(57)【要約】【課題】複数の光源波長に対応した構造化照明を行う構造化照明装置、構造化照明顕微鏡装置を提供する。【解決手段】構造化照明顕微鏡システム１は、レーザユニット３００からの光を複数の光に分岐するＳＬＭ１３と、ＳＬＭ１３により分岐された複数の光の少なくとも一部を用いて干渉縞を標本５に形成する照明光学系１０と、ＳＬＭ１３に印加される電圧を制御する制御装置３９と、を備える。制御装置３９は、ＳＬＭ１３の第１の領域に第１のパターンが形成され、第２の領域に第２のパターンが形成されるように、ＳＬＭ１３に印加される電圧パターンを制御する。【選択図】図１
2020112735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を複数の光に分岐する光分岐器と、
前記分岐された複数の光の少なくとも一部を用いて干渉縞を標本に形成する照明光学系と、
前記光分岐器に印加される電圧パターンを制御する制御部と、を備え、
前記光分岐器は、第１の波長の光が入射する第１の領域と、第２の波長の光が入射する第２の領域とを有し、
前記制御部は、前記光分岐器の前記第１の領域に第１の電圧パターンが印加され、前記光分岐器の前記第２の領域に第２の電圧パターンが印加されるように、前記光分岐器に印加される電圧パターンを制御する構造化照明装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、
前記第１の波長の光を前記第１の領域に導く第１照明光学系と、
前記第２の波長の光を前記第２の領域に導く第２照明光学系と、を有する
請求項１に記載の構造化照明装置。
【請求項３】
前記照明光学系は、
前記第１照明光学系と前記光分岐器との間の光路および前記第２照明光学系と前記光分岐器との間の光路に偏光ビームスプリッタを有する
請求項２に記載の構造化照明装置。
【請求項４】
前記照明光学系は、
前記第１照明光学系と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路および前記第２照明光学系と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路に偏光板を有する
請求項３に記載の構造化照明装置。
【請求項５】
前記第１の波長の光を射出する第１光源と前記第１照明光学系との間の光路に、挿脱可能な第１光路切替部を有し、
前記第２の波長の光を射出する第２光源と前記第２照明光学系との間の光路に、挿脱可能な第２光路切替部を有し、
前記第１照明光学系と前記光分岐器との間の光路および前記第２照明光学系と前記光分岐器との間の光路に、挿脱可能な第３光路切替部を有する
請求項２〜４のいずれかに記載の構造化照明装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１光路切替部および前記第３光路切替部が光路に配置される場合に、前記光分岐器に前記第１の電圧パターンが印加されるように制御し、
前記第２光路切替部および前記第３光路切替部が光路に配置される場合に、前記光分岐器に前記第２の電圧パターンが印加されるように制御する
請求項５に記載の構造化照明装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記光分岐器に印加される電圧パターンを制御することにより前記干渉縞の位相および方向の少なくとも一方を変化させる
請求項１〜６のいずれかに記載の構造化照明装置。
【請求項８】
前記光分岐器は、光変調器を有する
請求項１〜７のいずれかに記載の構造化照明装置。
【請求項９】
前記光分岐器は、液晶を有する
請求項１〜８のいずれかに記載の構造化照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の構造化照明装置と、
前記標本からの光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により形成される像を撮像する撮像部と、
を有する構造化照明顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造化照明装置、構造化照明顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉縞で標本を照明することにより、空間周波数の高い微細構造の情報を取得できる構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ：Structured Illumination Microscopy）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国再発行特許発明第３８３０７号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明を例示する構造化照明装置は、光源からの光を複数の光に分岐する光分岐器と、前記分岐された複数の光の少なくとも一部を用いて干渉縞を標本に形成する照明光学系と、前記光分岐器に印加される電圧パターンを制御する制御部と、を備え、前記光分岐器は、第１の波長の光が入射する第１の領域と、第２の波長の光が入射する第２の領域とを有し、前記制御部は、前記光分岐器の前記第１の領域に第１の電圧パターンが印加され、前記光分岐器の前記第２の領域に第２の電圧パターンが印加されるように、前記光分岐器に印加される電圧パターンを制御する。
【０００５】
本発明を例示する構造化照明顕微鏡装置は、前記構造化照明装置と、前記標本からの光を結像する結像光学系と、前記結像光学系により形成される像を撮像する撮像部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る構造化照明顕微鏡システム１の構成図である。
【図２】構造化照明顕微鏡システム１の部分拡大図である。
【図３】ＳＬＭ１３を説明する図である。
【図４】ＳＬＭ１３のセルを説明する図である。
【図５】光束選択部１００の構成例を示す図である。
【図６】図５に示す要素での偏光の状態を示す図である。
【図７】マスク１８の例を示す図である。
【図８】対物レンズ６と標本５との関係を説明する図である。
【図９】ＳＬＭ１３に形成される複数のパターンの例を示す図である。
【図１０】瞳面６Ａにおける±１次回折光束の集光点の高さの変化を説明する図である。
【図１１】ＳＬＭ１３に形成されるパターンの一例を示す図である。
【図１２】ＳＬＭ１３の２つの領域に形成されるパターンの一例を示す図である。
【図１３】ＳＬＭ１３の２つの領域に形成される複数のパターンの例を示す図である。
【図１４】ＳＬＭ１３におけるパターンの方向とピッチの求め方を示す図である。
【図１５】ＳＬＭ１３における各パターンの形成順序の一例を示す図である。
【図１６】ＳＬＭ１３における各パターンの形成順序と各ＳＩＭ構成画像の取得順序に係る基本手順例を示す図である。
【図１７】基本手順例の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第２実施形態に係る構造化照明顕微鏡システム２の構成図である。
【図１９】菱形プリズム４２０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として２光束干渉を利用した構造化照明顕微鏡（２Ｄ−ＳＩＭ：Two-Dimensional Structured Illumination Microscopy）システムを例示して説明する。また以下では、構造化照明顕微鏡を、蛍光物質を含む試料（標本）の表面の極めて薄い層を観察する全反射蛍光顕微鏡（ＴＩＲＦＭ：Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy）として使用する場合（「ＴＩＲＦ−ＳＩＭ」と称する）についても説
明する。
【０００８】
図１は構造化照明顕微鏡システム１の構成図である。図１に示すとおり構造化照明顕微鏡システム１には、光源であるレーザユニット３００と、光ファイバ１１ａ，１１ｂと、照明光学系１０と、結像光学系３０と、撮像部である撮像素子３５ａ，３５ｂと、制御部である制御装置３９と、画像処理部である画像記憶・演算装置４０と、表示部である画像表示装置４５と、ステージ５０と、標本５とが配置される。構造化照明顕微鏡システム１のうち、レーザユニット３００、光ファイバ１１ａ，１１ｂ、照明光学系１０、制御装置３９および画像表示装置４５により構造化照明装置が構成される。なお、構造化照明装置には、レーザユニット３００、光ファイバ１１ａ，１１ｂ、画像表示装置４５などは含まれていなくてもよい。
【０００９】
レーザユニット３００には、第１レーザ光源３０１、第２レーザ光源３０２、シャッタ３０３，３０４、レンズ３０７，３０８が備えられる。第１レーザ光源３０１と第２レーザ光源３０２の各々は可干渉光源であって、互いの出射波長は異なる。ここでは、第１レーザ光源３０１の波長λ１（第１の波長）は、第２レーザ光源３０２の波長λ２（第２の波長）よりも長いと仮定する（λ１＞λ２）。これらの第１レーザ光源３０１、第２レーザ光源３０２、シャッタ３０３，３０４は、それぞれ制御装置３９によって駆動される。
【００１０】
光ファイバ１１ａ，１１ｂは、レーザユニット３００から射出したレーザ光を導光するために、例えば、偏波面保存型のシングルモードファイバによって構成される。
【００１１】
