光は、第2対物レンズ432を透過して検出用視野絞り433を通り、コリメータレンズ434に入射する。コリメータレンズ434に入射した検出光は、コリメータレンズ434を透過して略平行光となり、ミラー435で反射して位相変調ユニット60に入射する。検出光が位相変調ユニット60に入射すると、位相変調ユニット60は、入射した検出光に対して位相変調を行い、位相変調を行った検出光を射出させる。 The detection light that has entered the second objective lens 432 passes through the second objective lens 432, passes through the detection field stop 433, and enters the collimator lens 434. The detection light that has entered the collimator lens 434 passes through the collimator lens 434 to become substantially parallel light, is reflected by the mirror 435, and enters the phase modulation unit 60. When the detection light enters the phase modulation unit 60, the phase modulation unit 60 performs phase modulation on the incident detection light and emits the phase modulated detection light.

位相変調ユニット60から射出された略平行光である検出光は、検出フィルタ436に入射する。挿脱ミラー437が検出フィルタ436と結像レンズ438との間の光路から離脱している場合、検出フィルタ436に入射した検出光は、検出フィルタ436を通って結像レンズ438を透過し、2次元検出器441に入射して試料TPの像を形成する。 The detection light, which is substantially parallel light, emitted from the phase modulation unit 60 enters the detection filter 436. When the removable mirror 437 is removed from the optical path between the detection filter 436 and the imaging lens 438, the detection light incident on the detection filter 436 passes through the detection filter 436 and passes through the imaging lens 438, The light enters the dimensional detector 441 to form an image of the sample TP.

2次元検出器441は、2次元検出器441に入射した光(検出光)の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量(明るさ)に対応するデータを生成する。2次元検出器441は、複数画素において生成したデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、2次元検出器441から送信された複数画素分のデータに基づいて、複数画素分のデータが2次元で(2方向で)並ぶ1つの画像データを生成し、記憶部52に記憶させる。このようにして、顕微鏡制御部54が試料TPの2次元画像を生成することで、試料TPの画像取得が行われる。 The two-dimensional detector 441 performs photoelectric conversion of the light (detected light) that has entered the two-dimensional detector 441, and generates data corresponding to the amount of light (brightness) of the light as a light detection signal. The two-dimensional detector 441 transmits data generated at a plurality of pixels to the microscope control unit 54. Based on the data for multiple pixels transmitted from the two-dimensional detector 441, the microscope control unit 54 generates one image data in which the data for multiple pixels are arranged two-dimensionally (in two directions), and stores the data in the storage unit 52. to be memorized. In this way, the microscope control unit 54 generates a two-dimensional image of the sample TP, thereby acquiring an image of the sample TP.

挿脱ミラー437が検出フィルタ436と結像レンズ438との間の光路に挿入されている場合、検出フィルタ436に入射した検出光は、検出フィルタ436を通って挿脱ミラー437で反射し、第1計測用リレーレンズ439に入射する。第1計測用リレーレンズ439に入射した検出光は、第1計測用リレーレンズ439および第2計測用リレーレンズ440を透過して波面センサ46に入射する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系421と検出光学系431で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。 When the removable mirror 437 is inserted into the optical path between the detection filter 436 and the imaging lens 438, the detection light incident on the detection filter 436 passes through the detection filter 436, is reflected by the removable mirror 437, and is reflected by the removable mirror 437. 1 enters the measurement relay lens 439. The detection light that has entered the first measurement relay lens 439 passes through the first measurement relay lens 439 and the second measurement relay lens 440 and enters the wavefront sensor 46 . The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the aberration of the wavefront to the microscope control unit 54 as a measurement signal. The microscope control unit 54 acquires data regarding at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 421, and the detection optical system 431 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46.

第5実施形態に係る顕微鏡401において、検出光学系431のミラー435で反射した検出光は、位相変調ユニット60の第3リレーレンズ68に入射するが、その後は第2実施形態における検出光に対する位相変調と同様なので、説明を省略する。 In the microscope 401 according to the fifth embodiment, the detection light reflected by the mirror 435 of the detection optical system 431 enters the third relay lens 68 of the phase modulation unit 60, but after that, the phase with respect to the detection light in the second embodiment is Since this is similar to modulation, the explanation will be omitted.

前述したように、第2位相変調用スキャナ66は、第2位相変調用スキャナ66に入射する検出光により位相変調素子65を走査することで、位相変調素子65における複数の照射領域の中で検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。第2位相変調用スキャナ66は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子65において検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける複数の観察領域ごとに、試料TPと検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子65は、位相変調素子65の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第2位相変調用スキャナ66が位相変調素子65における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと検出光学系431に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 As described above, the second phase modulation scanner 66 scans the phase modulation element 65 with the detection light incident on the second phase modulation scanner 66, thereby performing detection within the plurality of irradiation areas of the phase modulation element 65. It is possible to change the irradiation area where the light is irradiated. The second phase modulation scanner 66 changes the irradiation area to which the detection light is irradiated in the phase modulation element 65 when the observation area in which the sample TP is subjected to microscopic observation is displaced. In addition, for each of the plurality of observation areas on the sample TP, a phase modulation pattern for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP and the detection optical system 431, that is, among the aberrations generated between the sample TP and the detection optical system 431. , a predetermined phase distribution for correcting at least a portion thereof is determined in advance. The phase modulation element 65 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 65, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the second phase modulation scanner 66 changes the irradiation area on the phase modulation element 65 for each observation area, so that the phase of the illumination light is adjusted according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least a portion of the aberrations caused by the sample TP and the detection optical system 431 have been corrected.

また、第5実施形態に係る顕微鏡401を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第5実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第5実施形態によれば、2次元検出器441により、例えば試料TPにおける第1~第16観察領域KA1~KA16のうち1つの観察領域で生じる検出光を一度に検出することができるため、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 Further, even when using the microscope 401 according to the fifth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. Therefore, according to the fifth embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained. Further, according to the fifth embodiment, the two-dimensional detector 441 can detect the detection light generated in one of the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16 in the sample TP at a time, for example. , it becomes possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a shorter time.

第5実施形態に係る顕微鏡401において、例えば、波面センサ46、挿脱ミラー437、第1計測用リレーレンズ439および第2計測用リレーレンズ440を設けずに、2次元検出器441に入射する検出光に基づいて、試料TPと照明光学系421と検出光学系431で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第1実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差(位相変調パターン)の計測を行うようにしてもよい。 In the microscope 401 according to the fifth embodiment, for example, the wavefront sensor 46, the insertion/removal mirror 437, the first measurement relay lens 439, and the second measurement relay lens 440 are not provided, and the detection that enters the two-dimensional detector 441 is performed. Aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 421, and the detection optical system 431 may be measured based on light. In this case, the aberration (phase modulation pattern) may be measured by a modified example of the process for measuring the aberration described in the first embodiment.

第5実施形態に係る顕微鏡401において、位相変調ユニット60に代えて、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80が設けられるようにしてもよい。上述の第5実施形態の場合と同様にして、第1実施形態の変形例に係る位相変調ユニット80により、検出光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope 401 according to the fifth embodiment, a phase modulation unit 80 according to a modification of the first embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 60. Similarly to the fifth embodiment described above, the phase modulation unit 80 according to the modification of the first embodiment can perform phase modulation on the detection light.

[第6実施形態]
次に、図15を参照しながら、第6実施形態に係る顕微鏡について説明する。第6実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられる他は、第1実施形態に係る顕微鏡1と同様の構成であり、位相変調ユニット160以外の共通する各部に第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第6実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160は、コリメータレンズ22を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図15に示すように、第6実施形態に係る位相変調ユニット160は、第1リレーレンズ161と、第1ミラー162と、第2リレーレンズ163と、第1シリンドリカルレンズ164と、第2シリンドリカルレンズ165と、第3リレーレンズ166と、位相変調用スキャナ167と、第4リレーレンズ168と、位相変調素子169と、第2ミラー170と、第5リレーレンズ171とを有する。なお、図15において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット160の一部を図15に対して垂直な方向から見た図である。
[Sixth embodiment]
Next, a microscope according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG. 15. The microscope according to the sixth embodiment has the same configuration as the microscope 1 according to the first embodiment, except that the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and the microscope according to the sixth embodiment has the same configuration as the microscope 1 according to the first embodiment. Common parts other than the unit 160 are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the sixth embodiment, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 22, and eliminates at least aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31. Correct some parts. As shown in FIG. 15, the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment includes a first relay lens 161, a first mirror 162, a second relay lens 163, a first cylindrical lens 164, and a second cylindrical lens. 165, a third relay lens 166, a phase modulation scanner 167, a fourth relay lens 168, a phase modulation element 169, a second mirror 170, and a fifth relay lens 171. Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 15 is a diagram of a part of the phase modulation unit 160 viewed from a direction perpendicular to FIG. 15.

第1リレーレンズ161は、コリメータレンズ22を透過して略平行光となった照明光を集光する。第1ミラー162は、試料TPと光学的に共役な位置B11の近傍に配置される。第1ミラー162は、第1リレーレンズ161からの照明光を第2リレーレンズ163に向けて反射させる。第2リレーレンズ163は、第1ミラー162で反射した照明光を略平行光にする。第1シリンドリカルレンズ164および第2シリンドリカルレンズ165は、第2リレーレンズ163からの照明光を断面視楕円形の略平行光にする。第3リレーレンズ166は、第2シリンドリカルレンズ165からの照明光を集光する。 The first relay lens 161 collects the illumination light that has passed through the collimator lens 22 and has become substantially parallel light. The first mirror 162 is arranged near a position B11 that is optically conjugate with the sample TP. The first mirror 162 reflects the illumination light from the first relay lens 161 toward the second relay lens 163. The second relay lens 163 converts the illumination light reflected by the first mirror 162 into substantially parallel light. The first cylindrical lens 164 and the second cylindrical lens 165 convert the illumination light from the second relay lens 163 into substantially parallel light having an elliptical cross-section. The third relay lens 166 collects the illumination light from the second cylindrical lens 165.

位相変調用スキャナ167は、試料TPと光学的に共役な位置B11に配置される。位相変調用スキャナ167は、反射面の向き(方位角)が1軸回転または2軸回転によって変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等)を用いて構成される。位相変調用スキャナ167は、第3リレーレンズ166を透過した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ167は、図15に示すように、コリメータレンズ22からの照明光により位相変調素子169を走査する。 The phase modulation scanner 167 is arranged at a position B11 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 167 is configured using a mirror (for example, a galvano mirror, a resonant mirror, etc.) held so that the direction (azimuth angle) of a reflecting surface changes by uniaxial rotation or biaxial rotation. The phase modulation scanner 167 changes the traveling direction of the illumination light transmitted through the third relay lens 166. Thereby, the phase modulation scanner 167 scans the phase modulation element 169 with the illumination light from the collimator lens 22, as shown in FIG.

また、位相変調用スキャナ167は、第4リレーレンズ168から位相変調用スキャナ167に入射した照明光が第3リレーレンズ166に向けて進むように、すなわち第4リレーレンズ168からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。 Further, the phase modulation scanner 167 is configured such that the illumination light incident on the phase modulation scanner 167 from the fourth relay lens 168 travels toward the third relay lens 166, that is, the illumination light from the fourth relay lens 168 illuminates the phase modulation scanner 167. The traveling direction of the illumination light is changed so that it travels along the optical axis AX1 of the optical system 21.

第4リレーレンズ168は、位相変調素子169と対向して配置される。第4リレーレンズ168は、位相変調用スキャナ167を通った照明光を(断面視楕円形の)略平行光にする。第4リレーレンズ168は、位相変調素子169で反射した照明光を集光する。 The fourth relay lens 168 is arranged facing the phase modulation element 169. The fourth relay lens 168 converts the illumination light that has passed through the phase modulation scanner 167 into substantially parallel light (elliptical in cross section). The fourth relay lens 168 collects the illumination light reflected by the phase modulation element 169.

位相変調素子169は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H11に配置される。位相変調素子169は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並べて表示する。位相変調素子169の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域が設けられる。位相変調素子169の表示面における複数の照射領域は、複数の位相変調パターンに対応して、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直または平行な方向に並んで設けられる。 The phase modulation element 169 is arranged at a position H11 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 169 is configured using, for example, a reflective liquid crystal element or a transmissive liquid crystal element, and displays a plurality of phase modulation patterns arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light on the display surface. do. The display surface of the phase modulation element 169 is provided with a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light. The plurality of irradiation areas on the display surface of the phase modulation element 169 are arranged in a direction perpendicular or parallel to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light, corresponding to the plurality of phase modulation patterns.

図16に、複数の照射領域の配置例を示す。図16の例では、位相変調素子169の表示面に表示される16個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る長方形状の16個の照射領域が設けられる。16個の照射領域として、(図16の上側から順に)第1照射領域SB1と、第2照射領域SB2と、第3照射領域SB3と、第4照射領域SB4と、第5照射領域SB5と、第6照射領域SB6と、第7照射領域SB7と、第8照射領域SB8と、第9照射領域SB9と、第10照射領域SB10と、第11照射領域SB11と、第12照射領域SB12と、第13照射領域SB13と、第14照射領域SB14と、第15照射領域SB15と、第16照射領域SB16とが設けられる。 FIG. 16 shows an example of arrangement of a plurality of irradiation areas. In the example of FIG. 16, 16 rectangular irradiation areas that can be irradiated with illumination light are provided corresponding to 16 phase modulation patterns displayed on the display surface of the phase modulation element 169. The 16 irradiation areas include (in order from the top of FIG. 16) a first irradiation area SB1, a second irradiation area SB2, a third irradiation area SB3, a fourth irradiation area SB4, a fifth irradiation area SB5, The sixth irradiation area SB6, the seventh irradiation area SB7, the eighth irradiation area SB8, the ninth irradiation area SB9, the tenth irradiation area SB10, the eleventh irradiation area SB11, the twelfth irradiation area SB12, and the third irradiation area SB12. A thirteenth irradiation area SB13, a fourteenth irradiation area SB14, a fifteenth irradiation area SB15, and a sixteenth irradiation area SB16 are provided.

第1~第16照射領域SB1~SB16は、互いに重ならないように、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで配置される。第1~第16照射領域SB1~SB16のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子169において照明光が照射される照射領域(すなわち位相変調パターン)を変えることで、照明光に付与する位相分布(検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布)を変えることが可能である。 The first to sixteenth irradiation areas SB1 to SB16 are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light so as not to overlap each other. When any one of the first to sixteenth irradiation areas SB1 to SB16 is irradiated with illumination light, the phase of the illumination light changes (modulates). Specifically, the illumination light is given a phase distribution according to a phase modulation pattern set in the irradiation area irradiated with the illumination light. In addition, by changing the irradiation area (that is, the phase modulation pattern) on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 169, the phase distribution imparted to the illumination light (when the detection light is irradiated to the irradiation area, the phase distribution imparted to the detection light phase distribution).

第2ミラー170は、試料TPと光学的に共役な位置B11の近傍に配置される。第2ミラー170は、第2リレーレンズ163を透過した位相変調素子169からの照明光を第5リレーレンズ171に向けて反射させる。第5リレーレンズ171は、第2ミラー170で反射した照明光を略平行光にする。 The second mirror 170 is arranged near a position B11 that is optically conjugate with the sample TP. The second mirror 170 reflects the illumination light from the phase modulation element 169 that has passed through the second relay lens 163 toward the fifth relay lens 171 . The fifth relay lens 171 converts the illumination light reflected by the second mirror 170 into substantially parallel light.

照明光学系21のコリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット160の第1リレーレンズ161に入射する。第1リレーレンズ161に入射した照明光は、第1リレーレンズ161を透過して第1ミラー162で反射する。第1ミラー162で反射した照明光は、第2リレーレンズ163を透過する。第2リレーレンズ163を透過した照明光は、第1シリンドリカルレンズ164および第2シリンドリカルレンズ165を透過して断面視楕円形の略平行光になる。第2シリンドリカルレンズ165を透過した照明光は、第3リレーレンズ166を透過して位相変調用スキャナ167に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B11において一旦集光する。位相変調用スキャナ167は、位相変調用スキャナ167に入射した照明光により、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に位相変調素子169を走査する。位相変調用スキャナ167に入射した照明光は、位相変調用スキャナ167を通って第4リレーレンズ168を透過する。第4リレーレンズ168を透過した照明光は、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。 The illumination light transmitted through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 enters the first relay lens 161 of the phase modulation unit 160. The illumination light incident on the first relay lens 161 is transmitted through the first relay lens 161 and reflected by the first mirror 162. The illumination light reflected by the first mirror 162 is transmitted through the second relay lens 163. The illumination light that has passed through the second relay lens 163 passes through the first cylindrical lens 164 and the second cylindrical lens 165, and becomes approximately parallel light that is elliptical in cross section. The illumination light that has passed through the second cylindrical lens 165 passes through the third relay lens 166, enters the phase modulation scanner 167, and is once focused at a position B11 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 167 uses the illumination light that has entered the phase modulation scanner 167 to scan the phase modulation element 169 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light. The illumination light incident on the phase modulation scanner 167 passes through the phase modulation scanner 167 and is transmitted through the fourth relay lens 168 . The illumination light transmitted through the fourth relay lens 168 becomes substantially parallel light having an elliptical cross-sectional view, and is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169.

照明光が位相変調素子169における複数の照射領域(例えば、第1~第16照射領域SB1~SB16)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相が変化(変調)する。位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明
光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ167は、位相変調用スキャナ167に入射する照明光により位相変調素子169を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
When the illumination light is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to 16th irradiation areas SB1 to SB16) in the phase modulation element 169, the phase modulation occurs in the irradiation area irradiated with the illumination light. The phase of the illumination light changes (modulates) according to the pattern (phase distribution). Illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 is reflected at the irradiation area. Note that the phase modulation scanner 167 can change the irradiation area to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas by scanning the phase modulation element 169 with the illumination light that enters the phase modulation scanner 167. It is.

位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第4リレーレンズ168を透過する。第4リレーレンズ168を透過した照明光は、位相変調用スキャナ167に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B11において一旦集光する。位相変調用スキャナ167は、第4リレーレンズ168からの照明光が第3リレーレンズ166に向けて進むように、すなわち第4リレーレンズ168からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。位相変調用スキャナ167に入射した照明光は、位相変調用スキャナ167を通って第3リレーレンズ166を透過する。第3リレーレンズ166を透過した照明光は、第2シリンドリカルレンズ165および第1シリンドリカルレンズ164を透過して断面視円形の略平行光になる。第1シリンドリカルレンズ164を透過した照明光は、第2リレーレンズ163を透過して第2ミラー170で反射する。第2ミラー170で反射した照明光は、第5リレーレンズ171を透過し、略平行光となって照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。このようにして、位相変調ユニット160による照明光に対する位相変調が行われる。 The illumination light that is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 and reflected is transmitted through the fourth relay lens 168 . The illumination light that has passed through the fourth relay lens 168 enters the phase modulation scanner 167 and is once focused at a position B11 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 167 is arranged so that the illumination light from the fourth relay lens 168 travels toward the third relay lens 166, that is, the illumination light from the fourth relay lens 168 is directed along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The direction of the illumination light is changed so that the illumination light travels along the same direction. The illumination light incident on the phase modulation scanner 167 passes through the phase modulation scanner 167 and is transmitted through the third relay lens 166 . The illumination light that has passed through the third relay lens 166 passes through the second cylindrical lens 165 and the first cylindrical lens 164 and becomes substantially parallel light that is circular in cross-section. The illumination light that has passed through the first cylindrical lens 164 passes through the second relay lens 163 and is reflected by the second mirror 170 . The illumination light reflected by the second mirror 170 passes through the fifth relay lens 171 and becomes substantially parallel light, which enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 . In this way, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light.

なお、位相変調用スキャナ167を通る照明光により位相変調素子169が走査されるため、位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、照明光学系21の光軸AX1から外れる場合がある。しかしながら、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第4リレーレンズ168を透過して位相変調用スキャナ167を通ると、照明光学系21の光軸AX1に沿って進むようになる。位相変調用スキャナ167における照明光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ167が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第5リレーレンズ171を透過した照明光は、略平行光となって照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射することができる。 Note that since the phase modulation element 169 is scanned by the illumination light passing through the phase modulation scanner 167, the illumination light reflected from any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 is reflected by the illumination optical system 21. It may deviate from the optical axis AX1. However, when the illumination light reflected from one of the plurality of irradiation areas passes through the fourth relay lens 168 and passes through the phase modulation scanner 167, it proceeds along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. It becomes like this. By descanning the illumination light in the phase modulation scanner 167, even though the phase modulation scanner 167 changes the traveling direction of the illumination light and changes the irradiation area, the illumination light transmitted through the fifth relay lens 171 remains approximately parallel. The light can be incident on the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 as light.

前述したように、位相変調用スキャナ167は、位相変調用スキャナ167に入射する照明光により位相変調素子169を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ167は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子169において照明光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける16個の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系21と検出光学系31で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子169は、位相変調素子169の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ167が位相変調素子169における照射領域を16個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系21と検出光学系31に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 As described above, the phase modulation scanner 167 scans the phase modulation element 169 with the illumination light incident on the phase modulation scanner 167, thereby changing the irradiation area to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas. Is possible. The phase modulation scanner 167 changes the irradiation area on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 169 when the observation area on the sample TP where microscopic observation is performed is displaced. In addition, for each of the 16 observation areas on the sample TP, a phase modulation pattern is created for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31, that is, the sample TP and the illumination optical system. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations occurring in the detection optical system 31 and the detection optical system 31 is determined in advance. The phase modulation element 169 displays, on each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 169, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the phase modulation scanner 167 changes the irradiation area on the phase modulation element 169 for each of the 16 observation areas, thereby adjusting the illumination light according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. The phase can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least a portion of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 21, and the detection optical system 31 have been corrected.

試料TPにおける複数の観察領域は、第1実施形態で例示した観察領域と同様に設定することができる。具体的には、図6に示すように、顕微鏡の視野内において試料TPにおける16個の観察領域KA1~KA16が設定される。位相変調素子169は、位相変調素子169の第1照射領域SB1に、第1観察領域KA1について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子169は、位相変調素子169の第2照射領域SB
2に、第2観察領域KA2について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子169は、位相変調素子169の第3照射領域SB3に、第3観察領域KA3について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子169は、位相変調素子169の第4照射領域SB4に、第4観察領域KA4について予め求められた位相変調パターンを表示する。以下同様に、位相変調素子169は、位相変調素子169の第5~第16照射領域SB5~SB16に、第5~第16観察領域KA5~KA16について予め求められた位相変調パターンを表示する。
A plurality of observation areas in the sample TP can be set in the same manner as the observation areas illustrated in the first embodiment. Specifically, as shown in FIG. 6, 16 observation areas KA1 to KA16 in the sample TP are set within the field of view of the microscope. The phase modulation element 169 displays a phase modulation pattern previously determined for the first observation area KA1 in the first irradiation area SB1 of the phase modulation element 169. The phase modulation element 169 has a second irradiation area SB of the phase modulation element 169.
2, a phase modulation pattern determined in advance for the second observation area KA2 is displayed. The phase modulation element 169 displays a phase modulation pattern previously determined for the third observation area KA3 in the third irradiation area SB3 of the phase modulation element 169. The phase modulation element 169 displays a phase modulation pattern previously determined for the fourth observation area KA4 in the fourth irradiation area SB4 of the phase modulation element 169. Similarly, the phase modulation element 169 displays phase modulation patterns previously determined for the fifth to sixteenth observation areas KA5 to KA16 on the fifth to sixteenth irradiation areas SB5 to SB16 of the phase modulation element 169.

試料TPにおける第1~第16観察領域KA1~KA16を観察する際、すなわち第1~第16観察領域KA1~KA16の画像を取得する際、まず、第1観察領域KA1の画像を取得する。第1観察領域KA1の画像を取得する際、位相変調ユニット160の第1位相変調用スキャナ167は、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を第1照射領域SB1に変える。照明光学系21の試料走査部25は、位相変調素子169の第1照射領域SB1に照射された照明光LB1により、第1観察領域KA1においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第1観察領域KA1に起因する収差が補正された、高画質の第1観察領域KA1の画像を取得することが可能になる。 When observing the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16 in the sample TP, that is, when acquiring images of the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16, first, an image of the first observation area KA1 is acquired. When acquiring an image of the first observation area KA1, the first phase modulation scanner 167 of the phase modulation unit 160 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 169 to the first irradiation area SB1. The sample scanning unit 25 of the illumination optical system 21 performs raster scanning in the first observation area KA1 using the illumination light LB1 irradiated onto the first irradiation area SB1 of the phase modulation element 169. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the first observation area KA1 in which aberrations caused by the first observation area KA1 in the sample TP are corrected.

第1観察領域KA1の画像を取得した後、第2観察領域KA2の画像を取得する。第2観察領域KA2の画像を取得する際、位相変調ユニット160の第1位相変調用スキャナ167は、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を第1照射領域SB1から第2照射領域SB2に変える。照明光学系21の試料走査部25は、位相変調素子169の第2照射領域SB2に照射された照明光LB2により、第2観察領域KA2においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第2観察領域KA2に起因する収差が補正された、高画質の第2観察領域KA2の画像を取得することが可能になる。 After acquiring an image of the first observation area KA1, an image of the second observation area KA2 is acquired. When acquiring an image of the second observation area KA2, the first phase modulation scanner 167 of the phase modulation unit 160 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 169 from the first irradiation area SB1 to the second irradiation area SB2. . The sample scanning unit 25 of the illumination optical system 21 performs raster scanning in the second observation area KA2 using the illumination light LB2 irradiated onto the second irradiation area SB2 of the phase modulation element 169. Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the second observation area KA2 in which aberrations caused by the second observation area KA2 in the sample TP are corrected.

以下同様に、第2観察領域KA2の画像を取得した後、第3~第16観察領域KA3~KA16の画像を順に取得する。なお、試料TPにおける観察領域が第3~第16観察領域KA3~KA16に変位する際、位相変調ユニット160の第1位相変調用スキャナ167は、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を第3照射領域SB3~第16照射領域SB16に変える。これにより、試料TPにおける第1~第16観察領域KA1~KA16に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 Similarly, after acquiring the image of the second observation area KA2, images of the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16 are acquired in order. Note that when the observation area in the sample TP is displaced to the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16, the first phase modulation scanner 167 of the phase modulation unit 160 shifts the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 169 to the third to sixteenth observation areas KA3 to KA16. The irradiation area is changed from SB3 to the 16th irradiation area SB16. This makes it possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which aberrations caused by the first to sixteenth observation areas KA1 to KA16 in the sample TP are individually corrected.

