[发明专利]结构化照明装置、结构化照明显微镜装置以及面形状测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够实现面内方向的超分辨率的结构化照明装置、结构化照明显微镜装置、图案投影型的面形状测定装置。

背景技术

超分辨率显微镜是如下显微镜：为了使从试样出射的衍射光中超过分辨率极限的高空间频率的信息(大角度的衍射光)有助于成像，对照明试样面的照明光束实施调制，对入射到与成像光学系统的试样面大致共轭的位置的成像光束实施解调(参考非专利文献1、专利文献1、专利文献2等。)。

在非专利文献1的方法中，在试样面的附近配置衍射光栅(调制用衍射光栅)，并且在与成像光学系统的试样面大致共轭的位置配置具有与调制用衍射光栅共轭的光栅常数的衍射光栅(解调用衍射光栅)。如果使这2个衍射光栅共轭地移动，则能够将试样的结构与衍射光栅的图案分离来观察。

另一方面，在专利文献1中，公开了将结构化照明显微镜适用于荧光观察的例子。在专利文献1的方法中，将从可干涉光源出射的光束通过衍射光栅分成2个光束，使这2个光束分别聚光到物镜的光瞳上的互不相同的位置。此时2个光束作为角度不同的平行光束而从物镜出射，在试样面上形成重叠的条状的干涉条纹。由此试样面被结构化照明。并且，在专利文献1的方法中，一边使结构化照明的相位步进地变化一边反复取得试样像的图像，对所取得的多个图像实施与所述的分离相当的运算(分离运算)和与所述的解调相当的运算(解调运算)。

顺带，作为使结构化照明的相位步进地变化的方法，有如下方法等：将楔型棱镜插入所述的2个光束的一方并使其向垂直于光轴的方向步进移动的方法；使衍射光栅向垂直于光栅线的方向步进移动的方法；和使试样向结构化照明的俯仰方向步进移动的方法。

进而，在专利文献2的方法中，通过一边使结构化照明的方向步进地变化一边反复取得试样像的图像，在各个方向上获得了超分辨率效果。顺带，作为使结构化照明的方向步进地变化的方法，有通过旋转马达等使衍射光栅或试样绕光轴步进地旋转的方法。

特别是，在非专利文献2的方法中，使用4个音响光学元件使结构化照明的方向或相位变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-242189号公报

专利文献2：美国再发行专利发明第38307号说明书

专利文献3：美国专利申请公开第2009/0219607号公报

非专利文献

专利文献1：W.Lukosz，″Optical system swith resolving powers exceeding the classical limit.II″Journal of the Optical Society of America，VoL.37，P P.932，1967

非专利文献2：Olga Gliko，″Development of fast two-dimensional standing wave microscopy using acousto-optic deflectors″proc.Of SPIE VoL.6861 68610B-8

发明内容

发明要解决的问题

然而，在使光学元件步进移动的情况下，因为使移动了的光学元件静止在适当的位置需要花费一定的时间，所以在专利文献2的方法中难以将直到取得全部必要图像为止的所需时间缩短。特别是，在作为观察对象的试样是生物体样本的情况下，由于试样的结构可能时时刻刻地发生变化，因此图像取得应该尽可能快速地进行。

另外，在如非专利文献2所示使用4个音响光学元件的方法中，因为超分辨率显微镜的光学系复杂，所以相应地在光学系的调整和成本方面不利。

于是，本发明的目的在于，提供一种适于使图像取得高速化的结构的结构化照明装置、有效的结构化照明显微镜装置以及有效的面形状测定装置。

用于解决问题的技术方案

本发明的结构化照明装置具备：光调制器，其配置在从光源出射的出射光束中，在横截该出射光束的方向上配有声波传播路；驱动机构，其通过将用于使所述声波传播路的介质振动的驱动信号提供给所述光调制器，在所述声波传播路内生成声波驻波；和照明光学系统，其使穿过了所述声波传播路的所述出射光束的互不相同的衍射成分进行干涉，将其干涉条纹形成于被观察物。

另外，所述驱动机构可以通过将向所述光调制器提供的所述驱动信号的频率设定成规定的频率来生成所述声波驻波。