(57)【要約】  使用波長域の拡大に有利な構成を実現するために、本発明の構造化照明装置の一態様は、波長の異なる２種類の光束を個別に分岐する２つの光分岐部（１３１、１３２）と、前記２つの光分岐部の各々で発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系（１０）とを備える。
2014017067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる２種類の光束を個別に分岐する２つの光分岐部と、
前記２つの光分岐部の各々で発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系と、
を備えたことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の構造化照明装置において、
前記２つの光分岐部の各々は、
回折光学素子を含む
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の構造化照明装置において、
前記２つの光分岐部の一方に形成された構造周期と、他方に形成された構造周期とは、互いに異なる
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記２つの光分岐部の各々に形成された構造周期は、
前記構造化照明装置の超解像効果が、前記２種類の光束で互いに等しくなるように設定される
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記光学系は、対物レンズを含み、
前記２つの光分岐部の各々で発生した複数の分岐成分を前記対物レンズの瞳の互いに異なる位置へ集光させることにより、それらの分岐成分を前記対物レンズの物体側で干渉させるものであり、
前記２つの光分岐部の各々に形成された構造周期は、
前記２種類の光束の一方が前記瞳に形成する複数の集光点の配列パターンと、他方が前記瞳に形成する複数の集光点の配列パターンとが、互いに等しくなるように設定される
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記２つの光分岐部は、
前記２種類の光束の非共通光路へ個別に配置される
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記２つの光分岐部は、
前記２種類の光束の共通光路へ配置され、
前記２つの光分岐部の一方は、
前記２種類の光束の一方を選択的に分岐する波長選択性を有し、
前記２つの光分岐部の他方は、
前記２種類の光束の他方を選択的に分岐する波長選択性を有する
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の構造化照明装置と、
前記光学系で照明された前記標本の像を検出する検出光学系と、
を備えたことを特徴とする構造化照明顕微鏡。
【請求項９】
請求項８に記載の構造化照明顕微鏡において、
前記検出光学系は、
前記標本の像を波長毎に検出する
ことを特徴とする構造化照明顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造化照明装置及び構造化照明顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料（標本）の観察や計測の分野では、対物レンズの性能を超えた解像度を達成するために、空間変調された照明光（構造化照明光）により標本を照明して画像（変調画像）を取得し、その変調画像に含まれる変調成分を除去（復調）することにより、標本の超解像画像（復調画像）を生成する構造化照明顕微鏡が提案されている（特許文献１参照）。【０００３】
特に、下記特許文献に開示された構造化照明顕微鏡では、光源から射出した光束を回折格子等により複数の光束に分岐し、それらの光束を標本の近傍で互いに干渉させることで干渉縞を形成し、これを構造化照明光としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６２３９９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構造化照明顕微鏡においても、他の顕微鏡と同様、使用波長を切り替えたいという要求が生じ得るが、使用波長が変化すると超解像効果が変化し、使用波長の変化幅が大きいと超解像効果が得られなくなる虞もある。この事実は、構造化照明顕微鏡の使用波長域の拡大の妨げとなっている。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、使用波長域の拡大に有利な構成の構造化照明装置及び構造化照明顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の構造化照明装置の一態様は、波長の異なる２種類の光束を個別に分岐する２つの光分岐部と、前記２つの光分岐部の各々で発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系とを備える。【０００８】
また、本発明の構造化照明顕微鏡の一態様は、本発明の構造化照明装置の一態様と、前記光学系で照明された前記標本の像を検出する検出光学系とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。
【図２】第２実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。
【図３】図３（Ａ）は、第１回折格子１３１’を光軸に沿った方向から見た図であり、図３（Ｂ）は、第１回折格子１３１’で発生した３対の±１次回折光が瞳共役面６Ａ’に形成する３対の集光点を示す図であり、図３（Ｃ）は、１／２波長板を透過した光の偏光方向を示す図である。
【図４】液晶素子６３を説明する図である。
【図５】光束選択部材１８を光軸に沿った方向から見た図である。
【図６】第３実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。
【図７】ホログラム回折格子の作製方法を説明する図である。
【図８】参照光の角度θｒと、使用光束の角度幅Δθと、選択波長域の波長幅Δλとの関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として構造化照明顕微鏡装置を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。図１に示すとおり構造化照明顕微鏡装置１には、レーザユニット１００と、光ファイバ１１と、照明光学系１０と、結像光学系３０と、第１撮像素子３５１と、第２撮像素子３５２と、制御装置３９と、画像記憶・演算装置４０と、画像表示装置４５とが備えられる。なお、照明光学系１０は落射型であり、結像光学系３０の第１ダイクロイックミラー７及び対物レンズ６を介して標本５の照明を行う。
【００１２】
レーザユニット１００には、第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、シャッタ１０３、１０４、ミラー１０５、ダイクロイックミラー１０６、レンズ１０７などが備えられる。
【００１３】
第１レーザ光源１０１及び第２レーザ光源１０２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１０１の波長λ１は、第２レーザ光源１０２の波長λ２よりも長いと仮定する（λ１＞λ２）。
【００１４】
第１レーザ光源１０１から射出した波長λ１のレーザ光は、シャッタ１０３、ミラー１０５を介してダイクロイックミラー１０６へ入射すると、そのダイクロイックミラー１０６を反射する。
【００１５】
一方、第２レーザ光源１０２から射出した波長λ２のレーザ光は、シャッタ１０４を介してビームスプリッタ１０６へ入射すると、そのダイクロイックミラー１０６を透過し、波長λ１のレーザ光と統合される。
【００１６】
ダイクロイックミラー１０６から射出したレーザ光は、レンズ１０７を介して光ファイバ１１の入射端に入射すると、光ファイバ１１の内部を伝搬した後に光ファイバ１１の出射端に点光源を生成し、照明光学系１０へ向かう。なお、光ファイバ１１は、例えばマルチモードの光ファイバである。このようなマルチモードの光ファイバを用いれば、レーザ光の時間的コヒーレンシーを低下させることができる。
【００１７】
照明光学系１０には、コレクタレンズ１２と、ダイクロイックミラー５５と、ミラー５６と、第１偏光板２３１と、第２偏光板２３２と、第１回折光学素子（第１回折格子）１３１と、第２回折光学素子（第２回折格子）１３２と、ダイクロイックミラー５７と、ミラー５８と、集光レンズ１６と、０次光カットマスク１４と、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、第１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。
【００１８】
光ファイバ１１の出射端（点光源）から射出したレーザ光は、コレクタレンズ１２によって平行光束に変換された後、ダイクロイックミラー５５へ入射する。
【００１９】
ダイクロイックミラー５５へ入射したレーザ光のうち、波長λ１のレーザ光は、そのダイクロイックミラー５５を透過し、第１偏光板２３１を介して第１回折格子１３１へ入射すると、各次数の回折光束に分岐される。これらの回折光束は、ミラー５８を介してダイクロイックミラー５７へ入射し、そのダイクロイックミラー５７を反射すると、集光レンズ１６によって集光される。
【００２０】
