(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化照明を行う顕微鏡システムであって、
照明光を発する光源と、
前記照明光を標本に照射する対物レンズと、
前記光源と前記対物レンズの間の照明光路上で且つ前記対物レンズの瞳共役位置に配置された、前記標本上に縞状の照明パターンを前記光源または前記対物レンズの少なくとも一方の光学パラメータに基づいて形成するように前記照明光の位相をピクセル毎に変調する、２次元のピクセル構造を有する位相変調型の空間光変調器と、
前記光源または前記対物レンズの少なくとも一方の前記光学パラメータに基づいて、前記標本上に縞状の照明パターンを形成するための前記ピクセル構造の位相変調パターンを算出する演算部を含み、
前記演算部は、干渉縞の位相が異なる複数の前記照明パターンに対応する複数の位相変調パターンと、干渉縞の方向が異なる複数の前記照明パターンに対応する複数の位相変調パターンとを算出する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記光学パラメータは、前記光源が発する前記照明光の波長、前記対物レンズの開口数
、または、前記対物レンズの倍率の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項３】
請求項１に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記演算部は、前記光学パラメータと前記照明パターンを形成する前記標本上の範囲に
関するパラメータとに基づいて、前記位相変調パターンを算出するように構成される
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、
前記光源と前記空間光変調器の間の照明光路上に配置された、前記空間光変調器に入射
する前記照明光の光束径を可変するビーム径可変光学系を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、
前記空間光変調器と前記対物レンズの間の照明光路上に配置された、前記空間光変調器
の像を前記対物レンズの瞳面に投影する倍率を可変する倍率可変リレー光学系を含む
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記光源は、レーザ光を発するレーザである
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項７】
請求項６に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記レーザは、標本中に非線形光学現象を生じさせる高出力パルスレーザである
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項８】
請求項１に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記演算部は、干渉縞の位相が異なる複数の前記照明パターンと干渉縞の方向が異なる複数の前記照明パターンとを前記標本上に形成して撮像される複数の画像を用いて、数値演算により超解像画像を生成する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムに関し、特に、構造化照明を行う顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対物レンズを含む結像光学系の解像限界を超える解像度（以降、超解像と記す）の標本画像を得る技術が開発され、実用化されている。そのような超解像技術の一つとして、構造化照明法 (SIM:Structured Illumination Microscopy)と呼ばれる顕微鏡法が知られている。一般的な照明法であるケーラー照明法は、できるかぎり均一に標本を照明するのに対して、構造化照明法では、照明光の干渉により標本上に縞状の照明パターンが形成されるように標本を照明する。これにより、通常よりも高周波の標本情報を含む光を結像に寄与させることができるため、結像光学系の解像限界を超えた超解像の標本画像（以降、超解像画像と記す）を生成することができる。なお、構造化照明法では、通常であれば、分解能に関して、最大２倍の性能を実現することができる。
【０００３】
このような構造化照明法を用いた装置は、例えば、特許文献１で開示されている。特許文献１には、回折格子からの±１次回折光を干渉させることで標本に干渉縞を形成する顕微鏡装置が開示されている。また、セクショニング効果を得るために、±１次回折光に加えて０次回折光を干渉に利用する顕微鏡装置も知られている。
【０００４】