また、第6実施形態に係る顕微鏡を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第6実施形態によれば、位相変調ユニット160は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子169と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ167とを有している。位相変調用スキャナ167により、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子169で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料TPにおける観察領域が変位する際に、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を変えることで、試料TPにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 Further, even when using the microscope according to the sixth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. Therefore, according to the sixth embodiment, the phase modulation unit 160 has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light, and has a phase distribution for the illumination light according to the irradiation position of the illumination light in the plurality of irradiation areas. It has a phase modulation element 169 that provides a phase modulation element 169, and a phase modulation scanner 167 that changes the irradiation area that is irradiated with illumination light. If the phase modulation pattern that changes the phase of the illumination light is changed by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 169 using the phase modulation scanner 167, the phase modulation pattern displayed by the phase modulation element 169 can be changed. The phase modulation pattern can be changed in a shorter time than when switching the phase modulation pattern. Therefore, by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 169 when the observation area on the sample TP is displaced, a high-quality sample can be obtained in which aberrations caused by a plurality of observation areas on the sample TP are individually corrected. It becomes possible to acquire images of TP in a short time.

また、位相変調ユニット160は、位相変調素子169に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向(照明光学系21の光軸AX1に沿った方向)にする位相変調用スキャナ167を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させること
ができる。
In addition, the phase modulation unit 160 keeps the traveling direction of the illumination light whose phase has changed by irradiating the irradiation region in a constant direction (the illumination optical system 21 The phase modulation scanner 167 has a phase modulation scanner 167 (direction along the optical axis AX1). Thereby, only the phase of the illumination light can be changed without changing the optical path of the illumination light.

また、位相変調素子169における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料TPの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。 Further, the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 are arranged so that they do not overlap with each other. Thereby, an appropriate phase modulation pattern can be provided for each image acquisition range of the sample TP.

また、位相変調ユニット160は、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される照明光の断面形状を楕円形にする第1シリンドリカルレンズ164および第2シリンドリカルレンズ165を有している。これにより、位相変調素子169における照射領域の長手方向において滑らかな位相分布を有する位相変調パターンを表示することが可能になる。 Further, the phase modulation unit 160 includes a first cylindrical lens 164 and a second cylindrical lens 165 that make the cross-sectional shape of the illumination light irradiated onto one of the plurality of irradiation areas elliptical. This makes it possible to display a phase modulation pattern having a smooth phase distribution in the longitudinal direction of the irradiation area in the phase modulation element 169.

[位相変調ユニットの変形例]
次に、図17を参照しながら、第6実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図17に示すように、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180は、ビームスプリッタ191と、第1リレーレンズ181と、ミラー182と、第2リレーレンズ183と、第1シリンドリカルレンズ184と、第2シリンドリカルレンズ185と、第3リレーレンズ186と、位相変調用スキャナ187と、第4リレーレンズ188と、位相変調素子169とを有する。なお、図17において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット180の一部を図17に対して垂直な方向から見た図である。
[Modified example of phase modulation unit]
Next, a modification of the phase modulation unit in the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 17. As shown in FIG. 17, the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment includes a beam splitter 191, a first relay lens 181, a mirror 182, a second relay lens 183, and a first cylindrical lens 184. , a second cylindrical lens 185 , a third relay lens 186 , a phase modulation scanner 187 , a fourth relay lens 188 , and a phase modulation element 169 . Note that the part surrounded by a broken line in FIG. 17 is a diagram of a part of the phase modulation unit 180 viewed from a direction perpendicular to FIG. 17.

ビームスプリッタ191の透過率と反射率の比率は、例えば1:1に設定される。照明光学系21のコリメータレンズ22からビームスプリッタ191に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ191を透過して第1リレーレンズ181に入射する。第1リレーレンズ181からビームスプリッタ191に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ191で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。 The ratio of transmittance and reflectance of the beam splitter 191 is set to, for example, 1:1. A part of the light that enters the beam splitter 191 from the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 passes through the beam splitter 191 and enters the first relay lens 181 . A part of the light that has entered the beam splitter 191 from the first relay lens 181 is reflected by the beam splitter 191 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 .

第1リレーレンズ181は、コリメータレンズ22を透過して略平行光となった照明光を集光する。ミラー182は、試料TPと光学的に共役な位置B12の近傍に配置される。ミラー182は、第1リレーレンズ181からの照明光を第2リレーレンズ183に向けて反射させる。第2リレーレンズ183は、ミラー182で反射した照明光を略平行光にする。第1シリンドリカルレンズ184および第2シリンドリカルレンズ185は、第2リレーレンズ183からの照明光を断面視楕円形の略平行光にする。第3リレーレンズ186は、第2シリンドリカルレンズ185からの照明光を集光する。 The first relay lens 181 collects the illumination light that has passed through the collimator lens 22 and has become substantially parallel light. The mirror 182 is placed near a position B12 that is optically conjugate with the sample TP. Mirror 182 reflects the illumination light from first relay lens 181 toward second relay lens 183 . The second relay lens 183 converts the illumination light reflected by the mirror 182 into substantially parallel light. The first cylindrical lens 184 and the second cylindrical lens 185 convert the illumination light from the second relay lens 183 into substantially parallel light having an elliptical cross-sectional view. The third relay lens 186 collects the illumination light from the second cylindrical lens 185.

位相変調用スキャナ187は、試料TPと光学的に共役な位置B12に配置される。位相変調用スキャナ187は、反射面の向き(方位角)が1軸回転または2軸回転によって変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等)を用いて構成される。位相変調用スキャナ187は、第3リレーレンズ186を透過した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ187は、図17に示すように、コリメータレンズ22からの照明光により位相変調素子169を走査する。 The phase modulation scanner 187 is arranged at a position B12 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 187 is configured using a mirror (for example, a galvano mirror, a resonant mirror, etc.) held so that the direction (azimuth angle) of a reflecting surface changes by uniaxial rotation or biaxial rotation. The phase modulation scanner 187 changes the traveling direction of the illumination light transmitted through the third relay lens 186. Thereby, the phase modulation scanner 187 scans the phase modulation element 169 with the illumination light from the collimator lens 22, as shown in FIG.

また、位相変調用スキャナ187は、第4リレーレンズ188から位相変調用スキャナ187に入射した照明光が第3リレーレンズ186に向けて進むように、すなわち第4リレーレンズ188からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。 Further, the phase modulation scanner 187 is configured such that the illumination light incident on the phase modulation scanner 187 from the fourth relay lens 188 travels toward the third relay lens 186, that is, the illumination light from the fourth relay lens 188 illuminates the phase modulation scanner 187. The traveling direction of the illumination light is changed so that it travels along the optical axis AX1 of the optical system 21.

第4リレーレンズ188は、位相変調素子169と対向して配置される。第4リレーレンズ188は、位相変調用スキャナ187を通った照明光を(断面視楕円形の)略平行光にする。第4リレーレンズ188は、位相変調素子169で反射した照明光を集光する。 The fourth relay lens 188 is arranged facing the phase modulation element 169. The fourth relay lens 188 converts the illumination light that has passed through the phase modulation scanner 187 into substantially parallel light (elliptical in cross section). The fourth relay lens 188 collects the illumination light reflected by the phase modulation element 169.

位相変調素子169は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H12に配置される。位相変調素子169は、第6実施形態に係る位相変調素子169と同様の構成であり、第6実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The phase modulation element 169 is arranged at a position H12 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 169 has the same configuration as the phase modulation element 169 according to the sixth embodiment, is given the same reference numeral as in the sixth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系21のコリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット180のビームスプリッタ191に入射する。コリメータレンズ22からビームスプリッタ191に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ191を透過して第1リレーレンズ181に入射する。第1リレーレンズ181に入射した照明光は、第1リレーレンズ181を透過してミラー182で反射する。ミラー182で反射した照明光は、第2リレーレンズ183を透過する。第2リレーレンズ183を透過した照明光は、第1シリンドリカルレンズ184および第2シリンドリカルレンズ185を透過して断面視楕円形の略平行光になる。第2シリンドリカルレンズ185を透過した照明光は、第3リレーレンズ186を透過して位相変調用スキャナ187に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B12において一旦集光する。位相変調用スキャナ187は、位相変調用スキャナ187に入射した照明光により、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直または平行な方向に位相変調素子169を走査する。位相変調用スキャナ187に入射した照明光は、位相変調用スキャナ187を通って第4リレーレンズ188を透過する。第4リレーレンズ188を透過した照明光は、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。 The illumination light transmitted through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 enters the beam splitter 191 of the phase modulation unit 180. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 191 from the collimator lens 22 passes through the beam splitter 191 and enters the first relay lens 181 . The illumination light incident on the first relay lens 181 is transmitted through the first relay lens 181 and reflected by the mirror 182. The illumination light reflected by the mirror 182 is transmitted through the second relay lens 183. The illumination light that has passed through the second relay lens 183 passes through the first cylindrical lens 184 and the second cylindrical lens 185 and becomes approximately parallel light having an elliptical cross-sectional view. The illumination light that has passed through the second cylindrical lens 185 passes through the third relay lens 186, enters the phase modulation scanner 187, and is once focused at a position B12 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 187 uses the illumination light that has entered the phase modulation scanner 187 to scan the phase modulation element 169 in a direction perpendicular or parallel to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light. The illumination light incident on the phase modulation scanner 187 passes through the phase modulation scanner 187 and is transmitted through the fourth relay lens 188 . The illumination light transmitted through the fourth relay lens 188 becomes substantially parallel light having an elliptical cross-sectional view, and is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169.

照明光が位相変調素子169における複数の照射領域(例えば、第1~第16照射領域SB1~SB16)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ187は、位相変調用スキャナ187に入射する照明光により位相変調素子169を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。 When the illumination light is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to 16th irradiation areas SB1 to SB16) in the phase modulation element 169, phase modulation occurs in the irradiation area irradiated with the illumination light. The phase of the illumination light changes depending on the pattern. Illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 is reflected at the irradiation area. Note that the phase modulation scanner 187 can change the irradiation area to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas by scanning the phase modulation element 169 with the illumination light that enters the phase modulation scanner 187. It is.

位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第4リレーレンズ188を透過する。第4リレーレンズ188を透過した照明光は、位相変調用スキャナ187に入射し、試料TPと光学的に共役な位置B12において一旦集光する。位相変調用スキャナ187は、第4リレーレンズ188からの照明光が第3リレーレンズ186に向けて進むように、すなわち第4リレーレンズ188からの照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。位相変調用スキャナ187に入射した照明光は、位相変調用スキャナ187を通って第3リレーレンズ186を透過する。第3リレーレンズ186を透過した照明光は、第2シリンドリカルレンズ185および第1シリンドリカルレンズ184を透過して断面視円形の略平行光になる。第1シリンドリカルレンズ184を透過した照明光は、第2リレーレンズ183を透過してミラー182で反射する。ミラー182で反射した照明光は、第1リレーレンズ181を透過し、略平行光となってビームスプリッタ191に入射する。第1リレーレンズ181からビームスプリッタ191に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ191で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。これにより、第6実施形態に係る位相変調ユニット160の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。 The illumination light that is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169 and reflected is transmitted through the fourth relay lens 188 . The illumination light that has passed through the fourth relay lens 188 enters the phase modulation scanner 187 and is once focused at a position B12 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 187 is arranged so that the illumination light from the fourth relay lens 188 travels toward the third relay lens 186, that is, the illumination light from the fourth relay lens 188 is directed along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The direction of the illumination light is changed so that the illumination light travels along the same direction. The illumination light incident on the phase modulation scanner 187 passes through the phase modulation scanner 187 and is transmitted through the third relay lens 186. The illumination light that has passed through the third relay lens 186 passes through the second cylindrical lens 185 and the first cylindrical lens 184 and becomes approximately parallel light that is circular in cross-section. The illumination light that has passed through the first cylindrical lens 184 passes through the second relay lens 183 and is reflected by the mirror 182. The illumination light reflected by the mirror 182 passes through the first relay lens 181, becomes substantially parallel light, and enters the beam splitter 191. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 191 from the first relay lens 181 is reflected by the beam splitter 191 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 . Thereby, the phase modulation of the illumination light is performed in the same manner as in the case of the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment.

[第7実施形態]
次に、第7実施形態に係る顕微鏡について説明する。第7実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられる他は、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様の構成であり、位相変調ユニット160以
外の共通する各部に第2実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第7実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160は、照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、検出光学系131としての試料走査部125を通った検出光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
[Seventh embodiment]
Next, a microscope according to a seventh embodiment will be described. The microscope according to the seventh embodiment has the same configuration as the microscope 101 according to the second embodiment, except that the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 160 are given the same reference numerals as in the second embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the seventh embodiment, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121, and also performs phase modulation on the illumination light that has passed through the sample scanning unit 125 as the detection optical system 131. Phase modulation is performed on the detection light to correct at least part of the aberrations that occur in the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131.

照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光は、位相変調ユニット160の第1リレーレンズ161に入射するが、その後は、第6実施形態と同様であるので、説明を省略する。 The illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121 is incident on the first relay lens 161 of the phase modulation unit 160, but the subsequent steps are the same as in the sixth embodiment, so the explanation will be omitted.

また、検出光学系131としての試料走査部125を通った検出光は、位相変調ユニット160の第5リレーレンズ171に入射する。第5リレーレンズ171に入射した検出光は、照明光とは逆の順で、第5リレーレンズ171と、第2ミラー170と、第2リレーレンズ163と、第1シリンドリカルレンズ164および第2シリンドリカルレンズ165と、第3リレーレンズ166と、位相変調用スキャナ167と、第4リレーレンズ168を通って、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子169における複数の照射領域のうち照明光と同じ照射領域に照射される。 Further, the detection light that has passed through the sample scanning section 125 as the detection optical system 131 is incident on the fifth relay lens 171 of the phase modulation unit 160. The detection light incident on the fifth relay lens 171 is transmitted to the fifth relay lens 171, the second mirror 170, the second relay lens 163, the first cylindrical lens 164, and the second cylindrical lens in the reverse order of the illumination light. The illumination light passes through the lens 165, the third relay lens 166, the phase modulation scanner 167, and the fourth relay lens 168, and becomes a substantially parallel light having an elliptical cross-section. The same irradiation area is irradiated.

検出光が位相変調素子169における照明光と同じ照射領域に照射されると、当該照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子169における照明光と同じ照射領域に照射された検出光は、当該照射領域で反射する。 When the detection light is irradiated onto the same irradiation area in the phase modulation element 169 as the illumination light, the phase of the illumination light changes according to the phase modulation pattern in the irradiation area. The detection light irradiated onto the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 169 is reflected at the irradiation area.

位相変調素子169における照明光と同じ照射領域に照射されて反射した検出光は、第4リレーレンズ168と、位相変調用スキャナ167と、第3リレーレンズ166と、第2シリンドリカルレンズ165および第1シリンドリカルレンズ164と、第2リレーレンズ163を通って、第1ミラー162で反射する。第1ミラー162で反射した検出光は、第1リレーレンズ161を透過し、略平行光となって検出光学系131としてのダイクロイックミラー123に入射する。このようにして、位相変調ユニット160による検出光に対する位相変調が行われる。 The detection light that is irradiated onto the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 169 and reflected is transmitted to the fourth relay lens 168, the phase modulation scanner 167, the third relay lens 166, the second cylindrical lens 165, and the first The light passes through the cylindrical lens 164 and the second relay lens 163 and is reflected by the first mirror 162. The detection light reflected by the first mirror 162 passes through the first relay lens 161, becomes substantially parallel light, and enters the dichroic mirror 123 serving as the detection optical system 131. In this way, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the detection light.

なお、位相変調素子169における照明光と同じ照射領域で反射した検出光は、第4リレーレンズ168を透過して位相変調用スキャナ167を通ると、検出光学系131の光軸AX12に沿って進むようになる。位相変調用スキャナ167における検出光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ167が検出光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第1リレーレンズ161を透過した検出光は、略平行光となって検出光学系131としてのダイクロイックミラー123に入射することができる。 Note that the detection light reflected from the same irradiation area as the illumination light in the phase modulation element 169 passes through the fourth relay lens 168 and passes through the phase modulation scanner 167, and then proceeds along the optical axis AX12 of the detection optical system 131. It becomes like this. Although the phase modulation scanner 167 changes the traveling direction of the detection light and changes the irradiation area by descanning the detection light in the phase modulation scanner 167, the detection light transmitted through the first relay lens 161 remains approximately parallel. The light becomes light and can be incident on the dichroic mirror 123 as the detection optical system 131.

位相変調用スキャナ167は、位相変調用スキャナ167に入射する照明光および検出光により位相変調素子169を走査することで、位相変調素子169における複数の照射領域の中で照明光および検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ167は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子169において照明光および検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける16個の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子169は、位相変調素子169の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ167が位相変調素子169における照射領域を16個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求
められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系121と検出光学系131に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。
The phase modulation scanner 167 scans the phase modulation element 169 with the illumination light and detection light incident on the phase modulation scanner 167, so that the illumination light and detection light irradiate within a plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169. It is possible to change the irradiated area. The phase modulation scanner 167 changes the irradiation area to which the illumination light and detection light are irradiated in the phase modulation element 169 when the observation area in which the sample TP is subjected to microscopic observation is displaced. Note that, for each of the 16 observation areas on the sample TP, a phase modulation pattern is created for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131, that is, the sample TP and the illumination optical system. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations caused by the detection optical system 121 and the detection optical system 131 is determined in advance. The phase modulation element 169 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 169, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the phase modulation scanner 167 changes the irradiation area on the phase modulation element 169 for each of the 16 observation areas, thereby adjusting the illumination light according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. The phase can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least part of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131 are corrected.

また、第7実施形態に係る顕微鏡を用いても、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第7実施形態によれば、第6実施形態および第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, even when using the microscope according to the seventh embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP using the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 101 according to the second embodiment. Therefore, according to the seventh embodiment, the same effects as the sixth embodiment and the second embodiment can be obtained.

第7実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160に代えて、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180が設けられるようにしてもよい。上述の第7実施形態の場合と同様にして、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope according to the seventh embodiment, a phase modulation unit 180 according to a modification of the sixth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 160. Similarly to the seventh embodiment described above, the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment can perform phase modulation on the illumination light and the detection light.

[第8実施形態]
次に、第8実施形態に係る顕微鏡について説明する。第8実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられる他は、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様の構成であり、位相変調ユニット160以外の共通する各部に第3実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[Eighth embodiment]
Next, a microscope according to an eighth embodiment will be described. The microscope according to the eighth embodiment has the same configuration as the microscope 201 according to the third embodiment, except that the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60. Common parts other than the unit 160 are given the same reference numerals as in the third embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第8実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160は、照明光学系221のコリメータレンズ222を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系221で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第6実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット160による照明光に対する位相変調が行われる。また、第8実施形態に係る顕微鏡を用いても、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第8実施形態によれば、第6実施形態および第3実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the microscope according to the eighth embodiment, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light transmitted through the collimator lens 222 of the illumination optical system 221, and eliminates at least aberrations occurring between the sample TP and the illumination optical system 221. Correct some parts. At this time, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the sixth embodiment. Further, even when using the microscope according to the eighth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP using the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 201 according to the third embodiment. Therefore, according to the eighth embodiment, the same effects as the sixth embodiment and the third embodiment can be obtained.

第8実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160に代えて、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180が設けられるようにしてもよい。上述の第6実施形態の変形例の場合と同様にして、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope according to the eighth embodiment, a phase modulation unit 180 according to a modification of the sixth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 160. Similarly to the modification of the sixth embodiment described above, the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment can perform phase modulation on illumination light.

[第9実施形態]
次に、第9実施形態に係る顕微鏡について説明する。第9実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられる他は、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様の構成であり、位相変調ユニット160以外の共通する各部に第4実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[Ninth embodiment]
Next, a microscope according to a ninth embodiment will be described. The microscope according to the ninth embodiment has the same configuration as the microscope 301 according to the fourth embodiment, except that the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60. Common parts other than the unit 160 are given the same reference numerals as in the fourth embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第9実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160は、照明光学系321のコリメータレンズ322を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系321で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第6実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット160による照明光に対する位相変調が行われる。また、第9実施形態に係る顕微鏡を用いても、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第9実施形態によれば、第6実施形態および第4実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
In the microscope according to the ninth embodiment, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light transmitted through the collimator lens 322 of the illumination optical system 321, and eliminates at least aberrations occurring between the sample TP and the illumination optical system 321. Correct some parts. At this time, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the sixth embodiment. Further, even when using the microscope according to the ninth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP using the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 301 according to the fourth embodiment. Therefore, according to the ninth embodiment, the same effects as the sixth embodiment and the fourth embodiment can be obtained.

第9実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160に代えて、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180が設けられるようにしてもよい。上述の第6実施形態の変形例の場合と同様にして、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope according to the ninth embodiment, a phase modulation unit 180 according to a modification of the sixth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 160. Similarly to the modification of the sixth embodiment described above, the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment can perform phase modulation on illumination light.

[第10実施形態]
次に、第10実施形態に係る顕微鏡について説明する。第10実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられる他は、第5実施形態に係る顕微鏡401と同様の構成であり、位相変調ユニット160以外の共通する各部に第5実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第10実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160は、検出光学系431のミラー435で反射した検出光に対して位相変調を行い、試料TPと検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
[Tenth embodiment]
Next, a microscope according to a tenth embodiment will be described. The microscope according to the tenth embodiment has the same configuration as the microscope 401 according to the fifth embodiment, except that the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60. Common parts other than the unit 160 are given the same reference numerals as in the fifth embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the tenth embodiment, the phase modulation unit 160 performs phase modulation on the detection light reflected by the mirror 435 of the detection optical system 431, and eliminates at least one of the aberrations generated between the sample TP and the detection optical system 431. Correct the part.

検出光学系431のミラー435で反射した検出光は、位相変調ユニット160の第5リレーレンズ171に入射するが、その後は第7実施形態と同様なので、説明を省略する。 The detection light reflected by the mirror 435 of the detection optical system 431 enters the fifth relay lens 171 of the phase modulation unit 160, but the rest is the same as in the seventh embodiment, so the explanation will be omitted.

前述したように、位相変調用スキャナ167は、位相変調用スキャナ167に入射する検出光により位相変調素子169を走査することで、複数の照射領域の中で検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ167は、試料TPにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子169において検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料TPにおける16個の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系421と検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系421と検出光学系431で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子169は、位相変調素子169の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ167が位相変調素子169における照射領域を16個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて検出光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系421と検出光学系431に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 As described above, the phase modulation scanner 167 scans the phase modulation element 169 with the detection light incident on the phase modulation scanner 167, thereby changing the irradiation area to which the detection light is irradiated among the plurality of irradiation areas. Is possible. The phase modulation scanner 167 changes the irradiation area to which the detection light is irradiated in the phase modulation element 169 when the observation area of the sample TP where microscopic observation is performed is displaced. Note that, for each of the 16 observation areas on the sample TP, a phase modulation pattern is created for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 421, and the detection optical system 431, that is, the sample TP and the illumination optical system. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations caused by the detection optical system 421 and the detection optical system 431 is determined in advance. The phase modulation element 169 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 169, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the phase modulation scanner 167 changes the irradiation area on the phase modulation element 169 for each of the 16 observation areas, and the detection light is adjusted according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. The phase can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least part of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 421, and the detection optical system 431 have been corrected.

また、第10実施形態に係る顕微鏡を用いても、第5実施形態に係る顕微鏡401と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第10実施形態によれば、第6実施形態および第5実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, even when using the microscope according to the tenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 401 according to the fifth embodiment. Therefore, according to the tenth embodiment, the same effects as the sixth and fifth embodiments can be obtained.

第10実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット160に代えて、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180が設けられるようにしてもよい。上述の第10実施形態の場合と同様にして、第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180により、検出光に対する位相変調を行うことが可能である。 In the microscope according to the tenth embodiment, a phase modulation unit 180 according to a modification of the sixth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 160. Similarly to the tenth embodiment described above, the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment can perform phase modulation on the detection light.

[第11実施形態]
次に、図18を参照しながら、第11実施形態に係る顕微鏡501について説明する。第11実施形態に係る顕微鏡501は、走査型顕微鏡とも称される。第11実施形態に係る顕微鏡501は、ステージ11と、光源ユニット16と、照明光学系521と、検出光
学系531と、アレイ型検出器541と、波面センサ46と、演算装置51と、記憶部52と、インターフェース部53と、顕微鏡制御部54とを備える。ステージ11および光源ユニット16は、第1実施形態に係るステージ11および光源ユニット16と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
[Eleventh embodiment]
Next, referring to FIG. 18, a microscope 501 according to an eleventh embodiment will be described. The microscope 501 according to the eleventh embodiment is also referred to as a scanning microscope. A microscope 501 according to the eleventh embodiment includes a stage 11, a light source unit 16, an illumination optical system 521, a detection optical system 531, an array type detector 541, a wavefront sensor 46, a calculation device 51, and a storage section. 52, an interface section 53, and a microscope control section 54. The stage 11 and the light source unit 16 have the same configuration as the stage 11 and the light source unit 16 according to the first embodiment, are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

照明光学系521は、光源ユニット16から射出された照明光(励起光)で試料TPを照明する。照明光学系521は、光源ユニット16側から順に、コリメータレンズ522と、位相変調ユニット560と、ダイクロイックミラー524と、試料走査部525と、スキャンレンズ526と、第2対物レンズ527と、対物レンズ528とを有する。コリメータレンズ522は、光源ユニット16から射出された照明光を略平行光にし、位相変調ユニット560は、照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系521で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。照明光学系521に含まれるコリメータレンズ522と、ダイクロイックミラー524と、試料走査部525と、スキャンレンズ526と、第2対物レンズ527と、対物レンズ528の各構成、各機能は、第1実施形態の顕微鏡の照明光学系21を含まれるコリメータレンズ22と、ダイクロイックミラー24と、試料走査部25と、スキャンレンズ26と、第2対物レンズ27と、対物レンズ28と同様なので、説明を省略する。 The illumination optical system 521 illuminates the sample TP with illumination light (excitation light) emitted from the light source unit 16. The illumination optical system 521 includes, in order from the light source unit 16 side, a collimator lens 522, a phase modulation unit 560, a dichroic mirror 524, a sample scanning section 525, a scan lens 526, a second objective lens 527, and an objective lens 528. and has. The collimator lens 522 converts the illumination light emitted from the light source unit 16 into substantially parallel light, and the phase modulation unit 560 performs phase modulation on the illumination light to eliminate at least aberrations occurring between the sample TP and the illumination optical system 521. Correct some parts. The configurations and functions of the collimator lens 522, dichroic mirror 524, sample scanning unit 525, scan lens 526, second objective lens 527, and objective lens 528 included in the illumination optical system 521 are the same as those in the first embodiment. The collimator lens 22, dichroic mirror 24, sample scanning unit 25, scan lens 26, second objective lens 27, and objective lens 28 included in the illumination optical system 21 of the microscope are the same, so the explanation will be omitted.