一方、ダイクロイックミラー５５へ入射したレーザ光のうち、波長λ２のレーザ光は、そのダイクロイックミラー５５を反射し、ミラー５６、第２偏光板２３２を介して第２回折格子１３２へ入射すると、各次数の回折光束に分岐される。これらの回折光束は、ダイクロイックミラー５７を透過すると、集光レンズ１６によって集光される。
【００２１】
ここで、第１回折格子１３１は、照明光学系１０の光軸と垂直な面内における所定の１方向（格子線に直交する方向）に周期構造（格子ピッチ）を有した１方向回折格子であり、第１偏光板２３１は、第１回折格子１３１へ入射するレーザ光の偏光方向を第１回折格子１３１の格子線と同じ方向に整える偏光板である。また、第１回折格子１３１の配置面から集光レンズ１６までの距離は、集光レンズ１６の焦点距離に相当する。このような第１回折格子１３１で発生した各次数の回折光束は、集光レンズ１６によって集光されると、瞳共役面６Ａ’上に複数の集光点を形成する。ここで、瞳共役面は、レンズ１６の焦点位置（後ろ側焦点位置）であって、後述する対物レンズ６の瞳６Ａ（±１次回折光が集光する位置）に対してレンズ２７、レンズ２５を介して共役な位置をいう（これらの位置は、当業者が対物レンズ６、レンズ２７、２５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位置をも含む概念である。）。これらの集光点の各々から光軸までの距離は、その集光点を形成する回折光束の回折角度に依存するので、次数が共通である回折光束の集光点の位置は、光軸に関して対称となる。また、これらの集光点の配列方向は、第１回折格子１３１による回折光束の分岐方向（＝格子線の配列方向）に対応する。
【００２２】
また、第１回折格子１３１は、ピエゾモータ等からなる第１並進機構１５１Ａによって回折光束の分岐方向（＝格子線の配列方向）にかけて並進移動が可能である。なお、並進移動の方向は、分岐方向に一致していなくとも、分岐方向と同方向の成分を有した方向であればよい。この方向に第１回折格子１３１が並進移動すると、後述する波長λ１の干渉縞の位相がシフトする。
【００２３】
また、第１回折格子１３１及び第１偏光板２３１は、第１回動機構１５１Ｂによって光軸の周りに１２０°のピッチで回動可能である。なお、第１回動機構１５１Ｂとしては、例えば、電気モータ等を適用することができる。第１回折格子１３１が回動すると、波長λ１の干渉縞（後述）の方向が０°、１２０°、２４０°の間で切り替わり、第１回折格子１３１と共に第１偏光板２３１が回動すれば、波長λ１の回折光束の分岐方向と偏光方向との関係は維持され、その結果、波長λ１の干渉縞に寄与する回折光束はｓ偏光に維持される。
【００２４】
なお、第１並進機構１５１Ａによる並進移動の方向は、第１回折格子１３１の回動位置が０°、１２０°、２４０°の何れであった場合にも、前記分岐方向と同方向の成分を有した所定方向に設定されるものとする。但し、この場合、並進移動量と位相シフト量との関係は第１回折格子１３１の回動位置によって異なるので、第１回折格子１３１の回動位置に依らず位相シフト量が等しくなるよう、並進移動のピッチは第１回折格子１３１の回動位置毎に設定されるものとする。
【００２５】
一方、第２回折格子１３２は、照明光学系１０の光軸と垂直な面内おける所定の１方向（格子線に直交する方向）に周期構造（格子ピッチ）を有した１方向回折格子であり、第２偏光板２３２は、第２回折格子１３２へ入射するレーザ光の偏光方向を第２回折格子１３２の格子線と同じ方向に整える偏光板である。また、第２回折格子１３２の配置面から集光レンズ１６までの距離は、集光レンズ１６の焦点距離に相当する。このような第２回折格子１３２で発生した各次数の回折光束は、集光レンズ１６によって集光されると、瞳共役面６Ａ’上に複数の集光点を形成する。これらの集光点の各々から光軸までの距離は、その集光点を形成する回折光束の回折角度に依存するので、次数が共通である回折光束の集光点の位置は、光軸に関して対称となる。また、これらの集光点の配列方向は、第２回折格子１３２による回折光束の分岐方向（＝格子線の配列方向）に対応する。
【００２６】
また、第２回折格子１３２は、ピエゾモータ等からなる第２並進機構１５２Ａによって回折光束の分岐方向（＝格子線の配列方向）にかけて並進移動が可能である。なお、並進移動の方向は、分岐方向に一致していなくとも、分岐方向と同方向の成分を有した方向であればよい。この方向に第２回折格子１３２が並進移動すると、後述する波長λ２の干渉縞の位相がシフトする。
【００２７】
また、第２回折格子１３２及び第２偏光板２３２は、第２回動機構１５２Ｂによって光軸の周りに１２０°のピッチで回動可能である。なお、第２回動機構１５２Ｂの構成としては、前述の第１回動機構１５１Ｂと同様の構成を適用することができる。第２回折格子１３２が回動すると、波長λ２の干渉縞（後述）の方向が０°、１２０°、２４０°の間で切り替わり、第２回折格子１３２と共に第２偏光板２３２が回動すれば、波長λ２の回折光束の分岐方向と偏光方向との関係は維持され、その結果、波長λ２の干渉縞に寄与する回折光束はｓ偏光に維持される。
【００２８】
なお、第２並進機構１５２Ａによる並進移動の方向は、第２回折格子１３２の回動位置が０°、１２０°、２４０°の何れであった場合にも、前記分岐方向と同方向の成分を有した所定方向に設定されるものとする。但し、この場合、並進移動量と位相シフト量との関係は第２回折格子１３２の回動位置によって異なるので、第２回折格子１３２の回動位置に依らず位相シフト量が等しくなるよう、並進移動のピッチは第２回折格子１３２の回動位置毎に設定されるものとする。
【００２９】
ここで、以上の第１回折格子１３１の構造周期（格子ピッチ）と、以上の第２回折格子１３２の構造周期（格子ピッチ）との関係は、第１回折格子１３１で発生する±１次回折光束の回折角度と、第２回折格子１３２で発生する±１次回折光束の回折角度とが等しくなるように設定される。上述したとおり、第１回折格子１３１へ入射する光束の波長λ１よりも、第２回折格子１３２へ入射する光束の波長λ２の方が短いので、第２回折格子１３２の格子ピッチは、第１回折格子１３１の格子ピッチよりも一定量だけ細かく設定される。この設定によると、第１回折格子１３１で発生した±１次回折光束が瞳共役面６Ａ’に形成する集光点対（波長λ１の集光点対）の配列パターン（配置間隔）と、第２回折格子１３２で発生した±１次回折光束が瞳共役面６Ａ’に形成する集光点対（波長λ２の集光点対）の配列パターン（配置間隔）とが同じになる（但し、波長λ１の集光点対の配列方向は、第１回折格子１３１の回動位置に依存し、波長λ２の集光点対の配列方向は、第２回折格子１３２の回動位置に依存する。）。
【００３０】
次に、第１回折格子１３１又は第２回折格子１３２から瞳共役面６Ａ’に向かった各次数の回折光束は、瞳共役面６Ａ’の近傍に配置された０次光カットマスク１４へ入射する。０次光カットマスク１４へ入射した回折光束のうち、±１次回折光束は、０次光カットマスク１４を通過し、それ以外の回折光束は、０次光カットマスク１４でカットされる。なお、０次光カットマスク１４は、マスク用の基板に複数の開口部又は透過部を形成したものであって、基板における開口部又は透過部の位置は、瞳共役面において±１次回折光が入射する位置に対応する。この０次光カットマスク１４を通過した波長λ１の±１次回折光束は、レンズ２５によって視野絞り２６付近で第１回折格子１３１と共役な面（第１回折格子１３１の像）を形成し、０次光カットマスク１４を通過した波長λ２の±１次回折光束は、レンズ２５によって視野絞り２６近傍で第２回折格子１３２と共役な面（第２回折格子１３２の像）を形成する。
【００３１】
視野絞り２６へ入射した±１次回折光束の一方及び他方は、フィールドレンズ２７により平行光に変換され、さらに励起フィルタ２８を経てから第１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上で光軸に関して互いに対称な位置に集光される。なお、この瞳面６Ａ上に形成される集光点には、波長λ１の集光点対と、波長λ２の集光点対とがある。
【００３２】
上述したとおり第１回折格子１３１の格子ピッチと第２回折格子１３２の格子ピッチとの関係は最適化されているので、瞳面６Ａ上における波長λ１の集光点対の配列パターン（配置間隔）と、瞳面６Ａ上における波長λ２の集光点対の配列パターン（配置間隔）とは、同じになる（但し、波長λ１の集光点対の配列方向は、第１回折格子１３１の回動位置に依存し、波長λ２の集光点対の配列方向は、第２回折格子１３２の回動位置に依存する。）。
【００３３】
瞳面６Ａ上に集光した±１次回折光束の一方及び他方は、対物レンズ６の先端から射出される際には平行光束となり、標本５の表面で互いに重なり合い、干渉縞を形成する。この標本５上に形成される干渉縞には、波長λ１の干渉縞と、波長λ２の干渉縞とがある。これらの干渉縞が、標本５を空間変調するための構造化照明光として使用される。
【００３４】
このような干渉縞により標本５を照明すると、干渉縞の周期構造と標本５の（蛍光領域の）周期構造とがモアレ縞を生成するが、このモアレ縞においては、標本５の高周波数の構造が元の周波数より低周波数側にシフトしているため、この構造に応じて発生した光は、元の角度よりも小さい角度で対物レンズ６へ向かうことになる。よって、干渉縞により標本５を照明すると、標本５の有する高周波数の構造情報までもが対物レンズ６によって伝達され、超解像効果が得られる。
【００３５】
なお、ここでいう超解像効果とは、標本５の非変調時における構造化照明顕微鏡装置１の解像度Ｒと、標本５の変調時における構造化照明顕微鏡装置１の解像度（Ｒ＋Ｋ）との比（Ｒ＋Ｋ）／Ｒである。