構造化照明法では、照明パターンを構成する干渉縞の位相が異なる状態で取得した複数の画像を用いて数値演算を行うことにより超解像画像が生成される。このため、干渉縞の位相が異なる状態で複数回標本を撮像する必要がある。この点に関して特許文献１で開示される顕微鏡装置では、対物レンズの瞳共役面近傍に配置された折り返しミラーの角度を変えることにより、干渉縞の位相の異なる状態で標本を撮像することができる。
【０００５】
また、構造化照明法で生成される超解像画像は、標本上に形成される干渉縞の方向にのみ超解像性を有する。このことから、超解像画像の方向依存性を抑制するためには、通常、干渉縞の方向が異なる状態で複数回標本を撮像することが望ましい。この点に関して特許文献１で開示される顕微鏡装置では、６０度ずつ向きの異なる３方向の周期構造を有する回折格子を用いることで、３方向の干渉縞を標本上に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、構造化照明法では、標本上に形成すべき干渉縞の間隔や撮像間での干渉縞の移動量は、対物レンズの倍率や開口数、照明光の波長などによって異なる。このため、対物レンズを切換えた場合には、切換後の対物レンズの光学パラメータ（例えば、倍率、開口数）に応じて、また、光源を切換えた場合には、切換後の光源の光学パラメータ（例えば、照明光の波長）に応じて、標本上に適切な照明パターンを形成することが望ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される顕微鏡装置では、干渉縞の移動量については折り返しミラーの角度の変化量により調整することができるのに対して、干渉縞の間隔については回折格子のピッチを変更する必要があることからその調整は容易ではない。このため、光源の光学パラメータや対物レンズの光学パラメータなどの顕微鏡の設定に応じて、適切な照明パターンを形成することができない。
以上のような実情を踏まえ、本発明では、顕微鏡の設定によらず適切な照明パターンで構造化照明を行う顕微鏡システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、構造化照明を行う顕微鏡システムであって、照明光を発する光源と、前記照明光を標本に照射する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズの間の照明光路上で且つ前記対物レンズの瞳共役位置に配置された、前記標本上に縞状の照明パターンを前記光源または前記対物レンズの少なくとも一方の光学パラメータに基づいて形成するように前記照明光の位相をピクセル毎に変調する、２次元のピクセル構造を有する位相変調型の空間光変調器と、前記光源または前記対物レンズの少なくとも一方の前記光学パラメータに基づいて、前記標本上に縞状の照明パターンを形成するための前記ピクセル構造の位相変調パターンを算出する演算部を含み、前記演算部は、干渉縞の位相が異なる複数の前記照明パターンに対応する複数の位相変調パターンと、干渉縞の方向が異なる複数の前記照明パターンに対応する複数の位相変調パターンとを算出するように構成される顕微鏡システムを提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡システムにおいて、前記光学パラメータは、前記光源が発する前記照明光の波長、前記対物レンズの開口数、または、前記対物レンズの倍率の少なくとも一つを含む顕微鏡システムを提供する。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡システムにおいて、前記演算部は、前記光学パラメータと前記照明パターンを形成する前記標本上の範囲に関するパラメータとに基づいて、前記位相変調パターンを算出するように構成される顕微鏡システムを提供する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、前記光源と前記空間光変調器の間の照明光路上に配置された、前記空間光変調器に入射する前記照明光の光束径を可変するビーム径可変光学系を含む顕微鏡システムを提供する。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡システムにおいて、さらに、前記空間光変調器と前記対物レンズの間の照明光路上に配置された、前記空間光変調器の像を前記対物レンズの瞳面に投影する倍率を可変する倍率可変リレー光学系を含む顕微鏡システムを提供する。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の顕微鏡システムにおいて、前記光源は、レーザ光を発するレーザである顕微鏡システムを提供する。
【００１７】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の顕微鏡システムにおいて、前記レーザは、標本中に非線形光学現象を生じさせる高出力パルスレーザである顕微鏡システムを提供する。