照明光学系１０は、ステージ５０に載置された標本５をレーザ光で照明する、例えば落射型照明光学系である。照明光学系１０には、第１照明光学系であるコレクタレンズ１２ａおよび第２照明光学系であるコレクタレンズ１２ｂと、偏光板２３と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４と、光分岐器である回折格子１３と、ミラー４０１と、ダイクロイックミラー４０２と、集光レンズ１６と、光選択部である光束選択部１００と、集光レンズ２５と、視野絞り２６と、フィールドレンズ２７と、励起フィルタ２８と、ダイクロイックミラー７と、対物レンズ６とが配置される。
【００１２】
照明光学系１０の回折格子１３は、例えば、光変調器（ＬＭ：Light Modulator）であ
る。また、照明光学系１０の回折格子１３は、例えば、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。以下、回折格子１３を反射型液晶ＳＬＭであると仮定して「
ＳＬＭ１３」と称する。ＳＬＭ１３には液晶駆動回路であるドライバ１３Ａが接続される。なお、光変調器とは、光の強度・位相を変化させる素子および装置のことである。また、空間光変調器とは、光の強度・位相の空間的な分布に対して、２次元的に強度あるいは位相の分布を変化させる素子および装置のことである。
【００１３】
結像光学系３０は、撮像素子３５ａ，３５ｂの撮像面３６ａ，３６ｂに標本５の像を形成する結像光学系である。結像光学系３０には、対物レンズ６と、ダイクロイックミラー７と、結像レンズ３２と、ダイクロイックミラー３３と、バリアフィルタ３４ａ，３４ｂ
と、ミラー３７とが配置されている。結像光学系３０の対物レンズ６及びダイクロイックミラー７は、照明光学系１０に兼用される。
【００１４】
対物レンズ６は、例えば油浸型などの液浸型対物レンズである。標本５は、例えば数μｍから数十μｍの厚さを有した培養細胞や組織切片などの生体標本である。
【００１５】
図８に示すとおり、平行平板状のカバーガラス５ｇと、カバーガラス５ｇの表面に滴下された培養液５ｃとによって標本５が構成されていると仮定する。培養液５ｃの内部では生体細胞が培養されており、生体細胞の内部には蛍光物質が発現している。前述した波長λ１と波長λ２は、それぞれ、蛍光物質の励起波長に対応した値に設定されている。図８の符号６ｉは、浸液（油）である。
【００１６】
図１に戻り、撮像素子３５ａ，３５ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の二次元撮像素子であって、撮像面３６ａ，３６ｂに形成された像を撮像して画像（後述する変調画像）を生成する。撮像素子３５ａ，３５ｂが生成した画像は、制御装置３９を介して画像記憶・演算装置４０へ取り込まれる。
【００１７】
ステージ５０は、標本５を支持する。対物レンズ６と標本５との間隔は、制御装置３９により対物レンズ６を対物レンズ６の光軸ＡＺ２に沿って移動させることにより、調節される。これによって、標本５における対物レンズ６の焦点面Ｐの位置（深さ）が調節される。焦点面Ｐは、構造化照明顕微鏡システム１の観察対象面である。以下、対物レンズ６の焦点面Ｐを「観察対象面Ｐ」と称す。なお、対物レンズ６と標本５との間隔は、制御装置３９によりステージ５０を対物レンズ６の光軸ＡＺ２に沿って移動させることにより、調節されてもよい。
【００１８】
制御装置３９は、ドライバ１３Ａおよび光束選択部１００、撮像素子３５ａ，３５ｂ、ステージ５０、レーザユニット３００および対物レンズ６を制御し、超解像に必要な複数枚の変調画像を取得する。
【００１９】
画像記憶・演算装置４０は、制御装置３９が取得した複数枚の変調画像に基づき蛍光超解像画像を作成する。
【００２０】
次に、構造化照明顕微鏡システム１における光の振る舞いを説明する。
【００２１】
レーザユニット３００（第１レーザ光源３０１）から射出したレーザ光（波長λ１）は、光ファイバ１１ａの内部を伝播した後、光ファイバ１１ａの出射端に点光源３１０ａを形成し、点光源３１０ａから発散光束となって射出する。一方、レーザユニット３００（第２レーザ光源３０２）から射出したレーザ光（波長λ２）は、光ファイバ１１ｂの内部を伝播した後、光ファイバ１１ｂの出射端に点光源３１０ｂを形成し、点光源３１０ｂから発散光束となって射出する。点光源３１０ａはコレクタレンズ１２ａの光軸ＡＺａ１上にあり、点光源３１０ｂはコレクタレンズ１２ｂの光軸ＡＺｂ１上にある。点光源３１０ａ，３１０ｂからの各発散光束は、コレクタレンズ１２ａ，１２ｂによって平行光束に変換された後、偏光板２３を通過することにより偏光方向を整える。偏光方向の整えられた各平行光束は、ＰＢＳ１４へ入射すると、ＰＢＳ１４の偏光分離面で反射し、それぞれ光軸ＡＺａ２（第１の光軸），ＡＺｂ２（第２の光軸）に沿ってＳＬＭ１３へ正面から入射する。
【００２２】
偏光板２３の軸は、偏光板２３からＰＢＳ１４の偏光分離面へ向かう平行光束がＳ偏光となるように設定されている。よって、ＰＢＳ１４の偏光分離面へ向かった平行光束が高い効率でＳＬＭ１３へ導光される。
【００２３】
ＳＬＭ１３へ入射した各平行光束は、ＳＬＭ１３にて回折反射し、角度の異なる複数の回折光束に分岐される。図１では、光軸ＡＺａ２に沿ってＳＬＭ１３に入射した平行光束（波長λ１）については、複数の回折光束のうち、０次回折光束、１次回折光束、−１次回折光束の３光束を示し、光軸ＡＺｂ２に沿ってＳＬＭ１３に入射した平行光束（波長λ２）については、０次回折光束のみを示している。図２では、光軸ＡＺｂ２に沿ってＳＬＭ１３に入射した平行光束（波長λ２）についても、０次回折光束、１次回折光束、−１次回折光束の３光束を示している。
【００２４】
ＳＬＭ１３から射出した複数の回折光束は、ＰＢＳ１４へ入射した後、ＰＢＳ１４の偏光分離面を透過し、ＰＢＳ１４から射出する。ＰＢＳ１４から射出後、光軸ＡＺａ２上の各回折光束（波長λ１）は、ミラー４０１で反射し、ダイクロイックミラー４０２を透過する。一方、光軸ＡＺｂ２上の各回折光束（波長λ２）は、ダイクロイックミラー４０２で反射する。ミラー４０１は、その反射面が、光軸ＡＺａ２と、集光レンズ１６の光軸ＡＺ１との交点上において、光軸ＡＺａ２，ＡＺ１に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように配置されている。また、ダイクロイックミラー４０２は、その反射面が、光軸ＡＺｂ２と光軸ＡＺ１との交点上において、光軸ＡＺｂ２，ＡＺ１に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように配置されている。そのため、光軸ＡＺａ２上の各回折光束は、ミラー４０１によって光軸ＡＺ１に重ねられ（重畳され）、互いに異なる角度で集光レンズ１６に入射し、光軸ＡＺｂ２上の各回折光束は、ダイクロイックミラー４０２によって光軸ＡＺ１に重畳され、互いに異なる角度で集光レンズ１６に入射する。このように、ミラー４０１およびダイクロイックミラー４０２は、光軸ＡＺａ２上の各回折光束と光軸ＡＺｂ２上の各回折光束を、集光レンズ１６の光軸ＡＺ１に沿うように互いに重ねる重畳用光学部としての機能を構成する。
【００２５】
光軸ＡＺ１に重畳され、集光レンズ１６に入射した複数の回折光束は、集光レンズ１６の集光作用を受け、瞳共役面６Ａ´の互いに異なる位置に向かって集光する。なお、図１，２では、集光レンズ１６から出射される、波長λ１の回折光束と波長λ２の回折光束とを区別せずに図示している。
【００２６】
瞳共役面６Ａ´は、フィールドレンズ２７及び集光レンズ２５に関して対物レンズ６の瞳面６Ａと共役な面である。ここでいう「共役な面」には、当業者が対物レンズ６、フィールドレンズ２７、集光レンズ２５などの収差、ビネッティング等の設計上必要な事項を考慮して決定した面も含まれる。
【００２７】
集光レンズ１６を介して瞳共役面６Ａ´に向かう複数の回折光束は、光束選択部１００に入射する。２ＤＳＩＭ、ＴＩＲＦ−ＳＩＭの場合、光束選択部１００は、受けた回折光束のうち±１次回折光束を通過させ、０次回折光束及び２次以上の高次回折光束を遮光する。光束選択部１００の構成例については図５で説明する。
【００２８】
光束選択部１００を通過した±１次回折光束は、レンズ２５の集光作用を受けると、互いに異なる角度で像共役面へ入射し、像共役面にＳＬＭ１３の一次像を形成する。
【００２９】
像共役面は、対物レンズ６及びフィールドレンズ２７に関して対物レンズ６の焦点面（＝観察対象面Ｐ）と共役な面である。この像共役面には、視野絞り２６が配置される。
【００３０】
像共役面から射出した±１次回折光束の各々は、フィールドレンズ２７によって収束光束へと変換され、励起フィルタ２８を経てからダイクロイックミラー７で反射し、対物レンズ６の瞳面６Ａの互いに異なる位置に向かって集光する。
【００３１】
瞳面６Ａから発散光束となって射出した±１次回折光束の各々は、対物レンズ６の先端から平行光束となって射出し、対物レンズ６の焦点面（＝観察対象面Ｐ）へ所定の角度関係で入射し、標本５にストライプ状の干渉縞を形成する。
【００３２】
この干渉縞は、集光レンズ１６、集光レンズ２５、フィールドレンズ２７、対物レンズ６によるＳＬＭ１３の二次像に相当する。つまり、集光レンズ１６、集光レンズ２５、フィールドレンズ２７、対物レンズ６の全体には、ＳＬＭ１３の像を観察対象面Ｐへ投影する「投影光学系」の機能がある。
【００３３】
観察対象面Ｐに投影された干渉縞には、観察対象面Ｐにおける蛍光物質の密度分布が有する空間周波数を、干渉縞の空間周波数Ｋの大きさだけ低い周波数へとシフトさせ、蛍光物質の微細な構造情報を対物レンズ６の像側へ伝達させるという働きがある。
【００３４】
観察対象面Ｐの各位置で発生した蛍光は、対物レンズ６の先端へ入射すると、平行光束となって射出し、ダイクロイックミラー７を介して結像レンズ３２へ入射する。
【００３５】