【００３６】
このうち、非変調時の解像度Ｒは、対物レンズ６の開口数ＮＡ、使用波長λに対して、Ｒ＝２ＮＡ／λで表される。つまり、非変調時の解像度Ｒは、使用波長λに依存する（Ｒ＝Ｒ（λ））。
【００３７】
一方、変調による解像度の増加分Ｋは、標本５の変調周期（＝干渉縞の空間周波数）に一致し、使用波長λには依存しない。つまり、変調による解像度の増加分Ｋは、使用波長λに依存せず、回折格子の格子ピッチＰに依存する（Ｋ＝Ｋ（Ｐ））。
【００３８】
このため、仮に、第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の間で格子ピッチＰを共通にすると、超解像効果（Ｒ（λ）＋Ｋ（Ｐ））／Ｒ（λ）は、波長λ１、λ２の間で非共通となってしまう。
【００３９】
そこで、本実施形態では、上述したとおり瞳面６Ａ上における波長λ１の集光点対の配列パターンと、瞳面６Ａ上における波長λ２の集光点対の配列パターンとが同じになるように第１回折格子１３１の格子ピッチＰ１と第２回折格子１３２の格子ピッチＰ２との間に適度な差異を与えた。
【００４０】
これによって、波長λ１の干渉縞の空間周波数Ｋ１（Ｐ１）と波長λ２の干渉縞の空間周波数Ｋ２（Ｐ２）との間にも適度な差異が与えられ、その結果、波長λ１の干渉縞による超解像効果（Ｒ１（λ１）＋Ｋ１（Ｐ１））／Ｒ１（λ１）と、波長λ２の干渉縞による超解像効果（Ｒ２（λ２）＋Ｋ２（Ｐ２））／Ｒ２（λ２）とが等しくなる。
【００４１】
また、本実施形態では、第１回折格子１３１の格子ピッチＰ１と第２回折格子１３２の格子ピッチＰ２とを独立に設定できるので、波長λ１と波長λ２との差が仮に大きかったとしても、波長λ１の集光点対と波長λ２の集光点対との双方を瞳面６Ａ内に収め、波長λ１の干渉縞と波長λ２の干渉縞との双方を確実に生成することができる。よって、波長λ１の干渉縞による超解像効果と波長λ２の干渉縞による超解像効果との双方を確実に得ることができる。
【００４２】
次に、標本５は、例えば、平行平板状のガラス表面に滴下された培養液であって、その培養液におけるガラス界面の近傍には、蛍光性を有した細胞（蛍光色素で染色された細胞）が存在している。この細胞には、波長λ１の光によって励起される第１蛍光領域と、波長λ２の光によって励起される第２蛍光領域との双方が発現している。第１蛍光領域では、波長λ１の光に応じて波長λ１’の蛍光が発生し、第２蛍光領域では、波長λ２の光に応じて波長λ２’の蛍光が発生する。
【００４３】
標本５で発生した蛍光は、結像光学系３０へ入射する。結像光学系３０には、標本５の側から順に、対物レンズ６と、第１ダイクロイックミラー７と、バリアフィルタ３１と、第２対物レンズ３２と、第２ダイクロイックミラー３５とが配置される。
【００４４】
標本５で発生した蛍光は、対物レンズ６に入射すると、対物レンズ６で平行光に変換された後、第１ダイクロイックミラー７、バリアフィルタ３１、第２対物レンズ３２を介して第２ダイクロイックミラー３５へ入射する。
【００４５】
第２ダイクロイックミラー３５へ入射した蛍光のうち、波長λ１’の蛍光は、第２ダイクロイックミラー３５を反射し、波長λ２’の蛍光は、第２ダイクロイックミラー３５を透過する。
【００４６】
第２ダイクロイックミラー３５を反射した波長λ１’の蛍光は、第１撮像素子３５１の撮像面３６１上に第１蛍光領域の変調像を形成し、第２ダイクロイックミラー３５を透過した波長λ２’の蛍光は、第２撮像素子３５２の撮像面３６２上に第２蛍光領域の変調像を形成する。
【００４７】
第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２の各々は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の電荷蓄積型の二次元撮像素子である。第１撮像素子３５１は、第１蛍光領域の変調像を撮像することで第１変調画像を取得して制御装置３９へ送出し、第２撮像素子３５２は、第２蛍光領域の変調像を撮像することで第２変調画像を取得して制御装置３９へ送出する。
【００４８】
制御装置３９は、第１レーザ光源１０１、第２レーザ光源１０２、シャッタ１０３、１０４、第１並進機構１５１Ａ、第２並進機構１５２Ａ、第１回動機構１５１Ｂ、第２回動機構１５２Ｂ、第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２の各々を制御することで一連の第１変調画像及び一連の第２変調画像を取得すると、それら一連の第１変調画像及び一連の第２変調画像を画像記憶・演算装置４０へ与える。
【００４９】
なお、制御装置３９は、第１レーザ光源１０１のオン／オフタイミング、シャッタ１０３の開／閉タイミングの組み合わせを制御することにより、標本５に対する波長λ１のレーザ光の照射タイミングを制御することができる。
【００５０】
また、制御装置３９は、第２レーザ光源１０２のオン／オフタイミング、シャッタ１０４の開／閉タイミングの組み合せを制御することにより、標本５に対する波長λ２のレーザ光の照射タイミングを制御することができる。
【００５１】
もっとも、シャッタ１０３、１０４が例えば、ＡＯＴＦ等の音響光学素子で構成される場合は、単にＡＯＴＦを制御することによって、標本５に対する波長λ１、波長λ２のレーザ光の照射タイミングをそれぞれ制御することができる。
【００５２】
また、制御装置３９は、第１撮像素子３５１の電荷蓄積タイミング及び電荷読出タイミングを制御することにより、第１撮像素子３５１のフレーム周期を制御することができる。
【００５３】
また、制御装置３９は、第２撮像素子３５２の電荷蓄積タイミング及び電荷読出タイミングを制御することにより、第２撮像素子３５２のフレーム周期を制御することができる。
【００５４】
ここで、フレーム周期とは、撮像素子による、ある1枚の画像の撮像開始から次の画像の撮像開始までの時間をいう。
【００５５】
また、制御装置３９は、第１撮像素子３５１のフレーム周期内の電荷蓄積期間と、第１撮像素子３５１と標本５との間に配置されたメカシャッタ（不図示）のフレーム周期内の開放期間との組み合わせを制御することにより、第１撮像素子３５１のフレーム周期内の露光時間（蛍光の受光時間）を制御することができる。
【００５６】
また、制御装置３９は、第２撮像素子３５２のフレーム周期内の電荷蓄積期間と、第２撮像素子３５２と標本５との間に配置されたメカシャッタ（不図示）のフレーム周期内の開放期間と組み合わせを制御することにより、第２撮像素子３５２のフレーム周期内の露光時間（蛍光の受光時間）を制御することができる。
【００５７】
画像記憶・演算装置４０は、制御装置３９から与えられた一連の第１変調画像に対して公知の復調演算を施し、第１復調画像（第１超解像画像）を生成すると共に、制御装置３９から与えられた一連の第２変調画像に対して公知の復調演算を施し、第２復調画像（第２超解像画像）を生成する。なお、公知の復調演算としては、例えば、ＵＳ８１１５８０６に開示された方法を用いることができる。そして、それらの第１超解像画像及び第２超解像画像を画像記憶・演算装置４０の内部メモリ（図示せず）に記憶するとともに、画像表示装置４５へと送出する。
【００５８】
次に、本実施形態の制御装置３９の動作を詳しく説明する。制御装置３９は、復調演算に必要な一連の第１変調画像と、復調演算に必要な一連の第２変調画像とを、以下の手順（０）〜（６）で取得する。
【００５９】
（０）制御装置３９は、標本５に照射されるレーザ光の波長をλ１、λ２の双方に設定する。
【００６０】
（１）制御装置３９は、第１回動機構１５１Ｂ、第２回動機構１５２Ｂを介して第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の回動位置を０°に設定することにより、干渉縞の方向を０°の方向に設定する。
【００６１】
（２）制御装置３９は、第１並進機構１５１Ａ、第２並進機構１５２Ａを介して第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の並進移動を開始する。
【００６２】
（３）制御装置３９は、第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の並進移動中に、標本５に対するレーザ光の照射を行い、第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２の双方の露光（撮像）を複数枚に亘って繰り返す。
【００６３】
（４）制御装置３９は、第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２による複数枚の撮像期間中、第１回折格子１３１の並進移動のピッチを第１撮像素子３５１のフレーム周期に応じたピッチに設定すると共に、第２回折格子１３２の並進移動のピッチを第２撮像素子３５２のフレーム周期に応じたピッチに設定することで、一連の第１変調画像の隣接画像間における干渉縞の位相差を２π未満の所定値Δφに設定すると共に、一連の第２変調画像の隣接画像間における干渉縞の位相差を２π未満の所定値Δφに設定する。
【００６４】
（５）制御装置３９は、第１回動機構１５１Ｂ、第２回動機構１５２Ｂを介して第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の回動位置を１２０°に設定し、その状態で手順（２）〜（４）を実行する。
【００６５】
（６）制御装置３９は、第１回動機構１５１Ｂ、第２回動機構１５２Ｂを介して第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の回動位置を２４０°に設定し、その状態で手順（２）〜（４）を実行する。
