(57)【要約】【課題】超解像画像の情報を高速取得することが可能な顕微鏡装置を提供する。【解決手段】標本へ空間変調された照明光を照明する照明光学系を含む顕微鏡装置において、照明光学系は、光束を複数の光束に分割する光束分割部と、複数の光束のうち少なくとも２つの光束を選択するヒータ４４と、ヒータ４４により選択された光束のうち少なくとも１つの光束を位相変調させる導波路型位相変調素子４２とを有し、光束分割部が、入力導波路５０から複数の分岐導波路５１ａ〜５１ｆに分岐することにより光束を複数の光束に分割する導波路型分波器４３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本へ空間変調された照明光を照明する照明光学系を含む顕微鏡装置において、
前記照明光学系は、光束を複数の光束に分割する光束分割部と、前記複数の光束のうち少なくとも２つの光束を選択する光束選択部と、前記光束選択部により選択された光束のうち少なくとも１つの光束を位相変調させる位相変調部とを有し、
前記光束分割部が、入力導波路から複数の分岐導波路に分岐することにより前記光束を複数の光束に分割する多分割導波路素子を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記位相変調部が、前記分岐導波路を挟む少なくとも一対の制御電極を有する導波路型位相変調素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記光束選択部が、前記多分割導波路素子に形成された前記複数の分岐導波路それぞれを加熱することができる加熱部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
標本へ空間変調された照明光を照明する照明光学系を含む顕微鏡装置において、
前記照明光学系は、光束を複数の光束に分割する光束分割部と、前記複数の光束のうち少なくとも２つの光束を選択する光束選択部と、前記光束選択部により選択された光束のうち少なくとも１つの光束を位相変調させる位相変調部とを有し、
前記位相変調部が、少なくとも一対の制御電極を有する導波路型位相変調素子を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項５】
前記光束選択部が、前記複数の光束のうち３つの光束を選択し、
前記位相変調部が、前記光束選択部により選択された３つの光束のうち少なくとも２つの光束を位相変調させるよう構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光束選択部が、前記光束分割部により分割された前記複数の光束のうち、選択する光束を変更することにより、照明光の空間変調の方向を変換するよう構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記空間変調された照明光で照明された前記標本からの変調像を結像する結像光学系と、
前記変調像を撮像する撮像部と、
前記空間変調された照明光の位相を変調する度に前記撮像部により撮像された複数の前記変調像を演算処理して前記標本の画像を生成する画像生成部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡に関し、特に面内方向の超解像を実現できる高解像顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料の微小構造の観察や計測の分野において、より高い空間分解能での観測が求められている。試料の面内分解能を高める方法として、試料からの光のうち、高い空間周波数成分の光を結像させるため、試料面近傍で、あるいは照明光学系中の試料面と共役な位置で、それぞれ光あるいは照明光にある種の変調を加え、結像光学系中の試料面と略共役な位置において、与えた変調に対応する復調を行う手法がある。この例として、特許文献１，２に開示されている方法がある。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２３９９０９号公報
【特許文献２】米国再発行特許発明３８３０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
標本上の構造化照明の位相を変化させる際、光分割手段として利用している格子の位置を並進ステージにより光軸に対して垂直方向に高精度に並進駆動させると、この並進ステージが持つ大きな慣性により位置決め停止に時間が掛かり、高速駆動が困難である。また、構造化照明の方向の回転を回転機構により格子を回転させることで行うと、その回転機構が持つ慣性モーメントにより回転停止までに時間が掛かり、構造化照明の高速回転が困難である。特に観察対象が生きている生物標本の場合は、高速での画像取得が必須であるが、上記のようにメカ的に位置決めする方法では実用的ではないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、超解像画像の情報を高速取得することが可能な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】