本発明の第８の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡システムにおいて、前記演算部は、干渉縞の位相が異なる複数の前記照明パターンと干渉縞の方向が異なる複数の前記照明パターンとを前記標本上に形成して撮像される複数の画像を用いて、数値演算により超解像画像を生成するように構成される顕微鏡システムを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、顕微鏡の設定によらず適切な照明パターンで構造化照明を行う顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムの構成を例示した図である。
【図２】図１に例示される顕微鏡システムの制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本実施例に係る顕微鏡システムについて説明するための図である。図１（ａ）では、本実施例に係る顕微鏡システム１の構成が示されている。図１（ｂ）では、図１（ａ）に例示される顕微鏡システム１に含まれるビームエキスパンダ３の作用の具体例が示されている。
【００２１】
顕微鏡システム１は、蛍光励起用レーザ２から射出されたレーザ光の干渉により標本面１１に配置された図示しない標本上に干渉縞を形成して構造化照明を行う顕微鏡システムであり、レーザ光により励起された標本から生じた蛍光を２次元イメージャー１４で検出する蛍光顕微鏡システムである。
【００２２】
顕微鏡システム１は、図１（ａ）に例示されるように、照明光路上に、照明光であるレーザ光を発する蛍光励起用レーザ２と、蛍光励起用レーザ２からのレーザ光のビーム径を変更するビームエキスパンダ３と、プリズム型ミラー４と、レーザ光の位相を変調して波面を制御する位相変調型の空間光変調器（SLM：Spatial light modulator）５と、瞳リレー光学系６と、対物レンズ１０の光軸に直交するＸＹ平面内で標本を２次元に走査するＸＹスキャナ７と、瞳リレー光学系８と、蛍光励起用レーザ２から射出されたレーザ光を反射させ蛍光を透過させる波長特性を有するダイクロイックミラー９と、標本面１１上の標本にレーザ光を照射する対物レンズ１０と、を含んでいる。
【００２３】
また、顕微鏡システム１は、図１（ａ）に例示されるように、検出光路上に、対物レンズ１０と、ダイクロイックミラー９と、レーザ光を遮断して蛍光を透過させるバリアフィルタ１２と、蛍光を２次元イメージャー１４上に集光させる結像レンズ１３と、蛍光を検出する２次元イメージャー１４と、を含んでいる。
さらに、顕微鏡システム１は、図１（ａ）に例示されるように、演算部１５と、コントロールユニット１６と、入力部１７と、記憶部１８とを含んでいる。  
【００２４】
顕微鏡システム１では、位相変調型の空間光変調器５は、蛍光励起用レーザ２と対物レンズ１０の間の照明光路上で、且つ、対物レンズ１０の瞳共役位置に配置されている。また、ＸＹスキャナ７は、空間光変調器５と対物レンズ１０の間の照明光路上で、且つ、対物レンズ１０の瞳共役位置に配置されている。即ち、空間光変調器５とＸＹスキャナ７と対物レンズ１０の瞳位置は、光学的に共役な関係にある。従って、瞳リレー光学系６は、空間光変調器５の像をＸＹスキャナ７に投影し、瞳リレー光学系８は、ＸＹスキャナ７の像を対物レンズ１０の瞳位置に投影するように構成されている。また、２次元イメージャー１４は、標本面１１と光学的に共役な位置に配置されている。
【００２５】
蛍光励起用レーザ２は、例えば、チタンサファイアレーザである。チタンサファイアレーザは、標本中に非線形光学現象を生じさせる高出力パルスレーザであって、赤外線領域の超短パルスレーザ光を射出する。なお、光源は、標本上に干渉縞が形成される限りレーザに限られないが、可干渉性が高いといった点でレーザが望ましい。
【００２６】
ビームエキスパンダ３は、空間光変調器５に入射する照明光の光束径を可変するビーム径可変光学系であり、蛍光励起用レーザ２と空間光変調器５の間の照明光路上に配置されている。ビームエキスパンダ３は、図１（ａ）に例示されるように、複数のレンズ群（レンズ群３ａ、レンズ群３ｂ）から構成されていて、少なくとも１つのレンズ群が光軸方向に移動することにより蛍光励起用レーザ２から射出されたレーザ光のビーム径を可変するように構成されている。蛍光励起用レーザ２から射出されたレーザ光のビーム径を可変することで、図１（ｂ）に例示されるように、レーザ光が照射される空間光変調器５上の照明範囲（例えば、照明範囲Ｒ１、照明範囲Ｒ２など）を任意に変更することができる。
【００２７】
プリズム型ミラー４は、ビームエキスパンダ３からのレーザ光を空間光変調器５に向けて反射させ、空間光変調器５からのレーザ光を瞳リレー光学系６に向けて反射させるように配置されている。