検出光学系531は、試料TPで発生した光を検出光として受光する。検出光学系531は、試料TP側から順に、対物レンズ528と、第2対物レンズ527と、スキャンレンズ526と、試料走査部525と、ダイクロイックミラー524とを含む。さらに、検出光学系531は、ダイクロイックミラー524側から順に、検出フィルタ532と、集光レンズ533と、挿脱ミラー534と、検出用ピンホール板535とを有する。また、検出光学系531は、計測用ピンホール板536と、計測用リレーレンズ537とを有する。検出用ピンホール板535以外のこれらの各機能、各構成は、第1実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ528と、第2対物レンズ527と、スキャンレンズ526と、試料走査部525と、ダイクロイックミラー524は、照明光学系521と検出光学系531の両方に含まれている。 The detection optical system 531 receives light generated by the sample TP as detection light. The detection optical system 531 includes, in order from the sample TP side, an objective lens 528, a second objective lens 527, a scan lens 526, a sample scanning section 525, and a dichroic mirror 524. Further, the detection optical system 531 includes, in order from the dichroic mirror 524 side, a detection filter 532, a condensing lens 533, an insertion/removal mirror 534, and a detection pinhole plate 535. Further, the detection optical system 531 includes a measurement pinhole plate 536 and a measurement relay lens 537. These functions and configurations other than the detection pinhole plate 535 are the same as those in the first embodiment, so their explanations will be omitted. In this way, the objective lens 528, the second objective lens 527, the scan lens 526, the sample scanning section 525, and the dichroic mirror 524 are included in both the illumination optical system 521 and the detection optical system 531.

検出用ピンホール板535は、検出光学系531の光軸AX52と垂直な方向に並んだ複数のピンポール(例えば、3つのピンホール)を有する板状に形成され、試料TPと光学的に共役な位置に配置される。アレイ型検出器541は、検出用ピンホール板535の3つのピンポールと対向して配置される複数の検出器(例えば、3つの検出器)を有して構成され、検出用ピンホール板135を通過した複数の検出光(例えば、3つの検出光)を検出する。アレイ型検出器541を構成する検出器として、例えば、光電子増倍管や、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等が用いられる。 The detection pinhole plate 535 is formed into a plate shape having a plurality of pinpoles (for example, three pinholes) arranged in a direction perpendicular to the optical axis AX52 of the detection optical system 531, and is optically conjugate with the sample TP. placed in position. The array type detector 541 is configured with a plurality of detectors (for example, three detectors) arranged opposite to the three pinpoles of the detection pinhole plate 535, and the detection pinhole plate 135 is A plurality of passing detection lights (for example, three detection lights) are detected. As a detector constituting the array type detector 541, for example, a photomultiplier tube, a photodiode, an avalanche photodiode, or the like is used.

波面センサ46は、第1実施形態に係る波面センサ46と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54は、第1実施形態に係る演算装置51、記憶部52、インターフェース部53、および顕微鏡制御部54と同様の構成であり、第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The wavefront sensor 46 has the same configuration as the wavefront sensor 46 according to the first embodiment, is given the same reference numeral as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 have the same configuration as the arithmetic device 51, the storage section 52, the interface section 53, and the microscope control section 54 according to the first embodiment. , are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第11実施形態において、顕微鏡制御部54は、試料走査部525に制御信号を送信して、試料走査部525により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部54は、対物レンズ保持部529に制御信号を送信して、対物レンズ保持部529に保持される対物レンズ528の位置を制御する。顕微鏡制御部54は、挿脱ミラー534に制御信号を送信して、挿脱ミラー534の挿脱を制御する。顕微鏡制御部54は、位相変調ユニット560に制御信号を送信して、位相変調ユニット560による照明光の位相変調を制御する。 In the eleventh embodiment, the microscope control unit 54 transmits a control signal to the sample scanning unit 525 to control the traveling direction of the illumination light and detection light that are changed by the sample scanning unit 525. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the objective lens holding unit 529 to control the position of the objective lens 528 held by the objective lens holding unit 529. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the insertion/removal mirror 534 to control insertion/removal of the insertion/removal mirror 534. The microscope control unit 54 transmits a control signal to the phase modulation unit 560 to control the phase modulation of the illumination light by the phase modulation unit 560.

光源ユニット16の光源17から射出された照明光(励起光)は、照明光学系521のコリメータレンズ522を透過して略平行光になる。コリメータレンズ522を透過した照明光は、位相変調ユニット560に入射する。照明光が位相変調ユニット560に入射すると、位相変調ユニット560は、入射した照明光に対して位相変調し、位相変調された複数の照明光(例えば、3本の照明光)を射出するが、その後、3本の照明光は、ダイクロイックミラー524、試料走査部525、スキャンレンズ526、および第2対物レンズ527を経て、対物レンズ528の焦点面に集光される。試料TPにおいて照明光が集光される複数か所(例えば、3か所)の部分(すなわち、対物レンズ128の焦点面と重なる部分)は、試料走査部525によりx方向とy方向との2方向において2次元的に走査される。 Illumination light (excitation light) emitted from the light source 17 of the light source unit 16 passes through the collimator lens 522 of the illumination optical system 521 and becomes substantially parallel light. The illumination light transmitted through the collimator lens 522 enters the phase modulation unit 560. When the illumination light enters the phase modulation unit 560, the phase modulation unit 560 phase-modulates the input illumination light and emits a plurality of phase-modulated illumination lights (for example, three illumination lights). Thereafter, the three illumination lights pass through a dichroic mirror 524, a sample scanning unit 525, a scan lens 526, and a second objective lens 527, and are focused on the focal plane of an objective lens 528. The sample scanning unit 525 scans multiple (for example, three) portions of the sample TP where the illumination light is focused (i.e., portions that overlap with the focal plane of the objective lens 128) in the x direction and the y direction. It is scanned two-dimensionally in the direction.

試料TPにおいて照明光(励起光)が集光される3か所の部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料TPにおける3か所の部分で発生した3つの検出光(蛍光)は、検出光学系531としての対物レンズ528に入射するが、その後、第2対物レンズ527、スキャンレンズ526、試料走査部525、ダイクロイックミラー524、検出フィルタ532を経て集光レンズ533を透過するまでは、3か所の部分からの検出光が透過する点以外、第1実施形態と同じなので、説明を省略する。 Fluorescence is emitted as detection light from fluorescent substances contained in three parts of the sample TP where illumination light (excitation light) is focused. The three detection lights (fluorescence) generated at three parts of the sample TP enter the objective lens 528 as the detection optical system 531, but then pass through the second objective lens 527, the scan lens 526, and the sample scanning unit 525. , the dichroic mirror 524, the detection filter 532, and the detection filter 532 before being transmitted through the condensing lens 533, which is the same as the first embodiment except that the detection light from three parts is transmitted, so a description thereof will be omitted.

挿脱ミラー534が集光レンズ533と検出用ピンホール板535との間の光路から離脱している場合、集光レンズ533を透過した3つの検出光は、検出用ピンホール板535に達する。対物レンズ528の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、検出用ピンホール板535を通過してアレイ型検出器541に入射する。アレイ型検出器541は、アレイ型検出器541を構成する3つの検出器にそれぞれ入射した光(検出光)の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量(明るさ)に対応するデータを生成する。アレイ型検出器541は、3つの検出器において生成したデータを顕微鏡制御部54に送信する。 When the removable mirror 534 is removed from the optical path between the condenser lens 533 and the detection pinhole plate 535, the three detection lights that have passed through the condenser lens 533 reach the detection pinhole plate 535. The detection light collected at a position conjugate with the focal position of the objective lens 528 passes through the detection pinhole plate 535 and enters the array type detector 541. The array type detector 541 performs photoelectric conversion of the light (detection light) that has entered each of the three detectors constituting the array type detector 541, and generates a light detection signal corresponding to the amount of light (brightness) of the light. Generate data to The array type detector 541 transmits data generated by the three detectors to the microscope control unit 54.

挿脱ミラー534が集光レンズ533と検出用ピンホール板535との間の光路に挿入されている場合、集光レンズ533を透過した3つの検出光のうち検出光学系531の光軸AX52を通る検出光は、挿脱ミラー534で反射して計測用ピンホール板536に達し、計測用リレーレンズ537を透過し、波面センサ46に入射する。波面センサ46は、波面センサ46に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部54に送信する。顕微鏡制御部54は、波面センサ46から送信された計測信号に基づいて、試料TPと照明光学系521と検出光学系531で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。 When the insertion/removal mirror 534 is inserted into the optical path between the condenser lens 533 and the detection pinhole plate 535, the optical axis AX52 of the detection optical system 531 of the three detection lights transmitted through the condenser lens 533 is The passing detection light is reflected by the insertion/removal mirror 534 , reaches the measurement pinhole plate 536 , passes through the measurement relay lens 537 , and enters the wavefront sensor 46 . The wavefront sensor 46 measures the aberration of the wavefront of the detection light incident on the wavefront sensor 46, and transmits data regarding the wavefront aberration as a measurement signal to the microscope control unit 54. The microscope control unit 54 acquires data regarding at least part of the aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 521, and the detection optical system 531 based on the measurement signal transmitted from the wavefront sensor 46.

第11実施形態に係る顕微鏡501において、挿脱ミラー534の代わりにビームスプリッタ(図示せず)が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過してアレイ型検出器541に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ46に到達するように構成されてもよい。 In the microscope 501 according to the eleventh embodiment, a beam splitter (not shown) is provided in place of the removable mirror 534, and part of the detection light incident on the beam splitter is transmitted through the beam splitter for array type detection. The configuration may be such that another part of the detection light that reaches the device 541 and enters the beam splitter is reflected by the beam splitter and reaches the wavefront sensor 46 .

[位相変調ユニットの構成]
次に、図19を参照しながら、第11実施形態に係る位相変調ユニット560について説明する。図19に示すように、第11実施形態に係る位相変調ユニット560は、第1リレーレンズ561と、第1ミラー562と、第2リレーレンズ563と、第1シリンドリカルレンズ564と、第2シリンドリカルレンズ565と、第3リレーレンズ566と、位相変調用スキャナ567と、第4リレーレンズ568と、位相変調素子569と、第2ミラー570と、第5リレーレンズ571と、マイクロレンズアレイ572と、第6リ
レーレンズ573とを有する。なお、図19において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット560の一部を図19に対して垂直な方向から見た図である。
[Configuration of phase modulation unit]
Next, a phase modulation unit 560 according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. 19. As shown in FIG. 19, the phase modulation unit 560 according to the eleventh embodiment includes a first relay lens 561, a first mirror 562, a second relay lens 563, a first cylindrical lens 564, and a second cylindrical lens. 565, a third relay lens 566, a phase modulation scanner 567, a fourth relay lens 568, a phase modulation element 569, a second mirror 570, a fifth relay lens 571, a microlens array 572, and a third relay lens 566. 6 relay lens 573. Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 19 is a diagram of a part of the phase modulation unit 560 viewed from a direction perpendicular to FIG. 19.

位相変調ユニット560に含まれる第1リレーレンズ561と、第1ミラー562と、第2リレーレンズ563と、第1シリンドリカルレンズ564と、第2シリンドリカルレンズ565と、第3リレーレンズ566と、位相変調用スキャナ567と、第4リレーレンズ568と、位相変調素子569と、第2ミラー570と、第5リレーレンズ571の各機能、各構成は、図15に示す第6実施形態に係る位相変調ユニット160に含まれる第1リレーレンズ161と、第1ミラー162と、第2リレーレンズ163と、第1シリンドリカルレンズ164と、第2シリンドリカルレンズ165と、第3リレーレンズ166と、位相変調用スキャナ167と、第4リレーレンズ168と、位相変調素子169と、第2ミラー170と、第5リレーレンズ171と同様なので、説明を省略する。なお、位相変調素子569は、対物レンズ528の瞳位置と光学的に共役な位置H21に配置される。 Phase modulation unit 560 includes a first relay lens 561, a first mirror 562, a second relay lens 563, a first cylindrical lens 564, a second cylindrical lens 565, a third relay lens 566, and phase modulation. The functions and configurations of the scanner 567, the fourth relay lens 568, the phase modulation element 569, the second mirror 570, and the fifth relay lens 571 are the same as those of the phase modulation unit according to the sixth embodiment shown in FIG. 160 includes a first relay lens 161, a first mirror 162, a second relay lens 163, a first cylindrical lens 164, a second cylindrical lens 165, a third relay lens 166, and a phase modulation scanner 167. The fourth relay lens 168, the phase modulation element 169, the second mirror 170, and the fifth relay lens 171 are the same, so their explanation will be omitted. Note that the phase modulation element 569 is arranged at a position H21 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 528.

図20に、複数の照射領域の配置例を示す。図20の例では、位相変調素子569の表示面に表示される3個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る長方形状の3個の照射領域が設けられる。3個の照射領域として、(図20の上側から順に)第1照射領域SC1と、第2照射領域SC2と、第3照射領域SC3とが設けられる。 FIG. 20 shows an example of arrangement of a plurality of irradiation areas. In the example of FIG. 20, three rectangular irradiation areas that can be irradiated with illumination light are provided corresponding to three phase modulation patterns displayed on the display surface of the phase modulation element 569. The three irradiation areas are provided (in order from the top in FIG. 20): a first irradiation area SC1, a second irradiation area SC2, and a third irradiation area SC3.

第1~第3照射領域SC1~SC3は、互いに重ならないように、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで配置される。第1~第3照射領域SC1~SC3のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子569において照明光が照射される照射領域(すなわち位相変調パターン)を変えることで、照明光に付与する位相分布を変えることが可能である。 The first to third irradiation areas SC1 to SC3 are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light so as not to overlap each other. When any one of the first to third irradiation areas SC1 to SC3 is irradiated with illumination light, the phase of the illumination light changes (modulates). Specifically, the illumination light is given a phase distribution according to a phase modulation pattern set in the irradiation area irradiated with the illumination light. Further, by changing the irradiation area (that is, the phase modulation pattern) on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 569, it is possible to change the phase distribution imparted to the illumination light.

マイクロレンズアレイ572は、照明光学系521の光軸AX51と垂直な方向に並ぶ3つのマイクロレンズを含み、第5リレーレンズ571を透過した照明光を3本の照明光に分ける。第6リレーレンズ573は、マイクロレンズアレイ572により分かれた3本の照明光を集光する。なお、図19には、マイクロレンズアレイ572におけるマイクロレンズの数が3つである場合の例を示しているが、これに限られるものではなく、これらの数は(検出用ピンホール板535のピンホールおよびアレイ型検出器541の検出器の数と同じ)複数であればよい。マイクロレンズの数については、第11実施形態の変形例においても同様であり、説明を省略する。 The microlens array 572 includes three microlenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis AX51 of the illumination optical system 521, and divides the illumination light transmitted through the fifth relay lens 571 into three illumination lights. The sixth relay lens 573 collects the three illumination lights separated by the microlens array 572. Note that although FIG. 19 shows an example in which the number of microlenses in the microlens array 572 is three, the number is not limited to this, and these numbers are It is sufficient if the number is the same as the number of pinhole and array type detectors 541). The number of microlenses is the same in the modified example of the eleventh embodiment, and the description thereof will be omitted.

照明光学系521のコリメータレンズ522を透過した照明光は、位相変調ユニット560内に配置された位相変調素子569における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。照明光が位相変調素子569における複数の照射領域(例えば、第1~第3照射領域SC1~SC3)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相が変化(変調)する。位相変調素子569における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ567は、位相変調用スキャナ567に入射する照明光により位相変調素子569を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第2ミラー570で反射した照明光は、第5リレーレンズ571を透過して略平行光となり、マイクロレンズアレイ572に入射する。 The illumination light that has passed through the collimator lens 522 of the illumination optical system 521 is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 569 disposed in the phase modulation unit 560. When the illumination light is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to third irradiation areas SC1 to SC3) in the phase modulation element 569, the phase modulation occurs in the irradiation area irradiated with the illumination light. The phase of the illumination light changes (modulates) according to the pattern (phase distribution). Illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 569 is reflected at the irradiation area. Note that the phase modulation scanner 567 can change the irradiation area to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas by scanning the phase modulation element 569 with the illumination light that enters the phase modulation scanner 567. It is. The illumination light reflected by the second mirror 570 passes through the fifth relay lens 571 to become substantially parallel light, and enters the microlens array 572.

マイクロレンズアレイ572に入射した照明光は、マイクロレンズアレイ572を透過
して3本の照明光に分かれる。マイクロレンズアレイ572において分かれた3本の照明光は、互いに略平行のまま試料TPと光学的に共役な位置B21において一旦集光し、第6リレーレンズ573に入射する。第6リレーレンズ573に入射した3本の照明光は、第6リレーレンズ573を透過し、照明光学系521のダイクロイックミラー524に入射する。このようにして、位相変調ユニット560による照明光に対する位相変調および照明光の多点化が行われる。位相変調用スキャナ567における照明光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ567が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第5リレーレンズ171を透過した照明光は、略平行光となってマイクロレンズアレイ572に入射することができる。
The illumination light incident on the microlens array 572 passes through the microlens array 572 and is divided into three illumination lights. The three illumination lights separated in the microlens array 572 are temporarily condensed at a position B21 that is optically conjugate with the sample TP while remaining substantially parallel to each other, and then enter the sixth relay lens 573. The three illumination lights that entered the sixth relay lens 573 pass through the sixth relay lens 573 and enter the dichroic mirror 524 of the illumination optical system 521. In this way, the phase modulation unit 560 performs phase modulation on the illumination light and multi-points the illumination light. By descanning the illumination light in the phase modulation scanner 567, even though the phase modulation scanner 567 changes the traveling direction of the illumination light and changes the irradiation area, the illumination light that has passed through the fifth relay lens 171 remains approximately parallel. The light can become light and enter the microlens array 572.

なお、試料TPにおける左右3つの観察領域ごとに、試料TPと照明光学系521と検出光学系531で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系521と検出光学系531で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子569は、位相変調素子569の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ567が位相変調素子569における照射領域を左右3つの観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン(位相分布)に応じて照明光の位相を変化(変調)させることができる。従って、試料TPと照明光学系521と検出光学系531に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 In addition, for each of the three left and right observation areas of the sample TP, a phase modulation pattern is created for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP, the illumination optical system 521, and the detection optical system 531, that is, the sample TP and the illumination optical system. A predetermined phase distribution for correcting at least part of the aberrations caused by the detection optical system 521 and the detection optical system 531 is determined in advance. The phase modulation element 569 displays, in each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 569, a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area. As a result, the phase modulation scanner 567 changes the irradiation area on the phase modulation element 569 for each of the three left and right observation areas, thereby adjusting the illumination light according to the phase modulation pattern (phase distribution) appropriately determined for each observation area. The phase can be changed (modulated). Therefore, it is possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a short time, in which at least a portion of the aberrations caused by the sample TP, the illumination optical system 521, and the detection optical system 531 are corrected.

図21に、試料TPにおける複数の観察領域の配置例を示す。図21の例では、顕微鏡501の視野内において試料TPにおける9個の観察領域が設定される。9個の観察領域のうち(図21の上から)1行目には、左側から順に、第1観察領域KC1と、第2観察領域KC2と、第3観察領域KC3とが設定される。9個の観察領域のうち(図21の上から)2行目には、左側から順に、第4観察領域KC4と、第5観察領域KC5と、第6観察領域KC6とが設定される。9個の観察領域のうち(図21の上から)3行目には、左側から順に、第7観察領域KC7と、第8観察領域KC8と、第9観察領域KC9とが設定される。 FIG. 21 shows an example of the arrangement of a plurality of observation areas in the sample TP. In the example of FIG. 21, nine observation areas in the sample TP are set within the field of view of the microscope 501. Among the nine observation areas, in the first row (from the top of FIG. 21), a first observation area KC1, a second observation area KC2, and a third observation area KC3 are set in order from the left. Among the nine observation areas, in the second row (from the top of FIG. 21), a fourth observation area KC4, a fifth observation area KC5, and a sixth observation area KC6 are set in order from the left. Among the nine observation areas, in the third row (from the top of FIG. 21), a seventh observation area KC7, an eighth observation area KC8, and a ninth observation area KC9 are set in order from the left.

図20および図21に示す例において、位相変調素子569は、位相変調素子569の第1照射領域SC1に、第1~第3観察領域KC1~KC3について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子569は、位相変調素子569の第2照射領域SC2に、第4~第6観察領域KC4~KC6について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子569は、位相変調素子569の第3照射領域SC3に、第7~第9観察領域KC7~KC9について予め求められた位相変調パターンを表示する。 In the example shown in FIGS. 20 and 21, the phase modulation element 569 displays, in the first irradiation area SC1 of the phase modulation element 569, a phase modulation pattern determined in advance for the first to third observation areas KC1 to KC3. The phase modulation element 569 displays, in the second irradiation area SC2 of the phase modulation element 569, a phase modulation pattern determined in advance for the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6. The phase modulation element 569 displays a phase modulation pattern determined in advance for the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9 in the third irradiation area SC3 of the phase modulation element 569.

試料TPにおける第1~第9観察領域KC1~KC9を観察する際、すなわち第1~第9観察領域KC1~KC9の画像を取得する際、まず、第1~第3観察領域KC1~KC3の画像を同時に取得する。第1~第3観察領域KC1~KC3の画像を取得する際、位相変調ユニット560の位相変調用スキャナ567は、位相変調素子569に対する照明光の照射領域を第1照射領域SC1に変える。照明光学系521の試料走査部525は、位相変調素子569の第1照射領域SC1に照射された照明光LC1により、第1~第3観察領域KC1~KC3において同時にラスタスキャンを行う。 When observing the first to ninth observation areas KC1 to KC9 in the sample TP, that is, when acquiring images of the first to ninth observation areas KC1 to KC9, first, images of the first to third observation areas KC1 to KC3 are obtained. obtain at the same time. When acquiring images of the first to third observation areas KC1 to KC3, the phase modulation scanner 567 of the phase modulation unit 560 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 569 to the first irradiation area SC1. The sample scanning unit 525 of the illumination optical system 521 performs raster scanning simultaneously in the first to third observation areas KC1 to KC3 using the illumination light LC1 irradiated to the first irradiation area SC1 of the phase modulation element 569.

具体的は、図20における第1照射領域SC1の左側に照射されて分かれた照明光LC1aにより、第1観察領域KC1においてラスタスキャンを行う。図20における第1照射領域SC1の中央に照射されて分かれた照明光LC1bにより、第2観察領域KC2においてラスタスキャンを行う。図20における第1照射領域SC1の右側に照射されて分
かれた照明光LC1cにより、第3観察領域KC3においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第1~第3観察領域KC1~KC3に起因する収差が補正された、高画質の第1~第3観察領域KC1~KC3の画像を短時間で取得することが可能になる。
Specifically, raster scanning is performed in the first observation area KC1 using the illumination light LC1a that is irradiated to the left side of the first irradiation area SC1 in FIG. 20 and divided. Raster scanning is performed in the second observation area KC2 using the illumination light LC1b that is irradiated to the center of the first irradiation area SC1 in FIG. 20 and divided. Raster scanning is performed in the third observation area KC3 using the illumination light LC1c that is irradiated to the right side of the first irradiation area SC1 in FIG. 20 and divided. Therefore, it becomes possible to obtain high-quality images of the first to third observation areas KC1 to KC3 in a short time, in which aberrations caused by the first to third observation areas KC1 to KC3 in the sample TP are corrected. .

第1~第3観察領域KC1~KC3の画像を取得した後、第4~第6観察領域KC4~KC6の画像を同時に取得する。第4~第6観察領域KC4~KC6の画像を取得する際、位相変調ユニット560の位相変調用スキャナ567は、位相変調素子569に対する照明光の照射領域を第1照射領域SC1から第2照射領域SC2に変える。照明光学系521の試料走査部525は、位相変調素子569の第2照射領域SC2に照射された照明光LC2により、第4~第6観察領域KC4~KC6において同時にラスタスキャンを行う。 After acquiring images of the first to third observation areas KC1 to KC3, images of fourth to sixth observation areas KC4 to KC6 are acquired simultaneously. When acquiring images of the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6, the phase modulation scanner 567 of the phase modulation unit 560 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 569 from the first irradiation area SC1 to the second irradiation area. Change to SC2. The sample scanning unit 525 of the illumination optical system 521 simultaneously performs raster scanning in the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6 using the illumination light LC2 irradiated to the second irradiation area SC2 of the phase modulation element 569.

具体的は、図20における第2照射領域SC2の左側に照射されて分かれた照明光LC2aにより、第4観察領域KC4においてラスタスキャンを行う。図20における第2照射領域SC2の中央に照射されて分かれた照明光LC2bにより、第5観察領域KC5においてラスタスキャンを行う。図20における第2照射領域SC2の右側に照射されて分かれた照明光LC2cにより、第6観察領域KC6においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第4~第6観察領域KC4~KC6に起因する収差が補正された、高画質の第4~第6観察領域KC4~KC6の画像を短時間で取得することが可能になる。 Specifically, raster scanning is performed in the fourth observation area KC4 using the illumination light LC2a that is irradiated to the left side of the second irradiation area SC2 in FIG. 20 and divided. Raster scanning is performed in the fifth observation area KC5 using illumination light LC2b that is irradiated to the center of the second irradiation area SC2 in FIG. 20 and divided. A raster scan is performed in the sixth observation area KC6 using the illumination light LC2c that is irradiated to the right side of the second irradiation area SC2 in FIG. 20 and divided. Therefore, it becomes possible to obtain high-quality images of the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6 in a short time, in which aberrations caused by the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6 in the sample TP are corrected. .