結像レンズ３２へ入射した平行光束は、結像レンズ３２の集光作用を受け、ダイクロイックミラー３３へ入射する。ダイクロイックミラー３３は、波長λ１の光により標本５から励起された蛍光はバリアフィルタ３４ａに向けて透過し、波長λ２の光により標本５から励起された蛍光はミラー３７に向けて反射させるように構成されている。ミラー３７は、ダイクロイックミラー３３で反射された光を、バリアフィルタ３４ｂに向けて反射するように構成されている。バリアフィルタ３４ａは、ダイクロイックミラー３３を透過した光のうち、波長λ１の光により標本５から励起された蛍光は透過し、それ以外の光は透過させないように構成されている。バリアフィルタ３４ｂは、ミラー３７で反射された光のうち、波長λ２の光により標本５から励起された蛍光は透過し、それ以外の光は透過させないように構成されている。このようにして結像レンズ３２の集光作用を受けた蛍光は、撮像素子３５ａの撮像面３６ａおよび撮像素子３５ｂの撮像面３６ｂ上に観察対象面Ｐの蛍光像を形成する。この蛍光像は、干渉縞パターンにより変調された変調像である。
【００３６】
撮像面３６ａ上の蛍光像は、撮像素子３５ａによって画像化され、撮像面３６ｂ上の蛍光像は、撮像素子３５ｂによって画像化される。この画像化で得られる画像は、干渉縞パターンが重畳された「変調画像」である。この変調画像は、制御装置３９を介して画像記憶・演算装置４０へと取り込まれ、画像記憶・演算装置４０において復調演算が施される。この復調演算の結果、観察対象面Ｐの蛍光超解像画像が生成される。この蛍光超解像画像は、画像記憶・演算装置４０の内部メモリ（図示せず）に記憶されるとともに、画像表示装置４５へ表示される。画像記憶・演算装置４０に取り込まれた変調画像を復調する方法については、例えば、米国特許番号８１１５８０６に記載の方法が使用できるが、この方法に限られない。
【００３７】
以上の構造化照明顕微鏡システム１において、ダイクロイックミラー４０２には光軸ＡＺｂ２上のレーザ光と同じ波長λ２の光を反射し、ミラー４０１で反射されたレーザ光と同じ波長λ１の光を透過する機能がある。励起フィルタ２８には、レーザ光と同じ波長の光を透過し、蛍光と同じ波長の光を遮光する機能がある。具体的には、波長λ１の光と波長λ２の光を透過し、それ以外の波長の光を遮光する。ダイクロイックミラー７には、レーザ光と同じ波長の光を反射し、蛍光と同じ波長の光を透過する機能がある。具体的には、波長λ１の光と波長λ２の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する。
【００３８】
次に、回折格子としてのＳＬＭ１３を説明する。図３に示すとおりＳＬＭ１３は、多数の反射型液晶セル（「画素Ｐｘ」とも称する）を二次元に配列している。但し、図３では、セルの配列数を実際より少なく描いている。各セルの液晶は、例えば強誘電体液晶であ
り、図３中の楕円は、ＳＬＭ１３の正面から見た液晶分子を模式的に表している。
【００３９】
ＳＬＭ１３のセルがオン／オフされると、セル内の液晶分子が基準軸の周りを回転する。基準軸は、オンされたセル（図４（ａ）を参照）における液晶分子の方向とオフされたセル（図４（ｂ）を参照）における液晶分子の方向との中間方向を示す軸のことである。
【００４０】
オンされたセル（オンセル）における液晶分子の方向（楕円の長手方向）は、図４（ａ）に示すとおり基準軸から角度αだけ回転している。一方、オフされたセル（オフセル）における液晶分子の方向は、図４（ｂ）に示すとおり基準軸から角度−αだけ回転している。この角度αは、液晶の種類によって一義的に決まる角度である。
【００４１】
これらのオンされたセルとオフされたセルとの各々には、セル内の液晶分子の方向と垂直な方向に進相軸を向けた１／２波長板と同じ機能がある。１／２波長板の進相軸とは、位相遅延量が最小となる入射光の偏光方向を示す軸のことである。
【００４２】
よって、図３に示すとおりオンされたセルとオフされたセルとが一方向に亘って周期配列されたパターン、つまり縞状のパターンである一次元のパターンをＳＬＭ１３へ表示（形成）すれば、ＳＬＭ１３を一次元回折格子として使用することが可能となる。
【００４３】
ここで、ＳＬＭ１３に対する入射光の偏光方向は、ＳＬＭ１３の基準軸に一致していると仮定する。この場合、ＳＬＭ１３は「位相差４αの位相回折格子」として機能する。
【００４４】
例えば、角度αが４５°であるならば、オフされたセルは、入射光の偏光方向を２×α＝＋９０°だけ回転させ、オンされたセルは、入射光の偏光方向を２×（−α）＝−９０°だけ回転させる。そのため、オンされたセルが入射光に与える位相遅延量と、オフされたセルが入射光に与える位相遅延量との差は、４α＝１８０°＝πｒａｄとなる。よって、この場合、ＳＬＭ１３は「位相差πの位相回折格子」として機能する。
【００４５】
次に、ＳＬＭ１３のドライバ１３Ａを説明する。ドライバ１３Ａは、制御装置３９により制御されてＳＬＭ１３に電圧（電圧パターン）を印加し、ＳＬＭ１３に配列された個々のセルをオン／オフすることにより、ＳＬＭ１３に形成されるパターンを次のとおり切り替える。ここで、電圧パターンとは、ＳＬＭ１３に配列された個々のセルに印加する電圧情報である。
【００４６】
例えば、ドライバ１３Ａは、ＳＬＭ１３に形成するパターンのピッチ（間隔）を切り替えることにより、観察対象面Ｐに生成される干渉縞の空間周波数を切り替える。ドライバ１３Ａは、ＳＬＭ１３に形成するパターンの方向を切り替えることにより、観察対象面Ｐに生成される干渉縞（構造化照明）の方向を切り替える。ドライバ１３Ａは、ＳＬＭ１３に形成するパターンの位相をシフトさせることにより、観察対象面Ｐに生成される干渉縞の位相をシフトさせる。
【００４７】
以上の説明では、ＳＬＭ１３の液晶に固有の角度αを４５°としたが、液晶に固有の角度αは４５°未満であっても構わない。
【００４８】
次に、図１に示す光束選択部１００について説明する。光束選択部１００には、観察対象面Ｐへ入射する光束を選択する機能と、観察対象面Ｐへ入射する±１次回折光束の偏光状態をＳ偏光に維持する機能がある。観察対象面Ｐへ入射する±１次回折光束をＳ偏光とするためには、観察対象面Ｐへ向かう±１次回折光束の偏光方向を、±１次回折光束の分岐方向に直交させればよい。なお、光束選択部１００に、観察対象面Ｐへ入射する±１次回折光束の偏光状態をＳ偏光に維持する機能は、適宜省略されてもよい。
【００４９】
本実施形態では、干渉縞の方向切り替えのためにＳＬＭ１３のパターンの方向が切り替わる。このとき、±１次回折光束の分岐方向も切り替わる。よって、光束選択部１００は、この切り替えに対応する必要がある。
【００５０】
図５は、光束選択部１００の構成例を示す図である。図５では、ＳＬＭ１３およびＰＢＳ１４を光束選択部１００の入射側にそれぞれ示す。光束選択部１００の入射側に配置される集光レンズ１６の図示は省略している。
【００５１】
光束選択部１００は、入射側から順に、１／２波長板１０１、セグメント波長板１７、固定偏光板１０２、液晶１／２波長板１０３，１０４を有している。
【００５２】
１／２波長板１０１は、光の進行方向から見て進相軸が水平から３５°回転した方向となるように配置される。
【００５３】
セグメント波長板１７は、例えば透過型の液晶ＳＬＭである。セグメント波長板１７には液晶駆動回路であるドライバ１７Ａが接続される。
【００５４】
セグメント波長板１７は、ドライバ１７Ａによりそれぞれオン／オフの制御が可能な複数のセルを有している。例えば、セグメント波長板１７は、中央部に配置される円形状のセルと、この円形状のセルの外周に配置され、リング状の領域を円周方向に分割して形成された６つのセルとを有している。セグメント波長板１７のドライバ１７Ａは、セグメント波長板１７の個々のセルがあらかじめ設定された進相軸の方向で１／２波長板として機能するか否かを、個々のセルに与えるべき駆動信号の値によって制御できる。
【００５５】
セグメント波長板１７においてオンの状態のセルは、光の進行方向から見て進相軸が水平から２５°となる１／２波長板として機能する。セグメント波長板１７においてオフの状態のセルは偏光制御機能がなく、入射したときの偏光状態が保存されたまま光が透過する。
【００５６】
固定偏光板１０２は、光の進行方向から見て偏光方向が水平から７０°となるように配置されている。
【００５７】
液晶１／２波長板１０３は、液晶駆動回路であるドライバ１０３Ａによりオン／オフが制御される。液晶１／２波長板１０３は、オンの状態のときに光の進行方向から見て進相軸が水平から１０°回転した方向に設定された１／２波長板として機能する。また、液晶１／２波長板１０３は、オフの状態のときには偏光制御機能がなく、入射したときの偏光状態が保存されたまま光が透過する。
【００５８】
液晶１／２波長板１０４は、液晶駆動回路であるドライバ１０４Ａによりオン／オフが制御される。液晶１／２波長板１０４は、オンの状態のときに光の進行方向から見て進相軸が水平から４０°回転した方向に設定された１／２波長板として機能する。液晶１／２波長板１０４は、オフの状態のときには偏光制御機能がなく、入射したときの偏光状態が保存されたまま光が透過する。
【００５９】
ドライバ１７Ａ、１０３Ａ、１０４Ａは、それぞれ制御装置３９により制御される。
【００６０】
図６は、図５に示す要素での偏光の状態を示す図である。図５および図６では、一例として、構造化照明の方向（±１次回折光束の分岐方向）が４０°であるときの偏光の状態を示している。
【００６１】
図５、図６において各要素に付与した矢印のうち矢印を黒く塗りつぶしたものは、各要素に入射及び射出する光の偏光方向を示している。図５、図６の矢印のうち矢印を塗りつぶしていないものは素子の軸方向を示している。なお、図５、図６では各要素を模式的に示している。
【００６２】