【０００６】
本発明を例示する第１の態様に従えば、標本へ空間変調された照明光を照明する照明光学系を含む顕微鏡装置において、照明光学系は、光束を複数の光束に分割する光束分割部と、複数の光束のうち少なくとも２つの光束を選択する光束選択部と、光束選択部により選択された光束のうち少なくとも１つの光束を位相変調させる位相変調部とを有し、光束分割部が、入力導波路から複数の分岐導波路に分岐することにより光束を複数の光束に分割する多分割導波路素子（例えば、実施形態における導波路型分波器４３）を備えることを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
【０００７】
また、本発明を例示する第２の態様に従えば、標本へ空間変調された照明光を照明する照明光学系を含む顕微鏡装置において、照明光学系は、光束を複数の光束に分割する光束分割部と、複数の光束のうち少なくとも２つの光束を選択する光束選択部と、光束選択部により選択された光束のうち少なくとも１つの光束を位相変調させる位相変調部とを有し、位相変調部が、少なくとも一対の制御電極を有する導波路型位相変調素子を備えることを特徴とする顕微鏡装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、導波路素子を利用することで、超解像画像の情報を高速取得することが可能な顕微鏡装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の顕微鏡装置は、導波路素子を利用して構造化照明光で標本を照射することにより超解像画像を取得するものである。
【実施例１】
【００１０】
まず、図１を用いて顕微鏡装置の第１の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態である顕微鏡装置の概略構成図である。図１に示すように、顕微鏡装置には、光ファイバ（光源）１、導波路型分波器４３、導波路型位相変調素子４２、レンズ４１、レンズ４、遮光板６、レンズ７、視野絞り８、レンズ９、励起フィルタ１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、標本（生体標本など）１３、バリアフィルタ１４、第２対物レンズ１５、撮像装置（ＣＣＤカメラなど）２１、制御・演算装置２２、画像表示装置２３が配置される。
【００１１】
このうち、光ファイバ１、導波路型分波器４３、導波路型位相変調素子４２、レンズ４１、レンズ４、遮光板６、レンズ７、視野絞り８、レンズ９、励起フィルタ１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２が照明光学系を構成しており、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１１、バリアフィルタ１４、第２対物レンズ１５が観察光学系（結像光学系）を構成している。照明光学系と観察光学系とは、対物レンズ１２からダイクロイックミラー１１までの光路を共有している。
【００１２】
照明光学系の図示しない可干渉光源からの光は光ファイバ１にて導かれ、この光ファイバ１の出力端部に接続された導波路型分波器４３に入射される。
【００１３】
導波路型分波器４３は、図２に示すように、１本の入力導波路５０から６本に分岐した分岐導波路５１ａ〜５１ｆを備えており、入力導波路５０に入射された入力光をそれぞれ分割して、分岐導波路５１ａ〜５１ｆに同一光強度の６本の光として出射する。分岐導波路５１ａ〜５１ｆにはヒータ４４がそれぞれ備えられており、制御・演算装置２２からの出力信号により所定の電圧を印加することでヒータ４４が通電され、これに対応する導波路部分（出力部分）が局所的に加熱される。これにより加熱された導波路部分の抵抗分が増加することにより光が減衰して、ヒータ４４によって加熱された導波路からの出力光を遮断することができる。このようにヒータ４４を備えることにより、導波路型分波器４３は６本に分岐された分岐導波路５１ａ〜５１ｆからのそれぞれの出力光をオン・オフ切換することができるため、所望の導波路のみ光を出射させることができる。なお、ヒータ４４のオン・オフ切換回路４４ａは、図２において分岐導波路５１ｆにのみ配置されて、他の分岐導波路についてはその図示を省略しているが、オン・オフ切換回路４４ａは６本の分岐導波路５１ａ〜５１ｆの各々に備えられ、６本の分岐導波路５１ａ〜５１ｆそれぞれを別個独立に光出力のオン・オフ切換が可能となっている。