【００２８】
空間光変調器５は、図１（ｂ）に例示されるように、２次元のピクセル構造を有する位相変調型の空間光変調器であり、対物レンズ１０の瞳共役位置に配置されている。空間光変調器５は、コントロールユニット１６からの制御信号に従って、ピクセル構造の位相変調パターンを変更し、標本上に縞状の照明パターンを形成するように照明光の位相をピクセル毎に変調するように構成されている。
【００２９】
なお、空間光変調器５としては、例えば、反射型の液晶位相変調器、ミラーの駆動により光路長差を生じさせる反射型ミラー位相変調器などを用いることができる。また、図１（ａ）では、空間光変調器５が反射型のデバイスである場合が例示されているが、空間光変調器５は反射型のデバイスに限られず、例えば、透過型の液晶位相変調器などの透過型のデバイスであってもよい。
【００３０】
瞳リレー光学系６は、空間光変調器５を対物レンズ１０の瞳面に投影する倍率を可変する倍率可変リレー光学系であり、空間光変調器５と対物レンズ１０の間の照明光路上に配置されている。瞳リレー光学系６は、図１（ａ）に例示されるように、複数のレンズ群（レンズ群６ａ、レンズ群６ｂ）から構成されていて、少なくとも１つのレンズ群が光軸方向に移動することにより投影倍率を可変するように構成されている。
【００３１】
ＸＹスキャナ７は、例えば、ガルバノミラーや音響光学偏向素子（ＡＯＤ：Acoustic Optical Deflector）であり、縞状の照明パターンが形成される標本上の位置を移動させる光偏向手段として機能する。
【００３２】
演算部１５は、２次元イメージャー１４から出力される複数の画像を用いて数値演算により超解像画像を生成するように構成されている。なお、演算部１５で数値演算に用いられる複数の画像は、照明パターンを構成する干渉縞の位相または方向が異なる状態で複数回標本を撮像することにより取得される。
【００３３】
また、演算部１５は、顕微鏡の設定に応じた適切な位相変調パターンを算出するように構成されている。より具体的には、演算部１５は、観察に使用する光源（ここでは、蛍光励起用レーザ２）または対物レンズ（ここでは、対物レンズ１０）の少なくとも一方の光学パラメータに基づいて、標本上に適切な縞状の照明パターンを形成するためのピクセル構造の位相変調パターンを算出する。なお、演算部１５で算出される位相変調パターンは、干渉縞の間隔が一定で且つ干渉縞の位相または方向が異なる複数の照明パターンに対応する複数の位相変調パターンである。
【００３４】
標本上に形成すべき干渉縞の間隔や撮像間での干渉縞の移動量は、対物レンズの倍率や開口数、照明光の波長などによって異なる。このため、位相変調パターンの算出に使用する光学パラメータは、光源が発する照明光の波長、対物レンズの開口数、または、対物レンズの倍率の少なくとも一つを含んでいることが望ましい。また、光学パラメータに加えて、照明パターンを形成する標本面１１上の範囲（以降、照明範囲と記す）に基づいて、位相変調パターンを算出してもよい。
【００３５】
さらに、演算部１５は、対物レンズの光学パラメータに基づいて、顕微鏡の設定に応じたビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６の適切な設定を算出するように構成されていてもよい。
【００３６】
コントロールユニット１６は、演算部１５で算出された位相変調パターンに空間光変調器５を制御するように構成されている。その結果、空間光変調器５は、蛍光励起用レーザ２または対物レンズ１０の少なくとも一方の光学パラメータに基づいて、標本１１上に縞状の照明パターンを形成するように、照明光の位相をピクセル毎に変調する。また、コントロールユニット１６は、演算部１５で算出された設定に従って、ビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６を制御してもよい。さらに、コントロールユニット１６は、ＸＹスキャナ７を制御してもよい。
【００３７】
入力部１７は、ユーザからの指示を受け付けるように構成されている。ユーザは、入力部１７を用いて、例えば、対物レンズ１０の光学パラメータ（例えば、倍率、開口数、瞳径など）、蛍光励起用レーザ２の光学パラメータ（例えば、レーザ光の波長など）、照明範囲を指定することができる。
【００３８】
記憶部１８は、２次元イメージャー１４から出力される画像や演算部１５で生成される超解像画像を記憶するように構成されている。記憶部１８には、対物レンズ１０及び蛍光励起用レーザ２の光学パラメータなど顕微鏡の設定に関する情報が予め記憶されていてもよい。この場合、入力部１７を介したユーザによる対物レンズ１０及び蛍光励起用レーザ２の光学パラメータの入力を省略することができる。また、顕微鏡システム１が光源や対物レンズを切換えて使用するように構成されている場合には、記憶部１８には、使用され得る複数の光源及び対物レンズの光学パラメータが予め記憶されていてもよい。この場合、ユーザは、入力部１７を介して使用する光源及び対物レンズを選択することで、使用する光源及び対物レンズの光学パラメータを入力部１７に直接入力する作業を省略することができる。