ＰＢＳ１４から射出した±１次回折光束の偏光方向は、ＰＢＳ１４の偏光分離面を透過できる光の偏光方向であるので、±１次回折光束の分岐方向の切り替えに拘わらず不変である。
【００６３】
±１次回折光束の分岐方向が４０°であるとき、光束選択部１００は、入射した±１次回折光束の偏光方向を、分岐方向の４０°と直交する方向（−５０°の直線偏光）へと変換する必要がある。そのために、まず固定の１／２波長板１０１で偏光方向を所定の方向に回転する。ここではＰＢＳ１４の透過後の偏光方向（１／２波長板１０１へ入射する光の偏光方向）を水平０°とし、１／２波長板１０１の進相軸を光の進行方向から見て水平から３５°回転した方向に配置する。すると偏光方向を同７０°に回転することができる（図６（ｂ）を参照）。
【００６４】
続いて、制御装置３９は、ドライバ１７Ａを介して、セグメント波長板１７のセルのうち分岐方向４０°の±１次回折光束が入射するセルをオフとし、それ以外のセルをオンとする制御を行う。セグメント波長板１７のオンのセルは光の進行方向から見て進相軸が水平から２５°回転した方向に設定された１／２波長板として機能し、セグメント波長板１７のオフのセルは偏光制御機能がなく、入射したときの偏光状態が保存されたまま光が透過する。その結果、セグメント波長板１７の後の偏光状態は、分岐方向４０°の±１次回折光束が入射する領域（セグメント波長板１７のオフのセル）を通った光は、光の進行方向から見て水平から７０°の直線偏光のままであり、それ以外の領域（セグメント波長板１７のオンのセル）を通過する光は光の進行方向から見て水平から−２０°の直線偏光に変換される（図６（ｃ）を参照）。
【００６５】
セグメント波長板１７を透過した光は固定偏光板１０２に入射する。このとき、セグメント波長板１７のオンのセルを通過する光は光の進行方向から見て水平から−２０°の直線偏光に変換されるため、偏光方向が７０°の固定偏光板１０２で遮断される（図６（ｄ）上段を参照）。一方、セグメント波長板１７のオフのセルを通った光は、光の進行方向から見て水平から７０°の直線偏光であるので、偏光方向が７０°の固定偏光板１０２をそのまま透過する（図６（ｄ）下段を参照）。
【００６６】
そして、制御装置３９は、ドライバ１０３Ａを介して、液晶１／２波長板１０３をオンにする制御を行う。また、制御装置３９は、ドライバ１０４Ａを介して、液晶１／２波長板１０４をオフにする制御を行う。
【００６７】
液晶１／２波長板１０３は、オンにすることで光の進行方向から見て進相軸が水平から１０°回転した方向に設定された１／２波長板として機能する。セグメント波長板１７のオフのセルを通過した分岐方向４０°の±１次回折光は、光の進行方向から見て水平から７０°の直線偏光であったが、１０°に進相軸をもつ液晶１／２波長板１０３によって光の進行方向から見て水平から−５０°の直線偏光に変換される（図６（ｅ）を参照）。液晶１／２波長板１０４はオフであるので、偏光状態が保存されたまま液晶１／２波長板１０４を光が透過する。このように、ＰＢＳ１４から射出した±１次回折光束は、光束選択部１００を通過した後は、分岐方向４０°に直交した−５０°の偏光状態に変換される。
【００６８】
光束選択部１００において、±１次回折光束の分岐方向を変化させる場合には、制御装
置３９により、セグメント波長板１７のセルのオン／オフと、液晶１／２波長板１０３のオン／オフおよび液晶１／２波長板１０４のオン／オフを適宜切り替えればよい。なお、光束選択部１００に、観察対象面Ｐへ入射する±１次回折光束の偏光状態をＳ偏光に維持する機能である、液晶１／２波長板１０３および、液晶１／２波長板１０４は適宜省略されてもよい。
【００６９】
図５に示す光束選択部１００において、ＳＬＭ１３のピクセル構造などに起因して発生したノイズ回折光の通過を抑制するために、セグメント波長板１７の各セルに対応する開口を備えたマスク１８を光束選択部１００の光路に挿入してもよい。マスク１８は、例えば、必要な回折光の入射領域にのみ開口部（孔）を形成したマスク基板である。或いは、マスク１８は、例えば、必要な回折光の入射領域に透過セルを配置し、かつ不要な回折光の入射領域に不透明セルを配置した液晶素子であってもよい。図７は、光束選択部１００に挿入されるマスク１８の例を示す図である。図７（ａ）は、後述のように０次回折光と±１次回折光とを通過させる場合の３光束用のマスク１８のパターン例を示す。図７（ｂ）は、±１次回折光を通過させる場合の２光束用のマスク１８のパターン例を示す。図７において、マスク１８の黒い部分は遮光領域を示す。
【００７０】
ＳＬＭ１３で発生する回折光の回折方向および位相は、ＳＬＭ１３の複数の画素Ｐｘにおけるオンされたセルとオフされたセルとの分布により定まる。制御装置３９は、ドライバ１３Ａにビットマップデータ（ＳＬＭ１３に印加される電圧パターン（電圧）に関する情報）を供給し、ドライバ１３Ａは、ビットマップデータに応じた電圧パターンをＳＬＭ１３に印加してＳＬＭ１３にパターンを表示（形成）させる。これにより、観察対象面Ｐに干渉縞が生成される。また、ＳＬＭ１３にパターンを形成させることによって、観察対象面Ｐに生成される干渉縞の方向および位相を制御する。このビットマップデータは、例えば、画素Ｐｘがオンセルであるか、もしくはオフセルであるかを示す階調値（例えば、０または１）と、この画素Ｐｘの位置とを関連付けたデータである。
【００７１】
図９は、本実施形態のＳＬＭ１３に形成されるパターンの一例を示す模式図である。制御装置３９は、例えば、記憶部Ｘに格納したビットマップデータをドライバ１３Ａに供給し、ドライバ１３Ａは、ビットマップデータに応じた電圧パターンをＳＬＭ１３に印加することで、ＳＬＭ１３に図９に示すパターンを形成させる。
【００７２】
図９に示すパターンＡ１〜Ａ３は、観察対象面Ｐに形成される干渉縞の位相差が、２π／Ｎ［ｒａｄ］となるように構成されている。例えば、パターンＡ１およびパターンＡ２は、それぞれによって形成される干渉縞の位相差が２π／３［ｒａｄ］となるように構成されている。パターンＡ２とパターンＡ３とは、それぞれによって形成される干渉縞の位相差が２π／３［ｒａｄ］となるように構成されている。制御装置３９は、ドライバ１３Ａを介してこれらのパターンＡ１〜Ａ３をＳＬＭ１３に順次形成させる。
【００７３】
図９に示すパターンＢ１〜Ｂ３は、パターンＡ１〜Ａ３の方向とは異なる方向（例えば、−６０度の方向）となるように構成されたものである。パターンＢ１〜Ｂ３は、隣あうパターンそれぞれによって形成される干渉縞の位相差が、パターンＡ１〜Ａ３と同様に、例えば、２π／３［ｒａｄ］となるように構成される。図９に示すパターンＣ１〜Ｃ３は、パターンＡ１〜Ａ３の方向に対して別の異なる方向（例えば、＋６０度の方向）となるように構成されたものである。パターンＣ１〜Ｃ３も、隣あうパターンそれぞれによって形成される干渉縞の位相差が、パターンＡ１〜Ａ３と同様に、例えば、２π／３［ｒａｄ］となるように構成される。このように、符号Ａ，Ｂ，Ｃはパターンの方向を示しており、符号Ａ，Ｂ，Ｃに添付する数字１，２，３はパターンにおける位相を示している。
【００７４】
次に、構造化照明顕微鏡システム１がＴＩＲＦＭとして使用される場合（ＴＩＲＦ−Ｓ
ＩＭ）について説明する。
【００７５】
構造化照明顕微鏡システム１がＴＩＲＦＭとして使用される場合、観察対象面Ｐに入射する±１次回折光束の入射角度は、エバネッセント場の生成条件である全反射条件（ＴＩＲＦ条件）を満たす必要がある。
【００７６】
このＴＩＲＦ条件を満たすためには、瞳面６Ａにおける±１次回折光束の集光点が、瞳面６Ａの最外周における所定の輪帯状領域（ＴＩＲＦ領域）に位置していればよい。この場合、瞳面６Ａに集光した±１次回折光束は、対物レンズ６から観察対象面Ｐに向かい観察対象面Ｐにおいて全反射する。その際に、観察対象面Ｐ近傍には、観察対象面Ｐにおいて全反射した±１次回折光束によるエバネッセント場が生起する。このエバネッセント場からは、観察対象面Ｐの裏側にエバネッセント光が放出され、このエバネッセント光により、観察対象面Ｐの裏側に載置された標本が照明される。この照明により、観察対象面Ｐにおける蛍光領域（標本内の蛍光色素等）が励起されて蛍光を発生する。結像光学系３０は、この蛍光を受けて、標本の変調像を形成する。
【００７７】
次に、レーザユニット３００から射出するレーザ光の波長（光源波長）が、長い波長λ１である場合と短い波長λ２である場合との違いについて、図１０を参照して説明する。
なお、光源波長をλ１とする時は、シャッタ３０３は開状態とされレーザユニット３００から光ファイバ１１ａを介して波長λ１のレーザ光が射出される。この時シャッタ３０４は閉状態とされ光ファイバ１１ｂを介するλ２のレーザ光は遮光もしくは減光される。光源波長をλ２とする時は、シャッタ３０４は開状態とされレーザユニット３００から光ファイバ１１ｂを介してλ２のレーザ光が射出される。この時シャッタ３０３は閉状態とされ光ファイバ１１ａを介する波長λ１のレーザ光は遮光もしくは減光される。光源波長λ１とλ２を同時照射する時は、シャッタ３０３およびシャッタ３０４は開状態とされ、レーザユニット３００から光ファイバ１１ａを介して波長λ１のレーザ光が射出され光ファイバ１１ｂを介して波長λ２のレーザ光が射出される。
【００７８】
図１０（Ａ），（Ｂ）に示すとおり、光源波長が長い波長λ１である場合（同図（Ａ））と短い波長λ２である場合（同図（Ｂ））とを比較すると、短い波長λ２である場合の方が、ＳＬＭ１３から射出する±１次回折光束の回折角度（分岐量）が小さい。そのため、図１０（Ａ），（Ｂ）の左端に示すとおり瞳面６Ａにおける±１次回折光束それぞれの集光点の光軸ＡＺからの高さが異なってしまう。ここでは、光軸ＡＺから光線までの距離を単に「高さ」と称する。すなわち、光源波長が長い波長λ１に比べて短い波長λ２では、光軸ＡＺから光線まで高さが小さくなってしまう。
