JP2007199397A - Microscope apparatus - Google Patents

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Hisao Osawa
日佐雄 大澤
Yasuo Yonezawa
康男 米澤
Takashi Kawahito
敬 川人
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope apparatus capable of high-speed observation for a structured lighting microscope apparatus having hyperresolution. <P>SOLUTION: In a diffraction grating 51 shown in a drawing (a), a planar body 52 can be slid in a transparent guide 54 in a direction of an arrow and further a grating pattern 53a having a direction perpendicular to a moving direction, a grating pattern 53b having a direction inclined to the moving direction by 60° and a grating pattern 53c having a direction inclined to the moving direction by -60° are formed. By sliding the planar body 52, one among the grating pattern 53a, the grating pattern 53b and the grating pattern 53c is selected and can be used as the diffraction grating. Thereby the same effect as that rotating the diffraction grating by 0°, 120° and 240° can be obtained. Since positioning for selecting the grating pattern does not require high accuracy, high-speed selection of the grating pattern can be executed compared to the case when the diffraction grating is rotated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は顕微鏡装置、さらに詳しくは、超解像度を有する構造化照明顕微鏡装置に関するものである。   The present invention relates to a microscope apparatus, and more particularly to a structured illumination microscope apparatus having super resolution.

光学顕微鏡等の結像光学系による像形成においては、結像光学系固有の伝達関数が存在し、その伝達関数により結像される物体像の特性が制限される。さらに詳しくは、伝達する光学像のフーリエ成分（空間周波数成分）の内、その伝達関数によって定まる特定の空間周波数領域のみが伝達し、残りの空間周波数成分はカットされる。   In image formation by an imaging optical system such as an optical microscope, a transfer function unique to the imaging optical system exists, and the characteristics of the object image formed by the transfer function are limited. More specifically, of the Fourier components (spatial frequency components) of the optical image to be transmitted, only a specific spatial frequency region determined by the transfer function is transmitted, and the remaining spatial frequency components are cut.

例えば、一般の光学顕微鏡においては、対物レンズの開口数（ＮＡ）で定まるカットオフ周波数と呼ばれる空間周波数ｆcutoff、
ｆcutoff＝２ＮＡ／λ （ただし、λ：光の波長）
が存在し、入力した光学像のフーリエ成分の内、そのカットオフ周波数より高い空間周波数成分を結像させることはできない。 For example, in a general optical microscope, a spatial frequency fcutoff called a cutoff frequency determined by the numerical aperture (NA) of the objective lens,
fcutoff = 2NA / λ (where λ is the wavelength of light)
In the Fourier component of the input optical image, a spatial frequency component higher than the cutoff frequency cannot be imaged.

対物レンズの開口数は、対物レンズが観察物体Ｏより取り込める光の円錐の頂角の１／２のサイン関数に観察物体と対物レンズ前面の間の媒質の屈折率を掛け合わせたものであり、例えば空気中にある物体に対しては、開口数は１以上とならないので、カットオフ周波数は２／λ以上にはならない。したがって、空気中に置かれた光の波長の１／２より小さい周期を持つ微細構造は、一般の光学顕微鏡で解像できない。   The numerical aperture of the objective lens is obtained by multiplying the sine function of the apex angle of the light cone that the objective lens can capture from the observation object O by the refractive index of the medium between the observation object and the front surface of the objective lens, For example, for an object in the air, since the numerical aperture does not become 1 or more, the cutoff frequency does not become 2 / λ or more. Therefore, a fine structure having a period smaller than ½ of the wavelength of light placed in the air cannot be resolved by a general optical microscope.

ところが、観察物体と結像光学系の間に空間周波数を変調する手段を挿入することにより、結像光学系では伝達できない空間周波数領域の観察物体の空間周波数成分を結像に反映させることができる。ただし、その場合、結像光学系により結像された観察物体の像は変調を受けているので、その変調の回復（復調）手段を合わせて用いることにより、正しい観察物体像が形成できる。これを光学顕微鏡に適用した場合、従来のカットオフ周波数より高い空間周波数を持つ観察物体の微細構造を解像できるようになる。これを超解像と呼ぶ。   However, by inserting means for modulating the spatial frequency between the observation object and the imaging optical system, the spatial frequency component of the observation object in the spatial frequency region that cannot be transmitted by the imaging optical system can be reflected in the imaging. . However, in this case, since the image of the observation object imaged by the imaging optical system is modulated, a correct observation object image can be formed by using the modulation recovery (demodulation) means together. When this is applied to an optical microscope, it becomes possible to resolve the fine structure of an observation object having a spatial frequency higher than the conventional cutoff frequency. This is called super-resolution.