【００３９】
図２は、図１に例示される顕微鏡システムの制御の流れを示すフローチャートである。以下、図１に例示される顕微鏡システム１の制御の流れについて、図２を参照しながら、詳細に説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１では、数値演算の入力として使用する対物レンズ１０または蛍光励起用レーザ２の少なくとも一方の光学パラメータを決定する。光学パラメータは、例えば、入力部１７からユーザが直接入力することによって決定される。または、対物レンズ１０及び蛍光励起用レーザ２の光学パラメータが予め記憶された記憶部１８から後述する位相変調パターンの算出に必要な光学パラメータを読み出すことによって決定されてもよい。対物レンズや光源が切換えて使用される場合には、入力部１７でユーザが使用する対物レンズ及び光源を選択し、選択した対物レンズ及び光源に応じた光学パラメータのうち必要な光学パラメータを記憶部１８から読み出すことによって決定されてもよい。
【００４１】
ステップＳ２では、標本面１１に照明パターンを形成する照明範囲を決定する。照明範囲は、例えば、入力部１７からユーザが直接入力することによって決定される。ユーザからの入力がない場合には、視野全体を照明範囲として決定してもよい。
【００４２】
ステップＳ３では、演算部１５が、ビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６の設定を算出する。対物レンズに入射するレーザ光のビーム径が瞳径に対して大きいと光量の損失が生じてしまうが、ビーム径が小さいと分解能が低下しまう。このため、演算部１５は、ステップＳ１で決定された光学パラメータのうちの対物レンズ１０の瞳径に基づいて、対物レンズに入射するレーザ光のビーム径が瞳径と略同一になるようなビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６の設定（つまり、ビームエキスパンダ３から射出されるビーム径及び瞳リレー光学系６の投影倍率）を算出する。なお、使用する対物レンズの瞳径が小さい場合には、瞳の内部に投影される空間光変調器５のピクセルの数も減少することになる。このため、まず、対物レンズの瞳面に投影される空間光変調器５の像がその瞳の内部に一定数以上のピクセルを含むような瞳リレー光学系６の投影倍率を算出し、さらに、瞳リレー光学系６が算出された投影倍率に設定された状態において対物レンズ１０の瞳に入射するレーザ光のビーム径が瞳径と略同一となるようなビームエキスパンダ３から射出されるビーム径を算出することが望ましい。
【００４３】
ステップＳ４では、コントロールユニット１６が、ステップＳ３で算出された設定に従ってビームエキスパンダ３と瞳リレー光学系６を制御することで、ビームエキスパンダ３から射出されるビーム径と瞳リレー光学系６の投影倍率を変更する。
【００４４】
ステップＳ５では、演算部１５が、顕微鏡の設定に応じた適切な位相変調パターンを算出する。構造化照明法において標本上に形成すべき干渉縞の間隔や撮像間での干渉縞の移動量は、対物レンズの倍率や開口数、照明光の波長などによって異なる。このため、ステップＳ１で決定された光学パラメータのうち蛍光励起用レーザ２が発するレーザ光の波長、対物レンズ１０の開口数、または、対物レンズ１０の倍率の少なくとも一つに基づいて、所望の干渉縞を有する照明パターンを形成する位相変調パターンを算出する。また、標本上の照明範囲が視野全体よりも小さい場合には、単位面積当たりの照明光量が増加することになるため、より明るい画像を得ることができる。このため、上述した光学パラメータに加えて、ステップＳ２で決定された照明範囲に基づいて、所望の干渉縞を有する照明パターンを形成する位相変調パターンを算出することが望ましい。
【００４５】
なお、ステップＳ５では、干渉縞の間隔が一定で且つ干渉縞の位相または方向が互いに異なる複数の照明パターンに対応する複数の位相変調パターンが算出される。例えば、干渉縞の方向が６０度ずつ異なり、干渉縞の位相が干渉縞の間隔の１／３ずつ異なる、計９つの照明パターンに対応する９つの位相変調パターンが算出される。
【００４６】
ステップＳ６では、コントロールユニット１６がステップＳ５で算出された位相変調パターンに空間光変調器５を制御することで、標本面１１上に顕微鏡の設定に応じた適切な照明パターンが形成される。
ステップＳ７では、２次元イメージャー１４が標本を撮像して標本の画像を生成し、ステップＳ８では、記憶部１８が生成された標本の画像を記憶する。
【００４７】
