JP6355515B2

JP6355515B2 - 光照射装置及び光照射方法

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Publication number: JP6355515B2
Application number: JP2014206373A
Authority: JP
Inventors: 向陽渡辺; 卓井上
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: JP2016075810A

Description

本発明は、光照射装置及び光照射方法に関する。

非特許文献１には、ベッセル光照明に関する技術が記載されている。非特許文献１に記載された装置では、アキシコンレンズによってベッセル光が生成されたのち、別のレンズを用いてベッセル光がフーリエ変換されることによりリング光が生成される。生成されたリング光は、空間光変調器（Spatial Light Modulator；ＳＬＭ）によって複素振幅変調され、レンズによって再びフーリエ変換されることによりベッセル光となる。そして、ＳＬＭにおける複素振幅変調の変調パターンを変化させることにより、ベッセル光照明の位置を任意に変更する。

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

近年、光学顕微鏡においてＳＬＭを利用し、対象物に照射される照明光を制御することが研究されている。例えば、ＳＬＭを用いて照明光をベッセル光とする場合には、レーザ加工装置や蛍光顕微計測装置への応用が考えられる。また、ベッセル光照明は任意の角度成分のみによって構成される光であることから、角度依存性を基に計測を行うシステム、例えば全反射照明系、ブリュースター角顕微鏡、或いはエリプソメトリーといった分野への応用も考えられる。

ＳＬＭを用いてベッセル光を生成するためには、対物レンズの瞳面に照明光を集光させるとよい。例えば、トロイダルレンズパターンなどの位相パターンをＳＬＭに呈示させ、照明光を瞳面においてリング状に集光させることにより、対物レンズにおいてスポット状（点状）のベッセル光が生成される。しかしながら、このようなスポット状のベッセル光の照射領域を移動させるためには、対物レンズを含む光学系の移動が必要となってしまい、装置構成が大型化・複雑化してしまう。なお、非特許文献１に記載された方式では、ベッセル光照明の位置をＳＬＭの複素振幅変調によって変更しているが、その変調の前にアキシコンレンズを用いてベッセル光を生成する必要があるので、装置の大型化及び複雑化といった問題を解決できない。また、アキシコンレンズが光学システム内に装備されるので、ベッセル光照明とは異なる種類の照明光を同一の装置で実現するためには、光学システムの機械的な切り替え機構が必要となってしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる光照射装置及び光照射方法を提供することを目的とする。

本発明による光照射装置は、ベッセル光を対象物に照射する装置であって、被変調光である光を出力する光源と、光源からの光を変調して変調光を出力する位相変調型の空間光変調器と、空間光変調器からの変調光をベッセル光に変換して対象物に照射する対物レンズとを備え、対物レンズがフーリエ変換レンズであり、空間光変調器に呈示される位相パターンが、或る点を中心として回転対称な位相分布を有することにより対物レンズの瞳面に変調光を集束させる第１パターンと、第１パターンに重畳され、点から延びる放射方向において位相値が一定であり、点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第２パターンとを含む。

また、本発明による光照射方法は、ベッセル光を対象物に照射する方法であって、位相変調型の空間光変調器を用いて光源から出力された光を変調して変調光を出力し、フーリエ変換レンズである対物レンズを用いて変調光をベッセル光に変換して対象物に照射する、各ステップを備え、空間光変調器に呈示される位相パターンが、或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより対物レンズの瞳面に変調光を集束させる第１パターンと、第１パターンに重畳され、基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第２パターンとを含む。

これらの光照射装置及び光照射方法では、位相パターンにおいて、ベッセル光を生成するための第１パターンに、第２パターンが重畳されている。第２パターンは、点から延びる放射方向において位相値が一定であり、点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する。本発明者は、このような第２パターンを重畳させることにより、周方向の位相変化に基づく方向にベッセル光の照射領域が移動することを見出した。このように、上記のベッセル光照射装置及びベッセル光照射方法によれば、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を、ベッセル光を生成するために必要な空間光変調器および対物レンズによって実現することができる。従って、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。

また、上記の光照射装置及び光照射方法は、第１パターンがトロイダルパターンであることを特徴としてもよい。これにより、フーリエ変換レンズである対物レンズを介してベッセル光を好適に生成することができる。

また、上記の光照射装置及び光照射方法は、位相パターンが基準点を複数含んでおり、第２パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されていることを特徴としてもよい。これにより、複数の位置にベッセル光を同時に照射するとともに、各位置のベッセル光をそれぞれ独立した任意の方向に移動させることができる。