【００６６】
以上の手順（０）〜（６）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第１変調画像が、第１超解像画像の生成に必要な一連の第１変調画像である。
【００６７】
それと並行して、以上の手順（０）〜（６）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第２変調画像が、第２超解像画像の生成に必要な一連の第２変調画像である。
【００６８】
以上、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、波長の異なる２種類の光束を個別に分岐する２つの光分岐部（１３１、１３２）と、２つの光分岐部（１３１、１３２）の各々で発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系（１０）とを備える。
【００６９】
このように、光分岐部（１３１、１３２）を波長毎に用意すれば、光束の分岐角度を波長毎に設定することが可能なので、波長の差異による分岐角度の差異を抑えることが可能である。
【００７０】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、波長差の大きい２つの使用波長の各々で超解像効果を得ることや、超解像効果を波長間で共通化することなどが可能である。よって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成は、使用波長域を拡大する上で有利である。
【００７１】
また、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの光分岐部（１３１、１３２）の各々は回折光学素子であり、２つの光分岐部（１３１、１３２）の間では構造周期が互いに異なり、２つの光分岐部の間の構造周期の関係は、超解像効果が波長間で等しくなるように設定される。
【００７２】
具体的に、本実施形態の光学系（１０）は、２つの光分岐部（１３１、１３２）の各々で発生した複数の回折成分を対物レンズ（６）の瞳（６Ａ）上の互いに異なる位置へ集光させることにより、それらの回折成分を対物レンズの物体側で干渉させ、２つの光分岐部（１３１、１３２）の間の構造周期の関係は、複数の回折成分が瞳（６Ａ）上に形成する複数の集光点の配列パターンが、波長間で等しくなるように設定される。
【００７３】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の超解像効果は、使用波長に依らず不変である。
【００７４】
また、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの光分岐部（１３１、１３２）が２種類の光束の非共通光路へ個別に配置される。
【００７５】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの光分岐部（１３１、１３２）の各々に対して波長選択性を持たせる必要は無い。
【００７６】
また、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、検出光学系（３０）が標本（５）の像を波長毎に検出する。
【００７７】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２種類の使用波長で標本（５）を同時に照明（励起）し、それら２種類の使用波長に応じて形成される２種類の像を同時に検出することが可能である。
【００７８】
また、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの偏光板（２３１、２３２）が２種類の光束の非共通光路へ個別に配置される。
【００７９】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの偏光板（２３１、２３２）の一方の特性を、波長の異なる２種類の光束の一方にとって最適な特性にし、かつ、２つの偏光板（２３１、２３２）の他方の特性を、波長の異なる２種類の光束の他方にとって最適な特性にすることができる。
【００８０】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態として構造化照明顕微鏡装置を説明する。
【００８１】
図２は、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であるので、ここでは第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００８２】
先ず、本実施形態では、１方向にかけて光を分岐する第１回折格子１３１、第２回折格子１３２の代わりに、３方向にかけて光を分岐する第１回折格子１３１’、第２回折格子１３２’と、必要な方向の回折光束を選択する光束選択部材１８とが配置される。このうち第１回折格子１３１’の配置箇所は、第１実施形態の第１回折格子１３１の配置箇所と同じであり、第２回折格子１３２’の配置箇所は、第１実施形態の第２回折格子１３２の配置箇所と同じであり、光束選択部材１８の配置箇所は、瞳共役面６Ａ’の近傍である。
【００８３】
また、第１回折格子１３１’、第２回折格子１３２’の各々の姿勢は固定されており、光束選択部材１８は、回動機構１８Ａによって光軸の周りに１２０°のピッチで回動可能である。
【００８４】
次に、本実施形態では、第１偏光板２３１、第２偏光板２３２の代わりに、１つの偏光板２３と、２つの液晶素子（第１の液晶素子６１、第２の液晶素子６２）とが配置される。このうち偏光板２３の配置箇所は、コレクタレンズ１２とダイクロイックミラー５５との間（波長λ１のレーザ光と波長λ２のレーザ光との共通光路）であり、第１の液晶素子６１、第２の液晶素子６２の各々の配置箇所は、瞳共役面６Ａ’の近傍である。
【００８５】
次に、本実施形態では、第１並進機構１５１Ａ、第２並進機構１５２Ａの代わりに、１つの液晶素子（第３の液晶素子６３）が配置される。この第３の液晶素子６３の配置箇所は、瞳共役面６Ａ’の近傍である。
【００８６】
以下、本実施形態で新たに配置された各光学要素の詳細を説明する。
【００８７】
先ず、第１回折格子１３１’は、図３（Ａ）に示すとおり、０°の方向Ｖ０、１２０°の方向Ｖ１２０、２４０°の方向Ｖ２４０の各々にかけて周期構造を有しており、それら各方向の周期構造（格子線）の周期（格子ピッチ）は共通である。
【００８８】
０°の方向Ｖ０にかけて配列された複数の格子線は、入射光束を０°の方向Ｖ０に分岐するための格子線であり、１２０°の方向Ｖ１２０にかけて配列された複数の格子線は、入射光束を１２０°の方向Ｖ１２０にかけて分岐するための格子線であり、２４０°の方向Ｖ２４０にかけて配列された複数の格子線は、入射光束を２４０°の方向Ｖ２４０にかけて分岐するための格子線である。
【００８９】
以下、入射光束を０°の方向Ｖ０に分岐するための格子線を「０°分岐用の格子線」と称し、入射光束を１２０°の方向Ｖ１２０に分岐するための格子線を「１２０°分岐用の格子線」と称し、入射光束を２４０°の方向Ｖ２４０に分岐するための格子線を「２４０°分岐用の格子線」と称す。
【００９０】
したがって、この第１回折格子１３１’は、入射光束を０°の方向Ｖ０、１２０°の方向Ｖ１２０、２４０°の方向Ｖ２４０の各々にかけて同時に分岐し、３対の±１次回折光束を同時に生成する。これら３対の±１次回折光束は、図３（Ｂ）に示すとおり、瞳共役面６Ａ’に３対の集光点対を形成する。０°の方向Ｖ０に配列された１対の集光点は、０°の方向Ｖ０に分岐した±１次回折光束が形成したものであり、１２０°の方向Ｖ１２０に配列された１対の集光点は、１２０°の方向Ｖ１２０に分岐した±１次回折光束が形成したものであり、２４０°の方向Ｖ２４０に配列された１対の集光点は、２４０°の方向Ｖ２４０に分岐した±１次回折光束が形成したものである。
【００９１】
なお、第１回折格子１３１’の周期構造は、濃度（透過率）を利用して形成された濃度型の周期構造、または段差（位相差）を利用して形成された位相型の周期構造の何れであってもよいが、位相差型の周期構造の方が＋１次回折光の回折効率が高いという点で好ましい。
【００９２】
次に、第２回折格子１３２’の構造は、第１回折格子１３１’の構造と同じであって、第２回折格子１３２’の格子線の方向は、第１回折格子１３１’の格子線に対応した方向）に設定されている。
【００９３】
但し、第２回折格子１３２’の格子ピッチは、第１回折格子１３１’の格子ピッチとは相違しており、第２回折格子１３２’の格子ピッチと第１回折格子１３１’の格子ピッチとの関係は、第１実施形態における関係（第２回折格子１３２の格子ピッチと第１回折格子１３１の格子ピッチとの関係）と同じである。
【００９４】
次に、偏光板２３の軸方向は、第１回折格子１３１’及び第２回折格子１３２’に対する入射光束の偏光方向が０°分岐用の格子線と同じ方向に整えられるように設定されている。
【００９５】
次に、第１の液晶素子６１は、液晶の配向を電気的に制御することにより、屈折率異方性を制御できる素子であるので、駆動回路６１Ａによってオンされたときには、波長λ１、λ２の入射光束に対して１／２波長板として作用し、駆動回路６１Ａによってオフされたときには、波長λ１、λ２の入射光束に対して平行平板（屈折率異方性０、屈折率が等方的）として作用する。そして、オンされた状態における第１の液晶素子６１の進相軸の方向は、偏光板２３の軸方向に対して、時計回りを＋とすると、−３０°だけ回転した方向に設定されている。