ステップＳ９では、ステップＳ５で算出されたすべての位相変調パターンに空間光変調器５が制御されたかどうかを確認する。これにより、ステップＳ６からステップＳ８が、ステップＳ５で算出されたすべての位相変調パターンに対して繰り返し実行される。
【００４８】
その後、ステップＳ１０で、演算部１５が記憶部１８に記憶された複数の画像を用いた数値演算により超解像画像を生成し、ステップＳ１１で、記憶部１８が生成された超解像画像を記憶する。
【００４９】
本実施形態に係る顕微鏡システム１では、干渉縞の間隔、位相、または方向が異なる照明パターンを空間光変調器５の位相変調パターンを変更することで標本上に形成することができる。このため、任意の照明パターンを標本上に形成することができる。また、顕微鏡システム１では、演算部１５が光源または対物レンズの少なくとも一方の光学パラメータに基づいて位相変調パターンを算出し、コントロールユニット１６が算出された位相変調パターンに空間光変調器５を制御する。このため、対物レンズや光源を切換えて使用する場合にも対応することができる。従って、顕微鏡システム１によれば、顕微鏡の設定によらず、適切な照明パターンで構造化照明を行うことができる。
【００５０】
また、顕微鏡システム１では、演算部１５が対物レンズの光学パラメータに基づいてビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６の設定を算出し、コントロールユニット１６が算出された設定に従ってビームエキスパンダ３及び瞳リレー光学系６を制御する。これにより、対物レンズの瞳に入射するビーム径と瞳径を略同一にすることができる。従って、顕微鏡システム１によれば、瞳径が異なる対物レンズが使用される場合であっても、光量損失を抑制しながら分解能の低下も抑制することができる。
【００５１】
また、顕微鏡システム１では、演算部１５が光学パラメータに加えて照明範囲を考慮して位相変調パターンを算出することで、照明光を必要な範囲にのみ照射することができる。従って、顕微鏡システム１によれば、標本上の照明範囲を制限してより明るい画像を取得することが可能となる。
【００５２】
また、顕微鏡システム１では、対物レンズ１０の瞳共役位置に配置された空間光変調器５の位相変調パターンを変更するだけで任意の照明パターンを標本上に形成することができる。このため、顕微鏡システム１によれば、構成を過度に複雑化することなく、構造化照明を行うことができる。
【００５３】
また、顕微鏡システム１では、空間光変調器５として反射型や透過型の液晶位相変調器を用いることで、機械的な駆動を伴うことなく照明パターンを変更することができる。このため、機械的駆動により生じる振動に起因する照明パターンの劣化が生じず、顕微鏡の設定に応じた適切な照明パターンを標本上に厳密に形成することができる。従って、顕微鏡システム１によれば、設計どおりの超解像性を有する超解像画像を生成することができる。また、高速に位相変調パターンを変更しても振動が生じないため、照明パターンを高速に切換えることが可能であり、その結果、超解像画像を高速に生成することが可能となる。
【００５４】
また、顕微鏡システム１では、位相変調型の空間光変調器５を採用することにより、強度変調型の空間変調器を採用する場合に比べ、空間光変調器への入射光を捨てることなく標本面に投影するので光量ロスを少なくできる。
【００５５】
なお、干渉縞の位相が異なる照明パターンを空間光変調器５の位相変調パターンを変更することで形成する例について説明したが、干渉縞の位相が異なる照明パターンは、ＸＹスキャナ７でレーザ光を偏向することによって形成してもよい。即ち、干渉縞の位相を変更する手段として、空間光変調器５の代わりにＸＹスキャナ７を用いてもよい。
【００５６】
また、図１では、２光子励起蛍光顕微鏡システムの構成が例示されているが、本発明に係る顕微鏡システムは、２光子励起蛍光顕微鏡システムに限られない。本発明に係る顕微鏡システムは、例えば、１光子励起蛍光顕微鏡システムとして構成されてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・顕微鏡システム
２・・・蛍光励起用レーザ
３・・・ビームエキスパンダ
３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ・・・レンズ群
４・・・プリズム型ミラー
５・・・空間光変調器
６、８・・・瞳リレー光学系
７・・・ＸＹスキャナ
９・・・ダイクロイックミラー
１０・・・標本面
１１・・・対物レンズ
１２・・・バリアフィルタ
１３・・・結像レンズ
１４・・・２次元イメージャー
１５・・・演算部
１６・・・コントロールユニット
１７・・・入力部
１８・・・記憶部
【図２】
0006000554.tif 000002
【図１】
0006000554.tif 000003