本発明による光照射装置及び光照射方法によれば、ベッセル光の照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。

本発明の実施形態に係るベッセル光照射装置の構成を概略的に示す図である。（ａ）対物レンズ及び対象物の近傍を拡大して示す図である。（ｂ）瞳面を光軸方向から見た図である。制御部によってＳＬＭに呈示される第１パターンの例を示す図である。制御部によってＳＬＭに呈示される第２パターンの例を示す図である。（ａ），（ｂ）第２パターンの位相分布をより詳しく説明するグラフである。図３に示された第１パターンと、図４に示された第２パターンとが重畳されてなる位相パターンを示す図である。様々な第２パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。（ａ）第２パターンを表す。（ｂ）（ａ）の第２パターンと図３の第１パターンとが重畳された位相パターンを示す。（ｃ）図３の第１パターンのみが呈示された状態における照射領域と、（ｂ）に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。様々な第２パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。（ａ）第２パターンを表す。（ｂ）（ａ）の第２パターンと図３の第１パターンとが重畳された位相パターンを示す。（ｃ）図３の第１パターンのみが呈示された状態における照射領域と、（ｂ）に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。様々な第２パターンと照射領域の移動方向との関係を説明するための図である。（ａ）第２パターンを表す。（ｂ）（ａ）の第２パターンと図３の第１パターンとが重畳された位相パターンを示す。（ｃ）図３の第１パターンのみが呈示された状態における照射領域と、（ｂ）に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域との位置関係を概念的に示す。第１変形例を示す図である。（ａ）第１パターンを示す。（ｂ）ベッセル光の照射領域を示す。第１変形例を示す図である。（ａ）第１パターンと第２パターンとが重畳された位相パターンを示す。（ｂ）ベッセル光の照射領域を示す。第２変形例を示す図である。高屈折率媒体の形状の具体的な例を示す斜視図である。比較例としての全反射照明系の構成の一部を拡大して示す図である。比較例に係るＳＬＭ顕微鏡の構成を概略的に示す図である。ＳＬＭ顕微鏡の構成を概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光照射装置及び光照射方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るベッセル光照射装置１Ａの構成を概略的に示す図である。このベッセル光照射装置１Ａは、ベッセル光Ｌｂを対象物Ｂに照射する。図１に示されるように、本実施形態のベッセル光照射装置１Ａは、レーザ光源１０と、コリメートレンズ１１と、空間光変調器（ＳＬＭ）２０と、対物レンズ３０とを備えている。

レーザ光源１０は、被変調光Ｌ１を出力し、ＳＬＭ２０に提供する。被変調光Ｌ１はレーザ光であり、波長は例えば２００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内に含まれる波長である。ただし、被変調光Ｌ１は、レーザ光に限らず、コヒーレントな光であればよい。また、被変調光Ｌ１は、パルス光でも、連続波光（ＣＷ（Continuous Wave）光）でもよい。コリメートレンズ１１は被変調光Ｌ１の光軸上に配置されており、レーザ光源１０から出射された被変調光Ｌ１は、コリメートレンズ１１によって平行化される。

ＳＬＭ２０は、レーザ光源１０と光学的に結合された位相変調型のＳＬＭである。ＳＬＭ２０は、レーザ光源１０からの被変調光Ｌ１を位相変調して、変調光Ｌ２を出力する。後述するように、ＳＬＭ２０には、ベッセル光を生成するための第１パターンと、ベッセル光の照射領域を移動させるための第２パターンとが重畳された位相パターンが呈示される。ＳＬＭ２０には制御部２１が電気的に接続されており、このような位相パターンを含む信号が、制御部２１からＳＬＭ２０に提供される。

対物レンズ３０は、ＳＬＭ２０と対象物Ｂとの間の光軸上に配置されている。対物レンズ３０は、フーリエ変換レンズであって、ＳＬＭ２０からの変調光Ｌ２をベッセル光Ｌｂに変換し、このベッセル光Ｌｂを対象物Ｂに照射する。このとき、ベッセル光Ｌｂは点状（スポット状）である。図中には、対物レンズ３０の瞳面３１が示されている。

ここで、図２（ａ）は、対物レンズ３０及び対象物Ｂの近傍を拡大して示す図である。図２（ａ）に示されるように、本実施形態では、対物レンズ３０の瞳面３１に変調光Ｌ２が集束する。図２（ｂ）は、瞳面３１を光軸方向から見た図である。瞳面３１では、変調光Ｌ２が円環状（リング状）に集束する。この変調光Ｌ２は、瞳面３１を通過したのち対物レンズ３０に入射する。対物レンズ３０において、変調光Ｌ２は、ベッセル光Ｌｂにフーリエ変換されるとともに、対物レンズ３０により集束されてスポット状の照射領域Ｐに向けられる。