【００９６】
次に、第２の液晶素子６２の構造も、第１の液晶素子６１の構造と同様であり、駆動回路６２Ａによってオンされたときには、波長λ１、λ２の入射光に対して１／２波長板として作用し、駆動回路６２Ａによってオフされたときには、波長λ１、λ２の入射光に対して平行平板として作用する。但し、オンされた状態における第２の液晶素子６２の進相軸の方向は、第１の液晶素子６１の進相軸の方向とは相違しており、偏光板２３の軸方向に対して＋３０°だけ回転した方向に設定されている。
【００９７】
ここでは、０°の方向Ｖ０に分岐した±１次回折光束（０°の方向Ｖ０に配列された１対の集光点）と、１２０°の方向Ｖ１２０に分岐した±１次回折光束（１２０°の方向Ｖ１２０に配列された１対の集光点）と、２４０°の方向Ｖ２４０に分岐した±１次回折光束（２４０°の方向Ｖ２４０に配列された１対の集光点）との各々の偏光状態を、標本５に照射される際にＳ偏光とする。つまり、１／２波長板を通過後における各光の偏光方向を、図３（ｃ）に示すような方向に設定する。
【００９８】
そのために、１２０°の方向Ｖ１２０に分岐した±１次回折光束を使用する場合、１／２波長板（第１の液晶素子６１）の進相軸の方向は、１／２波長板を通過後における光の偏光方向（０°分岐用の格子線に対して−６０°）と１／２波長板を通過前における光の偏光方向（０°分岐用の格子線と同じ方向）とを２等分する方向、すなわち、偏光板２３の軸方向に対して−３０°だけ回転した方向（０°分岐用の格子線に対して−３０°）に設定される必要がある。
【００９９】
また、２４０°の方向Ｖ２４０に分岐した±１次回折光束を使用する場合、１／２波長板（第２の液晶素子６２）の進相軸の方向は、１／２波長板を通過後における光の偏光方向（０°分岐用の格子線に対して＋６０°）と１／２波長板を通過前における光の偏光方向（０°分岐用の格子線と同じ方向）とを２等分する方向、すなわち、偏光板２３の軸方向に対して＋３０°だけ回転した方向（０°分岐用の格子線に対して＋３０°）に設定される必要がある。
【０１００】
そこで、０°の方向Ｖ０に分岐した±１次回折光束を使用する場合、第１の液晶素子６１、第２の液晶素子６２のうち双方をオフすることにより、第２の液晶素子６２を通過したそれらの±１次回折光束の偏光方向を、０°分岐用の格子線と同じ方向とし、１２０°の方向Ｖ１２０に分岐した±１次回折光束を使用する場合、第１の液晶素子６１のみをオンすることにより、第２の液晶素子６２を通過したそれらの±１次回折光束の偏光方向を、１２０°分岐用の格子線と同じ方向とし、２４０°の方向Ｖ２４０に分岐した±１次回折光束を使用する場合、第２の液晶素子６２のみをオンすることにより、第２の液晶素子６２を通過したそれらの±１回折光束の偏光方向を、２４０°分岐用の格子線と同じ方向とすればよい。
【０１０１】
なお、ここでは、１／２波長板の進相軸の方向を説明するに当たり、１／２波長板を通過後における光の偏光方向と、１／２波長板を通過前における光の偏光方向（偏光板２３の軸方向）とが成す角を、鋭角と仮定したが、鈍角であってもよい（位相がπだけずれるだけで、Ｓ偏光になることに変わりない。）。
【０１０２】
次に、第３の液晶素子６３は、波長λ１、λ２の入射光束に対して位相板として作用し、駆動回路６３Ａから与えられる信号に応じて、入射光束の位相遅延量を領域毎に設定することが可能である。液晶素子６３において位相遅延量を個別に設定できる領域には、少なくとも図４に示した領域Ａと領域Ａ’とがある。
【０１０３】
一方の領域Ａは、０°の方向に分岐した±１次回折光束の一方の入射領域と、１２０°の方向に分岐した±１次回折光束の一方の入射領域と、２４０°の方向に分岐した±１次回折光束の一方の入射領域との集合である。
【０１０４】
他方の領域Ａ’は、０°の方向に分岐した±１次回折光束の他方の入射領域と、１２０°の方向に分岐した±１次回折光束の他方の入射領域と、２４０°の方向に分岐した±１次回折光束の他方の入射領域との集合である。
【０１０５】
よって、駆動回路６３Ａが領域Ａの位相遅延量と領域Ａ’の位相遅延量との間に差（位相遅延量差）を与えると、０°の方向に分岐した±１次回折光束の間に位相差が付与され、１２０°の方向に分岐した±１次回折光束の間に位相差が付与され、２４０°の方向に分岐した±１次回折光束の間に位相差が付与される。
【０１０６】
さらに、駆動回路６３Ａが領域Ａ、Ａ’の間の位相遅延量差をシフトさせれば、０°の方向に分岐した±１次回折光束の位相差がシフトし、１２０°の方向に分岐した±１次回折光束の位相差がシフトし、２４０°の方向に分岐した±１次回折光束の位相差がシフトする。これによって、０°の方向の干渉縞の位相がシフトし、１２０°の方向の干渉縞の位相がシフトし、２４０°の方向の干渉縞の位相がシフトする。
【０１０７】
次に、光束選択部材１８の開口パターンは、図５に示すとおり、或る方向に分岐した±１次回折光束の一方及び他方を個別に通過させる第１の開口部１９及び第２の開口部２０からなり、これら第１の開口部１９と第２の開口部２０との各々の光軸周りの長さは、直線偏光した±１次回折光束が通過できるような長さに設定されている。よって、第１の開口部１９及び第２の開口部２０の各々の形状は、部分輪帯状に近い形状である。
【０１０８】
また、この光束選択部材１８は、回動機構１８Ａによって光軸の周りに１２０°のピッチで回動可能である。
【０１０９】
この光束選択部材１８の回動位置が０°に設定されると、０°、１２０°、２４０°の各方向に分岐した±１次回折光束のうち、０°の方向に分岐した±１次回折光のみが光束選択部材１８を通過するので、標本５に形成される干渉縞の方向は、０°の方向となる。
【０１１０】
また、光束選択部材１８の回動位置が１２０°に設定されると、０°、１２０°、２４０°の各方向に分岐した±１次回折光束のうち、１２０°の方向に分岐した±１次回折光のみが光束選択部材１８を通過するので、標本５に形成される干渉縞の方向は、１２０°の方向となる。
【０１１１】
また、光束選択部材１８の回動位置が２４０°に設定されると、０°、１２０°、２４０°の各方向に分岐した±１次回折光束のうち、２４０°の方向に分岐した±１次回折光のみが光束選択部材１８を通過するので、標本５に形成される干渉縞の方向は、２４０°の方向となる。
【０１１２】
なお、光束選択部材１８の外周部には、図５に示すように複数の（図５に示す例では６個の）切り欠き２１が形成されており、光束選択部材１８の近傍において切り欠き２１の軌跡に正対する位置には、これらの切り欠き２１の有無を検出するためのセンサ２２が配置される。このセンサ２２は、フォトインタラプタなどで構成され、センサ２２に切り欠き２１が正対しているときには、センサ２２の検出信号の値は大きくなり、センサ２２に切り欠き２１が正体していないときには、センサ２２の検出信号の値は小さくなる。よって、センサ２２の検出信号は、光束選択部材１８の回動位置を示す信号（角度信号）として使用可能である。
【０１１３】
次に、本実施形態の制御装置３９の動作を詳しく説明する。制御装置３９は、復調演算に必要な一連の第１変調画像と、復調演算に必要な一連の第２変調画像とを、以下の手順（０）〜（６）で取得する。
【０１１４】
（０）制御装置３９は、標本５に照射されるレーザ光の波長をλ１、λ２の双方に設定する。
【０１１５】
（１）制御装置３９は、回動機構１８Ａを介して光束選択部材１８の回動位置を０°の方向に設定することにより、干渉縞の方向を０°の方向に設定する。また、制御装置３９は、駆動回路６１Ａ、６２Ａを介して液晶素子６１、６２の双方をオフすることにより、干渉縞に寄与する±１次回折光束をｓ偏光に設定する。
【０１１６】
（２）制御装置３９は、駆動回路６３Ａを介して液晶素子６３の領域Ａ、Ａ’の位相遅延量差のシフトを開始する。
【０１１７】
（３）制御装置３９は、位相遅延量差のシフト中に、標本５に対するレーザ光の照射を行い、第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２の双方の露光（撮像）を複数枚に亘って繰り返す。なお、第１撮像素子３５１のフレーム周期と第２撮像素子３５２のフレーム周期とは、共通に設定される。
【０１１８】
（４）制御装置３９は、第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２による複数枚の撮像期間中、位相遅延量差のシフトピッチを第１撮像素子３５１、第２撮像素子３５２のフレーム周期に応じたピッチに設定することで、一連の第１変調画像の隣接画像間における干渉縞の位相差を２π未満の所定値Δφに設定すると共に、一連の第２変調画像の隣接画像間における干渉縞の位相差を、２π未満の所定値Δφに設定する。
【０１１９】
（５）制御装置３９は、回動機構１８Ａを介して光束選択部材１８の回動位置を１２０°の方向に設定することにより、干渉縞の方向を１２０°の方向に設定する。また、制御装置３９は、駆動回路６１Ａ、６２Ａを介して液晶素子６１、６２のうち前者のみをオンすることにより、干渉縞に寄与する±１次回折光束をｓ偏光に設定する。その状態で、制御装置３９は手順（２）〜（４）を実行する。
【０１２０】
（６）制御装置３９は、回動機構１８Ａを介して光束選択部材１８の回動位置を２４０°の方向に設定することにより、干渉縞の方向を２４０°の方向に設定する。また、制御装置３９は、駆動回路６１Ａ、６２Ａを介して液晶素子６１、６２のうち後者のみをオンすることにより、干渉縞に寄与する±１次回折光束をｓ偏光に設定する。その状態で、制御装置３９は手順（２）〜（４）を実行する。
【０１２１】