【００１４】
なお、導波路型分波器４３は、上述のように分岐導波路５１ａ〜５１ｆにヒータ４４を備える代わりに、干渉型導波路スイッチを備えて構成してもよい。
【００１５】
導波路型分波器４３の出力側には、６本の分岐導波路５１ａ〜５１ｆにそれぞれ対応する６本の導波路型位相変調素子４２が接続されている。導波路型位相変調素子４２は、図３に示すように、導波路を固定する円環部材７０に光軸を中心として形成される正六角形の各頂点の位置に光軸に対して平行にそれぞれ配置される。このため、各導波路型位相変調素子４２は、光軸に対して垂直な面内において６０°間隔に配置される。各導波路型位相変調素子４２には、各分岐導波路５２ａ〜５２ｆを挟むようにそれぞれ配置された一対（２枚）の電極４５を備えており、コントローラ２２からこの電極間に所定の電圧を印加することで、分岐導波路５２ａ〜５２ｆの屈折率（光路長）を変化させ、出力光の位相を変化させることができる。なお、電極４５の電圧印加回路４５ａは分岐導波路５２ｆのみに配置されその他の図示を省略しているが、電圧印加回路４５ａは６本の分岐導波路５２ａ〜５２ｆに各々備えられており、各分岐導波路５２ａ〜５２ｆに備えられた各電極４５にそれぞれ別個独立して電圧を印加させることができる。
【００１６】
ここで、電圧Ｖを印加させたときの波長λの光の位相変化量Δφは、導波路を形成している物質の物性で決まる定数Ａにより近似的に、
Δφ＝−ＡＶＬ／λ
で表すことができるので、予め所望の位相変化量Δφが得られる印加電圧を求めておくことができる。なお本実施例では、電極間に電圧を印加することで位相変調を行う導波路素子を利用しているが、導波路の加熱や機械的圧力の印加で位相変調を行う導波路素子を利用して構成してもよい。
【００１７】
ここで、この第１の実施形態においては、詳細は後述するように、標本１３上を照射する構造化照明は光軸に対して対称な２光束による干渉で形成する。よって、６本の導波路型位相変調素子４２のうち、光軸に対して正対する２本の導波路型位相変調素子４２から光出力をする必要がる。このため、導波路型分波器４３により光出力のオン・オフ制御を行い、光軸に対して正対する２本の導波路型位相変調素子４２から光出力をさせることにより、光軸に対して対称な２光束を出射する。
【００１８】
導波路型位相変調素子４２から出射した光は、レンズ４１において平行光に変換され、レンズ４により瞳共役面３１に光源像を形成する。この瞳共役位置には遮光板６が配置され、迷光など不要な光を遮光除去している。遮光板６を通過した光は、レンズ７によって標本共役面が形成される位置に配置した視野絞り８を通過したのち、レンズ９および励起フィルタ１０、落射照明系と結像系を分割合成するダイクロイックミラー１１を介して対物レンズ１２の瞳Ｐに２つのスポットを形成する。この２つのスポットは対物レンズ１２の概ね最外周部に形成され、対物レンズ１２から射出する際には、対向する最大ＮＡの角度の平行光束となって標本面を照射する。このとき、２光束は可干渉であるため等間隔の干渉縞の構造をもって標本面を照射するのである。この縞構造をもった照明光を構造化照明と呼ぶ。
【００１９】
レンズ４１とレンズ４による倍率を変化させることで、対物レンズ１２の瞳面上でのスポット位置を調節することができるが、この間隔が標本１３上での構造化照明の周期を決め、この構造化照明顕微鏡の通常の顕微鏡に対する超解像の度合いを決定する。
【００２０】
この構造化照明で標本１３を照射すると、照明光の周期構造と標本１３の周期構造とが干渉して、モアレ干渉縞を生成する。このとき、そのモアレ干渉縞は標本１３の高周波の形状情報を含んでいながら、構造化照明の空間周波数の分だけ低い空間周波数帯域に変換されるため解像限界を超える高い空間周波数の構造の光までもが対物レンズ１２によって捉えられることになる。そして、結像した画像を取得し、既知の照明光の周期構造を演算、復元処理することにより、未知である標本の形状をもとめ可視化する技術が構造化照明超解像顕微鏡の原理である。
【００２１】
そして、標本１３からの光は、対物レンズ１２を通って平行光に変換され、ダイクロイックミラー１１を透過した後、観察光学系の単独光路へ入り、バリアフィルタ１４を透過したのち、第２対物レンズ１５によってＣＣＤカメラなどの撮像装置２１の撮像面１６上に標本の変調像を形成する。この変調像は撮像装置２１によって撮像され、画像データが生成される。この画像データは、標本１３を構造化照明によって超解像観察するための情報を含む。
【００２２】
しかし、この画像データは、上述したように導波路型位相変調素子４３によって変調された照明光で照明された結果の画像であるから、制御・演算装置２２によって公知の画像演算手段により画像処理され、逆の変調（再変調）をかけて復元することで標本像を得て、画像表示装置２３に標本１３の超解像画像を表示することができる。