図３は、制御部２１によってＳＬＭ２０に呈示される第１パターンの例を示す図であって、位相値を色の濃淡によって表しており、濃い領域ほど位相値が小さく、淡い領域ほど位相値が高い。第１パターンは、或る基準点Ｃを中心として回転対称な位相分布を有することにより、図２に示されたように対物レンズ３０の瞳面３１に変調光Ｌ２を集束させる。図３には、このような回転対称な位相分布の一例として、いわゆるトロイダルパターンが示されている。トロイダルパターンにより、瞳面３１において変調光Ｌ２をリング状に集光することができる。

図４は、制御部２１によってＳＬＭ２０に呈示される第２パターンの例を示す図であって、図３と同様に、位相値を色の濃淡によって表している。図４に示されるように、第２パターンは、基準点Ｃから延びる放射方向（半径方向、図中の矢印Ａ４）において位相値が一定であり、基準点Ｃを中心とする周方向（図中の矢印Ａ５）において連続的な位相変化を有する。なお、基準点Ｃは、図３に示された基準点Ｃと一致している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２パターンの位相分布をより詳しく説明するグラフである。図５（ａ）は、図４における基準点Ｃを通る或る直線上の位相変化を示しており、図５（ｂ）は、図４における基準点Ｃを中心とする或る円上の位相変化を示している。図５（ａ）の横軸は基準点Ｃからの距離を表し、図５（ｂ）の横軸は基準点Ｃ周りの角度（偏角α）を表す。図５（ａ）に示されるように、第２パターンは、基準点Ｃから延びる半径方向において一定の位相値を有する。また、図５（ｂ）に示されるように、第２パターンは、基準点Ｃ周りの周方向において、放射角を関数として連続的な位相変化（例えば位相の異なる複数の正弦波を重畳させたもの）を有する。なお、位相変化の始点と終点とは滑らかに結合される。

ここで、連続的な位相変化とは、例えば周方向に並ぶ各画素の位相値を角度の関数とした場合、各位相値が三角関数等の連続関数上に位置することをいう。但し、ＳＬＭ２０の表示位相範囲の上限に達した場合には、その次の画素において下限から開始すること（いわゆる位相折り返し）が必要となる。このような位相折り返しによる不連続性は、本実施形態における連続的な位相変化に含まれるものとする。

図６は、図３に示された第１パターンと、図４に示された第２パターンとが重畳されてなる位相パターンを示す図である。図６に示される位相パターンがＳＬＭ２０に呈示されることにより、ベッセル光Ｌｂの照射領域Ｐ（図２参照）が、所定方向に所定距離だけ移動する。

図７〜図９は、様々な第２パターンと照射領域Ｐの移動方向との関係を説明するための図である。図７〜図９において、（ａ）は第２パターンを表し、（ｂ）は、（ａ）の第２パターンと図３の第１パターン（トロイダルパターン）とが重畳された位相パターンを示す。（ｃ）は、図３の第１パターン（トロイダルパターン）のみが呈示された状態における照射領域Ｐ１と、（ｂ）に示される位相パターンが呈示された状態における照射領域Ｐ２との位置関係を概念的に示す図である。図７（ａ）に示される第２パターンでは、偏角αが９０°のとき位相値が最大となり、偏角αが２７０°のとき位相値が最小となる。この場合、図７（ｃ）に示されるように、照射領域の移動方向は偏角９０°の半径方向となる。また、図８（ａ）に示される第２パターンでは、偏角αが０°のとき位相値が最大となり、偏角αが１８０°のとき位相値が最小となる。この場合、図８（ｃ）に示されるように、照射領域の移動方向は偏角０°の半径方向となる。また、図９（ａ）に示される第２パターンでは、偏角αが４５°のとき位相値が最大となり、偏角αが２２５°のとき位相値が最小となる。この場合、図９（ｃ）に示されるように、照射領域の移動方向は偏角４５°の半径方向となる。これらの例によれば、或る偏角α_１において位相値が最大であり、偏角（α_１＋１８０°）において位相値が最小である場合には、照射領域は偏角α_１の半径方向に移動することがわかる。