【００７９】
ＳＬＭ１３から射出する±１次回折光束の回折角度は、ＳＬＭ１３に形成されるパターンのピッチと、光源波長に依存する。そのため、例えば光源波長λ１でＴＩＲＦ条件を満たすパターンのピッチに対し、より短い波長λ２を照射した場合、ＳＬＭ１３から射出する±１次回折光束の角度（分岐量）が小さくなる。それにより、瞳面６Ａにおける±１次回折光束の集光点が、瞳面６Ａの最外周における所定の輪帯状領域（ＴＩＲＦ領域）に位置せず、ＴＩＲＦ条件を満たさなくなってしまう。
【００８０】
図１１は、本実施形態におけるＳＬＭ１３に形成されるパターンの一例を、図１のＡ−Ａ´線に沿った断面から見た図である。図１１において、○で囲んだ×印は、図１の構造化照明顕微鏡システム１における光軸ＡＺａ２，ＡＺｂ２が存在する位置を示している（後述の図１２についても同様）。また、図１１のＡ−Ａ´線は、図１のＡ−Ａ´線のＡ端側が図１１の左側に対応し、図１のＡ−Ａ´線のＡ´端側が図１１の右側に対応していることを示している（後述の図１２についても同様）。図１１に示すパターンは、例えば光源波長がλ１（光軸ＡＺａ２）の場合にＴＩＲＦ条件を満たすピッチとしたパターンであ
る。このようなパターンが形成されたＳＬＭ１３に対して波長λ１のレーザ光（光軸ＡＺａ２）と、より短い波長λ２のレーザ光（光軸ＡＺｂ２）を同時に照射した場合、波長λ１（光軸ＡＺａ２）については瞳面６Ａにおける±１次回折光束の集光点が、瞳面６Ａの最外周における所定の輪帯状領域（ＴＩＲＦ領域）に位置し、ＴＩＲＦ条件を満たすことができる。
【００８１】
一方、波長λ１（光軸ＡＺａ２）より短い波長λ２（光軸ＡＺｂ２）については、ＳＬＭ１３から射出する波長λ２（光軸ＡＺｂ２）の±１次回折光束の角度（分岐量）が、波長λ１（光軸ＡＺａ２）に比べて小さくなる。それにより、波長λ２（光軸ＡＺｂ２）については瞳面６Ａにおける±１次回折光束の集光点が、瞳面６Ａの最外周における所定の輪帯状領域（ＴＩＲＦ領域）に位置せず、ＴＩＲＦ条件を満たさなくなってしまう。
【００８２】
そこで図１２に示すように、ＳＬＭ１３の、光を分岐するための領域（セルを有する領域）を、光軸ＡＺａ２（波長λ１）に対応する第１の領域（図中右半分の領域）と、光軸ＡＺｂ２（波長λ２）に対応する第２の領域（図中左半分の領域）とに分け、第２の領域に形成するパターンのピッチを変更する。具体的には、ＳＬＭ１３において、第１の領域に対しては、波長λ１でＴＩＲＦ条件を満たすピッチのパターン（第１のパターン）が形成されるための電圧パターン（第１の電圧パターン）を印加して第１のパターンを形成し、第２の領域に対しては、波長λ２でＴＩＲＦ条件を満たすピッチのパターン（第２のパターン）が形成されるための電圧パターン（第２の電圧パターン）を印加して第２のパターンを形成させる。なお、変更例として、光軸ＡＺａ２上に位置するＳＬＭと光軸ＡＺｂ２上に位置するＳＬＭとを別個に設け、前者のＳＬＭの領域を第１のパターンを形成する第１の領域、後者のＳＬＭの領域を第２のパターンを形成する第２の領域として用いるようにしてもよい。
【００８３】
このようにすることで、波長λ１とλ２とを同時照射する場合には、ＳＬＭ１３の第１の領域に波長λ１でＴＩＲＦ条件を満たすピッチのパターンを形成し、ＳＬＭ１３の第２の領域に波長λ２でＴＩＲＦ条件を満たすピッチのパターンを形成することで、波長λ１および波長λ２おいてＴＩＲＦ条件を満たすことが可能である。なお、波長λ１とλ２とを同時照射する場合、波長λ１の光は、光ファイバ１１ａ、コレクタレンズ１２ａ（光軸ＡＺａ１）、偏光板２３およびＰＢＳ１４（光軸ＡＺａ２）を経由する第１の経路（光路）を通ってＳＬＭ１３の第１の領域に入射し、波長λ２の光は、光ファイバ１１ｂ、コレクタレンズ１２ｂ（光軸ＡＺｂ１）、偏光板２３およびＰＢＳ１４（光軸ＡＺｂ２）を経由する第２の経路（光路）を通ってＳＬＭの第２の領域に入射する。
【００８４】
このように構造化照明顕微鏡システム１では、波長λ１と波長λ２を同時に照射したときにＴＩＲＦ条件を満たすように、ＳＬＭ１３に形成するパターンのピッチを、波長λ１に対応する領域（第１の領域）と波長λ２に対応する領域（第２の領域）とで変更する。以下、波長λ１と波長λ２を同時照射した際に、波長λ１に対応する領域においては波長λ１でＴＩＲＦ条件を満たすピッチ（波長λ１用の第１ピッチ）を有し、波長λ２に対応する領域においては波長λ２でＴＩＲＦ条件を満たすピッチ（波長λ２用の第２ピッチ）を有するパターンであることを示す場合は、パターンの方向と位相を表す符号（例えば、Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３）の後に、λ１λ２を添付することとする。例えば、Ａ１λ１λ２のパターン、Ｃ２λ１λ２のパターン等と称する。Ａ１λ１λ２〜Ｃ３λ１λ２の各々のパターンは、第１ピッチと第２ピッチを有して方向または位相が互いに異なるパターンとなる（図１３を参照）。
【００８５】
次に図１４を参照してＳＬＭ１３に形成される縞状のパターンである一次元のパターンの「方向」と、パターンの「ピッチ（間隔）」の求め方について説明する。図１４は所定のパターンをＳＬＭ１３上に形成している様子を示している。図１４では記載の都合上Ｓ
ＬＭ１３をｎｘ列ｎｙ行に画素が配列されているものとして記載する。また、図１４では前述のオンされたセル（画素）を例えば黒、オフされたセル（画素）を例えば白として、オンされたセルとオフされたセルとを一方向に亘って周期配列して一次元のパターンを形成している。このように形成されたパターンに対して、画素Ｐ１１、画素Ｐ１２、画素Ｐｎｙ１、画素Ｐｎｙ２（図中いずれも斜線を付して表記）に着目して説明する。画素Ｐ１１、画素Ｐ１２はＹ＝１行目に隣接する縞の黒色画素であり、かつＸ方向に隣接する右側の画素が白色である。このような画素Ｐ１１、画素Ｐ１２の右下の頂点をそれぞれＰ１１ａ、Ｐ１２ａとする。頂点Ｐ１１ａ、頂点Ｐ１２ａは、パターンの「方向」と「ピッチ」を求める基準となる点である。さらに画素Ｐｎｙ１、画素Ｐｎｙ２はＹ＝ｎｙ行目に隣接する縞の黒色画素であり、かつＸ方向に隣接する右側の画素が白色である。このような画素Ｐｎｙ１、画素Ｐｎｙ２の右下の頂点をそれぞれＰｎｙ１ａ、Ｐｎｙ２ａとする。頂点Ｐｎｙ１ａ、頂点Ｐｎｙ２ａは、頂点Ｐ１１ａ、頂点Ｐ１２ａと同様にパターンの「方向」と「ピッチ」を求める基準となる点である。
【００８６】
これら頂点Ｐ１１ａ、頂点Ｐ１２ａ、頂点Ｐｎｙ１ａ、頂点Ｐｎｙ２ａを用いてパターンの「方向」と「ピッチ」を求める。まず、Ｐ１１ａからＰｎｙ１ａに向かう線（補助線）をＬ１Ａとする。同様にＰ１２ａからＰｎｙ２ａに向かう線（補助線）をＬ２Ａとする。このＬ１ＡとＬ２Ａは一方向に亘って周期配列されたオンされたセル（例えば黒色画素）の右側の境界線である。このとき、パターンの「方向」とはＸ軸とＬ１ａの時計回りになす角（図中ｄで表記）のことである。また、Ｌ１Ａと直角をなす、Ｌ１ＡからＬ２Ａに向かう補助線（図中両矢線で表記）をｐとすると、この補助線ｐの距離がパターンの「ピッチ」となる。すなわちパターンの方向を変化させるということは、図１４中のｄが変化するようにオンされたセル（画素）とオフされたセル（画素）とを一方向に亘って周期配列することである。また、パターンのピッチを変化させるということは、図１４中のｐが変化するようにオンされたセル（画素）とオフされたセル（画素）とを一方向に亘って周期配列することをいう。もちろんパターンの「方向」と「ピッチ」を求める方法は上記のみに限定されるものではなく、例えばＬ１ＡとＬ２Ａを求める場合に画素情報を補完（例えばアンチエイリアス）したものを用いてもよい。また、上述の例ではＳＬＭ１３に形成される周期配列されたオンされたセル（黒色画素）の右側の境界線を用いたが、左側の境界線を用いてパターンの「方向」と「ピッチ」を求めてもよい。さらにＳＬＭ１３に形成される周期配列されたオンされたセル（黒色画素）の右側の境界線と左側の境界線における「方向」と「ピッチ」をそれぞれ求め、それぞれの「方向」と「ピッチ」の例えば平均値をパターンの「方向」と「ピッチ」としてもよい。なお、上述の例ではＳＬＭ１３に形成されるパターンの「方向」と「ピッチ」を求めたが、観察対称面Ｐに生成される干渉縞の空間周波数の「方向」と「ピッチ」を求め、観察対称面Ｐに生成される干渉縞の空間周波数の「方向」と「ピッチ」が変化するようにＳＬＭ１３に形成されるパターンを変化させてもよい。
【００８７】
ここで、構造化照明顕微鏡システム１において、所定の標本５を観察（撮影）するのに際し、ＳＬＭ１３に形成されるパターンの順序について説明する。ここでは、光源波長として２つ（λ１，λ２）の波長を同時照射する場合のパターンの形成順序の一例を、図１５を参照して説明する。
【００８８】
図１５に示す例では、ＳＬＭ１３に、まず、Ａ１λ１λ２のパターン、Ａ２λ１λ２のパターン、Ａ３λ１λ２のパターンをこの順序で形成する。次に、Ｂ１λ１λ２のパターン、Ｂ２λ１λ２のパターン、Ｂ３λ１λ２のパターンをこの順序で形成し、最後に、Ｃ１λ１λ２のパターン、Ｃ２λ１λ２のパターン、Ｃ３λ１λ２のパターンをこの順序で形成する。１つのパターンが形成される時間は例えば同じ（例えば、Ｔｓとする）であり、各パターンが形成される時間内において、撮像素子３５ａ，３５ｂにより観察対象面Ｐの蛍光像を撮像して、各パターン（観察対象面Ｐに形成される各干渉縞）に対応する（変
調された）画像（「ＳＩＭ構成画像」と称する）を生成する。生成した各ＳＩＭ構成画像を復元（画像復調）することにより、波長λ１により励起された標本５の蛍光超解像画像（「ＳＩＭ復元画像λ１」と称する）と、波長λ２により励起された標本５の蛍光超解像画像（「ＳＩＭ復元画像λ２」と称する）とを得る。