【００２３】
画像処理で元画像を復元する際には、同じ標本に対して、照明の干渉縞の位相を３回以上変調させて撮影するとよい。それは、変調像には、復調像にとって不要な成分が含まれているからである。つまり、変調像には標本１３の周波数成分が構造化照明によってされた情報のうち０次光成分、＋１次光成分、−１次光成分の３つの未知のパラメータがあるからであり、演算処置で未知数を求めるためには、未知数の数以上の情報が必要になるからである。
【００２４】
そこで、まず制御・演算装置２２から所定の電圧を印加して電流を流すことで導波路型分波器４３のヒータ４４を通電して、導波路型位相変調素子４２で光軸に対して正対することとなる分岐導波路（５２ａと５２ｄ，５２ｂと５２ｅ，５２ｃと５２ｆ）に対応する導波路型分波器４３の分岐導波路（５１ａと５１ｄ，５１ｂと５１ｅ，５１ｃと５１ｆ）のうち、一対の分岐導波路（例えば、５１ａと５１ｄ）のみ光出力をオンとし、残りの分岐導波路（５１ｂと５１ｅ，５１ｃと５１ｆ）からの光の出力は遮断する。その際、流すべき電流量はある閾値電流以上であればよい。導波路を一定温度以上に加熱することで熱的に光のオン・オフを行うからである。
【００２５】
さらに、制御・演算装置２２からの信号により、光出力する分岐導波路５１ａ，５１ｄに接続される導波路型位相変調素子４２の分岐導波路５２ａ，５２ｄのうち一方の導波路に対して電極４５により所定の電圧を印加する。これにより、この一方の導波路に対応する光の位相を変化させることにより、標本１３上の構造化照明の位相を変化させて、それぞれの位相に対する標本の変調像を取得する。位相の変化量は、１／３周期ごと（つまり相対的に０、２π／３、４π／３）にできるだけ均等になるようにする。これは、位相の変化量が不均等の場合には、標本が縞模様に退色してしまうためである。このように構造化照明の位相を変化させて、３つの画像データを取得する。
【００２６】
なお、位相変調を行うのは２本の光のうちどちらか一方のみでよいことから導波路型位相変調器４２は位相変調を行う一方の導波路にのみ備えることとしてもよいが、出射端の大きさと光路長を揃えるためにも各々対称に同一のものを備えることが好ましい。
【００２７】
次に、導波路型位相変調素子４２から光出力する導波路を変更することにより構造化照明の方向を変化させて、再び上記の処理を行って標本の変調像の画像データを取得する。これは構造化照明の方向を複数方向（通常は３方向）に変化させる度に画像データを取得すれば、複数方向に亘り超解像観察するための情報を得ることができるためであり、これにより標本１３の（二次元の）超解像観察が可能となる。よって、構造化照明の方向を０°，１２０°，２４０°の３方向に変化させて画像データを取得する。
【００２８】
具体的には、光軸に対して正対する位置に配置される３対の分岐導波路（５２ａと５２ｄ，５２ｂと５２ｅ，５２ｃと５２ｆ）を順次、光出力オンにすれば、これら導波路の配置上（各導波路は６０°間隔に配置）、０°，１２０°，２４０°の３方向に変化させることができる。このため、これまで光出力していた２本の分岐導波路５２ａ，５２ｄの光をオフにして、光軸に対して互いに正対する他の導波路のうち分岐導波路５２ｂ，５２ｅのみ光出力をオンにして、構造化照明の方向を１２０°変化させたときの標本の変調像の画像データを取得する。そして、最後にこの分岐導波路５２ｂ，５２ｅの光出力をオフにして、光軸に対して互いに正対する残り２本の分岐導波路５２ｃ，５２ｆのみ光出力をオンにして、構造化照明の方向をさらに１２０°変化させたときの標本の変調像の画像データを取得する。
【００２９】
このようにして、制御・演算装置２２は構造化照明の方向が０°，１２０°，２４０°の３方向に設定されるまで画像データ取得を繰り返して、最終的に合計９つの画像データを取得する。
【００３０】
制御・演算装置２２は、上記のようにして得られた９つの画像データを取り込み、特許文献１に記載されるような公知の手段により演算を行って、標本１３の超解像の画像を得ることができる。そして、制御・演算装置２２は、この画像データを画像表示装置２３に送出し、超解像画像を表示する。
【００３１】
以上、第１の実施形態に係る顕微鏡装置では、導波路型分波器４３の導波路に備えられるヒータ４４により光出力をオン・オフ制御して、干渉縞（構造化照明）の方向を回転させることができ、さらに、導波路型位相変調素子４２の電極４５に電圧を印加して、構造化照明の位相変調を行うことができる。したがって、本顕微鏡装置では、超解像画像を高速に取得することが可能である。
【実施例２】
【００３２】