なお、本実施形態の光照射方法は、上記のベッセル光照射装置１Ａによってベッセル光Ｌｂを対象物Ｂに照射する方法である。この光照射方法は、位相変調型のＳＬＭ２０を用いて、被変調光Ｌ１を変調して変調光Ｌ２を出力するステップと、フーリエ変換レンズである対物レンズ３０を用いて、変調光Ｌ２をベッセル光Ｌｂに変換して対象物Ｂに照射するステップとを備える。ＳＬＭ２０に呈示される位相パターンは、或る基準点Ｃ周りに回転対称な位相分布を有することにより対物レンズ３０の瞳面に変調光Ｌ２を集束させる第１パターンと、第１パターンに重畳され、基準点Ｃから延びる放射方向において位相値が一定であり、基準点Ｃを中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第２パターンとを含む。

以上に述べた本実施形態のベッセル光照射装置１Ａ及び光照射方法によって得られる効果について説明する。このベッセル光照射装置１Ａ及び光照射方法では、ＳＬＭ２０に呈示される位相パターンにおいて、ベッセル光Ｌｂを生成するための第１パターンに、第２パターンが重畳されている。第１パターンは、基準点Ｃ周りに回転対称な位相分布を有することにより、対物レンズ３０の瞳面３１に変調光Ｌ２を集束させる。従って、例えばアキシコンレンズ及びフーリエ変換レンズといった光学素子を用いることなくベッセル光Ｌｂを生成することができるので、構成を簡易にすることができる。

また、第２パターンは、図４、及び図７〜図９の（ａ）に例示されたように、基準点Ｃから延びる放射方向（半径方向）において位相値が一定であり、基準点Ｃを中心とする周方向において連続的な位相変化を有する。本発明者は、このような第２パターンを重畳させることにより、周方向の位相変化に基づく方向にベッセル光Ｌｂの照射領域が移動することを見出した。本実施形態のベッセル光照射装置１Ａ及び光照射方法によれば、ベッセル光Ｌｂの照射領域を移動させるための構成を、ベッセル光Ｌｂを生成するために本来的に必要であるＳＬＭ２０および対物レンズ３０によって実現することができる。従って、ベッセル光Ｌｂの照射領域の移動が機械的動作によらず電子的な制御のみによって可能となり、ベッセル光Ｌｂの照射領域を移動させるための構成を簡易に実現することができる。

また、本実施形態のように、第１パターンはトロイダルパターンであってもよい。これにより、ベッセル光Ｌｂを好適に生成することができる。なお、本実施形態では、第１パターンとしてトロイダルパターンを例示したが、第１パターンは、基準点Ｃを中心として回転対称な位相分布を有するパターン、言い換えれば、点対称な光強度分布を生成するような位相パターンであって、且つフーリエ変換すると実面で点になるようなパターンであればよい。そのようなパターンとしては、例えばフレネルレンズパターンやトロイダル−フレネルレンズパターンなどが挙げられる。また、ＳＬＭ２０に呈示される位相パターンとしては、第１パターンおよび第２パターンが重畳されたパターンに、さらに別のパターンが重畳されたものであってもよい。

（第１変形例）
図１０及び図１１は、上記実施形態の第１変形例を示す図である。図１０（ａ）は第１パターンを示しており、図１０（ｂ）はこの第１パターンによって実現されるベッセル光Ｌｂの照射領域Ｐ１を示している。また、図１１（ａ）は第１パターンと第２パターンとが重畳された位相パターンを示しており、図１１（ｂ）はこの位相パターンによって実現されるベッセル光Ｌｂの照射領域Ｐ２と上記照射領域Ｐ１との位置関係を示している。

図１０（ａ）に示されるように、本変形例の第１パターンは、基準点Ｃを複数含んでおり、各基準点Ｃ周りに回転対称な位相分布（例えばトロイダルパターン）を有する。そして、ＳＬＭ２０に呈示される位相パターンがこの第１パターンのみを含む場合、ベッセル光Ｌｂの複数の照射領域Ｐ１は、図１０（ｂ）のように各基準点Ｃに対応する位置となる。

一方、第２パターンもまた、第１パターンの複数の基準点Ｃとそれぞれ一致する複数の基準点Ｃを含んでいる。そして、各基準点Ｃを中心とする位相変化は各基準点Ｃ毎に個別に設定されている（図１１（ａ）を参照）。これにより、図１１（ｂ）に示されるように、複数の照射領域Ｐ２にベッセル光Ｌｂを同時に照射するとともに、各照射領域Ｐ２をそれぞれ独立した任意の方向に移動させることができる。