このような超解像を利用した顕微鏡装置は、生体標本などの被観察物を超解像観察するために使用されている。（特許文献１，２，非特許文献１，２など参照）。前述のように、この手法では、空間変調された照明光で被観察物の構造の空間周波数を変調し、解像限界を超える高い空間周波数の情報を顕微鏡光学系の結像に寄与させる。   A microscope apparatus using such super-resolution is used for super-resolution observation of an observation object such as a biological specimen. (See Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Documents 1 and 2). As described above, in this method, the spatial frequency of the structure of the object to be observed is modulated with the spatially modulated illumination light, and high spatial frequency information exceeding the resolution limit is contributed to the imaging of the microscope optical system.

但し、前述のように、超解像画像を観察するためには変調された被観察物の像（変調像）を復調する必要がある。復調の方法は大別して２種類あり、光学的な復調（非特許文献１，２参照）と、演算による復調（特許文献１，２参照）とがある。なお、光学的な復調は、回折格子などの空間変調素子を用いて変調像を再変調することによって実現する。
特開平１１−２４２１８９号公報 米国再発行特許発明第３８３０７号明細書 W.Lukosz,"Optical systems with resolving powers exceeding the clasical limit.II",Journal of the Optical Society of America,Vol.37,PP.932,1967 W.Lukosz and M.Marchand,Opt. Acta. 10,241,1963 However, as described above, in order to observe the super-resolution image, it is necessary to demodulate the modulated image of the observed object (modulated image). There are roughly two types of demodulation methods: optical demodulation (see Non-Patent Documents 1 and 2) and demodulation by calculation (see Patent Documents 1 and 2). Optical demodulation is realized by re-modulating the modulated image using a spatial modulation element such as a diffraction grating.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-242189 US Reissue Patent No. 38307 Specification W. Lukosz, "Optical systems with resolving powers exceeding the clasical limit. II", Journal of the Optical Society of America, Vol. 37, PP. 932, 1967 W.Lukosz and M. Marchand, Opt. Acta. 10,241,1963

この他、公知技術でないが、本願の発明者等は、照明光学系中に置かれた回折格子の像を、被観察物の表面に結像させて照明を行い、前記照明光により照明された前記被観察物の像を、結像光学系により前記回折格子状に中間像として結像させ、前記回折格子を通過した前記中間像を、リレー光学系により、撮像素子上に結像させる顕微鏡装置にであって、少なくとも前記回折格子から前記被観察物に至る前記照明光学系を構成する光学素子と、前記被観察物から前記回折格子に至る前記結像光学系を構成する光学素子が共用されている顕微鏡装置の発明を行い、特願２００５−２９９３２９号として特許出願している（先願発明という）。   In addition, although not a known technique, the inventors of the present application performed illumination by forming an image of the diffraction grating placed in the illumination optical system on the surface of the object to be observed, and illuminated with the illumination light. A microscope apparatus that forms an image of the object to be observed as an intermediate image in the shape of a diffraction grating by an imaging optical system, and forms the intermediate image that has passed through the diffraction grating on an image sensor by a relay optical system Therefore, at least an optical element constituting the illumination optical system extending from the diffraction grating to the object to be observed and an optical element constituting the imaging optical system extending from the object to be observed to the diffraction grating are shared. Has been filed as Japanese Patent Application No. 2005-299329 (referred to as a prior invention).

以上述べた何れの方法においても、超解像が得られる方向は、回折格子の格子の長さ方向と直角な方向である。よって、２次元的な超解像を得ようとすると、回折格子の向きを変化させて、複数方向（通常は３方向）での撮像を行い、その結果を演算処理する必要がある。   In any of the methods described above, the direction in which super-resolution is obtained is a direction perpendicular to the length direction of the grating of the diffraction grating. Therefore, in order to obtain a two-dimensional super-resolution, it is necessary to change the direction of the diffraction grating, perform imaging in a plurality of directions (usually three directions), and calculate the result.

このような方法を実現する手段として、最も一般的に用いられている方法は、回折格子を回転させて、それに対応する像の撮像を行う方法であり、先願発明においても、その実施の形態においてはこの方法を採用している。   As a means for realizing such a method, the most commonly used method is a method of rotating a diffraction grating and picking up a corresponding image. Adopts this method.