上述の第１の実施形態においては、２光束干渉で形成された構造化照明を用いて超解像画像を取得するように構成した場合について説明したが、この第２の実施形態では、３光束干渉で形成された構造化照明を用いて超解像画像を取得するように構成した場合について説明する。なお、この第２の実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付して、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３３】
なお、以下の説明においては、図４にＸＹＺ直交座標系を設定し、この座標系を参照しつつ説明する。図４に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸およびＹ軸が標本面に平行となるように設定され、Ｚ軸が標本面に対して直交する方向に設定される。
【００３４】
図４は本発明の第２の実施形態である顕微鏡装置の概略構成図である。図４に示すように、第２の実施形態に係る顕微鏡装置には、光ファイバ（光源）１、導波路型分波器４３′、導波路型位相変調素子４２′、レンズ４１、レンズ４、遮光板６′、レンズ７、視野絞り８、レンズ９、励起フィルタ１０、ダイクロイックミラー１１、対物レンズ１２、標本（生体標本など）１３、バリアフィルタ１４、第２対物レンズ１５、撮像装置（ＣＣＤカメラなど）２１、制御・演算装置２２、画像表示装置２３が配置される。このうち、導波路型分波器４３′、導波路型位相変調素子４２′、遮光板６′の構成が第１実施形態とは相違する。
【００３５】
導波路型分波器４３′は、図５に示すように、１本の入力導波路６０から７本に分岐した分岐導波路６１ａ〜６１ｇを備えており、入力導波路６０に入射された入力光をそれぞれ分割して、分岐導波路６１ａ〜６１ｇに同一光強度の７本の光として出射できる。この７本の分岐導波路６１ａ〜６１ｇには、それぞれヒータ４４が備えられ、出力光のオン・オフ切換ができる。そして、導波路型分波器４３′の出力側には、分岐導波路６１ａ〜６１ｇにそれぞれ対応する導波路型位相変調素子４２′が備えられる。
【００３６】
導波路型位相変調素子４２′は、図６に示すように、光軸を中心として形成される正六角形の各頂点の位置に光軸に対して平行に配置されるとともに、この光軸と同一線上の位置にも配置されている。導波路型位相変調素子４２′には、各分岐導波路６２ａ〜６２ｇを挟むように一対の電極４５がそれぞれ備えられ、制御・演算装置２２からこの電極間に所定の電圧を印加することで、分岐導波路６２ａ〜６２ｇの屈折率を変化させ、出力光の位相を変化させる。
【００３７】
遮光板６′は、導波路型位相変調素子４２′から出射されレンズ４１およびレンズ４を介して集光された光が通過可能なピンホールが設けられている。このため、第１の実施形態では遮光していた光軸上に位置する遮光板６′の中心部にもピンホールが開口され、光軸上に集光された光（光軸上に配置された分岐導波路６２ｇから出射された光）を通過させることができる。
【００３８】
制御・演算装置２２から所定の電圧を印加して導波路型分波器４３′のヒータ４４を通電させて光出力のオン・オフ制御を行うことになるが、第２の実施形態では光軸に対して正対する２本の導波路について光出力をオンするとともに、光軸上に配置された分岐導波路６２ｇについて常に光出力をオンする。このように導波路型分波器４３′からは、常に光軸上の光と、光軸に対して正対する２つの光が出力されるようにする。
【００３９】
このように導波路型分波器４３′から出力される３光束のうち、光軸に対して正対する２本の導波路については電極４５に所定の電圧をそれぞれ印加して、一方の導波路の光と他方の導波路の光を常に絶対値が等しく逆符号となるよう位相を変化させ、導波路型位相変調素子４２′から出射させる。光軸上に配置された導波路の光については位相を変化させることなく、導波路型位相変調素子４２′から出射させる。
【００４０】
導波路型位相変調素子４２′から出射した光は、レンズ４１において平行光に変換され、レンズ４により瞳共役面３１に光源像を形成する。そして、この瞳共役位置に配置された遮光板６′を通過した光は、レンズ７によって視野絞り８の位置で標本共役面を形成したのち、レンズ９、励起フィルタ１０、落射照明系および結像系を分割合成するダイクロイックミラー１１を介して対物レンズ１２の瞳Ｐに集光した後、対物レンズ１２から平行光束となって標本面へ所定角度で入射して、互いに干渉する（３光束干渉）。これにより標本１３上は、空間変調された照明光で構造化照明される。
【００４１】
この構造化照明では、標本１３上に±１次光の２光束による干渉縞と、０次光と１次光との２光束による干渉縞と、０次光と−１次光との２光束による干渉縞とが合成されて存在する。このとき、０次光と１次光との干渉縞と、０次光と−１次光との干渉縞とは同一の干渉縞が形成されるため完全に重なった干渉縞となり、±１次光による干渉縞の２倍の周期を有する。このように標本１３上では、±１次光の２光束による干渉縞と、０次光と１次光（０次光と−１次光）の干渉縞とが合成されて存在することとなる。
