JPWO2022102584A5

JPWO2022102584A5 - 顕微鏡およびプログラム

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Publication number: JPWO2022102584A5
Application number: JP2022561916A
Authority: JP
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-05-08

Description

本発明は、顕微鏡およびプログラムに関する。
本願は、２０２０年１１月１６日に出願された日本国特許出願２０２０－１９０３８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

第１の態様によると、顕微鏡は、照明光を集光して試料に照明領域を形成する照明光学系と；前記照明領域が形成された前記試料からの光による像を像面に形成する検出光学系と；前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を設定する収差設定部と；検出部が複数配列されている検出面が前記検出光学系の前記像面に配置されている検出器と；複数の前記検出部により検出された検出像の光量分布情報を算出する算出部と；前記収差設定部により設定された複数の収差状態における前記検出像の前記光量分布情報に基づいて、前記収差設定部が設定すべき前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を決定する演算部と；前記照明領域と前記像面との共役関係を維持して、前記照明領域と前記試料とを相対的に走査させる走査部と；備え、前記検出像は、前記照明領域が走査された前記試料からの光による前記像を積算して形成される。
第２の態様によると、顕微鏡は、照明光を集光して試料に照明領域を形成する照明光学系と；前記照明領域が形成された前記試料からの光による像を像面に形成する検出光学系と；前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を設定する収差設定部と；検出部が複数配列されている検出面が前記検出光学系の前記像面に配置されている検出器と；複数の前記検出部により検出された検出像の光量分布情報を算出する算出部と；前記収差設定部により設定された複数の収差状態における前記検出像の前記光量分布情報に基づいて、前記収差設定部が設定すべき前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を決定する演算部と；を備え、前記検出光学系は、前記像面における前記像の大きさを変更する変倍光学系を含み、前記像面における前記像の大きさが、前記検出器の前記検出部が配置されている領域の幅の所定倍になるように前記変倍光学系を制御する倍率制御部を有する。
第３の態様によると、プログラムは、制御部により実行されるプログラムであって、制御部により実行されるプログラムであって、照明光学系による照明光が集光された試料上の照明領域と前記試料とを相対的に走査させ、前記照明領域が走査された前記試料からの光による像を積算して、検出光学系の像面に配置された複数の検出部により検出した検出像であって、前記照明光学系または前記検出光学系の収差状態が相互に異なる状態での複数の検出像を取得させ；前記制御部を介して算出部に、複数の前記検出像のそれぞれの光量分布情報を算出させ；前記制御部を介して演算部に、複数の前記光量分布情報に基づいて、前記検出光学系または前記照明光学系に設定すべき収差状態を決定させる。
第４の態様によると、プログラムは、制御部により実行されるプログラムであって、照明光学系による照明光が集光されて照明領域が形成された試料からの光による像を、検出光学系に含まれる変倍光学系を制御して、前記検出光学系の像面に配置された複数の検出部が配置されている領域の幅の所定倍にして、前記複数の検出部により検出した検出像であって、前記照明光学系または前記検出光学系の収差状態が相互に異なる状態での複数の検出像を取得させ；前記制御部を介して算出部に、複数の前記検出像のそれぞれの光量分布情報を算出させ；前記制御部を介して演算部に、複数の前記光量分布情報に基づいて、前記検出光学系または前記照明光学系に設定すべき収差状態を決定させる。