（第２変形例）
図１２は、上記実施形態の第２変形例を示す図である。本変形例のベッセル光照射装置１Ｂは、上述した実施形態のベッセル光照射装置１Ａの構成に加えて、高屈折率媒体（固浸レンズ）４０を更に備えている。高屈折率媒体４０は、円錐状の側面４１と、平坦な底面４２とを有する。そして、高屈折率媒体４０は、その中心軸線が対物レンズ３０の光軸３２と一致するように、対物レンズ３０と対象物Ｂとの間に配置される。側面４１はベッセル光Ｌｂの進行方向（図中の矢印Ａ３）に対して垂直であり、ベッセル光Ｌｂの進行方向Ａ３と底面４２の法線との成す角θは、底面４２に接する媒質（例えば対象物Ｂ）と高屈折率媒体４０との屈折率差によって規定される全反射臨界角よりも大きい。従って、側面４１から入射し、底面４２に達したベッセル光Ｌｂは、底面４２において全反射される。本変形例のように、対物レンズ３０と対象物Ｂとの間に高屈折率媒体４０が配置されることにより、ベッセル光照射装置１Ｂを全反射照明装置として適用することができる。

図１３は、高屈折率媒体４０の形状の具体的な例を示す斜視図である。高屈折率媒体４０は、例えば図１３（ａ）に示されるような円錐台形状（線形な斜面を有する台形状）を有してもよく、図１３（ｂ）に示されるような円錐形状を有してもよい。

ここで、図１４は、比較例としての全反射照明系１００の構成の一部を拡大して示す図である。この全反射照明系１００は、高屈折率媒体１０２を備える。そして、高屈折率媒体１０２の中心軸線に対して傾斜する方向から焦点面に向けて、光Ｌｃが集光されつつ入射する。このように光Ｌｃは集光されつつ入射する（すなわち、複数の入射角が存在する）ので、高屈折率媒体１０２の表面１０２ａは半球状となっている。そして、この光Ｌｃは、高屈折率媒体１０２の底面１０２ｂにおいて全反射する。

本変形例のベッセル光照射装置１Ｂを含む全反射照明装置では、対物レンズ３０によってベッセル光Ｌｂが生成されるので、入射角は一定である。従って、上記のように高屈折率媒体４０は線形な斜面を有することが好ましい。また、入射角が一定であるので、全反射照明系１００とは異なり、照射領域を変化させても入射角は不変である。従って、上記実施形態のような照射領域の移動方式を好適に適用することができる。なお、本変形例のベッセル光照射装置１Ｂを含む全反射照明装置によれば、全反射照明系１００と比較して、顕微鏡に使用された場合に例えば空間分解能を約１３％向上させることができる。

また、本変形例のベッセル光照射装置１Ｂを含む全反射照明装置によれば、全反射照明系１００と比較して、照射領域の半値幅を小さくすることができる。例えば、高屈折率媒体４０の屈折率を２．４、底面４２の外側の屈折率を１．３３、偏光を放射状偏光、ベッセル光Ｌｂの入射角θを６０°、波長を４０５ｎｍとすると、照射領域の半値幅は、約８８ｎｍとなる。一方、図１４に示された全反射照明系１００において同様の条件（但し、入射角度４０°〜６０°）とした場合、照射領域の半値幅は約１００ｎｍとなる。このように、上記実施形態のベッセル光照射装置と、高屈折率媒体４０との組み合わせによる解像度への寄与は、約１．１３倍となる。

ここで、図１５は、比較例に係るＳＬＭ顕微鏡２００の構成を概略的に示す図である。図１５に示されるように、このＳＬＭ顕微鏡２００は、レーザ光源２０２、音響光学変調器（Acoust-Optic Modulator；ＡＯＭ）２０４、ピンホール２０６、レンズ２０８及び２１０、反射鏡２１２、ＳＬＭ２１４、共役レンズ系を構成する一対のレンズ２１６及び２１８、ダイクロイックミラー２２０、対物レンズ２２２、並びに油浸オイル２２４を備える。図中には、対物レンズ２２２の瞳面２２２ａと、この瞳面２２２ａに対して共役な面２２２ｂとが示されている。ＳＬＭ２１４は、面２２２ｂ上に配置されている。