第4~第6観察領域KC4~KC6の画像を取得した後、第7~第9観察領域KC7~KC9の画像を同時に取得する。第7~第9観察領域KC7~KC9の画像を取得する際、位相変調ユニット560の位相変調用スキャナ567は、位相変調素子569に対する照明光の照射領域を第2照射領域SC2から第3照射領域SC3に変える。照明光学系521の試料走査部525は、位相変調素子569の第3照射領域SC3に照射された照明光LC3により、第7~第9観察領域KC7~KC9において同時にラスタスキャンを行う。 After acquiring the images of the fourth to sixth observation areas KC4 to KC6, images of the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9 are acquired simultaneously. When acquiring images of the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9, the phase modulation scanner 567 of the phase modulation unit 560 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 569 from the second irradiation area SC2 to the third irradiation area. Change to SC3. The sample scanning unit 525 of the illumination optical system 521 simultaneously performs raster scanning in the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9 using the illumination light LC3 irradiated to the third irradiation area SC3 of the phase modulation element 569.

具体的は、図20における第3照射領域SC3の左側に照射されて分かれた照明光LC3aにより、第7観察領域KC7においてラスタスキャンを行う。図20における第3照射領域SC3の中央に照射されて分かれた照明光LC3bにより、第8観察領域KC8においてラスタスキャンを行う。図20における第3照射領域SC3の右側に照射されて分かれた照明光LC3cにより、第9観察領域KC9においてラスタスキャンを行う。従って、試料TPにおける第7~第9観察領域KC7~KC9に起因する収差が補正された、高画質の第7~第9観察領域KC7~KC9の画像を短時間で取得することが可能になる。このようにして、試料TPにおける第1~第9観察領域KC1~KC9に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 Specifically, raster scanning is performed in the seventh observation area KC7 using the illumination light LC3a that is irradiated to the left side of the third irradiation area SC3 in FIG. 20 and divided. Raster scanning is performed in the eighth observation area KC8 using the illumination light LC3b that is irradiated to the center of the third irradiation area SC3 in FIG. 20 and divided. Raster scanning is performed in the ninth observation area KC9 using the illumination light LC3c that is irradiated to the right side of the third irradiation area SC3 in FIG. 20 and divided. Therefore, it becomes possible to obtain high-quality images of the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9 in a short time, in which aberrations caused by the seventh to ninth observation areas KC7 to KC9 in the sample TP are corrected. . In this way, it becomes possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a shorter time, in which aberrations caused by the first to ninth observation areas KC1 to KC9 in the sample TP are individually corrected.

なお、第11実施形態に係る顕微鏡501を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。第11実施形態によれば、位相変調ユニット560は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子569と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ567とを有している。位相変調用スキャナ567により、位相変調素子569に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子569で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料TPにおける観察領域が変位する際に、位
相変調素子569に対する照明光の照射領域を変えることで、試料TPにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。
Note that even when using the microscope 501 according to the eleventh embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. According to the eleventh embodiment, the phase modulation unit 560 has a plurality of irradiation regions that can be irradiated with illumination light, and imparts a phase distribution to the illumination light according to the irradiation position of the illumination light in the plurality of irradiation regions. and a phase modulation scanner 567 that changes the irradiation area that is irradiated with illumination light. If the phase modulation pattern that changes the phase of the illumination light is changed by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 569 using the phase modulation scanner 567, the phase modulation pattern displayed by the phase modulation element 569 can be changed. The phase modulation pattern can be changed in a shorter time than when switching the phase modulation pattern. Therefore, by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 569 when the observation area on the sample TP is displaced, a high-quality sample can be obtained in which aberrations caused by a plurality of observation areas on the sample TP are individually corrected. It becomes possible to acquire images of TP in a short time.

また、位相変調用スキャナ567は、位相変調素子569に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向(照明光学系521の光軸AX51に沿った方向)にする。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。 Further, the phase modulation scanner 567 moves the traveling direction of the illumination light whose phase has changed by irradiating the irradiation area to a constant direction (the illumination optical system 521 (along the optical axis AX51). Thereby, only the phase of the illumination light can be changed without changing the optical path of the illumination light.

また、位相変調素子569における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料TPの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。 Furthermore, the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 569 are arranged so that they do not overlap with each other. Thereby, an appropriate phase modulation pattern can be provided for each image acquisition range of the sample TP.

また、位相変調ユニット560は、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される照明光の断面形状を楕円形にする第1シリンドリカルレンズ564および第2シリンドリカルレンズ565と、照射領域に照射された照明光を複数の光に分けるマイクロレンズアレイ572(光学素子アレイ)とを有している。これにより、照明光学系521は、マイクロレンズアレイ572によって分けられた複数の(例えば3本の)照明光により試料TPを照明することが可能になり、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 The phase modulation unit 560 also includes a first cylindrical lens 564 and a second cylindrical lens 565 that make the cross-sectional shape of the illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas elliptical, and a first cylindrical lens 564 and a second cylindrical lens 565 that make the cross-sectional shape of the illumination light irradiated onto one of the plurality of irradiation areas. It has a microlens array 572 (optical element array) that divides the illumination light into a plurality of lights. Thereby, the illumination optical system 521 can illuminate the sample TP with a plurality of (for example, three) illumination lights divided by the microlens array 572, and can produce a high-quality image of the sample TP in a shorter time. It will be possible to obtain it.

[位相変調ユニットの変形例]
次に、図22を参照しながら、第11実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図22に示すように、第11実施形態の変形例に係る位相変調ユニット580は、ビームスプリッタ591と、第1リレーレンズ581と、ミラー582と、第2リレーレンズ583と、第1シリンドリカルレンズ584と、第2シリンドリカルレンズ585と、第3リレーレンズ586と、位相変調用スキャナ587と、第4リレーレンズ588と、位相変調素子569と、マイクロレンズアレイ592と、第6リレーレンズ593とを有する。なお、図22において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット580の一部を図22に対して垂直な方向から見た図である。
[Modified example of phase modulation unit]
Next, a modification of the phase modulation unit in the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. 22. As shown in FIG. 22, the phase modulation unit 580 according to the modification of the eleventh embodiment includes a beam splitter 591, a first relay lens 581, a mirror 582, a second relay lens 583, and a first cylindrical lens 584. , a second cylindrical lens 585, a third relay lens 586, a phase modulation scanner 587, a fourth relay lens 588, a phase modulation element 569, a microlens array 592, and a sixth relay lens 593. . Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 22 is a diagram of a part of the phase modulation unit 580 viewed from a direction perpendicular to FIG. 22.

位相変調ユニット580に含まれるビームスプリッタ591と、第1リレーレンズ581と、ミラー582と、第2リレーレンズ583と、第1シリンドリカルレンズ584と、第2シリンドリカルレンズ585と、第3リレーレンズ586と、位相変調用スキャナ587と、第4リレーレンズ588と、位相変調素子569の各機能、各構成は、図17に示す第6実施形態の変形例に係る位相変調ユニット180に含まれるビームスプリッタ191と、第1リレーレンズ181と、ミラー182と、第2リレーレンズ183と、第1シリンドリカルレンズ184と、第2シリンドリカルレンズ185と、第3リレーレンズ186と、位相変調用スキャナ187と、第4リレーレンズ188と、位相変調素子169と同様なので、説明を省略する。マイクロレンズアレイ592は、照明光学系521の光軸AX51と垂直な方向に並ぶ3つのマイクロレンズを含み、ビームスプリッタ591で反射した照明光を3本の照明光に分ける。第6リレーレンズ593は、マイクロレンズアレイ592により分かれた3本の照明光を集光する。 A beam splitter 591, a first relay lens 581, a mirror 582, a second relay lens 583, a first cylindrical lens 584, a second cylindrical lens 585, and a third relay lens 586 included in the phase modulation unit 580. , the functions and configurations of the phase modulation scanner 587, the fourth relay lens 588, and the phase modulation element 569 are the same as those of the beam splitter 191 included in the phase modulation unit 180 according to the modification of the sixth embodiment shown in FIG. , a first relay lens 181, a mirror 182, a second relay lens 183, a first cylindrical lens 184, a second cylindrical lens 185, a third relay lens 186, a phase modulation scanner 187, and a fourth Since it is similar to the relay lens 188 and the phase modulation element 169, the explanation will be omitted. The microlens array 592 includes three microlenses arranged in a direction perpendicular to the optical axis AX51 of the illumination optical system 521, and divides the illumination light reflected by the beam splitter 591 into three illumination lights. The sixth relay lens 593 collects the three illumination lights separated by the microlens array 592.

照明光学系521のコリメータレンズ522を透過した照明光は、位相変調ユニット580内に配置された位相変調素子569における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。 The illumination light that has passed through the collimator lens 522 of the illumination optical system 521 is irradiated onto one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 569 disposed in the phase modulation unit 580.

照明光が位相変調素子569における複数の照射領域(例えば、第1~第3照射領域SC1~SC3)のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域
における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子569における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ587は、位相変調用スキャナ587に入射する照明光により位相変調素子569を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第1リレーレンズ581からビームスプリッタ591に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ591で反射してマイクロレンズアレイ592に入射する。
When the illumination light is irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to third irradiation areas SC1 to SC3) in the phase modulation element 569, the phase modulation occurs in the irradiation area irradiated with the illumination light. The phase of the illumination light changes depending on the pattern. Illumination light irradiated onto any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 569 is reflected at the irradiation area. Note that the phase modulation scanner 587 can change the irradiation area to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas by scanning the phase modulation element 569 with the illumination light that enters the phase modulation scanner 587. It is. A part of the illumination light that enters the beam splitter 591 from the first relay lens 581 is reflected by the beam splitter 591 and enters the microlens array 592.

マイクロレンズアレイ592に入射した照明光は、マイクロレンズアレイ592を透過して3本の照明光に分かれる。マイクロレンズアレイ592において分かれた3本の照明光は、互いに略平行のまま試料TPと光学的に共役な位置B22において一旦集光し、第6リレーレンズ593に入射する。第6リレーレンズ593に入射した3本の照明光は、第6リレーレンズ593を透過し、照明光学系521のダイクロイックミラー524に入射する。これにより、第11実施形態に係る位相変調ユニット560の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。 The illumination light incident on the microlens array 592 passes through the microlens array 592 and is divided into three illumination lights. The three illumination lights separated in the microlens array 592 are once condensed at a position B22 that is optically conjugate with the sample TP while remaining substantially parallel to each other, and then enter the sixth relay lens 593. The three illumination lights that entered the sixth relay lens 593 pass through the sixth relay lens 593 and enter the dichroic mirror 524 of the illumination optical system 521. Thereby, the phase modulation of the illumination light is performed in the same manner as in the case of the phase modulation unit 560 according to the eleventh embodiment.

第11実施形態に係る顕微鏡501において、位相変調ユニット560に代えて、第1実施形態に係る位相変調ユニット60が設けられるようにしてもよい。この場合、位相変調素子65には計算機生成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)を用
いて計算された位相パターンが表示され、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光(回折光)が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム(CGH)を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光(回折光)で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。複数の回折光に異なる位相分布を付与する計算機生成ホログラム(CGH)の計算は、例えば文献「Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanning microscopy, Optics EXPRESS, Vol. 28, No. 10/11 (2020)」に記載の
方法を用いることが可能である。また、位相変調ユニット560に代えて、第6実施形態に係る位相変調ユニット160が設けられるようにしてもよい。この場合、位相変調素子169が計算機生成ホログラム(CGH)を用いて構成され、位相変調素子169における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光(回折光)が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム(CGH)を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光(回折光)で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。なお、回折光の数は、試料TPに応じて任意に決めることができる。
In the microscope 501 according to the eleventh embodiment, the phase modulation unit 60 according to the first embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 560. In this case, a phase pattern calculated using a computer generated hologram (CGH) is displayed on the phase modulation element 65, and the illumination light is applied to one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65. When the illumination light is irradiated, a plurality of reflected lights (diffraction lights) may be generated from the irradiation area irradiated with the illumination light due to a diffraction phenomenon. At this time, by using a computer-generated hologram (CGH), a different phase distribution can be given to each of the multiple reflected lights generated by the diffraction phenomenon, depending on the observation position of the sample illuminated with each reflected light (diffraction light). is possible. Calculations for computer-generated holograms (CGH) that give different phase distributions to multiple diffracted lights can be found in the document "Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanning microscopy, Optics EXPRESS, Vol. 28, No. 10/11 (2020)", for example. It is possible to use the methods described. Further, the phase modulation unit 160 according to the sixth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 560. In this case, the phase modulation element 169 is configured using a computer-generated hologram (CGH), and when illumination light is irradiated to any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 169, the illumination A plurality of reflected lights (diffraction lights) may be generated from the irradiation area where the light is irradiated. At this time, by using a computer-generated hologram (CGH), a different phase distribution can be given to each of the multiple reflected lights generated by the diffraction phenomenon, depending on the observation position of the sample illuminated with each reflected light (diffraction light). is possible. Note that the number of diffracted lights can be arbitrarily determined depending on the sample TP.

[第12実施形態]
次に、図23を参照しながら、第12実施形態に係る顕微鏡について説明する。第12実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第12実施形態に係る位相変調ユニット610が設けられる他は、第1実施形態に係る顕微鏡1と同様の構成であり、位相変調ユニット610以外の共通する各部に第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第12実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610は、コリメータレンズ22を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系21で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図23に示すように、第12実施形態に係る位相変調ユニット610は、第1マイクロレンズアレイ611と、第1ミラー612と、第1リレーレンズ613と、第1位相変調用スキャナ614と、第2リレーレンズ615と、位相変調素子616と、第2位相変調用スキャナ617と、第3リレーレンズ618と、第2ミラー619と、第2マイクロレンズアレイ620とを有する。なお、第1位相変調用スキャナ614と第2位相変調用スキャナ617に代え
て、単一の位相変調用スキャナで構成してもよい。
[Twelfth embodiment]
Next, a microscope according to a twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 23. The microscope according to the twelfth embodiment has the same configuration as the microscope 1 according to the first embodiment, except that a phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 610 are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the twelfth embodiment, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 22, and corrects at least part of the aberrations generated between the sample TP and the illumination optical system 21. . As shown in FIG. 23, a phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment includes a first microlens array 611, a first mirror 612, a first relay lens 613, a first phase modulation scanner 614, and a first phase modulation scanner 614. It has two relay lenses 615, a phase modulation element 616, a second phase modulation scanner 617, a third relay lens 618, a second mirror 619, and a second microlens array 620. Note that instead of the first phase modulation scanner 614 and the second phase modulation scanner 617, a single phase modulation scanner may be used.

第1マイクロレンズアレイ611は、照明光学系21の光軸AX1と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ(例えば、12個のマイクロレンズ)を含む。第1マイクロレンズアレイ611は、照明光学系21のコリメータレンズ22を透過して略平行光となった照明光を、複数の照明光(例えば、12本の照明光)に分け、複数点に集光する。第1ミラー612は、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた複数の照明光を第1リレーレンズ613に向けて反射させる。第1リレーレンズ613は、第1ミラー612で反射した複数の照明光を略平行にする。 The first microlens array 611 includes a plurality of microlenses (for example, 12 microlenses) arranged radially in a direction perpendicular to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The first microlens array 611 divides the illumination light that has passed through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 and become substantially parallel light into a plurality of illumination lights (for example, 12 illumination lights) and focuses them at a plurality of points. Shine. The first mirror 612 reflects the plurality of illumination lights separated by the first microlens array 611 toward the first relay lens 613 . The first relay lens 613 makes the plurality of illumination lights reflected by the first mirror 612 substantially parallel.

第1位相変調用スキャナ614は、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた複数の照明光が重なる位置(第1リレーレンズ113の焦点位置近傍)に配置される。第1位相変調用スキャナ614は、反射面の向き(方位角)が1軸回転または2軸回転によって変化するように保持されたミラー(例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー、MEMSミラー等)を用いて構成される。第1位相変調用スキャナ614は、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、第1位相変調用スキャナ614は、図23に示すように、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた複数の照明光により位相変調素子616を走査する。 The first phase modulation scanner 614 is arranged at a position where a plurality of illumination lights separated by the first microlens array 611 overlap (near the focal position of the first relay lens 113). The first phase modulation scanner 614 uses a mirror (for example, a galvanometer mirror, a resonant mirror, a MEMS mirror, etc.) held so that the direction (azimuth angle) of the reflecting surface changes by one-axis rotation or two-axis rotation. configured. The first phase modulation scanner 614 changes the traveling direction of the plurality of illumination lights separated by the first microlens array 611. Thereby, the first phase modulation scanner 614 scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights separated by the first microlens array 611, as shown in FIG.

第2リレーレンズ615は、位相変調素子616と対向して配置される。第2リレーレンズ615は、第1位相変調用スキャナ614を通った複数の照明光を複数点に集光する。第2リレーレンズ615は、位相変調素子616で反射した複数の照明光を略平行にする。 The second relay lens 615 is arranged facing the phase modulation element 616. The second relay lens 615 focuses the plurality of illumination lights that have passed through the first phase modulation scanner 614 onto a plurality of points. The second relay lens 615 makes the plurality of illumination lights reflected by the phase modulation element 616 substantially parallel.

位相変調素子616は、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた各照明光が集光する位置(第1マイクロレンズアレイにより分かれた照明光が集光する位置と共役な位置)に配置される。位相変調素子616は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを分割して表示する。なお、位相変調素子616の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域(例えば、36組の照射領域)が設けられる。各照射領域は、互いに離れた複数個の部分領域(例えば、12個の部分領域)に分割されている。位相変調素子616の表示面における各照射領域を構成する部分領域は、観察領域の配置に対応して、互いに重ならないように縦横に並んで設けられる。位相変調素子616は、複数の位相変調パターンを、複数の照射領域における複数個の部分領域に分割して表示する。 The phase modulation element 616 is arranged at a position where the illumination lights separated by the first microlens array 611 are focused (a position conjugate with the position where the illumination lights separated by the first microlens array are focused). The phase modulation element 616 is configured using, for example, a reflective liquid crystal element or a transmissive liquid crystal element, and divides and displays a plurality of phase modulation patterns on the display surface. Note that the display surface of the phase modulation element 616 is provided with a plurality of irradiation areas (for example, 36 sets of irradiation areas) that can be irradiated with illumination light. Each irradiation area is divided into a plurality of partial areas (for example, 12 partial areas) separated from each other. The partial areas constituting each irradiation area on the display surface of the phase modulation element 616 are arranged vertically and horizontally so as not to overlap each other, corresponding to the arrangement of the observation areas. The phase modulation element 616 divides and displays a plurality of phase modulation patterns into a plurality of partial areas in a plurality of irradiation areas.

図24に、複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置例を示す。図24の例において、位相変調素子616の表示面には、12個の部分領域(A~L)に分割された36組の照射領域が設けられる。例えば、第1照射領域SD1において、12個の部分領域のうち(図24の上から)1段目には、左側から順に、第1部分領域SD1Aと、第2部分領域SD1Bとが分離して配置される。第1照射領域SD1において、12個の部分領域のうち(図24の上から)2段目には、左側から順に、第3部分領域SD1Cと、第4部分領域SD1Dと、第5部分領域SD1Eと、第6部分領域SD1Fとが分離して配置される。第1照射領域SD1において、12個の部分領域のうち(図24の上から)3段目には、左側から順に、第7部分領域SD1Gと、第8部分領域SD1Hと、第9部分領域SD1Iと、第10部分領域SD1Jとが分離して配置される。第1照射領域SD1において、12個の部分領域のうち(図24の上から)4段目には、左側から順に、第11部分領域SD1Kと、第12部分領域SD1Lとが分離して配置される。 FIG. 24 shows an example of the arrangement of a plurality of irradiation areas and a plurality of partial areas forming each irradiation area. In the example of FIG. 24, the display surface of the phase modulation element 616 is provided with 36 sets of irradiation areas divided into 12 partial areas (A to L). For example, in the first irradiation area SD1, in the first stage of the 12 partial areas (from the top of FIG. 24), a first partial area SD1A and a second partial area SD1B are separated in order from the left side. Placed. In the first irradiation area SD1, in the second stage (from the top of FIG. 24) among the 12 partial areas, from the left side, there are a third partial area SD1C, a fourth partial area SD1D, and a fifth partial area SD1E. and the sixth partial region SD1F are arranged separately. In the first irradiation area SD1, in the third row (from the top of FIG. 24) among the 12 partial areas, from the left side, there are a seventh partial area SD1G, an eighth partial area SD1H, and a ninth partial area SD1I. and the tenth partial region SD1J are arranged separately. In the first irradiation area SD1, in the fourth stage (from the top of FIG. 24) among the 12 partial areas, an 11th partial area SD1K and a 12th partial area SD1L are separately arranged in order from the left side. Ru.

また、図24および図25に示すように、第1照射領域SD1の第1部分領域SD1A
を含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第1部分領域SD1A~SD36Aが配置される。具体的には、36個の部分領域のうち(図25の上から)1行目には、左側から順に、第1照射領域SD1の第1部分領域SD1Aと、第2照射領域の第1部分領域SD2Aと、第3照射領域の第1部分領域SD3Aと、第4照射領域の第1部分領域SD4Aと、第5照射領域の第1部分領域SD5Aと、第6照射領域の第1部分領域SD6Aとが配置される。36個の部分領域のうち(図25の上から)2行目には、左側から順に、第7照射領域の第1部分領域SD7Aと、第8照射領域の第1部分領域SD8Aと、第9照射領域の第1部分領域SD9Aと、第10照射領域の第1部分領域SD10Aと、第11照射領域の第1部分領域SD11Aと、第12照射領域の第1部分領域SD12Aとが配置される。36個の部分領域のうち(図25の上から)3行目には、左側から順に、第13照射領域の第1部分領域SD13Aと、第14照射領域の第1部分領域SD14Aと、第15照射領域の第1部分領域SD15Aと、第16照射領域の第1部分領域SD16Aと、第17照射領域の第1部分領域SD17Aと、第18照射領域の第1部分領域SD18Aとが配置される。
Further, as shown in FIGS. 24 and 25, the first partial area SD1A of the first irradiation area SD1
First partial areas SD1A to SD36A of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the first to 36th irradiation areas. Specifically, in the first row (from the top of FIG. 25) among the 36 partial areas, in order from the left side, the first partial area SD1A of the first irradiation area SD1 and the first part of the second irradiation area area SD2A, first partial area SD3A of the third irradiation area, first partial area SD4A of the fourth irradiation area, first partial area SD5A of the fifth irradiation area, and first partial area SD6A of the sixth irradiation area. and are placed. Among the 36 partial areas, in the second row (from the top of FIG. 25), from the left side, the first partial area SD7A of the seventh irradiation area, the first partial area SD8A of the eighth irradiation area, and the ninth partial area A first partial area SD9A of the irradiation area, a first partial area SD10A of the tenth irradiation area, a first partial area SD11A of the eleventh irradiation area, and a first partial area SD12A of the twelfth irradiation area are arranged. Among the 36 partial areas, in the third row (from the top of FIG. 25), from the left side, the first partial area SD13A of the 13th irradiation area, the first partial area SD14A of the 14th irradiation area, and the 15th partial area SD13A of the 14th irradiation area, A first partial area SD15A of the irradiation area, a first partial area SD16A of the 16th irradiation area, a first partial area SD17A of the 17th irradiation area, and a first partial area SD18A of the 18th irradiation area are arranged.

36個の部分領域のうち(図25の上から)4行目には、左側から順に、第19照射領域の第1部分領域SD19Aと、第20照射領域の第1部分領域SD20Aと、第21照射領域の第1部分領域SD21Aと、第22照射領域の第1部分領域SD22Aと、第23照射領域の第1部分領域SD23Aと、第24照射領域の第1部分領域SD24Aとが配置される。36個の部分領域のうち(図25の上から)5行目には、左側から順に、第25照射領域の第1部分領域SD25Aと、第26照射領域の第1部分領域SD26Aと、第27照射領域の第1部分領域SD27Aと、第28照射領域の第1部分領域SD28Aと、第29照射領域の第1部分領域SD29Aと、第30照射領域の第1部分領域SD30Aとが配置される。36個の部分領域のうち(図25の上から)6行目には、左側から順に、第31照射領域の第1部分領域SD31Aと、第32照射領域の第1部分領域SD32Aと、第33照射領域の第1部分領域SD33Aと、第34照射領域の第1部分領域SD34Aと、第35照射領域の第1部分領域SD35Aと、第36照射領域の第1部分領域SD36Aとが配置される。 Among the 36 partial areas, the fourth row (from the top of FIG. 25) includes, in order from the left, the first partial area SD19A of the 19th irradiation area, the first partial area SD20A of the 20th irradiation area, and the 21st partial area SD19A of the 19th irradiation area. A first partial area SD21A of the irradiation area, a first partial area SD22A of the 22nd irradiation area, a first partial area SD23A of the 23rd irradiation area, and a first partial area SD24A of the 24th irradiation area are arranged. Among the 36 partial areas, in the fifth row (from the top of FIG. 25), from the left side, the first partial area SD25A of the 25th irradiation area, the first partial area SD26A of the 26th irradiation area, and the 27th partial area A first partial area SD27A of the irradiation area, a first partial area SD28A of the 28th irradiation area, a first partial area SD29A of the 29th irradiation area, and a first partial area SD30A of the 30th irradiation area are arranged. Among the 36 partial areas, the 6th row (from the top of FIG. 25) includes, in order from the left, the first partial area SD31A of the 31st irradiation area, the first partial area SD32A of the 32nd irradiation area, and the 33rd partial area SD31A of the 32nd irradiation area. A first partial area SD33A of the irradiation area, a first partial area SD34A of the 34th irradiation area, a first partial area SD35A of the 35th irradiation area, and a first partial area SD36A of the 36th irradiation area are arranged.

第1~第36照射領域の第1部分領域SD1A~SD36Aと同様に、第1照射領域SD1の第2部分領域SD1Bを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第2部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第3部分領域SD1Cを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第3部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第4部分領域SD1Dを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第4部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第5部分領域SD1Eを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第5部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第6部分領域SD1Fを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第6部分領域(図示せず)が配置される。 Similarly to the first partial areas SD1A to SD36A of the first to 36th irradiation areas, the 6×6 36 partial areas including the second partial area SD1B of the first irradiation area SD1 include the first to 36th partial areas SD1A to SD36A of the first to 36th irradiation areas. A second partial area (not shown) of the irradiation area is arranged. The third partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the third partial area SD1C of the first irradiation area SD1. The fourth partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the fourth partial area SD1D of the first irradiation area SD1. The fifth partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the fifth partial area SD1E of the first irradiation area SD1. Sixth partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in 6×6 36 partial areas including the sixth partial area SD1F of the first irradiation area SD1.