【００８９】
次に、構造化照明顕微鏡システム１において、光源波長として２つ（λ１，λ２）の波長を同時に射出する場合のパターンを形成する順序と各ＳＩＭ構成画像の取得順序の具体例（「基本手順例」と称する）について、図１６と図１７を参照して説明する。図１６中の「ＳＬＭ表示」は、ＳＬＭ１３に形成されるパターンを表し、「ＤＳＣ１」（ＤＳＣ：Digital Still Camera）は撮像素子３５ａを表し、「ＤＳＣ２」は撮像素子３５ｂを表している。図１６中の「ｐｉｃ」は撮像素子３５ａ，３５ｂにより取得された画像（ＳＩＭ構成画像）を意味する。例えば、「ｐｉｃＡ１λ１」は、Ａ１λ１λ２のパターンをＳＬＭ１３に形成したときに撮像素子３５ａにより取得されたＳＩＭ構成画像を意味し、「ｐｉｃＡ１λ２」は、Ａ１λ１λ２のパターンをＳＬＭ１３に形成したときに撮像素子３５ｂにより取得されたＳＩＭ構成画像を意味する。
【００９０】
この基本手順例では、図１７に示すように、まず、レーザユニット３００（第１レーザ光源３０１および第２レーザ光源３０２）から波長λ１のレーザ光と波長λ２のレーザ光を同時に射出する（ステップＳ１）。次いで、ＳＬＭ１３に対し、Ａ１λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ２）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ３）。ＳＬＭ１３にＡ１λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１に対応した所定の空間周波数の干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ａ」と称する）と、波長λ２に対応した別の空間周波数の干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ａ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９１】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ａ２λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ４）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ２λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ２λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ５）。ＳＬＭ１３にＡ２λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ａと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｂ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ａと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｂ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９２】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ａ３λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ６）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ３λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ３λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ７）。ＳＬＭ１３にＡ３λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ａ，Ｂと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｃ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ａ，Ｂと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｃ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９３】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｂ１λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ８）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ１λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ１λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ９）。ＳＬＭ１３にＢ１λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ａ
〜Ｃとピッチが同じで方向が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｄ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ａ〜Ｃとピッチが同じで方向が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｄ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９４】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｂ２λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ１０）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ２λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ２λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ１１）。ＳＬＭ１３にＢ２λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ｄと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｅ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ｄと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｅ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９５】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｂ３λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ１２）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ３λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＢ３λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ１３）。ＳＬＭ１３にＢ３λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ｄ，Ｅと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｆ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ｄ，Ｅと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｆ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９６】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｃ１λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ１４）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ１λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ１λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ１５）。