以上の手順（０）〜（６）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第１変調画像が、第１超解像画像の生成に必要な一連の第１変調画像である。
【０１２２】
それと並行して、以上の手順（０）〜（６）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第２変調画像が、第２超解像画像の生成に必要な一連の第２変調画像である。
【０１２３】
以上、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、干渉縞の方向を切り替える方式と、干渉縞の位相をシフトさせる方式と、干渉縞に寄与する回折光束の偏光方向を整える方式とが第１実施形態とは異なるものの、その他の点については第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様である。
【０１２４】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様、波長差の大きい２つ使用波長の各々で超解像効果を得ることや、超解像効果を波長間で共通化することなどが可能である。
【０１２５】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態として構造化照明顕微鏡装置を説明する。
【０１２６】
図６は、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１の構成図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であるので、ここでは第１実施形態との相違点のみを説明する。
【０１２７】
図６に示すとおり本実施形態では、波長の異なる２つのレーザ光の間に非共通光路を設けない代わりに、波長λ１の光にのみ作用する第１回折格子１３１”と、波長λ２の光にのみ作用する第２回折格子１３２”との双方が２つのレーザ光の共通光路に配置される。
【０１２８】
このため、本実施形態では、ダイクロイックミラー５５、５７、ミラー５６、５８は省略され、波長λ１のレーザ光の偏光方向の調整と波長λ２のレーザ光の偏光方向の調整とに１枚の偏光板２３が兼用される。
【０１２９】
また、第１回折格子１３１”の配置箇所と第２回折格子１３２の配置箇所とは互いに近接しており、両者の配置箇所から集光レンズ１６までの距離は、集光レンズ１６の焦点距離に相当し、第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の光軸方向の幅は十分に小さく、集光レンズ１６の焦点深度内に収まっている。
【０１３０】
また、第１回折格子１３１”と第２回折格子１３２”とは互いの格子線を同じ方向に向けた姿勢で接着層を介して互いに固定されており、第１回折格子１３１”の並進移動と第２回折格子１３２”の並進移動とに１つの並進機構１５Ａが兼用され、第１回折格子１３１”の回動と第２回折格子１３２”の回動とに１つの回動機構１５Ｂが兼用される。
【０１３１】
また、本実施形態では、第１変調画像の取得と第２変調画像の取得とは、１つの撮像素子３５を兼用する。このため、第２ダイクロイックミラー５５は省略される。
【０１３２】
また、本実施形態では、図示省略したが、第２ダイクロイックミラー５５を省略する代わりに、励起フィルタ２８、第１ダイクロイックミラー７、バリアフィルタ３１からなるユニット（キューブ）が２つ用意され、光路に配置されるユニットをそれら２つユニットの間で切り換えるユニット切り換え機構が備えられる。なお、これらの２つのユニットの一方は、使用波長がλ１であるときに適したユニット（波長λ１用のユニット）であり、他方は、使用波長がλ２であるときに適したユニット（波長λ２用のユニット）である。制御装置３９は、このユニット切り換え機構を介して、光路に配置されるユニットを波長λ１用のユニットと波長λ２用のユニットとの間で切り換える。
【０１３３】
以下、本実施形態で新たに配置された各光学要素の詳細を説明する。
【０１３４】
先ず、第１回折格子１３１”は、フォトポリマーなどで作製されたホログラム回折格子である。ホログラム回折格子は、図７に示すとおり、感光剤を混ぜたモノマーなどの基板に対して、互いに異なる角度から１対の可干渉光（物体光及び参照光）を同時に照射することで、その基板へ干渉縞を投影し、その干渉縞のパターンに対応した構造を基板に定着（記録）させたものである。
【０１３５】
図７に示すとおり、ホログラム回折格子の作製時、１対の可干渉光の光源Ｐ０、Ｐｒを感光剤の同じ側に配置すれば、ホログラム回折格子は、本実施形態の回折格子として適したタイプ（透過型）となる。また、１対の可干渉光の波長と、１対の可干渉光の間の角度（物体光に対する参照光の角度θｒ）とを適切に設定すれば、ホログラム回折格子の選択波長域（ホログラム回折格子で回折する光の波長域）を、所望の波長域に制限することができる。
【０１３６】
例えば、ホログラム回折格子の作製時における１対の可干渉光の波長を４０５ｎｍに設定し、１対の可干渉光の角度（物体光に対する参照光の角度θｒ）を６０°に設定したならば、ホログラム回折格子の法線から３０°の角度（＝物体光に対する参照光の角度θｒ：６０°の１／２倍）で±５°以下の角度幅を持って入射した光であって、中心波長が４０５ｎｍであり±８０ｎｍ以下の波長幅を持った光に対して、回折格子として機能することができる。
【０１３７】
なお、図８に示した図は１対の可干渉光の角度（物体光に対する参照光の角度θｒ）と、使用光束の角度幅Δθと、使用光束の選択波長域の波長幅Δλとの関係を示している。図８に示す例は、使用波長の中心波長を４０５ｎｍとするために１対の可干渉光の波長を４０５ｎｍにした場合の例であるが、これらの波長を他の値に設定した場合にも、図８に示す関係と類似した関係が得られると考えられる。
【０１３８】
したがって、本実施形態の第１回折格子１３１”としては、波長λ１の可干渉光で作製されたホログラム回折格子が使用される。
【０１３９】
次に、第２回折格子１３２”も、第１回折格子１３１”と同様のホログラム回折格子である。但し、第２回折格子１３２”の作製で使用される可干渉光の波長は、λ２に設定される。
【０１４０】
したがって、第１回折格子１３１”には、波長λ１の入射光束を選択的に回折する機能が付与され、第２回折格子１３２”には、波長λ２の入射光束を選択的に回折する機能が付与される。
【０１４１】
なお、ホログラム回折格子の選択波長域の波長幅Δλは、図８にも示したとおり完全にゼロとはならないので、本実施形態の波長λ１と波長λ２との間には、一定の以上の差が設けられることが望ましい。例えば、λ１＝６４０ｎｍ、λ２＝４０５ｎｍなどと設定されることが望ましい。
【０１４２】
また、本実施形態では、第１回折格子１３１”、第２回折格子１３２”の間で波長以外の作製条件（θｒ）は共通化される。これによって、第２回折格子１３２”の格子ピッチと第１回折格子１３１”の格子ピッチとの関係は、第１実施形態における関係（第２回折格子１３２の格子ピッチと第１回折格子１３１の格子ピッチとの関係）と同じになる。
【０１４３】
次に、本実施形態の制御装置３９の動作を詳しく説明する。制御装置３９は、復調演算に必要な一連の第１変調画像と、一連の第２変調画像とを、以下の手順（０）〜（７）で取得する。
【０１４４】
（０）制御装置３９は、標本５に照射されるレーザ光の波長をλ１に設定すると共に、光路に設定されるユニットを波長λ１用のユニットに設定する。
【０１４５】
（１）制御装置３９は、回動機構１５Ｂを介して第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の回動位置を０°に設定する。
【０１４６】
（２）制御装置３９は、並進機構１５Ａを介して第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の並進移動を開始する。
【０１４７】
（３）制御装置３９は、第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の並進移動中に、標本５に対するレーザ光の照射を行い、撮像素子３５の露光（撮像）を複数枚に亘って繰り返す。
【０１４８】
（４）制御装置３９は、撮像素子３５による複数枚の撮像期間中、第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の並進移動のピッチを撮像素子３５のフレーム周期に応じたピッチに設定することで、手順（３）で取得される一連の変調画像の隣接画像間における干渉縞の位相差を、２π未満の所定値Δφに設定する。
【０１４９】
（５）制御装置３９は、回動機構１５Ｂを介して第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の回動位置を１２０°に設定し、その状態で手順（２）〜（４）を実行する。
【０１５０】
（６）制御装置３９は、回動機構１５Ｂを介して第１回折格子１３１”及び第２回折格子１３２”の回動位置を２４０°に設定し、その状態で手順（２）〜（４）を実行する。
【０１５１】
（７）制御装置３９は、標本５に照射されるレーザ光の波長をλ２に設定すると共に、光路に設定されるユニットを波長λ２用のユニットに設定し、その状態で手順（１）〜（６）を実行する。
【０１５２】
以上の手順（０）〜（６）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第１変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第１変調画像が、第１超解像画像の生成に必要な一連の第１変調画像である。