【００４２】
０次光と１次光（０次光と−１次光）による干渉では、標本１３に対して垂直な光軸方向（Ｚ方向）の波数ベクトルが異なるため、光軸方向にも干渉縞が発生する。この干渉縞の光軸方向の位相がデフォーカスによって、つまり、観察している標本内部の面によって変化するため、０次光と±１次光との３光束により合成された干渉縞は標本１３上でＸＹ方向だけでなく、Ｚ方向（光軸方向）にも構造をもった干渉縞となる。このため、３光束による干渉縞で構造化照明された標本は、第１の実施形態と同じくＸＹ方向の変調に加えて、Ｚ方向にも変調されている。したがって、この変調画像データを取得し、制御・演算装置２２によって公知の画像演算手段により画像処理することで、Ｚ方向の解像力も向上されたいわゆるセクショニング画像を得ることができる。
【００４３】
なお、画像処理で元画像を復元する際には、同じ標本に対して、照明の干渉縞の位相を５回以上変調させて撮影するとよい。それは、変調像には、復調像にとって不要な成分が含まれるからである。つまり、変調像には標本情報の成分として未知の５つのパラメータが存在するからであり、演算処理で未知数を求めるためには、未知数の数以上の情報が必要になるからである。
【００４４】
このため、導波路位相変調素子４２′での位相変調は、光軸に対して正対する２本の導波路に対してそれぞれ位相の絶対値が等しく逆符号となるように±π／５ごとに行うことで、構造化照明の位相変調が２π／５刻みで均等に行われるようにすることが好ましい。このように構造化照明の位相を変化させて、５つの画像データを取得する。
【００４５】
そして、第１の実施形態と同様に、導波路型位相変調素子４２′から光出力する導波路を変更することにより、構造化照明の方向を３方向（０°，１２０°，２４０°）に変化させて画像データを取得する。このとき、上述したように、光軸上に配置された分岐導波路６２ｇについては常に光出力をオンにし、光軸に対して正対するように配置された分岐導波路（６２ａと６２ｄ，６２ｂと６２ｅ，６２ｃと６２ｆ）を順次変更することにより、常に３光束を出射する。
【００４６】
このようにして、制御・演算装置２２は構造化照明の方向が３方向に設定されるまで画像データ取得を繰り返して、最終的に合計１５個の画像データを取得する。そして、制御・演算装置２２は、上記のようにして得られた１５個の画像データを取り込み、特許文献１に記載されるような公知の手段により演算を行って、標本１３の超解像の画像を得ることができる。そして、制御・演算装置２２は、この画像データを画像表示装置２３に送出し、超解像画像を表示する。
【００４７】
以上、第２の実施形態に係る顕微鏡装置では、超解像画像を高速に取得することができるとともに、標本１３の二次元の超解像観察だけでなく、光軸方向（Ｚ方向）の解像力も向上されたいわゆるセクショニング画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施形態である顕微鏡装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に用いる導波路型分波器および導波路型位相変調素子を示す図である。
【図３】第１の実施形態に用いる導波路型位相変調素子を示す図である。
【図４】第２の実施形態である顕微鏡装置の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に用いる導波路型分波器および導波路型位相変調素子を示す図である。
【図６】第２の実施形態に用いる導波路型位相変調素子を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  光ファイバ      ４  レンズ      ６  遮光板      ８  視野絞り
１２  対物レンズ      １３  標本      ４１  レンズ
４２  導波路型位相変調素子（位相変調部）      ４３  導波路型分波器（光束分割部）
４４  ヒータ（光束選択部、加熱部）      ２１  撮像装置（撮像部）
２２  制御・演算装置（画像生成部）      ５０，６０  入力導波路
５１ａ〜５１ｆ，６１ａ〜６１ｇ  分岐導波路
【図１】
2009157084.tif 000003
【図２】
2009157084.tif 000004
【図３】
2009157084.tif 000005
【図４】
2009157084.tif 000006
【図５】
2009157084.tif 000007
【図６】
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