ＳＬＭ１３にＣ１λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ａ〜Ｆとピッチが同じで方向が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｇ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ａ〜Ｆとピッチが同じで方向が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｇ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９７】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｃ２λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ１６）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ２λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ２λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ１７）。ＳＬＭ１３にＣ２λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ｇと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｈ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ｇと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｈ」と称する）とが互いに重なって形成される。
【００９８】
次に、ＳＬＭ１３に対し、Ｃ３λ１λ２のパターンを形成する（ステップＳ１８）。そして、このパターンが形成される時間内において、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ３λ１を撮像素子３５ａにより取得するとともに、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＣ３λ２を撮像素子３５ｂにより取得する（ステップＳ１９）。ＳＬＭ１３にＣ３λ１λ２のパターンを形成すると標本５（観察対象面Ｐ）には、波長λ１対応の干渉縞Ｇ，Ｈと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ１対応の干渉縞Ｉ」と称する）と、波長λ２対応の干渉縞Ｇ，Ｈと方向（およびピッチ）が同じで位相が異なる干渉縞（「波長λ２対応の干渉縞Ｉ」と称する）とが互いに重なって形成される。なお、波長λ１対応の干渉縞Ａ〜Ｉは第１の干渉縞に相当し、波長λ２対応の干渉縞Ａ〜Ｉは第２の干渉縞に相当する。
【００９９】
次いで、画像記憶・演算装置４０において、撮像素子３５ａにより取得された各ＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ１〜ｐｉｃＣ３λ１を用いて、波長λ１により励起された蛍光超解像画像（「ＳＩＭ復元画像λ１」と称する）を生成する（ステップＳ２０）。さらに、撮像素子３５ｂにより取得された各ＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ２〜ｐｉｃＣ３λ２を用いて、波長λ２により励起された標本５の蛍光超解像画像（「ＳＩＭ復元画像λ２」と称する）を生成する（ステップＳ２１）。次に、標本５の観察（撮影）を終了するか否かを判定し（ステップＳ２２）、標本５の観察を続ける場合は、上記ステップＳ２に戻る。なお、画像記憶・演算装置４０は、画像表示装置４５にＳＩＭ復元画像λ１とＳＩＭ復元画像λ２をそれぞれ表示してもよいし、ＳＩＭ復元画像λ１とＳＩＭ復元画像λ２とを重畳して表示してもよい。
【０１００】
この基本手順例では、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ１〜ｐｉｃＣ３λ１のすべてを取得するのに必要な時間（「ＳＩＭ復元画像λ１の撮影時間」と称する）は、個々のＳＩＭ構成画像を取得する時間をＴｓとすると、９Ｔｓとなる。同様に、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ２〜ｐｉｃＣ３λ２のすべてを取得するのに必要な時間（「ＳＩＭ復元画像λ２の撮影時間」と称する）は、個々のＳＩＭ構成画像を取得する時間をＴｓとすると、同じく９Ｔｓとなる。また、複数の光源波長（波長λ１，λ２）に対応した構造化照明が行われ、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ１〜ｐｉｃＣ３λ１の取得と、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ２〜ｐｉｃＣ３λ２の取得とは、同時に行われる。
【０１０１】
このような基本手順例によれば、波長λ１に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ１〜ｐｉｃＣ３λ１の取得と、波長λ２に対応したＳＩＭ構成画像ｐｉｃＡ１λ２〜ｐｉｃＣ３λ２の取得とを同時に行わない場合に比較して、ＳＩＭ復元画像λ１の撮影時間とＳＩＭ復元画像λ２の撮影時間とをどちらも短くすることができる。また、ＳＩＭ復元画像λ１の撮影時間とＳＩＭ復元画像λ２の撮影時間との同時性も非常に高い。このため、標本５に含まれる生体細胞の動きが早くても、波長λ１により励起される生体細胞内部に発現した蛍光物質の位置ずれが少ない複数のＳＩＭ構成画像、および波長λ２により励起される生体細胞内部に発現した蛍光物質の位置ずれの少ない複数のＳＩＭ構成画像を取得することが可能である。そのため、基本手順例は、標本５に含まれる生体細胞の動きが速い場合の撮影に適している。また、標本５における複数の箇所（波長λ１により励起される生体細胞内部に発現した蛍光物質と、波長λ２により励起される生体細胞内部に発現した蛍光物質）において、同時に何が起こっているのかを解析するのにも適している。
【０１０２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態としての構造化照明顕微鏡システム２を説明する。図１８は構造化照明顕微鏡システム２の構成図である。この構造化照明顕微鏡システム２は、上述のレーザユニット３００に代わりレーザユニット３００Ｋを備えている点、レーザユニット３００Ｋから偏光ビームスプリッタ１４までの間（後述の第３の経路上）に、光ファイバ４１１、コレクタレンズ４１２、偏光板４１３および第３光路切替部であるミラー４１４を備えている点、並びに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４と集光レンズ１６との間に、ミラーユニット４００を備えている点において上記構造化照明顕微鏡システム１と異なり、その他の構成は構造化照明顕微鏡システム１と同様である。
【０１０３】
レーザユニット３００Ｋは、第１光路切替部であるミラー３０５ａ、第２光路切替部であるミラー３０５ｂ、レンズ３０９を備えている点において、上記レーザユニット３００とは異なり、その他の構成はレーザユニット３００と同様である。ミラー３０５ａは、第１レーザ光源３０１からのレーザ光（波長λ１）を光ファイバ４１１に導く場合にシャッタ３０３とレンズ３０７との間の光路上に設置され、第１レーザ光源３０１からのレーザ
光を光ファイバ１１ａに導きたい場合には光路上から退出されるように構成されている。ミラー３０５ｂは、第２レーザ光源３０２からのレーザ光（波長λ２）を光ファイバ４１１に導く場合にシャッタ３０４とレンズ３０８との間の光路上に設置され、第２レーザ光源３０２からのレーザ光を光ファイバ１１ｂに導きたい場合には光路上から退出されるように構成されている。ミラー３０５ａ，３０５ｂは、それぞれ制御装置３９によって駆動される。
【０１０４】
レンズ３０９は、第１レーザ光源３０１から射出され、ミラー３０５ａにより反射されたレーザ光（波長λ１）、または第２レーザ光源３０２から射出され、ミラー３０５ｂにより反射されたレーザ光（波長λ２）を、光ファイバ４１１の入射端から光ファイバ４１１内に入射させるように構成されている。
【０１０５】
光ファイバ４１１は、入射された波長λ１のレーザ光または波長λ２のレーザ光を、コレクタレンズ４１２に向けて導光するものであり、例えば、マルチモードファイバによって構成される。コレクタレンズ４１２は、光ファイバ４１１の出射端から射出された発散光束を、平行光束に変換するように構成されている。偏光板４１３は、コレクタレンズ４１２により平行光束に変換されたレーザ光の偏光方向を整えるように構成されている。具体的には、偏光板４１３の軸は、偏光板４１３からミラー４１４を経由してＰＢＳ１４の偏光分離面へ向かう平行光束がＳ偏光となるように設定されている。
【０１０６】
ミラー４１４は、偏光板４１３からの平行光束をＰＢＳ１４に導く場合に偏光板２３とＰＢＳ１４との間に設置され、偏光板２３からの平行光束をＰＢＳ１４に導きたい場合には偏光板２３とＰＢＳ１４との間から退出されるように構成されている。詳細には、偏光板２３とＰＢＳ１４との間においてミラー４１４は、その反射面が、コレクタレンズ４１２の光軸ＡＺ３と、ＰＢＳ１４の偏光分離面の中心部を通る光軸ＡＺ４との交点上において、光軸ＡＺ３，ＡＺ４に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように設置される。このミラー４１４は、制御装置３９により制御される駆動部４１５によって、駆動される。
【０１０７】