第1照射領域SD1の第7部分領域SD1Gを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第7部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第8部分領域SD1Hを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第8部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第9部分領域SD1Iを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第9部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第10部分領域SD1Jを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第10部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第11部分領域SD1Kを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域の第11部分領域(図示せず)が配置される。第1照射領域SD1の第12部分領域SD1Lを含む6×6個の36個の部分領域には、第1~第36照射領域
の第12部分領域(図示せず)が配置される。
The seventh partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the seventh partial area SD1G of the first irradiation area SD1. Eighth partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the eighth partial area SD1H of the first irradiation area SD1. The ninth partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the ninth partial area SD1I of the first irradiation area SD1. The 10th partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the 10th partial area SD1J of the first irradiation area SD1. The 11th partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the 11th partial area SD1K of the first irradiation area SD1. The 12th partial areas (not shown) of the first to 36th irradiation areas are arranged in the 6×6 36 partial areas including the 12th partial area SD1L of the first irradiation area SD1.

図24に示すように、位相変調素子616は、第1照射領域SD1の位相変調パターンを、第1照射領域SD1における第1~第12部分領域SD1A~SD1Lに分割して表示する。位相変調素子616は、第2照射領域SD2の位相変調パターンを、第2照射領域SD2における第1~第12部分領域SD2A~SD2Lに分割して表示する。このように、位相変調素子616は、第n照射領域SDn(n=1~36)の位相変調パターンを、第n照射領域SDnにおける第1~第12部分領域SDnA~SDnLに分割して表示する。図24に示す例において、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた12本の照明光は、第n照射領域SDnにおける第1~第12部分領域SDnA~SDnL、すなわち、第1~第36照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第12部分領域に照射される。なお、位相変調素子616に設定される複数の照射領域の配置は、必ずしも図示したような格子状の配置に限らず、第1位相変調用スキャナ614が位相変調素子616上を走査する任意の軌道上に配置されてもよい。 As shown in FIG. 24, the phase modulation element 616 divides and displays the phase modulation pattern of the first irradiation area SD1 into first to twelfth partial areas SD1A to SD1L in the first irradiation area SD1. The phase modulation element 616 divides and displays the phase modulation pattern of the second irradiation area SD2 into first to twelfth partial areas SD2A to SD2L in the second irradiation area SD2. In this way, the phase modulation element 616 divides and displays the phase modulation pattern of the n-th irradiation area SDn (n=1 to 36) into the first to twelfth partial areas SDnA to SDnL in the n-th irradiation area SDn. . In the example shown in FIG. 24, the 12 illumination lights divided by the first microlens array 611 are used for the first to twelfth partial areas SDnA to SDnL in the n-th irradiation area SDn, that is, the first to 36th irradiation areas. The first to twelfth partial areas in any one of the irradiation areas are irradiated. Note that the arrangement of the plurality of irradiation areas set on the phase modulation element 616 is not necessarily limited to the grid-like arrangement as shown in the figure, but may be any trajectory that the first phase modulation scanner 614 scans over the phase modulation element 616. may be placed on top.

第1~第36照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第12部分領域に、分割された12本の照明光が照射されると、各照明光の位相が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された部分領域における位相値に応じた位相が各照明光に付与される。結果として、図26に示すように、マイクロレンズアレイ620で結合されて(後述)位相変調ユニット610から射出される照明光に、照射領域を構成する第1~第12部分領域のそれぞれに設定された位相値に応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子616において照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第12部分領域の組)を変えることで、位相変調ユニット610から出射する照明光に付与する位相分布(検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布)を変えることが可能である。 When the first to twelfth partial regions in any one of the first to 36th irradiation regions are irradiated with the 12 divided illumination lights, the phase of each illumination light changes (modulates). Specifically, a phase is given to each illumination light according to a phase value in a partial region irradiated with the illumination light. As a result, as shown in FIG. 26, the illumination light that is combined by the microlens array 620 and emitted from the phase modulation unit 610 (described later) is set in each of the first to twelfth partial regions constituting the irradiation region. A phase distribution is given according to the phase value. In addition, by changing the irradiation area (that is, the set of the first to twelfth partial areas) on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 616, the phase distribution (detection light When the detection light is irradiated onto the irradiation area, it is possible to change the phase distribution imparted to the detection light.

第2位相変調用スキャナ617は、第1マイクロレンズアレイ611により分かれた複数の照明光が重なる位置(第2リレーレンズ615の焦点位置近傍)に配置される。第2位相変調用スキャナ617は、第1位相変調用スキャナ614と同様に構成される。第2位相変調用スキャナ617は、位相変調素子を透過または反射し第2リレーレンズ615により略平行となった複数の照明光が第3リレーレンズ618に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット610から射出される照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第3リレーレンズ618は、第2位相変調用スキャナ617を通った複数の照明光を複数点に集光する。第2ミラー619は、第3リレーレンズ618を透過した複数の照明光を第2マイクロレンズアレイ620に向けて反射させる。第2マイクロレンズアレイ620は、第1マイクロレンズアレイ611と同様に構成される。第2マイクロレンズアレイ620は、第2ミラー619で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。このようにして、位相変調ユニット610による照明光に対する位相変調が行われる。 The second phase modulation scanner 617 is arranged at a position where a plurality of illumination lights separated by the first microlens array 611 overlap (near the focal position of the second relay lens 615). The second phase modulation scanner 617 is configured similarly to the first phase modulation scanner 614. The second phase modulation scanner 617 is arranged so that the plurality of illumination lights transmitted or reflected through the phase modulation element and made substantially parallel by the second relay lens 615 travel toward the third relay lens 618, that is, the phase modulation unit 610. The traveling direction of the illumination light is changed so that the illumination light emitted from the illumination optical system 21 travels along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The third relay lens 618 focuses the plurality of illumination lights that have passed through the second phase modulation scanner 617 onto a plurality of points. The second mirror 619 reflects the plurality of illumination lights that have passed through the third relay lens 618 toward the second microlens array 620 . The second microlens array 620 is configured similarly to the first microlens array 611. The second microlens array 620 combines the plurality of illumination lights reflected by the second mirror 619 into substantially parallel light. In this way, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light.

なお、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域で反射した複数の照明光が、第2リレーレンズ615を透過して第2位相変調用スキャナ617を通ると、位相変調ユニット610から射出される照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むようになる。第2位相変調用スキャナ617における照明光のデスキャンによって、第1位相変調用スキャナ614が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第2マイクロレンズアレイ620を透過した複数の照明光は、略平行な1つの照明光となって照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射することができる。 Note that when a plurality of illumination lights reflected by a plurality of partial areas in any one of the plurality of irradiation areas passes through the second relay lens 615 and passes through the second phase modulation scanner 617, phase modulation occurs. The illumination light emitted from the unit 610 travels along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. Due to the descanning of the illumination light by the second phase modulation scanner 617, a plurality of light beams transmitted through the second microlens array 620, even though the first phase modulation scanner 614 changes the traveling direction of the illumination light and changes the irradiation area. The illumination light can be made into one substantially parallel illumination light and can be incident on the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21.

前述したように、第1位相変調用スキャナ614は、第1位相変調用スキャナ614に入射する複数の照明光により位相変調素子616を走査することで、位相変調素子616における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
第12実施形態において、照明光学系21の試料走査部25は、位相変調ユニット610から射出される照明光により、試料TPにおける複数の観察領域に跨る走査を行う。第1位相変調用スキャナ614は、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子616において照明光が照射される照射領域を順次変える。なお、試料TPにおける複数の観察領域ごとに、試料TPと照明光学系21で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料TPと照明光学系21で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子616は、位相変調素子616の各照射領域における複数個の部分領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを分割して表示する。複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子616において照明光が照射される照射領域を順次変化させることで、1つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、より短時間で収差が補正された試料TPの画像を取得することが可能になる。
As described above, the first phase modulation scanner 614 scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights incident on the first phase modulation scanner 614, thereby detecting the inside of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 616. It is possible to change the irradiation area to which the illumination light is irradiated.
In the twelfth embodiment, the sample scanning section 25 of the illumination optical system 21 performs scanning across a plurality of observation areas on the sample TP using the illumination light emitted from the phase modulation unit 610. The first phase modulation scanner 614 sequentially changes the irradiation area to which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 616 in synchronization with scanning across a plurality of observation areas. Note that, for each of the plurality of observation areas on the sample TP, a phase modulation pattern for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP and the illumination optical system 21, that is, a phase modulation pattern for correcting at least part of the aberrations generated between the sample TP and the illumination optical system 21, is used. , a predetermined phase distribution for correcting at least a portion thereof is determined in advance. The phase modulation element 616 divides and displays a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area in a plurality of partial areas in each irradiation area of the phase modulation element 616. A case in which the irradiation area is changed each time one observation area is scanned by sequentially changing the irradiation area that is irradiated with illumination light in the phase modulation element 616 in synchronization with scanning across multiple observation areas. It becomes possible to obtain an image of the sample TP in which aberrations are corrected in a shorter time than in the case of FIG.

図27に、試料TPにおける複数の観察領域の配置例を示す。図27の例では、顕微鏡1の視野内において試料TPにおける36個の観察領域が設定される。36個の観察領域のうち(図27の上から)1行目には、左側から順に、第1観察領域KD1と、第2観察領域KD2と、第3観察領域KD3と、第4観察領域KD4と、第5観察領域KD5と、第6観察領域KD6とが設定される。36個の観察領域のうち(図27の上から)2行目には、左側から順に、第7観察領域KD7と、第8観察領域KD8と、第9観察領域KD9と、第10観察領域KD10と、第11観察領域KD11と、第12観察領域KD12とが設定される。36個の観察領域のうち(図27の上から)3行目には、左側から順に、第13観察領域KD13と、第14観察領域KD14と、第15観察領域KD15と、第16観察領域KD16と、第17観察領域KD17と、第18観察領域KD18とが設定される。 FIG. 27 shows an example of the arrangement of a plurality of observation areas in the sample TP. In the example of FIG. 27, 36 observation areas in the sample TP are set within the field of view of the microscope 1. Among the 36 observation areas, in the first row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a first observation area KD1, a second observation area KD2, a third observation area KD3, and a fourth observation area KD4. , a fifth observation area KD5, and a sixth observation area KD6 are set. Among the 36 observation areas, in the second row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a seventh observation area KD7, an eighth observation area KD8, a ninth observation area KD9, and a tenth observation area KD10. , an eleventh observation area KD11, and a twelfth observation area KD12 are set. Among the 36 observation areas, in the third row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a 13th observation area KD13, a 14th observation area KD14, a 15th observation area KD15, and a 16th observation area KD16. , a 17th observation area KD17, and an 18th observation area KD18 are set.

36個の観察領域のうち(図27の上から)4行目には、左側から順に、第19観察領域KD19と、第20観察領域KD20と、第21観察領域KD21と、第22観察領域KD22と、第23観察領域KD23と、第24観察領域KD24とが設定される。36個の観察領域のうち(図27の上から)5行目には、左側から順に、第25観察領域KD25と、第26観察領域KD2と、第27観察領域KD27と、第28観察領域KD28と、第29観察領域KD29と、第30観察領域KD30とが設定される。36個の観察領域のうち(図27の上から)6行目には、左側から順に、第31観察領域KD31と、第32観察領域KD32と、第33観察領域KD33と、第34観察領域KD34と、第35観察領域KD35と、第36観察領域KD36とが設定される。なお、各観察領域KD1~KD36の面積は、照明光LD1の断面積より大きくてもよく、照明光LD1の断面積と略同じであってもよい。 Among the 36 observation areas, in the fourth row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a 19th observation area KD19, a 20th observation area KD20, a 21st observation area KD21, and a 22nd observation area KD22. , a 23rd observation area KD23, and a 24th observation area KD24 are set. Among the 36 observation areas, in the fifth row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a 25th observation area KD25, a 26th observation area KD2, a 27th observation area KD27, and a 28th observation area KD28. , a 29th observation area KD29, and a 30th observation area KD30 are set. Among the 36 observation areas, in the 6th row (from the top of FIG. 27), from the left side, there are a 31st observation area KD31, a 32nd observation area KD32, a 33rd observation area KD33, and a 34th observation area KD34. , a 35th observation area KD35, and a 36th observation area KD36 are set. Note that the area of each of the observation regions KD1 to KD36 may be larger than the cross-sectional area of the illumination light LD1, or may be approximately the same as the cross-sectional area of the illumination light LD1.

図24~図27に示す例において、位相変調素子616は、第1観察領域KD1について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子616の第1照射領域SD1における第1~第12部分領域SD1A~SD1Lに分割して表示する。位相変調素子616は、第2観察領域KA2について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子616の第2照射領域SD2における第1~第12部分領域SD2A~SD2Lに分割して表示する。このようにして、位相変調素子616は、第n観察領域KDn(n=1~36)について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子616の第n照射領域SDnにおける第1~第12部分領域SDnA~SDnLに分割して表示する。 In the examples shown in FIGS. 24 to 27, the phase modulation element 616 applies the phase modulation pattern determined in advance for the first observation area KD1 to the first to twelfth partial areas SD1A in the first irradiation area SD1 of the phase modulation element 616. - Divide into SD1L and display. The phase modulation element 616 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the second observation area KA2 into first to twelfth partial areas SD2A to SD2L in the second irradiation area SD2 of the phase modulation element 616. In this way, the phase modulation element 616 applies the phase modulation pattern determined in advance for the n-th observation area KDn (n=1 to 36) to the first to twelfth portions in the n-th irradiation area SDn of the phase modulation element 616. It is divided into areas SDnA to SDnL and displayed.

試料TPにおける第1~第36観察領域KD1~KD36を観察する際、すなわち第1~第36観察領域KD1~KD36の画像を取得する際、照明光学系21の試料走査部25は、位相変調ユニット610から射出される照明光により、試料TPにおける第1~第
36観察領域KD1~KD36に跨る走査を行う。例えば、第1~第6観察領域KD1~KD6まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第1~第6照射領域まで順に変える。このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第1照射領域における各部分領域から第6照射領域における各部分領域まで連続的に変化する。例えば図25に示すように、分かれた照明光LD1が照射される第1部分領域は、第1照射領域における第1部分領域SD1Aから第6照射領域における第1部分領域SD6Aまで連続的に変化する。
When observing the first to 36th observation areas KD1 to KD36 in the sample TP, that is, when acquiring images of the first to 36th observation areas KD1 to KD36, the sample scanning section 25 of the illumination optical system 21 uses a phase modulation unit. The illumination light emitted from 610 scans across the first to 36th observation areas KD1 to KD36 on the sample TP. For example, in synchronization with the timing of linearly scanning the first to sixth observation areas KD1 to KD6, the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the first to sixth observation areas KD1 to KD6. Change in order up to the irradiation area. At this time, each partial area irradiated with the divided illumination light changes continuously from each partial area in the first irradiation area to each partial area in the sixth irradiation area. For example, as shown in FIG. 25, the first partial area irradiated with the divided illumination light LD1 changes continuously from the first partial area SD1A in the first irradiation area to the first partial area SD6A in the sixth irradiation area. .

また例えば、第7~第12観察領域KD7~KD12まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第7~第12照射領域まで順に変える。このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第7照射領域における各部分領域から第12照射領域における各部分領域まで連続的に変化する。例えば図25に示すように、分かれた照明光LD1が照射される第1部分領域は、第7照射領域における第1部分領域SD7Aから第12照射領域における第1部分領域SD12Aまで連続的に変化する。 For example, in synchronization with the timing of linearly scanning the seventh to twelfth observation areas KD7 to KD12, the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the seventh to twelfth observation areas KD7 to KD12. Change sequentially up to 12 irradiation areas. At this time, each partial area irradiated with the divided illumination light changes continuously from each partial area in the seventh irradiation area to each partial area in the twelfth irradiation area. For example, as shown in FIG. 25, the first partial area irradiated with the divided illumination light LD1 changes continuously from the first partial area SD7A in the seventh irradiation area to the first partial area SD12A in the twelfth irradiation area. .

以下同様にして、第13~第18観察領域KD13~KD18まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第13~第18照射領域まで順に変える。第19~第24観察領域KD19~KD24まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第19~第24照射領域まで順に変える。第25~第30観察領域KD25~KD30まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第25~第30照射領域まで順に変える。第31~第36観察領域KD31~KD36まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第1位相変調用スキャナ614は、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を第31~第36照射領域まで順に変える。 Similarly, in synchronization with the timing of linearly scanning the 13th to 18th observation areas KD13 to KD18, the first phase modulation scanner 614 shifts the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the 13th to 18th observation areas KD13 to KD18. to the 18th irradiation area in order. In synchronization with the timing of linearly scanning the 19th to 24th observation areas KD19 to KD24, the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the 19th to 24th irradiation areas. Change in order up to In synchronization with the timing of linearly scanning the 25th to 30th observation areas KD25 to KD30, the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the 25th to 30th irradiation areas. Change in order up to In synchronization with the timing of linearly scanning the 31st to 36th observation areas KD31 to KD36, the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to the 31st to 36th irradiation areas. Change in order up to

これにより、1つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、試料TPにおける第1~第36観察領域KD1~KD36に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。なお、第2位相変調用スキャナ617は、第1位相変調用スキャナ614と同期して作動し、位相変調ユニット610から射出される照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように、各照射領域における第1~第12部分領域に照射されて反射した12本の照明光の進行方向を変化させる。 This allows the aberrations caused by the first to 36th observation areas KD1 to KD36 in the sample TP to be individually corrected, compared to the case where the irradiation area is changed each time one observation area is scanned. It becomes possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a shorter time. The second phase modulation scanner 617 operates in synchronization with the first phase modulation scanner 614 so that the illumination light emitted from the phase modulation unit 610 travels along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. , the traveling direction of the 12 illumination lights that are irradiated and reflected from the first to twelfth partial areas in each irradiation area is changed.

なお、第12実施形態に係る顕微鏡を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。第12実施形態によれば、位相変調ユニット610は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子616と、照明光が照射される照射領域を変える第1位相変調用スキャナ614とを有している。第1位相変調用スキャナ614により、位相変調素子616に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子616で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。 Note that even when using the microscope according to the twelfth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. According to the twelfth embodiment, the phase modulation unit 610 has a plurality of irradiation regions that can be irradiated with illumination light, and imparts a phase distribution to the illumination light according to the irradiation position of the illumination light in the plurality of irradiation regions. and a first phase modulation scanner 614 that changes the irradiation area that is irradiated with illumination light. If the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 616 to change the phase modulation pattern that changes the phase of the illumination light, the phase displayed by the phase modulation element 616 can be changed. The phase modulation pattern can be changed in a shorter time than when changing the modulation pattern.

また、位相変調ユニット610は、各照射領域における複数個の部分領域に、照明光を複数の照明光に分けて照射する第1マイクロレンズアレイ611(光学素子アレイ)を有している。従って、第1位相変調用スキャナ614により、照明光学系21の試料走査部25が試料TPを走査するのに同期して、複数の照明光が照射される複数個の部分領域に
分割された照射領域を変えることで、1つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、試料TPにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。
Further, the phase modulation unit 610 includes a first microlens array 611 (optical element array) that divides the illumination light into a plurality of illumination lights and irradiates the plurality of partial regions in each irradiation region. Therefore, the first phase modulation scanner 614 performs irradiation divided into a plurality of partial areas to which a plurality of illumination lights are irradiated in synchronization with the sample scanning section 25 of the illumination optical system 21 scanning the sample TP. By changing the area, aberrations caused by multiple observation areas in the sample TP are individually corrected, compared to changing the irradiation area each time one observation area is scanned, resulting in a high-quality sample. It becomes possible to acquire a TP image in a shorter time.

また、位相変調ユニット610は、第1位相変調用スキャナ614が位相変調素子616に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向(照明光学系21の光軸AX1に沿った方向)にする第2位相変調用スキャナ617を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。 Further, the phase modulation unit 610 keeps the traveling direction of the illumination light whose phase has changed by being irradiated onto the irradiation area constant, even though the first phase modulation scanner 614 changes the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 616. (direction along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21). Thereby, only the phase of the illumination light can be changed without changing the optical path of the illumination light.

[位相変調ユニットの第1変形例]
次に、図28を参照しながら、第12実施形態における位相変調ユニットの第1変形例について説明する。図28に示すように、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630は、ビームスプリッタ637と、マイクロレンズアレイ631と、ミラー632と、第1リレーレンズ633と、位相変調用スキャナ634と、第2リレーレンズ635と、位相変調素子616とを有するが、ビームスプリッタ637以外は、位相変調ユニット610に含まれる第1マイクロレンズアレイ611と、第1ミラー612と、第1リレーレンズ613と、第1位相変調用スキャナ614と、第2リレーレンズ615と、位相変調素子616と、第2位相変調用スキャナ617と、第3リレーレンズ618と、第2ミラー619と、第2マイクロレンズアレイ620の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。ビームスプリッタ637の透過率と反射率の比率は、例えば1:1に設定される。照明光学系21のコリメータレンズ22からビームスプリッタ637に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ637を透過してマイクロレンズアレイ631に入射する。マイクロレンズアレイ631からビームスプリッタ637に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ637で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。
[First modification of phase modulation unit]
Next, a first modification of the phase modulation unit in the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 28. As shown in FIG. 28, a phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment includes a beam splitter 637, a microlens array 631, a mirror 632, a first relay lens 633, and a phase modulation scanner. 634, a second relay lens 635, and a phase modulation element 616, except for the beam splitter 637, which includes a first microlens array 611, a first mirror 612, and a first relay lens included in the phase modulation unit 610. 613, a first phase modulation scanner 614, a second relay lens 615, a phase modulation element 616, a second phase modulation scanner 617, a third relay lens 618, a second mirror 619, and a second micro Since each function and each configuration of the lens array 620 are the same, explanations thereof will be omitted. The ratio of transmittance and reflectance of the beam splitter 637 is set to, for example, 1:1. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 637 from the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 passes through the beam splitter 637 and enters the microlens array 631. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 637 from the microlens array 631 is reflected by the beam splitter 637 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 .

[位相変調ユニットの第2変形例]
次に、図29を参照しながら、第12実施形態における位相変調ユニットの第2変形例について説明する。図29に示すように、第12実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット640は、第1マイクロレンズアレイディスク641と、モータ645と、第1ミラー642と、第1リレーレンズ643と、第2リレーレンズ644と、位相変調素子616と、第3リレーレンズ647と、第2ミラー648と、第2マイクロレンズアレイディスク649とを有するが、第1マイクロレンズアレイディスク641、モータ645及び第2マイクロレンズアレイディスク649以外は、位相変調ユニット610に含まれる第1ミラー612と、第1リレーレンズ613と、第2リレーレンズ615と、位相変調素子616と、第3リレーレンズ618と、第2ミラー619の各機構、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット640は、位相変調ユニット610に含まれる第1マイクロレンズアレイ611、第1位相変調用スキャナ614、第2位相変調用スキャナ617、第2マイクロレンズアレイ620の機能、構成を第1マイクロレンズアレイディスク641、モータ645及び第2マイクロレンズアレイディスク649に変更したものに相当する。
[Second modification of phase modulation unit]
Next, a second modification of the phase modulation unit in the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 29. As shown in FIG. 29, a phase modulation unit 640 according to the second modification of the twelfth embodiment includes a first microlens array disk 641, a motor 645, a first mirror 642, a first relay lens 643, It has a second relay lens 644, a phase modulation element 616, a third relay lens 647, a second mirror 648, and a second microlens array disk 649. Except for the two microlens array disks 649, the first mirror 612, the first relay lens 613, the second relay lens 615, the phase modulation element 616, the third relay lens 618, and the third relay lens included in the phase modulation unit 610 are Since the mechanisms and configurations of the two mirrors 619 are the same, their explanations will be omitted. The phase modulation unit 640 controls the functions and configurations of the first microlens array 611, first phase modulation scanner 614, second phase modulation scanner 617, and second microlens array 620 included in the phase modulation unit 610. This corresponds to a lens array disk 641, a motor 645, and a second microlens array disk 649.

第1マイクロレンズアレイディスク641は、照明光学系21の光軸AX1と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ(例えば、12個のマイクロレンズ)を含む、円盤状に形成される。第1マイクロレンズアレイディスク641は、コリメータレンズ22を透過して略平行光となった照明光を、複数の照明光(例えば、12本の照明光)に分ける。第1マイクロレンズアレイディスク641は、第1回転軸646aを介してモータ645に回転可能に支持される。モータ645は、第1マイクロレンズアレイディスク641を回転移動させることにより、第1マイクロレンズアレイディスク641により分かれ
た複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、モータ645は、第1マイクロレンズアレイディスク641により分かれた複数の照明光により位相変調素子616を走査する。
The first microlens array disk 641 is formed into a disk shape and includes a plurality of microlenses (for example, 12 microlenses) arranged radially in a direction perpendicular to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The first microlens array disk 641 divides the illumination light that has passed through the collimator lens 22 and turned into substantially parallel light into a plurality of illumination lights (for example, 12 illumination lights). The first microlens array disk 641 is rotatably supported by a motor 645 via a first rotating shaft 646a. The motor 645 rotates the first microlens array disk 641 to change the traveling direction of the plurality of illumination lights separated by the first microlens array disk 641. Thereby, the motor 645 scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights separated by the first microlens array disk 641.

第2マイクロレンズアレイディスク649は、第1マイクロレンズアレイディスク641と同様に構成される。第2マイクロレンズアレイディスク649は、第2マイクロレンズアレイディスク649に入射した複数の照明光を結合して略平行光にする。第2マイクロレンズアレイディスク649は、第2回転軸646bを介してモータ645に回転可能に支持される。モータ645は、第1マイクロレンズアレイディスク641と同期して第2マイクロレンズアレイディスク649を回転移動させることにより、第2マイクロレンズアレイディスク649を透過した照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むようにする。 The second microlens array disk 649 is configured similarly to the first microlens array disk 641. The second microlens array disk 649 combines the plurality of illumination lights incident on the second microlens array disk 649 into substantially parallel light. The second microlens array disk 649 is rotatably supported by the motor 645 via a second rotation shaft 646b. The motor 645 rotates and moves the second microlens array disk 649 in synchronization with the first microlens array disk 641, so that the illumination light transmitted through the second microlens array disk 649 is aligned with the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. Make sure to follow the directions.