Claims

照明光を集光して試料に照明領域を形成する照明光学系と；
前記照明領域が形成された前記試料からの光による像を像面に形成する検出光学系と；
前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を設定する収差設定部と；
検出部が複数配列されている検出面が前記検出光学系の前記像面に配置されている検出器と；
複数の前記検出部により検出された検出像の光量分布情報を算出する算出部と；
前記収差設定部により設定された複数の収差状態における前記検出像の前記光量分布情報に基づいて、前記収差設定部が設定すべき前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を決定する演算部と；
前記照明領域と前記像面との共役関係を維持して、前記照明領域と前記試料とを相対的に走査させる走査部と；
を備え、
前記検出像は、前記照明領域が走査された前記試料からの光による前記像を積算して形成される顕微鏡。
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記積算は、前記検出器で行う、顕微鏡。
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記積算を行う積算部をさらに有する、顕微鏡。
照明光を集光して試料に照明領域を形成する照明光学系と；
前記照明領域が形成された前記試料からの光による像を像面に形成する検出光学系と；
前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を設定する収差設定部と；
検出部が複数配列されている検出面が前記検出光学系の前記像面に配置されている検出器と；
複数の前記検出部により検出された検出像の光量分布情報を算出する算出部と；
前記収差設定部により設定された複数の収差状態における前記検出像の前記光量分布情報に基づいて、前記収差設定部が設定すべき前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態を決定する演算部と；
を備え、
前記検出光学系は、前記像面における前記像の大きさを変更する変倍光学系を含み、前記像面における前記像の大きさが、前記検出器の前記検出部が配置されている領域の幅の所定倍になるように前記変倍光学系を制御する倍率制御部を有する、顕微鏡。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記算出部は、前記光量分布情報として、前記検出像の光量分布の幅に相当する量を算出する、顕微鏡。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記算出部は、前記光量分布情報として、前記検出像の光量分布のｎ次のモーメント（ｎは２以上の整数）、または前記検出像の光量分布のｎ次のモーメントを前記検出像の光量分布の積算値で除算したｎ次の規格化モーメントを算出する、顕微鏡。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記検出光学系は、前記像面における前記像の大きさを変更する変倍光学系を含む、顕微鏡。
請求項７に記載の顕微鏡において、
前記像面における前記像の大きさが、前記検出器の前記検出部が配置されている領域の幅の所定倍になるように前記変倍光学系を制御する倍率制御部を有する、顕微鏡。
請求項４に記載の顕微鏡において、
前記照明領域と前記像面との共役関係を維持して、前記照明領域と前記試料とを相対的に走査させる走査部をさらに備える、顕微鏡。
請求項９に記載の顕微鏡において、
前記照明領域が走査された前記試料からの光による前記像を積算して、前記検出像として検出する積算部を有する、顕微鏡。
請求項１から請求項３および請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記照明領域と前記試料との走査に同期して前記検出像を読み込んで、前記試料の中間画像データを複数の前記検出部ごとに生成し、生成した複数の前記中間画像データを対応する前記検出部の前記像面内の位置に応じて位置シフトして加算して前記試料の第１の画像データを生成する第１の画像データ生成部を、さらに備える顕微鏡。
請求項１から請求項３および請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記検出光学系の像面に、前記検出光学系の前記像面側における解像度の０．２倍以上、かつ１０倍以下の大きさの開口部を有する遮光部と、
前記開口部を通過した前記試料からの光を受光する受光部と、
前記照明領域と前記試料との走査に同期して前記受光部が受光した光の光量を読み込んで、前記試料の第２の画像データを生成する第２の画像データ生成部とを、さらに備える顕微鏡。
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記収差設定部は、前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方に含まれる光学部材の少なくとも一部を移動して収差状態を設定する、顕微鏡。
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
前記収差設定部は、前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方に含まれる光学部材の少なくとも１つの状態を変化させて収差状態を設定する、顕微鏡。
請求項１４に記載の顕微鏡において、
前記収差設定部は、複数の前記収差状態における前記検出像のそれぞれの検出に際し、前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方に、前記検出光学系または前記照明光学系の光束の半径で規格化された光軸からの動径ρ、および方位角θを用いて表される１つ以上の波面収差Ｗ(ρ，θ)のうちの１つ、または２つ以上に対して、それぞれ異なる比例係数を掛け合わせた波面収差をそれぞれ設定し、
前記演算部は、１つ以上の前記波面収差Ｗ(ρ，θ)に、それぞれ所定の比例係数を掛け合わせて積算した波面収差を、前記収差設定部が設定すべき前記検出光学系または前記照明光学系の少なくとも一方の収差状態として決定する、顕微鏡。
請求項１５に記載の顕微鏡において、
１つ以上の前記波面収差Ｗ(ρ，θ)は、０以上の整数ｎ、および絶対値がｎ以下であり（ｎ－ｍ）が偶数となる整数ｍ、および整数ｋを用いて式（１）および式（２）で表される波面収差関数Ｚ_ｎ ^ｍ(ρ，θ)である、顕微鏡。
請求項１６に記載の顕微鏡において、
前記算出部は、前記光量分布情報として前記検出像の光量分布のピーク強度に相当する量を算出する、顕微鏡。
請求項１５に記載の顕微鏡において、
１つ以上の前記波面収差Ｗ（ρ，θ）は、０以上の整数ｎ、および絶対値がｎ以下であり（ｎ－ｍ）が偶数となる整数ｍ、および整数ｋを用いて式（３）、式（４）および式（５）で表される波面収差関数Ｌ_ｎ ^ｍ（ρ，θ）である、顕微鏡。
請求項１８に記載の顕微鏡において、
前記算出部は、前記光量分布情報として、前記検出像の光量分布の２次モーメント、または前記検出像の光量分布の２次モーメントを前記検出像の光量分布の積算値で除算した規格化２次モーメントを算出する、顕微鏡。
制御部により実行されるプログラムであって、
照明光学系による照明光が集光された試料上の照明領域と前記試料とを相対的に走査させ、前記照明領域が走査された前記試料からの光による像を積算して、検出光学系の像面に配置された複数の検出部により検出した検出像であって、前記照明光学系または前記検出光学系の収差状態が相互に異なる状態での複数の検出像を取得させ；
前記制御部を介して算出部に、複数の前記検出像のそれぞれの光量分布情報を算出させ；
前記制御部を介して演算部に、複数の前記光量分布情報に基づいて、前記検出光学系または前記照明光学系に設定すべき収差状態を決定させる、プログラム。
制御部により実行されるプログラムであって、
照明光学系による照明光が集光されて照明領域が形成された試料からの光による像を、検出光学系に含まれる変倍光学系を制御して、前記検出光学系の像面に配置された複数の検出部が配置されている領域の幅の所定倍にして、前記複数の検出部により検出した検出像であって、前記照明光学系または前記検出光学系の収差状態が相互に異なる状態での複数の検出像を取得させ；
前記制御部を介して算出部に、複数の前記検出像のそれぞれの光量分布情報を算出させ；
前記制御部を介して演算部に、複数の前記光量分布情報に基づいて、前記検出光学系または前記照明光学系に設定すべき収差状態を決定させる、プログラム。