ミラー４１４を、偏光板２３とＰＢＳ１４との間に設置した場合、光軸ＡＺ４に沿って偏光板４１３からミラー４１４に入射する平行光束は、ミラー４１４により進行方向を変え、光軸ＡＺ３に沿ってＰＢＳ１４へ入射する。光軸ＡＺ３に沿ってＰＢＳ１４へ入射した平行光束は、ＰＢＳ１４の偏光分離面で反射し、ＳＬＭ１３の光軸ＡＺ５（光軸ＡＺ３と交差し、集光レンズ１６の光軸ＡＺ１とも交差する）に沿ってＳＬＭ１３へ正面から入射する。このように、構造化照明顕微鏡システム２は、レーザユニット３００Ｋから射出される波長λ１の光と波長λ２の光とのいずれか一方を、光ファイバ４１１、コレクタレンズ４１２（光軸ＡＺ３）、偏光板４１３、ミラー４１４およびＰＢＳ１４（光軸ＡＺ４）を経由して、ＳＬＭ１３の光軸ＡＺ５に沿ってＳＬＭ１３（光を分岐するための領域の中央部）に入射させるための第３の経路（光路）を有している。光軸ＡＺ５に沿ってＳＬＭ１３へ入射した平行光束は、ＳＬＭ１３にて回折反射し、角度の異なる複数の回折光束（図示略）に分岐される。ＳＬＭ１３から射出した複数の回折光束は、光軸ＡＺ５に沿ってＰＢＳ１４へ入射した後、ＰＢＳ１４の偏光分離面を透過し、ＰＢＳ１４から射出する。そして、ＰＢＳ１４から射出後、ミラーユニット４００に向かう。
【０１０８】
ミラーユニット４００は、上述のミラー４０１およびダイクロイックミラー４０２に加えて、ミラー４０３を備えて構成される。ミラー４０３は、ＰＢＳ１４から射出された光軸ＡＺ５上の各回折光束を集光レンズ１６に導く場合にＰＢＳ１４と集光レンズ１６との間の光路上に設置され、ＰＢＳ１４から射出された光軸ＡＺａ２上の各回折光束または光軸ＡＺｂ２上の各回折光束を集光レンズ１６に導きたい場合には光路上から退出されるように構成されている。詳細には、ＰＢＳ１４と集光レンズ１６との間の光路上においてミ
ラー４０３は、その反射面が、ＳＬＭ１３の光軸ＡＺ５と集光レンズ１６の光軸ＡＺ１との交点上において、光軸ＡＺ５，ＡＺ１に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように設置される。そのため、光軸ＡＺ５上の各回折光束は、ミラー４０３によって光軸ＡＺ１に重畳され、互いに異なる角度で集光レンズ１６に入射する。
【０１０９】
一方、ミラー４０１およびダイクロイックミラー４０２は、ＰＢＳ１４から射出された光軸ＡＺａ２上の各回折光束または光軸ＡＺｂ２上の各回折光束を集光レンズ１６に導く場合にＰＢＳ１４と集光レンズ１６との間の光路上に設置され、ＰＢＳ１４から射出された光軸ＡＺ５上の各回折光束を集光レンズ１６に導きたい場合には光路上から退出されるように構成されている。ミラー４０１、ダイクロイックミラー４０２およびミラー４０３は、制御装置３９により制御される駆動部４０４によって、駆動される。
【０１１０】
このように構成された構造化照明顕微鏡システム２では、レーザユニット３００Ｋから２つの波長（λ１，λ２）のレーザ光を同時に射出し、その各々のレーザ光を、光ファイバ１１ａ，１１ｂを経由してＳＬＭ１３の第１の領域と第２の領域に導くことが可能である。この場合、ＳＬＭ１３に形成させるパターンの内容やそのパターンの形成手順、各ＳＩＭ構成画像の取得手順等は、上述の基本手順例で示した内容を適用することが可能である。
【０１１１】
また、構造化照明顕微鏡システム２では、レーザユニット３００Ｋから波長λ１，λ２の２つのレーザ光のうち一方を選択的に射出し、そのレーザ光を、光ファイバ４１１を経由してＳＬＭ１３の領域（第１の領域と第２の領域とを併せた領域）に導くことも可能である。この場合、ＳＬＭ１３に形成するパターンは、例えば、図９に示すＡ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３の各パターンを用いることができる。ピッチに関しては、例えば、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ１の場合には、その波長λ１でＴＩＲＦ条件を満たすピッチ（波長λ１用の第１ピッチ）とし、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ２の場合には、その波長λ２でＴＩＲＦ条件を満たすピッチ（波長λ２用の第１ピッチ）とする。なお、ピッチに関しては、例えば、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ１の場合には、その波長λ１で所望の超解像効果を満たすピッチとし、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ２の場合には、その波長λ２で所望の超解像効果を満たすピッチとしてもよい。超解像効果とは非変調時の解像力（一様照明光による解像力）を基準とした変調時の解像力（構造化照明光による解像力）の割合のことであって、（超解像効果）＝（構造化照明光による解像力）／（一様照明光による解像力）＝（瞳径＋集光点間の距離）／（瞳径）である。また、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ１の場合には、撮像素子３５ａによりＳＩＭ構成画像を取得し、ＳＬＭ１３に導くレーザ光が波長λ２の場合には、撮像素子３５ｂによりＳＩＭ構成画像を取得する。
【０１１２】
上述したように、第３の経路を経由してＳＬＭ１３に導かれるレーザ光は、ＳＬＭ１３の光軸ＡＺ５に沿ってＳＬＭ１３に入射する。そのため、第３の経路を経由してＳＬＭ１３に１つの波長（波長λ１または波長λ２）のレーザ光を導く場合は、例えば、ＳＬＭ１３の全領域に同じパターンを形成する。そうすると、そのパターンにより標本５（観察対象面Ｐ）に生成される干渉縞の領域の面積は、ＳＬＭ１３の領域を２つに分けそれぞれの領域にパターンを形成した場合に、そのパターンにより標本５に生成される干渉縞（波長λ１に対応した干渉縞または波長λ２に対応した干渉縞）の領域の面積よりも広くなる。したがって、広い範囲の観察（撮影）を行うのに適している。
【０１１３】
以上説明した各実施形態では、光軸ＡＺａ２上に配置されるミラー４０１と、光軸ＡＺｂ２上に配置されるダイクロイックミラー４０２とを備えているが、ミラー４０１およびダイクロイックミラー４０２に代わる重畳用光学部として、図１９に示すような菱形プリズム４２０を備えてもよい。この菱形プリズム４２０は、互いに平行に配置された全反射
面４２１とダイクロイックミラー面４２２とを有して構成される。そして、全反射面４２１が、光軸ＡＺａ２と光軸ＡＺ１との交点上において、光軸ＡＺａ２，ＡＺ１に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように、かつ、ダイクロイックミラー面４２２が、光軸ＡＺｂ２と光軸ＡＺ１との交点上において、光軸ＡＺｂ２，ＡＺ１に対しそれぞれ等角度（例えば、４５度）で交差するように配置される。ダイクロイックミラー面４２２は、光軸ＡＺｂ２上のレーザ光と同じ波長λ２の光を反射し、全反射面４２１で反射されたレーザ光と同じ波長λ１の光を透過する機能を有する。
【０１１４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記各実施形態は本発明の一具体例を示しているものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、透過型の空間光変調器を回折格子（光分岐器）として用いるようにしてもよい。また、光源波長として、３個以上の波長を備えてもよい。また、透過型の空間光変調器を、強誘電性液晶とは異なる液晶、例えばネマティック液晶を備えたものとしてもよい。また、回折格子（光分岐器）は、ガラスなどの部材にパターンが形成されていてもよい。また、回折格子（光分岐器）に形成されるパターンは、図９、図１１、図１２、図１３、図１４等に示されたパターンに限られず、例えば、点パターン（点状のパターン）であってもよい。また、標本５に照明される干渉縞は、点パターン（点状のパターン）であってもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１，２  構造化照明顕微鏡システム
５  標本
６  対物レンズ
１０  照明光学系
１１ａ，１１ｂ，４１１  光ファイバ
１２ａ  コレクタレンズ（第１照明光学系）
１２ｂ  コレクタレンズ（第２照明光学系）
３０  結像光学系
３５ａ，３５ｂ  撮像素子
３９  制御装置
４０  画像記憶・演算装置
４５  画像表示装置
５０  ステージ
３０５ａ  ミラー（第１光路切替部）
３０５ｂ  ミラー（第２光路切替部）
４１４  ミラー（第３光路切替部）
Ｐ  観察対象面
【図１】
2020112735.tif 000003
【図２】
2020112735.tif 000004
【図３】
2020112735.tif 000005
【図４】
2020112735.tif 000006
【図５】
2020112735.tif 000007
【図６】
2020112735.tif 000008
【図７】
2020112735.tif 000009
【図８】
2020112735.tif 000010
【図９】
2020112735.tif 000011
【図１０】
2020112735.tif 000012
【図１１】
2020112735.tif 000013
【図１２】
2020112735.tif 000014
【図１３】
2020112735.tif 000015
【図１４】
2020112735.tif 000016
【図１５】
2020112735.tif 000017
【図１６】
2020112735.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2020112735.tif 000020
【図１９】
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