第1マイクロレンズアレイディスク641により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域(例えば、第1~第36照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第12部分領域)に照射されると、照明光が照射された部分領域における位相変調パターンに応じて各照明光の位相が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、モータ645は、第1マイクロレンズアレイディスク641を回転移動させて、第1マイクロレンズアレイディスク641により分かれた複数の照明光により位相変調素子616を走査することで、位相変調素子616における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第12部分領域の組)を変えることが可能である。位相変調素子616上には、第1マイクロレンズアレイディスク641の回転により走査される複数の照明光の位置及び軌道に沿った位置に、複数の照射領域と各照射領域が互いに離れて分割された部分領域が設定される。 A plurality of illumination lights separated by the first microlens array disk 641 are applied to a plurality of partial areas in any one of the plurality of irradiation areas (for example, one of the irradiation areas among the first to 36th irradiation areas). When the illumination light beams are irradiated onto the first to twelfth partial regions), the phase of each illumination light beam changes according to the phase modulation pattern in the partial region irradiated with the illumination light beams. A plurality of illumination lights irradiated onto a plurality of partial regions in any one of the plurality of irradiation regions is reflected at each partial region. Note that the motor 645 rotates the first microlens array disk 641 and scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights separated by the first microlens array disk 641. It is possible to change the irradiation area (that is, the set of the first to twelfth partial areas) to which the illumination light is irradiated within the irradiation area. On the phase modulation element 616, a plurality of irradiation areas and each irradiation area is divided apart from each other at positions along the positions and trajectories of the plurality of illumination lights scanned by the rotation of the first microlens array disk 641. A partial area is set.

[位相変調ユニットの第3変形例]
次に、図30を参照しながら、第12実施形態における位相変調ユニットの第3変形例について説明する。図30に示すように、第12実施形態の第3変形例に係る位相変調ユニット650は、第1リレーレンズ651と、第1ミラー652と、第2リレーレンズ653と、マイクロレンズアレイディスク654と、モータ655、位相変調素子616と、第2ミラー657と、第3リレーレンズ658とを有するが、マイクロレンズアレイディスク654、モータ655及び位相変調素子616以外は、図3に示す位相変調ユニット60に含まれる第1リレーレンズ61と、第1ミラー62と、第2リレーレンズ64と、第2ミラー67と、第3リレーレンズ68と同じなので、説明を省略する。第1ミラー652は、試料TPと光学的に共役な位置B34の近傍に配置される。第1ミラー652は、第1リレーレンズ651を透過した照明光を第2リレーレンズ653に向けて反射させる。第2リレーレンズ653は、第1ミラー652で反射した照明光を略平行光にする。また、第2リレーレンズ653は、マイクロレンズアレイディスク654から射出された照明光を集光する。
[Third modification of phase modulation unit]
Next, a third modification of the phase modulation unit in the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 30. As shown in FIG. 30, a phase modulation unit 650 according to the third modification of the twelfth embodiment includes a first relay lens 651, a first mirror 652, a second relay lens 653, and a microlens array disk 654. The phase modulation unit 60 shown in FIG. Since the first relay lens 61, the first mirror 62, the second relay lens 64, the second mirror 67, and the third relay lens 68 included in the above are the same, the description thereof will be omitted. The first mirror 652 is arranged near a position B34 that is optically conjugate with the sample TP. The first mirror 652 reflects the illumination light that has passed through the first relay lens 651 toward the second relay lens 653 . The second relay lens 653 converts the illumination light reflected by the first mirror 652 into substantially parallel light. Further, the second relay lens 653 collects the illumination light emitted from the microlens array disk 654.

マイクロレンズアレイディスク654は、照明光学系21の光軸AX1と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ(例えば、12個のマイクロレンズ)を含む、円盤状に形成される。マイクロレンズアレイディスク654は、第2リレーレンズ653を透過した照明光を、複数の照明光(例えば、12本の照明光)に分けて集光する。また、マイクロレンズアレイディスク654は、位相変調素子616で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。マイクロレンズアレイディスク654は、回転軸656を介してモータ655に回転可能に支持される。モータ655は、マイクロレンズアレイディスク654を回転移動させることにより、マイクロレンズアレイディスク654により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、モータ655は、マイクロレンズア
レイディスク654により分かれた複数の照明光により位相変調素子616を走査する。
The microlens array disk 654 is formed into a disk shape and includes a plurality of microlenses (for example, 12 microlenses) arranged radially in a direction perpendicular to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The microlens array disk 654 divides the illumination light that has passed through the second relay lens 653 into a plurality of illumination lights (for example, 12 illumination lights) and collects the illumination light. Further, the microlens array disk 654 combines a plurality of illumination lights reflected by the phase modulation element 616 into substantially parallel light. The microlens array disk 654 is rotatably supported by a motor 655 via a rotation shaft 656. The motor 655 rotates the microlens array disk 654 to change the traveling direction of the plurality of illumination lights separated by the microlens array disk 654. Thereby, the motor 655 scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights separated by the microlens array disk 654.

位相変調素子616は、第12実施形態に係る位相変調素子616と同様の構成であり、第12実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第2ミラー657は、試料TPと光学的に共役な位置B34の近傍に配置される。第2ミラー657は、第2リレーレンズ653を透過した照明光を第3リレーレンズ658に向けて反射させる。第3リレーレンズ658は、第2ミラー657で反射した照明光を略平行光にする。 The phase modulation element 616 has the same configuration as the phase modulation element 616 according to the twelfth embodiment, is given the same reference numeral as in the twelfth embodiment, and detailed description thereof will be omitted. The second mirror 657 is arranged near a position B34 that is optically conjugate with the sample TP. The second mirror 657 reflects the illumination light that has passed through the second relay lens 653 toward the third relay lens 658 . The third relay lens 658 converts the illumination light reflected by the second mirror 657 into substantially parallel light.

マイクロレンズアレイディスク654により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域(例えば、第1~第36照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第12部分領域)に照射されると、照明光が照射された部分領域における位相変調パターンに応じて各照明光の位相が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、モータ655は、マイクロレンズアレイディスク654を回転移動させて、マイクロレンズアレイディスク654により分かれた複数の照明光により位相変調素子616を走査することで、位相変調素子616における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第12部分領域の組)を変えることが可能である。位相変調素子616上には、マイクロレンズアレイディスク654の回転により走査される複数の照明光の位置及び軌道に沿った位置に、複数の照射領域と各照射領域が互いに離れて分割された部分領域が設定される。 A plurality of illumination lights separated by the microlens array disk 654 are applied to a plurality of partial areas in any one of the plurality of irradiation areas (for example, a plurality of partial areas in any one of the first to 36th irradiation areas). When the first to twelfth partial regions) are irradiated, the phase of each illumination light changes according to the phase modulation pattern in the partial region irradiated with the illumination light. A plurality of illumination lights irradiated onto a plurality of partial regions in any one of the plurality of irradiation regions is reflected at each partial region. The motor 655 rotates the microlens array disk 654 and scans the phase modulation element 616 with a plurality of illumination lights separated by the microlens array disk 654, thereby scanning the plurality of irradiation areas on the phase modulation element 616. It is possible to change the irradiation area (ie, the set of the first to twelfth partial areas) to which the illumination light is irradiated. On the phase modulation element 616, a plurality of irradiation areas and partial areas in which each irradiation area is separated from each other are formed at positions along the positions and trajectories of the plurality of illumination lights scanned by the rotation of the microlens array disk 654. is set.

複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射されて反射した複数の照明光は、マイクロレンズアレイディスク654に入射する。マイクロレンズアレイディスク654に入射した複数の照明光は、マイクロレンズアレイディスク654を透過して略平行な1つの照明光に結合され、第2リレーレンズ653に入射する。第2リレーレンズ653に入射した照明光は、第2リレーレンズ653を透過して第2ミラー657で反射する。第2ミラー657で反射した照明光は、第3リレーレンズ658を透過して略平行光となり、照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。これにより、第12実施形態に係る位相変調ユニット610の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。 A plurality of illumination lights that are irradiated and reflected by a plurality of partial areas in one of the plurality of irradiation areas enter the microlens array disk 654. The plurality of illumination lights incident on the microlens array disk 654 are transmitted through the microlens array disk 654 and combined into one substantially parallel illumination light, which is then incident on the second relay lens 653. The illumination light incident on the second relay lens 653 is transmitted through the second relay lens 653 and reflected by the second mirror 657. The illumination light reflected by the second mirror 657 passes through the third relay lens 658 to become substantially parallel light, and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 . Thereby, the phase modulation of the illumination light is performed in the same manner as in the case of the phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment.

[位相変調ユニットの第4変形例]
次に、図31を参照しながら、第12実施形態における位相変調ユニットの第4変形例について説明する。図31に示すように、第12実施形態の第4変形例に係る位相変調ユニット660は、ビームスプリッタ661と、第1リレーレンズ662と、第2リレーレンズ663と、マイクロレンズアレイディスク664と、位相変調素子616とを有する。ビームスプリッタ661の透過率と反射率の比率は、例えば1:1に設定される。照明光学系21のコリメータレンズ22からビームスプリッタ661に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ661を透過して第1リレーレンズ662に入射する。第1リレーレンズ662からビームスプリッタ661に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ661で反射して照明光学系21のダイクロイックミラー24に入射する。
[Fourth modification of phase modulation unit]
Next, a fourth modification of the phase modulation unit in the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 31. As shown in FIG. 31, a phase modulation unit 660 according to the fourth modification of the twelfth embodiment includes a beam splitter 661, a first relay lens 662, a second relay lens 663, a microlens array disk 664, It has a phase modulation element 616. The ratio of transmittance and reflectance of the beam splitter 661 is set to, for example, 1:1. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 661 from the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 passes through the beam splitter 661 and enters the first relay lens 662 . A part of the illumination light that has entered the beam splitter 661 from the first relay lens 662 is reflected by the beam splitter 661 and enters the dichroic mirror 24 of the illumination optical system 21 .

第1リレーレンズ662は、ビームスプリッタ661を透過した照明光を集光する。第2リレーレンズ663は、第1リレーレンズ662を透過した照明光を略平行光にする。また、第2リレーレンズ663は、マイクロレンズアレイディスク664からの照明光を集光する。位相変調素子616は、第12実施形態に係る位相変調素子616と同様の構成であり、第12実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 The first relay lens 662 collects the illumination light that has passed through the beam splitter 661. The second relay lens 663 converts the illumination light transmitted through the first relay lens 662 into substantially parallel light. Further, the second relay lens 663 collects the illumination light from the microlens array disk 664. The phase modulation element 616 has the same configuration as the phase modulation element 616 according to the twelfth embodiment, is given the same reference numeral as in the twelfth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

マイクロレンズアレイディスク664は、図30に示す位相変調ユニット650に含まれるマイクロレンズアレイディスク654の機能、構成と同じなので、説明を省略する。 The microlens array disk 664 has the same function and configuration as the microlens array disk 654 included in the phase modulation unit 650 shown in FIG. 30, so a description thereof will be omitted.

照明光学系21のコリメータレンズ22を透過した照明光は、位相変調ユニット660のビームスプリッタ661に入射する。コリメータレンズ22からビームスプリッタ661に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ661を透過して第1リレーレンズ662を透過する。第1リレーレンズ662を透過した照明光は、試料TPと光学的に共役な位置B35において一旦集光し、第2リレーレンズ663に入射する。第2リレーレンズ663に入射した照明光は、第2リレーレンズ663を透過してマイクロレンズアレイディスク664に入射する。マイクロレンズアレイディスク664に入射した照明光は、マイクロレンズアレイディスク664を透過して複数の照明光(例えば、12本の照明光)に分かれる。マイクロレンズアレイディスク664において分かれた複数の照明光は、位相変調素子616の複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射されるが、その後は、第3変形例の記載と同じなので、説明を省略する。 The illumination light transmitted through the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 enters the beam splitter 661 of the phase modulation unit 660. A part of the illumination light that has entered the beam splitter 661 from the collimator lens 22 passes through the beam splitter 661 and then passes through the first relay lens 662 . The illumination light that has passed through the first relay lens 662 is once condensed at a position B35 that is optically conjugate with the sample TP, and then enters the second relay lens 663. The illumination light that has entered the second relay lens 663 passes through the second relay lens 663 and enters the microlens array disk 664 . The illumination light incident on the microlens array disk 664 passes through the microlens array disk 664 and is divided into a plurality of illumination lights (for example, 12 illumination lights). The plurality of illumination lights separated in the microlens array disk 664 are irradiated to a plurality of partial areas in one of the plurality of irradiation areas of the phase modulation element 616, but after that, the illumination lights of the third modification are applied. Since it is the same as described above, the explanation will be omitted.

[第13実施形態]
次に、第13実施形態に係る顕微鏡について説明する。第13実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第12実施形態に係る位相変調ユニット610が設けられる他は、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様の構成であり、位相変調ユニット610以外の共通する各部に第2実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第13実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610は、照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部125を通った検出光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
[13th embodiment]
Next, a microscope according to a thirteenth embodiment will be described. The microscope according to the thirteenth embodiment has the same configuration as the microscope 101 according to the second embodiment, except that the phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 610 are given the same reference numerals as in the second embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the thirteenth embodiment, a phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121, and also performs phase modulation on the detection light that has passed through the sample scanning section 125. Modulation is performed to correct at least a portion of aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131.

照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光は、位相変調ユニット610に入射するが、その後は第12実施形態と同様なので、説明を省略する。位相変調ユニット610から出射した照明光は、照明光学系121の試料走査部125に入射する。 The illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121 enters the phase modulation unit 610, but the subsequent steps are the same as in the twelfth embodiment, so the explanation will be omitted. The illumination light emitted from the phase modulation unit 610 enters the sample scanning section 125 of the illumination optical system 121.

また、検出光学系131としての試料走査部125を通った検出光は、位相変調ユニット610に入射後、前述した照明光とは逆方向の経路を辿り、照明光と同様の位相変調を受け、略平行で位相変調ユニット610からダイクロイックミラー123に向けて出射する。第12実施形態と同様に、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子616において照明光および検出光が照射される照射領域を順次変化させることで、1つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 In addition, the detection light that has passed through the sample scanning unit 125 as the detection optical system 131 enters the phase modulation unit 610, then follows a path in the opposite direction to the illumination light described above, and undergoes phase modulation similar to the illumination light. The light is emitted from the phase modulation unit 610 toward the dichroic mirror 123 in a substantially parallel manner. As in the twelfth embodiment, by sequentially changing the irradiation area to which the illumination light and detection light are irradiated in the phase modulation element 616 in synchronization with the scanning across a plurality of observation areas, one observation area can be Compared to the case where the irradiation area is changed each time a scan is performed, a high-quality image of the sample TP can be obtained in a shorter time.

また、第13実施形態に係る顕微鏡を用いても、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第13実施形態によれば、第12実施形態および第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第13実施形態によれば、位相変調ユニット610により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 Further, even when using the microscope according to the thirteenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 101 according to the second embodiment. Therefore, according to the thirteenth embodiment, effects similar to those of the twelfth embodiment and the second embodiment can be obtained. Further, according to the thirteenth embodiment, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the detection light in addition to the phase modulation on the illumination light, so that it is possible to obtain a higher quality image of the sample TP in a short time. It becomes possible.

第13実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630が設けられるようにしてもよい。上述の第13実施形態の場合と同様にして、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット640、第3変形例に係る位相変調ユニット650、または第4変形例に係る位相変調ユニット660が設けられるようにしてもよい。 In the microscope according to the thirteenth embodiment, the phase modulation unit 610 may be replaced with a phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment. As in the thirteenth embodiment described above, the phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment can perform phase modulation on the illumination light and the detection light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 610, a phase modulation unit 640 according to a second modification of the twelfth embodiment, a phase modulation unit 650 according to a third modification, or a phase modulation unit 660 according to a fourth modification is provided. It may be possible to do so.

[第14実施形態]
次に、第14実施形態に係る顕微鏡について説明する。第14実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第12実施形態に係る位相変調ユニット610が設けられる他は、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様の構成であり、位相変調ユニット610以外の共通する各部に第3実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[Fourteenth embodiment]
Next, a microscope according to a fourteenth embodiment will be described. The microscope according to the fourteenth embodiment has the same configuration as the microscope 201 according to the third embodiment, except that the phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 610 are given the same reference numerals as in the third embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第14実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610は、照明光学系221のコリメータレンズ222を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系221で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第12実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット610による照明光に対する位相変調が行われる。また、第14実施形態に係る顕微鏡を用いても、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第14実施形態によれば、第12実施形態および第3実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the microscope according to the fourteenth embodiment, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 222 of the illumination optical system 221, so that at least Correct some parts. At this time, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the twelfth embodiment. Further, even when using the microscope according to the fourteenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 201 according to the third embodiment. Therefore, according to the fourteenth embodiment, the same effects as the twelfth and third embodiments can be obtained.

第14実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630が設けられるようにしてもよい。上述の第12実施形態の第1変形例の場合と同様にして、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット640、第3変形例に係る位相変調ユニット650、または第4変形例に係る位相変調ユニット660が設けられるようにしてもよい。 In the microscope according to the fourteenth embodiment, a phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 610. Similarly to the first modification of the twelfth embodiment described above, the phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment can perform phase modulation on illumination light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 610, a phase modulation unit 640 according to a second modification of the twelfth embodiment, a phase modulation unit 650 according to a third modification, or a phase modulation unit 660 according to a fourth modification is provided. It may be possible to do so.

[第15実施形態]
次に、第15実施形態に係る顕微鏡について説明する。第15実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第12実施形態に係る位相変調ユニット610が設けられる他は、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様の構成であり、位相変調ユニット610以外の共通する各部に第4実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[15th embodiment]
Next, a microscope according to a fifteenth embodiment will be described. The microscope according to the fifteenth embodiment has the same configuration as the microscope 301 according to the fourth embodiment, except that the phase modulation unit 610 according to the twelfth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 610 are given the same reference numerals as in the fourth embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第15実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610は、照明光学系321のコリメータレンズ322を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系321と検出光学系331で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第12実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット610による照明光に対する位相変調が行われる。また、第15実施形態に係る顕微鏡を用いても、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第15実施形態によれば、第12実施形態および第4実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the microscope according to the fifteenth embodiment, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 322 of the illumination optical system 321, and the phase modulation that occurs between the sample TP, the illumination optical system 321, and the detection optical system 331 At least some of the aberrations are corrected. At this time, the phase modulation unit 610 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the twelfth embodiment. Further, even when using the microscope according to the fifteenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 301 according to the fourth embodiment. Therefore, according to the fifteenth embodiment, the same effects as those of the twelfth embodiment and the fourth embodiment can be obtained.

第15実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630が設けられるようにしてもよい。上述の第12実施形態の第1変形例の場合と同様にして、第12実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット630により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット610に代えて、第12実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット640、第3変形例に係る位相変調ユニット650、または第4変形例に係る位相変調ユニット660が設けられるようにしてもよい。 In the microscope according to the fifteenth embodiment, the phase modulation unit 610 may be replaced with a phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment. Similarly to the first modification of the twelfth embodiment described above, the phase modulation unit 630 according to the first modification of the twelfth embodiment can perform phase modulation on illumination light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 610, a phase modulation unit 640 according to a second modification of the twelfth embodiment, a phase modulation unit 650 according to a third modification, or a phase modulation unit 660 according to a fourth modification is provided. It may be possible to do so.

[第16実施形態]
次に、図32を参照しながら、第16実施形態に係る顕微鏡について説明する。第16実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第16実施形態に係る位相変調ユニット710が設けられる他は、第1実施形態に係る顕微鏡1と同様の構成であり、位相変調ユニット710以外の共通する各部に第1実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第16実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710は、コリメータレンズ22を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系21で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図32に示すように、第16実施形態に係る位相変調ユニット710は、第1リレーレンズ711と、第1ミラー712と、第2リレーレンズ713と、シリンドリカルレンズアレイ714と、第3リレーレンズ715と、位相変調用スキャナ716と、第4リレーレンズ717と、位相変調素子718と、第2ミラー719と、第5リレーレンズ720とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ714及び位相変調素子718以外は、図15に示す位相変調ユニット160に含まれる第1リレーレンズ161と、第1ミラー162と、第2リレーレンズ163と、第2シリンドリカルレンズ165と、第3リレーレンズ166と、位相変調用スキャナ167と、第4リレーレンズ168と、第2ミラー170と、第5リレーレンズ171の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図32において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット710の一部を図32に対して垂直な方向から見た図である。
[Sixteenth embodiment]
Next, a microscope according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. 32. The microscope according to the 16th embodiment has the same configuration as the microscope 1 according to the 1st embodiment, except that a phase modulation unit 710 according to the 16th embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60. Common parts other than the unit 710 are given the same reference numerals as in the first embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the sixteenth embodiment, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 22, and corrects at least part of the aberrations that occur between the sample TP and the illumination optical system 21. . As shown in FIG. 32, the phase modulation unit 710 according to the sixteenth embodiment includes a first relay lens 711, a first mirror 712, a second relay lens 713, a cylindrical lens array 714, and a third relay lens 715. , a phase modulation scanner 716, a fourth relay lens 717, a phase modulation element 718, a second mirror 719, and a fifth relay lens 720, except for the cylindrical lens array 714 and the phase modulation element 718. A first relay lens 161, a first mirror 162, a second relay lens 163, a second cylindrical lens 165, a third relay lens 166, and a phase modulation scanner 167 included in the phase modulation unit 160 shown in FIG. Since the functions and configurations of the fourth relay lens 168, second mirror 170, and fifth relay lens 171 are the same, their explanations will be omitted. Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 32 is a diagram of a part of the phase modulation unit 710 viewed from a direction perpendicular to FIG. 32.

シリンドリカルレンズアレイ714は、照明光学系21の光軸AX1と垂直な方向に1列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ(例えば、4個のシリンドリカルレンズ)を含む。シリンドリカルレンズアレイ714は、第2リレーレンズ713からの照明光を複数の照明光(例えば、4本の照明光)に分けてライン状に集光する。第3リレーレンズ715は、シリンドリカルレンズアレイ714からの複数の照明光を重ねる。 The cylindrical lens array 714 includes a plurality of cylindrical lenses (for example, four cylindrical lenses) arranged in a row in a direction perpendicular to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The cylindrical lens array 714 divides the illumination light from the second relay lens 713 into a plurality of illumination lights (for example, four illumination lights) and focuses them into a line. The third relay lens 715 overlaps the plurality of illumination lights from the cylindrical lens array 714.

位相変調用スキャナ716は、試料TPと光学的に共役な位置B41に配置される。位相変調用スキャナ716は、シリンドリカルレンズアレイ714により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ716は、図32に示すように、シリンドリカルレンズアレイ714により分かれた複数の照明光により位相変調素子718を走査する。 The phase modulation scanner 716 is arranged at a position B41 that is optically conjugate with the sample TP. The phase modulation scanner 716 changes the traveling direction of a plurality of illumination lights separated by the cylindrical lens array 714. Thereby, the phase modulation scanner 716 scans the phase modulation element 718 with a plurality of illumination lights separated by the cylindrical lens array 714, as shown in FIG.

また、位相変調用スキャナ716は、第4リレーレンズ717から位相変調用スキャナ716に入射した照明光が第3リレーレンズ715に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット710から射出される照明光が照明光学系21の光軸AX1に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。 Further, the phase modulation scanner 716 is configured such that the illumination light that has entered the phase modulation scanner 716 from the fourth relay lens 717 travels toward the third relay lens 715, that is, the illumination light emitted from the phase modulation unit 710 is The traveling direction of the illumination light is changed so that it travels along the optical axis AX1 of the illumination optical system 21.

位相変調素子718は、照明光がシリンドリカルレンズアレイ714によって複数のライン状に集光される位置と共役な位置H41に配置される。位相変調素子718は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを分割して表示する。位相変調素子718の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域(例えば、6組の照射領域)が設けられる。各照射領域は、互いに離れた複数の長方形状の部分領域(例えば、4個の部分領域)に分割されている。位相変調素子718の表示面における各照射領域を構成する部分領域は、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで設けられる。位相変調素子718は、複数の位相変調パターンを、複数の照射領域における複数個の部分領域に分割して表示する。 The phase modulation element 718 is arranged at a position H41 that is conjugate with the position where the illumination light is focused into a plurality of lines by the cylindrical lens array 714. The phase modulation element 718 is configured using, for example, a reflective liquid crystal element or a transmissive liquid crystal element, and divides and displays a plurality of phase modulation patterns on the display surface. The display surface of the phase modulation element 718 is provided with a plurality of irradiation areas (for example, six sets of irradiation areas) that can be irradiated with illumination light. Each irradiation area is divided into a plurality of rectangular partial areas (for example, four partial areas) separated from each other. The partial regions constituting each irradiation region on the display surface of the phase modulation element 718 are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the elliptical cross section of the illumination light. The phase modulation element 718 displays a plurality of phase modulation patterns by dividing them into a plurality of partial areas in a plurality of irradiation areas.

図33に、複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置例を示す。図33の例において、位相変調素子718の表示面には、4個の長方形状の部分領域に分割された6組の照射領域が設けられる。例えば、第1照射領域SE1を構成する4個の部分領域として、(図33の上側から順に)第1部分領域SE1Aと、第2部分領域S
E1Bと、第3部分領域SE1Cと、第4部分領域SE1Dとが分離して配置される。
FIG. 33 shows an arrangement example of a plurality of irradiation areas and a plurality of partial areas forming each irradiation area. In the example of FIG. 33, the display surface of the phase modulation element 718 is provided with six sets of irradiation areas divided into four rectangular partial areas. For example, as the four partial areas constituting the first irradiation area SE1, (in order from the top of FIG. 33) the first partial area SE1A and the second partial area S
E1B, third partial area SE1C, and fourth partial area SE1D are arranged separately.