レーザ光源２０２から出射された光は、ＡＯＭ２０４、ピンホール２０６、レンズ２０８及び２１０を通過して反射鏡２１２に達する。そして、この光は反射鏡２１２において折り返され、ＳＬＭ２１４に達する。ＳＬＭ２１４では、収差補正、スポット状の光を生成するためのホログラム投影、及び強度変調などが行われる。変調後の光は一対のレンズ２１６及び２１８を通ってダイクロイックミラー２２０に達し、ダイクロイックミラー２２０によって対物レンズ２２２に向けられる。この光は、対物レンズ２２２によって集光され、油浸オイル２２４を経て対象物Ｂの表面に照射される。

このＳＬＭ顕微鏡２００では、空間的な強度分布の変調は、位相回折格子がＳＬＭ２１４に呈示されることにより行われる。言い換えれば、部分的に強度を損失させることにより、空間的な強度変調が行われる。しかしながら、このような方式では、空間的に大幅な強度変調を行う場合、強度損失が大きくなってしまうという問題がある。

上記の問題を回避するために、例えば図１６に示されるＳＬＭ顕微鏡２００Ａでは、ＳＬＭ２１４が面２２２ｂから離れて配置されている。このような構成により、全反射と非全反射との切り替えが容易になり、エネルギー損失を減らすことができる。また、面照明、構造化照明、スポット照明（ベッセル照明）の切り替えが可能となる。更には、偏光の操作や照明強度を変化させる機能を容易に付加することができる。しかしながら、このようにＳＬＭ２１４が面２２２ｂから離れて配置されている場合、単にベッセル照明のための位相パターンをＳＬＭ２１４に呈示させるのみでは、その照射領域を移動させる（走査する）ことが難しい。

本変形例によるベッセル光照射装置１Ｂは、このような問題を解決し得るものである。ＳＬＭ顕微鏡２００Ａに本変形例のベッセル光照射装置１Ｂを適用すれば、高い分解能を備えるＴＩＲＦ（Total InternalReflection Fluorescence）顕微鏡や、ブリュースター顕微鏡、或いはエリプソメトリーを容易に実現できる。

１Ａ，１Ｂ…ベッセル光照射装置、１０…レーザ光源、１１…コリメートレンズ、２０…ＳＬＭ、２１…制御部、３０…対物レンズ、３１…瞳面、３２…光軸、４０…高屈折率媒体、４１…側面、４２…底面、１００…全反射照明系、１０２…高屈折率媒体、１０２ａ…表面、１０２ｂ…底面、２００，２００Ａ…ＳＬＭ顕微鏡、２０２…レーザ光源、２０６…ピンホール、２０８…レンズ、２１２…反射鏡、２１６…レンズ、２２０…ダイクロイックミラー、２２２…対物レンズ、２２２ａ…瞳面、２２２ｂ…面、２２４…油浸オイル、Ｂ…対象物、Ｃ…基準点、Ｌ１…被変調光、Ｌ２…変調光、Ｌｂ…ベッセル光、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…照射領域。

Claims

ベッセル光を対象物に照射する装置であって、
光を出力する光源と、
前記光を変調して変調光を出力する位相変調型の空間光変調器と、
前記変調光を前記ベッセル光に変換して前記対象物に照射する対物レンズと、
を備え、
前記対物レンズがフーリエ変換レンズであり、
前記空間光変調器に呈示される位相パターンが、
或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより前記対物レンズの瞳面に前記変調光を集束させる第１パターンと、
前記第１パターンに重畳され、前記基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、前記基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第２パターンと、
を含む、光照射装置。
前記第１パターンがトロイダルパターンである、請求項１に記載の光照射装置。
前記位相パターンが前記基準点を複数含んでおり、
前記第２パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されている、請求項１または２に記載の光照射装置。
ベッセル光を対象物に照射する方法であって、
位相変調型の空間光変調器を用いて、光を変調して変調光を出力するステップと、
フーリエ変換レンズである対物レンズを用いて、前記変調光を前記ベッセル光に変換して前記対象物に照射するステップと、を備え、
前記空間光変調器に呈示される位相パターンが、
或る基準点周りに回転対称な位相分布を有することにより前記対物レンズの瞳面に前記変調光を集束させる第１パターンと、
前記第１パターンに重畳され、前記基準点から延びる放射方向において位相値が一定であり、前記基準点を中心とする周方向において連続的な位相変化を有する第２パターンと、
を含む、光照射方法。
前記第１パターンがトロイダルパターンである、請求項４に記載の光照射方法。
前記位相パターンが前記基準点を複数含んでおり、
前記第２パターンにおいて、各基準点を中心とする位相変化は各基準点毎に個別に設定されている、請求項４または５に記載の光照射方法。