【０１５３】
また、以上の手順（７）により、制御装置３９は、干渉縞の方向が０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が１２０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像と、干渉縞の方向が２４０°であって干渉縞の位相がΔφずつずれた少なくとも３枚の第２変調画像とを順に取得する。これらの少なくとも９枚の第２変調画像が、第２超解像画像の生成に必要な一連の第２変調画像である。
【０１５４】
以上、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、２つの光分岐部（１３１”、１３２”）が２種類の光束の共通光路へ配置され、２つの光分岐部の一方は、２種類の光束の一方を選択的に分岐する波長選択性を有し、２つの光分岐部の他方は、２種類の光束の他方を選択的に分岐する波長選択性を有する点において、第１実施形態とは異なるものの、その他の点については第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様である。
【０１５５】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様、波長差の大きい２つ使用波長の各々で超解像効果を得ることや、超解像効果を波長間で共通化することなどが可能である。
【０１５６】
［各実施形態の変形例］
なお、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、干渉縞の方向を切り替えるために、回動可能な回折格子を使用したが、電気信号に応じて格子方向を切り替えることが可能な回折格子（空間光変調素子）などを使用してもよい。
【０１５７】
また、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、干渉縞の位相をシフトさせるために、並進移動可能な回折格子を使用したが、電気信号に応じて格子位置をシフトさせることが可能な回折格子（空間光変調素子）などを使用してもよい。
【０１５８】
また、第２実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、干渉縞の方向を切り替えるために、回動可能な光束選択部材を使用したが、電気信号に応じて開口パターンを切り替えることが可能な光束選択部材（液晶素子）などを使用してもよい。
【０１５９】
また、第２実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１において、干渉縞の方向の切り替え方式、干渉縞の位相シフト方式、偏光方向の調整方式の全てを変形したものであるが、一部のみを変形した構造化照明顕微鏡装置も実現可能である。
【０１６０】
また、第１実施形態又は第２実施形態の構造化照明顕微鏡装置では、波長の異なる２つの変調像を並行して撮像するために、撮像素子の個数を２つとしたが、波長の異なる２つの変調像を順次に撮像する場合は、撮像素子の個数を１としてもよい。
【０１６１】
その場合は、第２ダイクロイックミラー３５及び撮像素子３５１を省略すると共に、励起フィルタ２８、第１ダイクロイックミラー７、バリアフィルタ３１からなるユニット（キューブ）を２つ用意し、光路に配置されるユニットをそれら２つのユニットの間で切り換え、切り換えの前後の各々で撮像素子３５２を駆動すればよい。
【０１６２】
また、第１実施形態又は第２実施形態の構造化照明顕微鏡装置では、第１回折格子で発生した波長λ１の回折光束が瞳面６Ａに形成する集光点の配列パターン（±１次回折光束の集光点の間隔）と、第２回折格子で発生した波長λ２の回折光束が瞳面６Ａに形成する集光点の配列パターン（±１次回折光束の集光点の間隔）とを同じにするために、第１回折格子の格子ピッチと第２回折格子の格子ピッチとの間に差異を与えた。つまり、第１回折格子における波長λ１の光の回折角度と第２回折格子における波長λ２の光の回折角度とを同じにした。しかし、第１回折格子の格子ピッチと第２回折格子の格子ピッチとの間に差異を与える代わりに（或いは差異を与えるのに加えて）、視野絞り面に投影される第１回折格子の像の投影倍率と、視野絞り面に投影される第２回折格子の像の投影倍率との間に差異を与えてもよい。
【０１６３】
なお、第１回折格子の像の投影倍率と第２回折格子の像の投影倍率との間に差異を与えるためには、第１回折格子から視野絞り面に至る波長λ１のレーザ光の単独光路と、第２回折格子から視野絞り面に至る波長λ２のレーザ光の単独光路との少なくとも一方に、レンズを挿入すればよい。
【０１６４】
また、第３実施形態の構造化照明顕微鏡では、使用波長の切り換えを、一連の第１変調画像の全てが取得し終わったタイミングで行ったが、干渉縞の位相をシフトさせる度に行ってもよいし、干渉縞の方向を切り換える度に行ってもよい。
【０１６５】
また、第３実施形態の構造化照明顕微鏡装置では、撮像素子の個数を１として、波長の異なる２つの変調像を順次に撮像したが、撮像素子の個数を２とし、波長の異なる２つの変調像を並行に撮像してもよい。但し、干渉縞の位相を所定量だけシフトさせるために必要な回折格子の移動量は、回折格子の格子ピッチに依存するので、その場合は、２つの回折格子を互いに固定することなく、上述した並進機構を２つの回折格子の各々に対して個別に用意することが望ましい。
【０１６６】
また、第３実施形態の構造化照明顕微鏡装置１では、第１回折格子又は第２回折格子として特定波長の光を１方向にかけて分岐するホログラム回折格子を使用したが、このホログラム回折格子の代わりに、特定波長の光を複数方向（第２実施形態と同様の３方向）にかけて同時に分岐するホログラム回折格子を使用してもよい。このようなホログラム回折格子の作製では、３対の可干渉光束を３方向から同時に基板へ照射すればよい。
【０１６７】
また、第３実施形態のホログラム回折格子として、分岐方向が複数化されたホログラム回折格子を使用する場合は、回動機構１５Ｂの代わりに、第２実施形態で説明した光束選択部材１８（光軸の周りを回動可能な光束選択部材）又はそれと同じ機能を有した光学要素を瞳共役面６Ａ’の近傍に配置すればよい。
【０１６８】
また、上述した何れかの実施形態では、２つの回折格子の各々に割り当てる光の波長を単波長としたが、２つの回折格子の少なくとも一方に割り当てる光の波長を、ブロード波長としてもよい。例えば、レーザユニットのレーザ光源の個数を３以上に増設すると共に、レーザユニットが出射するレーザ光のうち、比較的長い波長域に属するレーザ光については第１回折格子に割り当て、比較的短い波長域に属するレーザ光については第２回折格子に割り当ててもよい。
【０１６９】
また、上述した何れかの実施形態では、干渉縞の方向が同一であり干渉縞の位相のみが異なる一連の第１変調画像の枚数を「少なくとも３」と説明したが、例えば、３枚、又は５枚などと設定される。その場合、第１超解像画像の生成に使用される一連の第１変調画像の枚数は、９枚又は１５枚となる。
【０１７０】
同様に、上述した何れかの実施形態では、干渉縞の方向が同一であり干渉縞の位相のみが異なる一連の第２変調画像の枚数を「少なくとも３」と説明したが、例えば、３枚、又は５枚などと設定される。その場合、第２超解像画像の生成に使用される一連の第２変調画像の枚数は、９枚又は１５枚となる。
【０１７１】
また、上述した何れかの実施形態では、回折格子の個数を２としたが、使用波長域の更なる拡大を図る場合には、回折格子の個数を３以上に拡張してもよい。
【０１７２】
また、上述した何れかの実施形態では、透過型の回折格子を使用したが、反射型の回折格子を使用してもよいことは言うまでもない。
【０１７３】
また、上述した何れかの実施形態では、構造化照明顕微鏡装置を２次元構造化照明顕微鏡装置として使用する場合を説明したが、構造化照明顕微鏡装置を３次元構造化照明顕微鏡装置（３Ｄ−ＳＩＭ：3D-Structured Illumination Microscopy）として利用することもできる。
【０１７４】
その場合は、０次光カットマスク１４の代わりに、高次光カットマスクが使用される。高次光カットマスクは、０次光カットマスク１４において０次回折光束を通過するための開口部が更に設けられたものである。この開口部の形成先は、光軸の近傍であって、この開口部の形状は、例えば円形である。同様に、光束選択部材１８にも、０次回折光束を通過させるための開口部が更に設けられる。この開口部の形成先は、光軸の近傍であって、この開口部の形状は、例えば円形である。このような高次光カットマスク、光束選択部材によると、±１次回折光束だけでなく０次回折光束をも干渉縞に寄与させることができる。
【０１７５】
このように、３つの回折光束の干渉（３光束干渉）によって生成される干渉縞は、標本５の表面方向だけでなく、標本５の深さ方向にも空間変調されている。よって、この干渉縞によると、標本５の３次元超解像画像を生成することが可能となる。
【０１７６】
また、上述した何れかの実施形態では、構造化照明顕微鏡装置を２次元構造化照明顕微鏡装置として使用する際に、干渉縞に寄与する回折光束として、＋１次回折光束と−１次回折光束との組み合わせを使用したが、他の組み合わせを使用してもよいことは言うまでもない。
【０１７７】
また、上述した何れかの実施形態では、構造化照明顕微鏡装置を３次元構造化照明顕微鏡装置として使用する際に、干渉縞に寄与する回折光束として、＋１次回折光束と−１次回折光束と０次回折光束との組み合わせを使用したが、他の組み合わせを使用してもよいことは言うまでもない。
【０１７８】