また、第1照射領域SE1の第1部分領域SE1Aと並んで、第2照射領域の第1部分領域SE2Aと、第3照射領域の第1部分領域SE3Aと、第4照射領域の第1部分領域SE4Aと、第5照射領域の第1部分領域SE5Aと、第6照射領域の第1部分領域SE6Aとが配置される。第1照射領域SE1の第2部分領域SE1Bと並んで、第2照射領域の第2部分領域SE2Bと、第3照射領域の第2部分領域SE3Bと、第4照射領域の第2部分領域SE4Bと、第5照射領域の第2部分領域SE5Bと、第6照射領域の第2部分領域SE6Bとが配置される。 Also, along with the first partial area SE1A of the first irradiation area SE1, a first partial area SE2A of the second irradiation area, a first partial area SE3A of the third irradiation area, and a first partial area of the fourth irradiation area. SE4A, the first partial area SE5A of the fifth irradiation area, and the first partial area SE6A of the sixth irradiation area are arranged. Along with the second partial area SE1B of the first irradiation area SE1, a second partial area SE2B of the second irradiation area, a second partial area SE3B of the third irradiation area, and a second partial area SE4B of the fourth irradiation area. , a second partial area SE5B of the fifth irradiation area, and a second partial area SE6B of the sixth irradiation area are arranged.

第1照射領域SE1の第3部分領域SE1Cと並んで、第2照射領域の第3部分領域SE2Cと、第3照射領域の第3部分領域SE3Cと、第4照射領域の第3部分領域SE4Cと、第5照射領域の第3部分領域SE5Cと、第6照射領域の第3部分領域SE6Cとが配置される。第1照射領域SE1の第4部分領域SE1Dと並んで、第2照射領域の第4部分領域SE2Dと、第3照射領域の第4部分領域SE3Dと、第4照射領域の第4部分領域SE4Dと、第5照射領域の第4部分領域SE5Dと、第6照射領域の第4部分領域SE6Dとが配置される。 Along with the third partial area SE1C of the first irradiation area SE1, a third partial area SE2C of the second irradiation area, a third partial area SE3C of the third irradiation area, and a third partial area SE4C of the fourth irradiation area. , a third partial area SE5C of the fifth irradiation area, and a third partial area SE6C of the sixth irradiation area are arranged. Along with the fourth partial area SE1D of the first irradiation area SE1, a fourth partial area SE2D of the second irradiation area, a fourth partial area SE3D of the third irradiation area, and a fourth partial area SE4D of the fourth irradiation area. , a fourth partial area SE5D of the fifth irradiation area, and a fourth partial area SE6D of the sixth irradiation area are arranged.

図33に示すように、位相変調素子718は、第1照射領域SE1の位相変調パターンを、第1照射領域SE1における第1~第4部分領域SE1A~SE1Dに分割して表示する。位相変調素子718は、第2照射領域SE2の位相変調パターンを、第2照射領域SE2における第1~第4部分領域SE2A~SE2Dに分割して表示する。このように、位相変調素子718は、第n照射領域SEn(n=1~6)の位相変調パターンを、第n照射領域SEnにおける第1~第4部分領域SEnA~SEnDに分割して表示する。位相変調素子718上に設定された各照射領域における各部分領域には、図33における横方向の1次元位相パターンが表示される。図33に示す例において、シリンドリカルレンズアレイ714により分かれた4本の照明光は、第n照射領域SEnにおける第1~第4部分領域SEnA~SEnD、すなわち、第1~第6照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第4部分領域に照射される。 As shown in FIG. 33, the phase modulation element 718 displays the phase modulation pattern of the first irradiation area SE1 by dividing it into first to fourth partial areas SE1A to SE1D in the first irradiation area SE1. The phase modulation element 718 displays the phase modulation pattern of the second irradiation area SE2 by dividing it into first to fourth partial areas SE2A to SE2D in the second irradiation area SE2. In this way, the phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern of the n-th irradiation area SEn (n=1 to 6) into the first to fourth partial areas SEnA to SEnD in the n-th irradiation area SEn. . A horizontal one-dimensional phase pattern in FIG. 33 is displayed in each partial area in each irradiation area set on the phase modulation element 718. In the example shown in FIG. 33, the four illumination lights divided by the cylindrical lens array 714 are directed to the first to fourth partial areas SEnA to SEnD in the n-th irradiation area SEn, that is, to any one of the first to sixth irradiation areas. The first to fourth partial areas in the irradiation area are irradiated.

第1~第6照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第4部分領域に、分かれた4本の照明光が照射されると、各照明光の位相が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された部分領域における1次元の位相変調パターンに応じた位相分布が各照明光に付与される。結果として、図34に示すように、シリンドリカルレンズアレイ714で結合されて(後述)位相変調ユニット710から射出される照明光に、第1~第4部分領域からなる照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子718において照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第4部分領域の組)を変えることで、照明光に付与する位相分布(検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布)を変えることが可能である。 When the first to fourth partial regions in any one of the first to sixth irradiation regions are irradiated with four separate illumination lights, the phase of each illumination light changes (modulates). Specifically, each illumination light is given a phase distribution according to a one-dimensional phase modulation pattern in a partial region irradiated with the illumination light. As a result, as shown in FIG. 34, the illumination light combined by the cylindrical lens array 714 (described later) and emitted from the phase modulation unit 710 has a phase modulation set in the irradiation area consisting of the first to fourth partial areas. A phase distribution corresponding to the pattern is given. In addition, by changing the irradiation region (that is, the set of the first to fourth partial regions) to which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 718, the phase distribution imparted to the illumination light (the detection light is irradiated to the irradiation region In this case, it is possible to change the phase distribution imparted to the detection light.

試料TPにおける複数の観察領域は、第12実施形態で例示した観察領域と同様に設定することができる。具体的には、図27に示すように、顕微鏡の視野内において試料TPにおける例えば36個の観察領域KD1~KD36が設定される。図33および図27に示す例において、ここでは6個の観察領域KD1~KD6の画像を取得する方法を説明する。位相変調素子718は、第1観察領域KD1について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第1照射領域SE1における第1~第4部分領域SE1A~SE1Dに分割して表示する。位相変調素子718は、第2観察領域KD2について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第2照射領域SE2における第1~第4部分領域SE2A~SE2Dに分割して表示する。位相変調素子718は、第3観察領域KD3について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第3照
射領域における第1~第4部分領域SE3A~SE3Dに分割して表示する。
A plurality of observation areas in the sample TP can be set in the same manner as the observation areas illustrated in the twelfth embodiment. Specifically, as shown in FIG. 27, for example, 36 observation areas KD1 to KD36 in the sample TP are set within the field of view of the microscope. In the examples shown in FIGS. 33 and 27, a method for acquiring images of six observation areas KD1 to KD6 will be described here. The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the first observation area KD1 into first to fourth partial areas SE1A to SE1D in the first irradiation area SE1 of the phase modulation element 718. The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the second observation area KD2 into first to fourth partial areas SE2A to SE2D in the second irradiation area SE2 of the phase modulation element 718. The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the third observation area KD3 into first to fourth partial areas SE3A to SE3D in the third irradiation area of the phase modulation element 718.

位相変調素子718は、第4観察領域KD4について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第4照射領域における第1~第4部分領域SE4A~SE4Dに分割して表示する。位相変調素子718は、第5観察領域KD5について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第5照射領域における第1~第4部分領域SE5A~SE5Dに分割して表示する。位相変調素子718は、第6観察領域KD6について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子718の第6照射領域における第1~第4部分領域SE6A~SE6Dに分割して表示する。 The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the fourth observation area KD4 into first to fourth partial areas SE4A to SE4D in the fourth irradiation area of the phase modulation element 718. The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the fifth observation area KD5 into first to fourth partial areas SE5A to SE5D in the fifth irradiation area of the phase modulation element 718. The phase modulation element 718 divides and displays the phase modulation pattern previously determined for the sixth observation area KD6 into first to fourth partial areas SE6A to SE6D in the sixth irradiation area of the phase modulation element 718.

試料TPにおける第1~第6観察領域KD1~KD6を観察する際、すなわち第1~第6観察領域KD1~KD6の画像を取得する際、照明光学系21の試料走査部25は、位相変調ユニット710から射出される照明光により、試料TPにおける第1~第6観察領域KD1~KD6に跨る走査を行う。例えば、第1観察領域KD1で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第1照射領域SE1に変える。第2観察領域KD2で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第2照射領域SE2に変える。 When observing the first to sixth observation areas KD1 to KD6 in the sample TP, that is, when acquiring images of the first to sixth observation areas KD1 to KD6, the sample scanning section 25 of the illumination optical system 21 uses a phase modulation unit. The illumination light emitted from 710 scans across the first to sixth observation areas KD1 to KD6 on the sample TP. For example, in synchronization with the timing of linearly scanning the first observation area KD1, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the first irradiation area SE1. In synchronization with the timing of linearly scanning the second observation area KD2, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the second irradiation area SE2.

第3観察領域KD3で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第3照射領域に変える。第4観察領域KD4で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第4照射領域に変える。第5観察領域KD5で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第5照射領域に変える。第6観察領域KD6で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ716は、位相変調素子718に対する照明光の照射領域を第6照射領域に変える。 In synchronization with the timing of linearly scanning the third observation area KD3, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the third irradiation area. In synchronization with the timing of linearly scanning the fourth observation area KD4, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the fourth irradiation area. In synchronization with the timing of linearly scanning the fifth observation area KD5, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the fifth irradiation area. In synchronization with the timing of linearly scanning the sixth observation area KD6, the phase modulation scanner 716 changes the irradiation area of the illumination light onto the phase modulation element 718 to the sixth irradiation area.

このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第1照射領域における各部分領域から第6照射領域における各部分領域まで順次変化する。例えば図33に示すように、分かれた照明光LE1が照射される第1部分領域は、第1照射領域における第1部分領域SE1Aから第6照射領域における第1部分領域SE6Aまで順次変化する。分かれた照明光LE1が照射される第2部分領域は、第1照射領域における第2部分領域SE1Bから第6照射領域における第2部分領域SE6Bまで順次変化する。分かれた照明光LE1が照射される第3部分領域は、第1照射領域における第3部分領域SE1Cから第6照射領域における第3部分領域SE6Cまで順次変化する。分かれた照明光LE1が照射される第4部分領域は、第1照射領域における第4部分領域SE1Dから第6照射領域における第4部分領域SE6Dまで順次変化する。 At this time, each partial area irradiated with the divided illumination light sequentially changes from each partial area in the first irradiation area to each partial area in the sixth irradiation area. For example, as shown in FIG. 33, the first partial area irradiated with the divided illumination light LE1 changes sequentially from the first partial area SE1A in the first irradiation area to the first partial area SE6A in the sixth irradiation area. The second partial area irradiated with the divided illumination light LE1 changes sequentially from the second partial area SE1B in the first irradiation area to the second partial area SE6B in the sixth irradiation area. The third partial area irradiated with the divided illumination light LE1 changes sequentially from the third partial area SE1C in the first irradiation area to the third partial area SE6C in the sixth irradiation area. The fourth partial area irradiated with the divided illumination light LE1 changes sequentially from the fourth partial area SE1D in the first irradiation area to the fourth partial area SE6D in the sixth irradiation area.

第7~第12観察領域KD7~KD12の画像を取得する際には、位相変調素子718の第1~第6照射領域SE1~SE6それぞれに表示される位相変調パターンを、第7~第12観察領域KD7~KD12について予め求められた位相変調パターンに変更し、第1~第6観察領域KD1~KD6と同様に画像取得を行う。同様にして、第13~第18観察領域KD13~KD18、第19~第24観察領域KD19~KD24、第25~第30観察領域KD25~KD30、第31~第36観察領域KD31~KD36の画像をそれぞれ取得する際には、位相変調素子718の各照射領域に表示される位相変調パターンを、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンに順次変更し、上述の画像取得を行う。 When acquiring images of the seventh to twelfth observation areas KD7 to KD12, the phase modulation patterns displayed in the first to sixth irradiation areas SE1 to SE6 of the phase modulation element 718 are The phase modulation patterns are changed to those obtained in advance for the regions KD7 to KD12, and images are acquired in the same manner as for the first to sixth observation regions KD1 to KD6. Similarly, images of the 13th to 18th observation areas KD13 to KD18, the 19th to 24th observation areas KD19 to KD24, the 25th to 30th observation areas KD25 to KD30, and the 31st to 36th observation areas KD31 to KD36 are When acquiring each image, the phase modulation pattern displayed in each irradiation area of the phase modulation element 718 is sequentially changed to a phase modulation pattern determined in advance for the corresponding observation area, and the above-described image acquisition is performed.

[位相変調ユニットの第1変形例]
次に、図35を参照しながら、第16実施形態における位相変調ユニットの第1変形例について説明する。図35に示すように、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730は、第1リレーレンズ731と、第1ミラー732と、第2リレーレンズ733と、シリンドリカルレンズアレイ734と、レンズ駆動部735と、位相変調素子718と、第2ミラー739と、第3リレーレンズ740とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ734、レンズ駆動部735及び位相変調素子718以外は、図3に示す位相変調ユニット60に含まれる第1リレーレンズ61と、第1ミラー62と、第2リレーレンズ64と、第2ミラー67と、第3リレーレンズ68の各機能、各構成と同じであり、また、図30に示す位相変調ユニット650に含まれる第1リレーレンズ651と、第1ミラー652と、第2リレーレンズ653と、第2ミラー657と、第3リレーレンズ658の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット730は、位相変調ユニット650に含まれるマイクロレンズアレイディスク654、モータ655及び位相変調素子616を、シリンドリカルレンズアレイ734、レンズ駆動部735及び位相変調素子718に変更したものに相当する。なお、図35において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット730の一部を図35に対して垂直な方向から見た図である。
[First modification of phase modulation unit]
Next, a first modification of the phase modulation unit in the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. 35. As shown in FIG. 35, a phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment includes a first relay lens 731, a first mirror 732, a second relay lens 733, a cylindrical lens array 734, It has a lens drive section 735, a phase modulation element 718, a second mirror 739, and a third relay lens 740, but the components other than the cylindrical lens array 734, the lens drive section 735, and the phase modulation element 718 have the phase shown in FIG. The functions and configurations of the first relay lens 61, first mirror 62, second relay lens 64, second mirror 67, and third relay lens 68 included in the modulation unit 60 are the same, and The functions and configurations of the first relay lens 651, first mirror 652, second relay lens 653, second mirror 657, and third relay lens 658 included in the phase modulation unit 650 shown in FIG. 30 are the same. Therefore, the explanation will be omitted. The phase modulation unit 730 corresponds to the microlens array disk 654, motor 655, and phase modulation element 616 included in the phase modulation unit 650, which are replaced by a cylindrical lens array 734, a lens driving section 735, and a phase modulation element 718. Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 35 is a diagram of a part of the phase modulation unit 730 viewed from a direction perpendicular to FIG. 35.

第1リレーレンズ731は、試料TPと光学的に共役な位置B42の近傍に配置される。第1ミラー732は、試料TPと光学的に共役な位置B42の近傍に配置される。 The first relay lens 731 is arranged near a position B42 that is optically conjugate with the sample TP. The first mirror 732 is arranged near a position B42 that is optically conjugate with the sample TP.

シリンドリカルレンズアレイ734は、照明光学系21の光軸AX1と垂直な方向に1列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ(例えば、4個のシリンドリカルレンズ)を含む。シリンドリカルレンズアレイ734は、第2リレーレンズ733からの照明光をライン状の複数の照明光(例えば、4本の照明光)に分ける。また、シリンドリカルレンズアレイ734は、位相変調素子718で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。シリンドリカルレンズアレイ734は、レンズ駆動部735にシリンドリカルレンズの並ぶ方向に移動可能に支持される。レンズ駆動部735は、ボイスコイルモータやピエゾ素子等を用いて構成される。レンズ駆動部735は、シリンドリカルレンズアレイ734をシリンドリカルレンズの並ぶ方向に直線的に移動させる。 The cylindrical lens array 734 includes a plurality of cylindrical lenses (for example, four cylindrical lenses) arranged in a row in a direction perpendicular to the optical axis AX1 of the illumination optical system 21. The cylindrical lens array 734 divides the illumination light from the second relay lens 733 into a plurality of line-shaped illumination lights (for example, four illumination lights). Further, the cylindrical lens array 734 combines a plurality of illumination lights reflected by the phase modulation element 718 into substantially parallel light. The cylindrical lens array 734 is supported by a lens drive unit 735 so as to be movable in the direction in which the cylindrical lenses are arranged. The lens driving section 735 is configured using a voice coil motor, a piezo element, or the like. The lens drive unit 735 linearly moves the cylindrical lens array 734 in the direction in which the cylindrical lenses are arranged.

位相変調素子718は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H42に配置される。位相変調素子718は、第16実施形態に係る位相変調素子718と同様の構成であり、第16実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第2ミラー739は、試料TPと光学的に共役な位置B42の近傍に配置される。第2ミラー739は、第2リレーレンズ733を透過して第2ミラー739に入射した照明光を第3リレーレンズ740に向けて反射させる。第3リレーレンズ740は、第2ミラー739で反射した照明光を略平行光にする。 The phase modulation element 718 is arranged at a position H42 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 718 has the same configuration as the phase modulation element 718 according to the sixteenth embodiment, is given the same reference numeral as in the sixteenth embodiment, and detailed description thereof will be omitted. The second mirror 739 is arranged near a position B42 that is optically conjugate with the sample TP. The second mirror 739 reflects the illumination light that has passed through the second relay lens 733 and entered the second mirror 739 toward the third relay lens 740 . The third relay lens 740 converts the illumination light reflected by the second mirror 739 into substantially parallel light.

シリンドリカルレンズアレイ734により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域(例えば、第1~第6照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第4部分領域)に照射されると、照明光が照射された部分領域における長手方向の位相変調パターンに応じて各照明光の位相分布が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、レンズ駆動部735は、シリンドリカルレンズアレイ734をシリンドリカルレンズの並ぶ方向に移動させて、シリンドリカルレンズアレイ734において分かれた複数の照明光により位相変調素子718を走査することで、位相変調素子718における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第4部分領域の組)を変えることが可能である。 A plurality of illumination lights separated by the cylindrical lens array 734 are applied to a plurality of partial areas in any one of the plurality of irradiation areas (for example, the first to sixth irradiation areas in any one of the first to sixth irradiation areas). to the fourth partial region), the phase distribution of each illumination light changes according to the phase modulation pattern in the longitudinal direction in the partial region irradiated with the illumination light. A plurality of illumination lights irradiated onto a plurality of partial regions in any one of the plurality of irradiation regions is reflected at each partial region. Note that the lens driving unit 735 moves the cylindrical lens array 734 in the direction in which the cylindrical lenses are lined up, and scans the phase modulation element 718 with a plurality of illumination lights separated in the cylindrical lens array 734. It is possible to change the irradiation area (ie, the set of the first to fourth partial areas) to which the illumination light is irradiated among the plurality of irradiation areas.

[位相変調ユニットの第2変形例]
次に、図36を参照しながら、第16実施形態における位相変調ユニットの第2変形例
について説明する。図36に示すように、第16実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット750は、ビームスプリッタ751と、第1リレーレンズ752と、第2リレーレンズ753と、シリンドリカルレンズアレイ754と、レンズ駆動部755と、位相変調素子718とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ754、レンズ駆動部755及び位相変調素子718以外は、図31に示す位相変調ユニット660に含まれるビームスプリッタ661と、第1リレーレンズ662と、第2リレーレンズ663の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図36において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット750の一部を図36に対して垂直な方向から見た図である。
[Second modification of phase modulation unit]
Next, a second modification of the phase modulation unit in the sixteenth embodiment will be described with reference to FIG. 36. As shown in FIG. 36, a phase modulation unit 750 according to the second modification of the sixteenth embodiment includes a beam splitter 751, a first relay lens 752, a second relay lens 753, a cylindrical lens array 754, and a lens Although it has a driving section 755 and a phase modulation element 718, except for the cylindrical lens array 754, the lens driving section 755, and the phase modulation element 718, the beam splitter 661 and the first relay included in the phase modulation unit 660 shown in FIG. Since the functions and configurations of the lens 662 and the second relay lens 663 are the same, their explanations will be omitted. Note that the portion surrounded by a broken line in FIG. 36 is a diagram of a part of the phase modulation unit 750 viewed from a direction perpendicular to FIG. 36.

位相変調素子718は、対物レンズ28の瞳位置と光学的に共役な位置H43に配置される。位相変調素子718は、第16実施形態に係る位相変調素子718と同様の構成であり、第16実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。シリンドリカルレンズアレイ754は、図35に示す位相変調ユニット730に含まれるシリンドリカルレンズアレイ734と同じなので、説明を省略する。なお、照明光学系21のコリメータレンズ22からビームスプリッタ751に入射して、ビームスプリッタ751と第1リレーレンズ752を透過した照明光は、試料TPと光学的に共役な位置B43において一旦集光し、第2リレーレンズ753を透過してシリンドリカルレンズアレイ754に入射する。 The phase modulation element 718 is arranged at a position H43 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 28. The phase modulation element 718 has the same configuration as the phase modulation element 718 according to the sixteenth embodiment, is given the same reference numeral as in the sixteenth embodiment, and detailed description thereof will be omitted. The cylindrical lens array 754 is the same as the cylindrical lens array 734 included in the phase modulation unit 730 shown in FIG. 35, so a description thereof will be omitted. Note that the illumination light that enters the beam splitter 751 from the collimator lens 22 of the illumination optical system 21 and passes through the beam splitter 751 and the first relay lens 752 is once focused at a position B43 that is optically conjugate with the sample TP. , passes through the second relay lens 753 and enters the cylindrical lens array 754.

[第17実施形態]
次に、第17実施形態に係る顕微鏡について説明する。第17実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第16実施形態に係る位相変調ユニット710が設けられる他は、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様の構成であり、位相変調ユニット710以外の共通する各部に第2実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第17実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710は、照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部125を通った検出光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系121と検出光学系131で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
[Seventeenth embodiment]
Next, a microscope according to a seventeenth embodiment will be described. The microscope according to the seventeenth embodiment has the same configuration as the microscope 101 according to the second embodiment, except that the phase modulation unit 710 according to the sixteenth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 710 are given the same reference numerals as in the second embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the seventeenth embodiment, a phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121, and also performs phase modulation on the detection light that has passed through the sample scanning unit 125. Modulation is performed to correct at least a portion of aberrations occurring in the sample TP, the illumination optical system 121, and the detection optical system 131.

照明光学系121のダイクロイックミラー123を透過した照明光は、位相変調ユニット710の第1リレーレンズ711に入射するが、その後は第16実施形態と同様なので、説明を省略する。 The illumination light that has passed through the dichroic mirror 123 of the illumination optical system 121 is incident on the first relay lens 711 of the phase modulation unit 710, but the subsequent steps are the same as in the sixteenth embodiment, so a description thereof will be omitted.

また、検出光学系131としての試料走査部125を通った検出光は、位相変調ユニット710に入射後、前述した照明光とは逆方向の経路を辿り、照明光と同様の位相変調を受けた検出光は、略平行で位相変調ユニット710からダイクロイックミラー123に向けて出射する。第16実施形態と同様に、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子616において照明光および検出光が照射される照射領域を順次変化させることで、1つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 In addition, the detection light that has passed through the sample scanning unit 125 as the detection optical system 131 enters the phase modulation unit 710, then follows a path in the opposite direction to that of the illumination light described above, and is subjected to phase modulation similar to that of the illumination light. The detection light is emitted from the phase modulation unit 710 toward the dichroic mirror 123 in a substantially parallel manner. As in the 16th embodiment, by sequentially changing the irradiation area to which illumination light and detection light are irradiated in the phase modulation element 616 in synchronization with scanning across multiple observation areas, one observation area can be Compared to the case where the irradiation area is changed each time a scan is performed, a high-quality image of the sample TP can be obtained in a shorter time.

また、第17実施形態に係る顕微鏡を用いても、第2実施形態に係る顕微鏡101と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第17実施形態によれば、第16実施形態および第2実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第17実施形態によれば、位相変調ユニット710により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料TPの画像を短時間で取得することが可能になる。 Further, even when using the microscope according to the seventeenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, as with the microscope 101 according to the second embodiment. Therefore, according to the seventeenth embodiment, the same effects as the sixteenth embodiment and the second embodiment can be obtained. Further, according to the seventeenth embodiment, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the detection light in addition to the phase modulation on the illumination light, so that it is possible to obtain a higher quality image of the sample TP in a short time. It becomes possible.

第17実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730が設けられるようにしてもよい。上述の
第17実施形態の場合と同様にして、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット750が設けられるようにしてもよい。
In the microscope according to the seventeenth embodiment, a phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 710. Similarly to the seventeenth embodiment described above, the phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment can perform phase modulation on the illumination light and the detection light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 710, a phase modulation unit 750 according to a second modification of the sixteenth embodiment may be provided.

[第18実施形態]
次に、第18実施形態に係る顕微鏡について説明する。第18実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第16実施形態に係る位相変調ユニット710が設けられる他は、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様の構成であり、位相変調ユニット710以外の共通する各部に第3実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[18th embodiment]
Next, a microscope according to the eighteenth embodiment will be described. The microscope according to the 18th embodiment has the same configuration as the microscope 201 according to the 3rd embodiment, except that the phase modulation unit 710 according to the 16th embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60. Common parts other than the unit 710 are given the same reference numerals as in the third embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第18実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710は、照明光学系221のコリメータレンズ222を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系221で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第16実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット710による照明光に対する位相変調が行われる。また、第18実施形態に係る顕微鏡を用いても、第3実施形態に係る顕微鏡201と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第18実施形態によれば、第16実施形態および第3実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the microscope according to the 18th embodiment, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light transmitted through the collimator lens 222 of the illumination optical system 221, and eliminates at least aberrations occurring between the sample TP and the illumination optical system 221. Correct some parts. At this time, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the sixteenth embodiment. Further, even when using the microscope according to the eighteenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 201 according to the third embodiment. Therefore, according to the 18th embodiment, the same effects as the 16th embodiment and the 3rd embodiment can be obtained.

第18実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730が設けられるようにしてもよい。上述の第16実施形態の第1変形例の場合と同様にして、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット750が設けられるようにしてもよい。 In the microscope according to the eighteenth embodiment, the phase modulation unit 710 may be replaced with a phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment. Similarly to the first modification of the sixteenth embodiment described above, the phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment can perform phase modulation on illumination light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 710, a phase modulation unit 750 according to a second modification of the sixteenth embodiment may be provided.