さらに、本発明の実施形態では、超解像画像（復調画像）を取得するために、一連の変調画像を用いて公知の演算を行う例を記載しているが、これに限られず、例えば、米国特許８０８１３７８に記載された光学的復調によって復調画像（超解像画像）を取得してもよい。
【０１７９】
その場合、第１の実施形態（図１）では、ダイクロイックミラー７をミラーに置き換えるとともに、ダイクロイックミラー５５と第１回折格子１３１の間の光路と、ダイクロイックミラー５５と第２回折格子１３２の間の光路との各々に対して、各励起光（λ１、λ２）に応じて発生した蛍光をその各励起光から分離するダイクロイックミラー、その蛍光を受光する撮像素子を配置すればよい。また、コレクタレンズ１２とダイクロイックミラー５５との間の光路に対して、励起光（λ１、λ２）に応じて発生した蛍光をその励起光から分離するダイクロイックー、その蛍光を受光する撮像素子等を配置すればよい。
【０１８０】
さらに、第３の実施形態（図６）では、ダイクロイックミラー７をミラーに置き換えるとともに、コレクタレンズ１２とホログラム回折格子との間の光路に対して、励起光（λ１、λ２）に応じて発生した蛍光をその励起光から分離するダイクロイックー、その蛍光を受光する撮像素子等を配置すればよい。
【符号の説明】
【０１８１】
１…構造化照明顕微鏡装置、１００…レーザユニット、１１…光ファイバ、１０…照明光学系、３０…結像光学系、３５１…第１撮像素子、３５２…第２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、１２…コレクタレンズ、２３…偏光板、１３１…第１回折格子、１３２…第２回折格子、１６…集光レンズ、１４…０次光カットマスク、２５…レンズ、２６…視野絞り、２７…フィールドレンズ、２８…励起フィルタ、７…第１ダイクロイックミラー、６…対物レンズ、５…標本
【図１】
2014017067.tif 000003
【図２】
2014017067.tif 000004
【図３】
2014017067.tif 000005
【図４】
2014017067.tif 000006
【図５】
2014017067.tif 000007
【図６】
2014017067.tif 000008
【図７】
2014017067.tif 000009
【図８】
2014017067.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月28日(2015.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ波長の異なる第１の光束および第２の光束を、第１光路および第２光路に波長毎に分岐させる波長分離部と、
前記第１光路に配置され、前記第１の光束を分岐する第１の光分岐部と、
前記第２光路に配置され、前記第２の光束を分岐する第２の光分岐部と、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部でそれぞれ発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系と、
を備えたことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項２】
それぞれ波長の異なる第１の光束および第２の光束の共通光路に配置され、前記第１の光束を分岐する第１の光分岐部と、
前記共通光路に配置され、前記第２の光束を分岐する第２の光分岐部と、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部でそれぞれ発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系と、を備え、
前記第１の光分岐部は、前記第１の光束を選択的に分岐する波長選択性を有し、
前記第２の光分岐部は、前記第２の光束を選択的に分岐する波長選択性を有する
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の構造化照明装置において、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部の各々は、
回折光学素子を含む
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記第１の光分岐部に形成された構造周期と、前記第２の光分岐部に形成された構造周期とは、互いに異なる
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部の各々に形成された構造周期は、
前記構造化照明装置の超解像効果が、前記第１の光束および前記第２の光束で互いに等しくなるように設定される
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の構造化照明装置において、
前記光学系は、対物レンズを含み、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部の各々で発生した複数の分岐成分を前記対物レンズの瞳の互いに異なる位置へ集光させることにより、それらの分岐成分を前記対物レンズの物体側で干渉させるものであり、
前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部の各々に形成された構造周期は、
前記第１の光束が前記瞳に形成する複数の集光点の配列パターンと、前記第２の光束が前記瞳に形成する複数の集光点の配列パターンとが、互いに等しくなるように設定される
ことを特徴とする構造化照明装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の構造化照明装置と、
前記光学系で照明された前記標本の像を検出する検出光学系と、
を備えたことを特徴とする構造化照明顕微鏡。
【請求項８】
請求項７に記載の構造化照明顕微鏡において、
前記第１の光束または前記第２の光束のいずれかの分岐成分で生成される干渉縞の位相をそれぞれ変化させて取得した複数の画像に基づいて、超解像画像を取得する制御装置をさらに備えることを特徴とする構造化照明顕微鏡。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の構造化照明顕微鏡において、
前記検出光学系は、
前記標本の像を波長毎に検出する
ことを特徴とする構造化照明顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の構造化照明装置の一態様は、それぞれ波長の異なる第１の光束および第２の光束を、第１光路および第２光路に波長毎に分岐させる波長分離部と、前記第１光路に配置され、前記第１の光束を分岐する第１の光分岐部と、前記第２光路に配置され、前記第２の光束を分岐する第２の光分岐部と、前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部でそれぞれ発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系と、を備える。
また、本発明の構造化照明装置の別の態様は、それぞれ波長の異なる第１の光束および第２の光束の共通光路に配置され、前記第１の光束を分岐する第１の光分岐部と、前記共通光路に配置され、前記第２の光束を分岐する第２の光分岐部と、前記第１の光分岐部および前記第２の光分岐部でそれぞれ発生した複数の分岐成分を標本上で干渉させる光学系と、を備え、前記第１の光分岐部は、前記第１の光束を選択的に分岐する波長選択性を有し、前記第２の光分岐部は、前記第２の光束を選択的に分岐する波長選択性を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
なお、光束選択部材１８の外周部には、図５に示すように複数の（図５に示す例では６個の）切り欠き２１が形成されており、光束選択部材１８の近傍において切り欠き２１の軌跡に正対する位置には、これらの切り欠き２１の有無を検出するためのセンサ２２が配置される。このセンサ２２は、フォトインタラプタなどで構成され、センサ２２に切り欠き２１が正対しているときには、センサ２２の検出信号の値は大きくなり、センサ２２に切り欠き２１が正対していないときには、センサ２２の検出信号の値は小さくなる。よって、センサ２２の検出信号は、光束選択部材１８の回動位置を示す信号（角度信号）として使用可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様、波長差の大きい２つの使用波長の各々で超解像効果を得ることや、超解像効果を波長間で共通化することなどが可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
したがって、本実施形態の構造化照明顕微鏡装置１は、第１実施形態の構造化照明顕微鏡装置１と同様、波長差の大きい２つの使用波長の各々で超解像効果を得ることや、超解像効果を波長間で共通化することなどが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８０】
さらに、第３の実施形態（図６）では、ダイクロイックミラー７をミラーに置き換えるとともに、コレクタレンズ１２とホログラム回折格子との間の光路に対して、励起光（λ１、λ２）に応じて発生した蛍光をその励起光から分離するダイクロイックミラー、その蛍光を受光する撮像素子等を配置すればよい。
【国際調査報告】
2014017067.tif 000011
2014017067.tif 000012
2014017067.tif 000013
2014017067.tif 000014