[第19実施形態]
次に、第19実施形態に係る顕微鏡について説明する。第19実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第16実施形態に係る位相変調ユニット710が設けられる他は、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様の構成であり、位相変調ユニット710以外の共通する各部に第4実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
[19th embodiment]
Next, a microscope according to a nineteenth embodiment will be described. The microscope according to the nineteenth embodiment has the same configuration as the microscope 301 according to the fourth embodiment, except that the phase modulation unit 710 according to the sixteenth embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 710 are given the same reference numerals as in the fourth embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted.

第19実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710は、照明光学系321のコリメータレンズ322を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系321と検出光学系331で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第16実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット710による照明光に対する位相変調が行われる。また、第19実施形態に係る顕微鏡を用いても、第4実施形態に係る顕微鏡301と同様、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。従って、第19実施形態によれば、第16実施形態および第4実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the microscope according to the nineteenth embodiment, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light that has passed through the collimator lens 322 of the illumination optical system 321, and the phase modulation that occurs between the sample TP, the illumination optical system 321, and the detection optical system 331 At least some of the aberrations are corrected. At this time, the phase modulation unit 710 performs phase modulation on the illumination light in the same manner as in the sixteenth embodiment. Further, even when using the microscope according to the nineteenth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment, similarly to the microscope 301 according to the fourth embodiment. Therefore, according to the nineteenth embodiment, the same effects as the sixteenth embodiment and the fourth embodiment can be obtained.

第19実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730が設けられるようにしてもよい。上述の第16実施形態の第1変形例の場合と同様にして、第16実施形態の第1変形例に係る位相変調ユニット730により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット710に代えて、第16実施形態の第2変形例に係る位相変調ユニット750が設けられるようにしてもよい。 In the microscope according to the nineteenth embodiment, a phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment may be provided instead of the phase modulation unit 710. Similarly to the first modification of the sixteenth embodiment described above, the phase modulation unit 730 according to the first modification of the sixteenth embodiment can perform phase modulation on illumination light. Furthermore, instead of the phase modulation unit 710, a phase modulation unit 750 according to a second modification of the sixteenth embodiment may be provided.

[第20実施形態]
次に、図37を参照しながら、第20実施形態に係る顕微鏡について説明する。第20実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット60に代えて、第20実施形態に係る位相変調ユニット810が設けられる他は、第11実施形態に係る顕微鏡501と同様の構成であり、位相変調ユニット810以外の共通する各部に第11実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第20実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット810は、照明光学系521のコリメータレンズ522を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料TPと照明光学系521で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図37に示すように、第20実施形態に係る位相変調ユニット810は、第1リレーレンズ811と、第1ミラー812と、第2リレーレンズ813と、シリンドリカルレンズアレイ814と、第3リレーレンズ815と、位相変調用スキャナ816と、第4リレーレンズ817と、位相変調素子818と、第2ミラー819と、第5リレーレンズ820とを有するが、位相変調素子818以外の各機能、各構成は、図32に示す位相変調ユニット710に含まれる第1リレーレンズ711と、第1ミラー712と、第2リレーレンズ713と、シリンドリカルレンズアレイ714と、第3リレーレンズ715と、位相変調用スキャナ716と、第4リレーレンズ717と、第2ミラー719と、第5リレーレンズ720と同じなので、説明を省略する。なお、図37において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット810の一部を図37に対して垂直な方向から見た図である。
[Twentieth embodiment]
Next, a microscope according to the 20th embodiment will be described with reference to FIG. 37. The microscope according to the 20th embodiment has the same configuration as the microscope 501 according to the 11th embodiment, except that the phase modulation unit 810 according to the 20th embodiment is provided instead of the phase modulation unit 60, and Common parts other than the unit 810 are given the same reference numerals as in the eleventh embodiment, and detailed illustrations and explanations are omitted. In the microscope according to the twentieth embodiment, the phase modulation unit 810 performs phase modulation on the illumination light transmitted through the collimator lens 522 of the illumination optical system 521, and eliminates at least aberrations occurring between the sample TP and the illumination optical system 521. Correct some parts. As shown in FIG. 37, the phase modulation unit 810 according to the twentieth embodiment includes a first relay lens 811, a first mirror 812, a second relay lens 813, a cylindrical lens array 814, and a third relay lens 815. , a phase modulation scanner 816, a fourth relay lens 817, a phase modulation element 818, a second mirror 819, and a fifth relay lens 820, but each function and configuration other than the phase modulation element 818 are , a first relay lens 711, a first mirror 712, a second relay lens 713, a cylindrical lens array 714, a third relay lens 715, and a phase modulation scanner 716 included in the phase modulation unit 710 shown in FIG. The fourth relay lens 717, the second mirror 719, and the fifth relay lens 720 are the same, so their explanation will be omitted. Note that the part surrounded by a broken line in FIG. 37 is a diagram of a part of the phase modulation unit 810 viewed from a direction perpendicular to FIG. 37.

シリンドリカルレンズアレイ814は、照明光学系521の光軸AX51と垂直な方向に1列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ(例えば、4個のシリンドリカルレンズ)を含む。また、位相変調用スキャナ816は、試料TPと光学的に共役な位置B51に配置される。シリンドリカルレンズアレイ814および位相変調用スキャナ816は、図32に示す位相変調ユニット710に含まれるシリンドリカルレンズアレイ714および位相変調用スキャナ716と同じなので、説明を省略する。 The cylindrical lens array 814 includes a plurality of cylindrical lenses (for example, four cylindrical lenses) arranged in a row in a direction perpendicular to the optical axis AX51 of the illumination optical system 521. Further, the phase modulation scanner 816 is arranged at a position B51 that is optically conjugate with the sample TP. The cylindrical lens array 814 and the phase modulation scanner 816 are the same as the cylindrical lens array 714 and the phase modulation scanner 716 included in the phase modulation unit 710 shown in FIG. 32, so a description thereof will be omitted.

位相変調素子818は、対物レンズ528の瞳位置と光学的に共役な位置H51に配置される。位相変調素子818が表示する各部分領域の長手方向の1次元位相変調パターンは計算機生成ホログラム(CGH)を用いて構成され、位相変調素子65における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光(回折光)が生じる(図37では2本の回折光が生じた例を図示)。このとき、計算機生成ホログラム(CGH)を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光(回折光)で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。なお、計算機生成ホログラム(CGH)は、第11実施形態と同様の方法で計算することが可能である。 The phase modulation element 818 is arranged at a position H51 that is optically conjugate with the pupil position of the objective lens 528. The one-dimensional phase modulation pattern in the longitudinal direction of each partial region displayed by the phase modulation element 818 is constructed using a computer-generated hologram (CGH), and any one of the plurality of irradiation areas in the phase modulation element 65 is illuminated. When light is irradiated, a plurality of reflected lights (diffraction lights) are generated from the irradiation area irradiated with the illumination light due to a diffraction phenomenon (FIG. 37 shows an example in which two diffraction lights are generated). At this time, by using a computer-generated hologram (CGH), a different phase distribution can be given to each of the multiple reflected lights generated by the diffraction phenomenon, depending on the observation position of the sample illuminated with each reflected light (diffraction light). is possible. Note that the computer-generated hologram (CGH) can be calculated using the same method as in the eleventh embodiment.

複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置は、第16実施形態に係る位相変調素子718の場合と同様に設定される。第20実施形態に係る位相変調素子818は、第n照射領域SEn(n=1~6)の位相変調パターンを、第n照射領域SEnにおける第1~第4部分領域SEnA~SEnDに分割して表示する。シリンドリカルレンズアレイ814により分かれた4本の照明光は、第n照射領域SEnにおける第1~第4部分領域SEnA~SEnD、すなわち、第1~第6照射領域のうちいずれかの照射領域における第1~第4部分領域に照射される。なお、第20実施形態に係る位相変調素子818は、回折光を発生させることが可能な位相変調パターンを表示する。 The arrangement of the plurality of irradiation regions and the plurality of partial regions constituting each irradiation region is set in the same manner as in the case of the phase modulation element 718 according to the sixteenth embodiment. The phase modulation element 818 according to the 20th embodiment divides the phase modulation pattern of the n-th irradiation area SEn (n=1 to 6) into the first to fourth partial areas SEnA to SEnD in the n-th irradiation area SEn. indicate. The four illumination lights divided by the cylindrical lens array 814 are transmitted to the first to fourth partial areas SEnA to SEnD in the n-th irradiation area SEn, that is, to the first to fourth partial areas SEnA to SEnD in the n-th irradiation area SEn, that is, to the ~4th partial region is irradiated. Note that the phase modulation element 818 according to the twentieth embodiment displays a phase modulation pattern that can generate diffracted light.

第1~第6照射領域のうちいずれかの照射領域に設定された第1~第4部分領域に、分かれた4本の照明光が照射されると、各照明光の位相分布が変化(変調)する。具体的には、照明光が照射された部分領域に設定された位相変調パターン(位相分布)に応じて、
回折現象により複数の方向(例えば、2方向)に反射光(回折光)が生じる。複数の回折光には、それぞれ異なる位相分布が付与される。第1~第4部分領域のそれぞれにおいて同一の方向に回折された回折光がシリンドリカルレンズアレイ814で1つの照明光に結合され(後述)、位相変調ユニット810から射出される照明光に、第1~第4部分領域からなる照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子818の部分領域で生じる回折光の数だけ、位相変調ユニット810から複数の照明光(例えば、2本の照明光)が射出される。位相変調ユニット810から出射する複数の照明光のそれぞれに、照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布が付与される。位相変調素子818において照明光が照射される照射領域(すなわち、第1~第4部分領域の組)を変えることで、位相変調ユニット810から射出される複数の照明光のそれぞれに付与する位相分布を変えることが可能である。
When the first to fourth partial areas set in any one of the first to sixth irradiation areas are irradiated with four separate illumination lights, the phase distribution of each illumination light changes (modulation). )do. Specifically, according to the phase modulation pattern (phase distribution) set in the partial area irradiated with the illumination light,
Due to the diffraction phenomenon, reflected light (diffraction light) is generated in a plurality of directions (for example, two directions). A different phase distribution is given to each of the plurality of diffracted lights. The diffracted lights diffracted in the same direction in each of the first to fourth partial regions are combined into one illumination light by the cylindrical lens array 814 (described later), and the illumination light emitted from the phase modulation unit 810 is combined with the first A phase distribution according to the phase modulation pattern set in the irradiation area consisting of the ~4th partial area is imparted. Further, a plurality of illumination lights (for example, two illumination lights) are emitted from the phase modulation unit 810 by the number of diffracted lights generated in the partial region of the phase modulation element 818. Each of the plurality of illumination lights emitted from the phase modulation unit 810 is given a different phase distribution depending on the observation position of the sample to be illuminated. The phase distribution imparted to each of the plurality of illumination lights emitted from the phase modulation unit 810 can be changed by changing the irradiation area (that is, the set of the first to fourth partial areas) on which the illumination light is irradiated in the phase modulation element 818. It is possible to change.

なお、第4リレーレンズ817は、位相変調素子818で反射した複数の回折光を重ねる。位相変調用スキャナ816は、第4リレーレンズ817から位相変調用スキャナ816に入射した回折光が第3リレーレンズ815に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット810から射出される照明光が照明光学系521の光軸AX51に沿って進むように照明光および回折光の進行方向を変化させる。第3リレーレンズ815に入射した複数の回折光は、第3リレーレンズ815を透過してシリンドリカルレンズアレイ814に入射する。シリンドリカルレンズアレイ814に入射した複数の回折光のうち、進行方向が同一の回折光は、シリンドリカルレンズアレイ814を透過して略平行な1つの照明光に結合される。一方で、進行方向が異なる回折光はシリンドリカルレンズアレイ814で結合されないため、リンドリカルレンズアレイ814に入射する回折光の進行方向の数の分だけ、略平行な照明光が出射する。第2リレーレンズ813は、シリンドリカルレンズアレイ814から出射した複数の照明光を複数の位置へ集光する。第2ミラー819は、第2リレーレンズ813を透過して第2ミラー819に入射した複数の照明光を第5リレーレンズ820に向けて反射させる。第5リレーレンズ820は、第2ミラー819で反射した照明光を略平行光にする。位相変調ユニット810から射出した2本の照明光は、照明光学系521のダイクロイックミラー524に入射する。このようにして、位相変調ユニット810による照明光の分割と位相変調が行われる。 Note that the fourth relay lens 817 overlaps the plurality of diffracted lights reflected by the phase modulation element 818. The phase modulation scanner 816 is configured such that the diffracted light incident on the phase modulation scanner 816 from the fourth relay lens 817 travels toward the third relay lens 815, that is, the illumination light emitted from the phase modulation unit 810 is configured as an illumination optical system. The traveling directions of the illumination light and the diffracted light are changed so that they travel along the optical axis AX51 of the system 521. The plurality of diffracted lights that entered the third relay lens 815 pass through the third relay lens 815 and enter the cylindrical lens array 814 . Among the plurality of diffracted lights that have entered the cylindrical lens array 814, the diffracted lights that travel in the same direction are transmitted through the cylindrical lens array 814 and combined into one substantially parallel illumination light beam. On the other hand, since the diffracted lights traveling in different directions are not combined by the cylindrical lens array 814, substantially parallel illumination lights are emitted equal to the number of traveling directions of the diffracted lights incident on the lindrical lens array 814. The second relay lens 813 focuses the plurality of illumination lights emitted from the cylindrical lens array 814 onto a plurality of positions. The second mirror 819 reflects the plurality of illumination lights that have passed through the second relay lens 813 and entered the second mirror 819 toward the fifth relay lens 820 . The fifth relay lens 820 converts the illumination light reflected by the second mirror 819 into substantially parallel light. The two illumination lights emitted from the phase modulation unit 810 enter the dichroic mirror 524 of the illumination optical system 521. In this manner, the illumination light is divided and phase modulated by the phase modulation unit 810.

なお、第20実施形態に係る顕微鏡を用いても、第1実施形態で述べた画像取得方法により、試料TPの画像を取得することが可能である。第20実施形態によれば、位相変調ユニット810は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子818と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ816とを有している。位相変調用スキャナ816により、位相変調素子818に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子818で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。 Note that even when using the microscope according to the twentieth embodiment, it is possible to acquire an image of the sample TP by the image acquisition method described in the first embodiment. According to the 20th embodiment, the phase modulation unit 810 has a plurality of irradiation areas that can be irradiated with illumination light, and imparts a phase distribution to the illumination light according to the irradiation position of the illumination light in the plurality of irradiation areas. and a phase modulation scanner 816 that changes the irradiation area that is irradiated with illumination light. If the phase modulation pattern that changes the phase of the illumination light is changed by changing the irradiation area of the illumination light on the phase modulation element 818 using the phase modulation scanner 816, the phase modulation pattern displayed by the phase modulation element 818 can be changed. The phase modulation pattern can be changed in a shorter time than when switching the phase modulation pattern.

また、位相変調ユニット810は、各照射領域における複数個の部分領域に、照明光をライン状の複数の照明光に分けて照射するシリンドリカルレンズアレイ814(光学素子アレイ)を有している。従って、位相変調用スキャナ816により、照明光学系521の試料走査部525が試料TPを走査するのに応じて、複数の照明光が照射される複数個の部分領域に分割された照射領域を変えることで、試料TPにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。また、位相変調素子818の照射領域における各部分領域の長手方向において滑らかな位相分布を有する位相変調パターンを付与することが可能になる。 Further, the phase modulation unit 810 includes a cylindrical lens array 814 (optical element array) that divides the illumination light into a plurality of line-shaped illumination lights and irradiates the plurality of partial regions in each irradiation region. Therefore, as the sample scanning unit 525 of the illumination optical system 521 scans the sample TP, the phase modulation scanner 816 changes the irradiation area that is divided into a plurality of partial areas that are irradiated with a plurality of illumination lights. This makes it possible to obtain a high-quality image of the sample TP in a shorter time, in which aberrations caused by a plurality of observation areas on the sample TP are individually corrected. Further, it is possible to provide a phase modulation pattern having a smooth phase distribution in the longitudinal direction of each partial region in the irradiation region of the phase modulation element 818.

また、位相変調用スキャナ816は、位相変調素子818に対する照明光の照射領域を
変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向(照明光学系521の光軸AX51に沿った方向)にする。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
Further, the phase modulation scanner 816 moves the traveling direction of the illumination light whose phase has changed by irradiating the irradiation area to a constant direction (the illumination optical system 521 (along the optical axis AX51). Thereby, only the phase of the illumination light can be changed without changing the optical path of the illumination light.

また、位相変調素子818が表示する位相変調パターンは計算機生成ホログラム(CGH)を用いて構成される。これにより、照明光学系521は、位相変調素子818の回折によって分けられた複数の(例えば2本の)照明光により試料TPを照明することが可能になり、高画質の試料TPの画像をより短時間で取得することが可能になる。 Furthermore, the phase modulation pattern displayed by the phase modulation element 818 is constructed using a computer-generated hologram (CGH). Thereby, the illumination optical system 521 can illuminate the sample TP with a plurality of (for example, two) illumination lights separated by the diffraction of the phase modulation element 818, and can produce a higher quality image of the sample TP. It can be obtained in a short time.

上述の各実施形態において、顕微鏡として倒立顕微鏡を例示しているが、これに限られるものではなく、各実施形態に係る顕微鏡は正立顕微鏡であってもよい。 In each of the embodiments described above, an inverted microscope is exemplified as the microscope, but the present invention is not limited to this, and the microscope according to each embodiment may be an upright microscope.

1 顕微鏡(第1実施形態)
21 照明光学系 31 検出光学系
60 位相変調ユニット(第1実施形態)
63 第1位相変調用スキャナ 65 位相変調素子
66 第2位相変調用スキャナ
80 位相変調ユニット(第1実施形態の変形例)
83 位相変調用スキャナ
101 顕微鏡(第2実施形態)
121 照明光学系 131 検出光学系
201 顕微鏡(第3実施形態)
221 照明光学系 231 検出光学系
301 顕微鏡(第4実施形態)
321 照明光学系 331 検出光学系
401 顕微鏡(第5実施形態)
421 照明光学系 431 検出光学系
160 位相変調ユニット(第6実施形態)
164 第1シリンドリカルレンズ 165 第2シリンドリカルレンズ
167 位相変調用スキャナ 169 位相変調素子
180 位相変調ユニット(第6実施形態の変形例)
184 第1シリンドリカルレンズ 185 第2シリンドリカルレンズ
187 位相変調用スキャナ
501 顕微鏡(第11実施形態)
521 照明光学系 531 検出光学系
560 位相変調ユニット(第11実施形態)
564 第1シリンドリカルレンズ 565 第2シリンドリカルレンズ
567 位相変調用スキャナ 569 位相変調素子
572 マイクロレンズアレイ
580 位相変調ユニット(第11実施形態の変形例)
584 第1シリンドリカルレンズ 585 第2シリンドリカルレンズ
587 位相変調用スキャナ 592 マイクロレンズアレイ
610 位相変調ユニット(第12実施形態)
611 第1マイクロレンズアレイ 614 第1位相変調用スキャナ
616 位相変調素子 617 第2位相変調用スキャナ
620 第2マイクロレンズアレイ
630 位相変調ユニット(第12実施形態の第1変形例)
631 マイクロレンズアレイ 634 位相変調用スキャナ
640 位相変調ユニット(第12実施形態の第2変形例)
641 第1マイクロレンズアレイディスク
649 第2マイクロレンズアレイディスク
650 位相変調ユニット(第12実施形態の第3変形例)
654 マイクロレンズアレイディスク
660 位相変調ユニット(第12実施形態の第4変形例)
664 マイクロレンズアレイディスク
710 位相変調ユニット(第16実施形態)
714 シリンドリカルレンズアレイ 716 位相変調用スキャナ
718 位相変調素子
730 位相変調ユニット(第12実施形態の第1変形例)
734 シリンドリカルレンズアレイ 735 リニアモータ
750 位相変調ユニット(第12実施形態の第2変形例)
754 シリンドリカルレンズアレイ 755 リニアモータ
810 位相変調ユニット(第20実施形態)
814 シリンドリカルレンズアレイ 816 位相変調用スキャナ
818 位相変調素子
1 Microscope (first embodiment)
21 Illumination optical system 31 Detection optical system 60 Phase modulation unit (first embodiment)
63 First phase modulation scanner 65 Phase modulation element 66 Second phase modulation scanner 80 Phase modulation unit (modification of the first embodiment)
83 Phase modulation scanner 101 Microscope (second embodiment)
121 Illumination optical system 131 Detection optical system 201 Microscope (third embodiment)
221 Illumination optical system 231 Detection optical system 301 Microscope (4th embodiment)
321 Illumination optical system 331 Detection optical system 401 Microscope (fifth embodiment)
421 Illumination optical system 431 Detection optical system 160 Phase modulation unit (6th embodiment)
164 First cylindrical lens 165 Second cylindrical lens 167 Phase modulation scanner 169 Phase modulation element 180 Phase modulation unit (modification of the sixth embodiment)
184 First cylindrical lens 185 Second cylindrical lens 187 Phase modulation scanner 501 Microscope (11th embodiment)
521 Illumination optical system 531 Detection optical system 560 Phase modulation unit (11th embodiment)
564 First cylindrical lens 565 Second cylindrical lens 567 Phase modulation scanner 569 Phase modulation element 572 Microlens array 580 Phase modulation unit (modification of the 11th embodiment)
584 First cylindrical lens 585 Second cylindrical lens 587 Phase modulation scanner 592 Microlens array 610 Phase modulation unit (12th embodiment)
611 First microlens array 614 First phase modulation scanner 616 Phase modulation element 617 Second phase modulation scanner 620 Second microlens array 630 Phase modulation unit (first modification of the twelfth embodiment)
631 Microlens array 634 Phase modulation scanner 640 Phase modulation unit (second modification of the twelfth embodiment)
641 First microlens array disk 649 Second microlens array disk 650 Phase modulation unit (third modification of the twelfth embodiment)
654 Microlens array disk 660 Phase modulation unit (4th modification of 12th embodiment)
664 Microlens array disk 710 Phase modulation unit (16th embodiment)
714 Cylindrical lens array 716 Phase modulation scanner 718 Phase modulation element 730 Phase modulation unit (first modification of the twelfth embodiment)
734 Cylindrical lens array 735 Linear motor 750 Phase modulation unit (second modification of the twelfth embodiment)
754 Cylindrical lens array 755 Linear motor 810 Phase modulation unit (20th embodiment)
814 Cylindrical lens array 816 Phase modulation scanner 818 Phase modulation element

Claims (10)

光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、
前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、
前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、
前記位相変調ユニットは、
前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、
前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第1走査部とを有する顕微鏡。
an illumination optical system that irradiates the sample with illumination light from a light source;
a detection optical system that receives detection light from the sample;
a phase modulation unit disposed in at least one of the illumination optical system and the detection optical system,
The phase modulation unit is
a plurality of irradiation areas that can be irradiated with at least one of the illumination light and the detection light; a phase modulation element that imparts a predetermined phase distribution;
A microscope including a first scanning unit that relatively moves the irradiation position and the plurality of irradiation areas.
前記位相変調ユニットは、前記所定の位相分布が付与された前記少なくとも一方の光の進行方向を一定の方向にする第2走査部を有する請求項1に記載の顕微鏡。 2. The microscope according to claim 1, wherein the phase modulation unit includes a second scanning section that makes the traveling direction of the at least one light beam imparted with the predetermined phase distribution constant. 前記複数の照射領域は、互いに重ならない請求項1または2に記載の顕微鏡。 The microscope according to claim 1 or 2, wherein the plurality of irradiation areas do not overlap with each other. 前記第1走査部は、前記試料における顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置を変える請求項1~3のいずれか一項に記載の顕微鏡。 4. The first scanning unit changes the irradiation position of the at least one light in the plurality of irradiation areas when the observation area in which the sample is subjected to microscopic observation is displaced. The microscope described. 前記位相変調ユニットは、前記少なくとも一方の光の断面形状を楕円形にするシリンドリカルレンズを有する請求項1~4のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The microscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the phase modulation unit includes a cylindrical lens that makes the cross-sectional shape of the at least one light beam elliptical. 前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記位相変調ユニットは、前記照明光を複数の光に分ける光学素子アレイを有し、
前記照明光学系は、前記複数の光を前記試料に照射する請求項5に記載の顕微鏡。
the phase modulation unit is arranged in the illumination optical system,
the at least one light is the illumination light,
The phase modulation unit has an optical element array that divides the illumination light into a plurality of lights,
The microscope according to claim 5, wherein the illumination optical system irradiates the sample with the plurality of lights.
前記照射領域は、互いに離れた複数個の部分領域に分割されており、
前記位相変調ユニットは、前記照射領域における前記複数個の部分領域に、前記少なくとも一方の光を複数の光に分けて照射する光学素子アレイを有する請求項1~4のいずれか一項に記載の顕微鏡。
The irradiation area is divided into a plurality of partial areas separated from each other,
5. The phase modulation unit includes an optical element array that divides the at least one light into a plurality of lights and irradiates the plurality of partial regions in the irradiation region. microscope.
前記照明光学系は、前記照明光により前記試料を走査する第3走査部を備え、
前記第3走査部が前記照明光により前記試料を走査するのに同期して、前記第1走査部が前記複数の光に分けて照射する前記照射領域を変える請求項7に記載の顕微鏡。
The illumination optical system includes a third scanning unit that scans the sample with the illumination light,
8. The microscope according to claim 7, wherein the first scanning section changes the irradiation area to which the plurality of lights are irradiated in synchronization with the third scanning section scanning the sample with the illumination light.
前記光学素子アレイにより分かれた前記複数の光が、前記複数個の部分領域上でそれぞれライン状となる請求項7または8に記載の顕微鏡。 The microscope according to claim 7 or 8, wherein the plurality of lights separated by the optical element array form a line shape on each of the plurality of partial regions. 前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記照明光は、前記位相変調素子により、互いに異なる位相分布が付与された複数の回折光に分かれ、
前記照明光学系は、前記複数の回折光を前記試料に照射する請求項1~4または請求項9のいずれか一項に記載の顕微鏡。
the phase modulation unit is arranged in the illumination optical system,
the at least one light is the illumination light,
The illumination light is divided by the phase modulation element into a plurality of diffracted lights each having a mutually different phase distribution,
10. The microscope according to claim 9, wherein the illumination optical system irradiates the sample with the plurality of diffracted lights.
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