しかしながら、回折格子を回転させて位置決めする方法では、位置決めに時間がかかるという問題点がある。特に生体観察に使用されるLive Cell等の観察には、高速での撮像が必要とされ、回折格子を回転させて位置決めする方法では、実用的でないという問題点がある。   However, the method of positioning by rotating the diffraction grating has a problem that it takes time for positioning. In particular, observation of a Live Cell or the like used for living body observation requires imaging at high speed, and there is a problem that the method of positioning by rotating the diffraction grating is not practical.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高速な観察が可能な顕微鏡装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a microscope apparatus capable of high-speed observation.

光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察物の像を、前記回折格子上に中間像として結像させる結像光学系と、前記中間像の像を形成するリレー光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子は、格子パターンの方向が互いに異なる複数の回折格子が板状体に各々別個に形成されたものであり、前記板状体を連続的に移動させること、或は断続的に移動させることにより、前記照明光学系により照明される回折格子を順次変化させるともに、前記被観察物の表面に結像する前記回折格子の像の位相をも変化させることが可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置である。   An illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of the object to be observed, and an image of the object to be observed illuminated by the illumination optical system on the diffraction grating. A microscope apparatus including an imaging optical system that forms an intermediate image and a relay optical system that forms the intermediate image, wherein the diffraction grating includes a plurality of diffraction gratings having different grating pattern directions. Each is formed separately on a plate-like body, and the diffraction grating illuminated by the illumination optical system is sequentially changed by moving the plate-like body continuously or intermittently. Both are microscope apparatuses characterized in that it is also possible to change the phase of the image of the diffraction grating formed on the surface of the object to be observed.

前記課題を解決するための第２の手段は、光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察物の像を、前記回折格子上に中間像として結像させる結像光学系と、前記中間像の像を形成するリレー光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子が、向きの異なる複数の格子パターンを重畳させて形成されていることを特徴とする顕微鏡装置である。   The second means for solving the above-described problems is an illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in the optical path on the surface of the object to be observed, and illumination by the illumination optical system. A microscope apparatus comprising: an imaging optical system that forms an image of the object to be observed as an intermediate image on the diffraction grating; and a relay optical system that forms the image of the intermediate image. The microscope apparatus is formed by superimposing a plurality of lattice patterns having different directions.

ただし、前記回折格子を移動させる方向を基準にとり、任意の２つの格子パターンの格子の方向が前記基準方向となす角をそれぞれξm、ξn、それぞれの格子ピッチをＰm、Ｐnとするとき、
Ｐm／cos（ξm）＝Ｐn／cos（ξn）の関係が成り立たないものとする。 However, when the direction in which the diffraction grating is moved is used as a reference, the angles between the grating directions of any two grating patterns and the reference direction are ξm and ξn, and the respective grating pitches are Pm and Pn.
It is assumed that the relationship Pm / cos (ξm) = Pn / cos (ξn) does not hold.

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、少なくとも前記回折格子から前記被観察物に至る前記照明光学系を構成する光学素子と、前記被観察物から前記回折格子に至る前記結像光学系を構成する光学素子が共用されていることを特徴とするものである。   Third means for solving the problem is the first means or the second means, and at least an optical element constituting the illumination optical system from the diffraction grating to the object to be observed, The optical elements constituting the imaging optical system from the object to be observed to the diffraction grating are shared.

前記課題を解決するための第４の手段は、光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察の像を結像させる結像光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子は、格子パターンの方向が互いに異なる複数の回折格子が板状体に各々別個に形成されたものであり、前記板状体を連続的に移動させること、或は断続的に移動させることにより、前記照明光学系により照明される回折格子を順次変化させるともに、前記被観察物の表面に結像する前記回折格子の像の位相をも変化させることが可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置である。   A fourth means for solving the above-described problems is an illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of an object to be observed, and illumination by the illumination optical system. A microscope apparatus including an imaging optical system that forms an image of the object to be observed, wherein the diffraction grating has a plurality of diffraction gratings having different grating pattern directions formed separately on a plate-like body. The diffraction grating illuminated by the illumination optical system is sequentially changed by moving the plate-like body continuously or intermittently, and is connected to the surface of the object to be observed. A microscope apparatus characterized in that the phase of an image of the diffraction grating to be imaged can also be changed.

前記課題を解決するための第５の手段は、光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察の像を結像させる結像光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子が、向きの異なる複数の格子パターンを重畳させて形成されていることを特徴とする顕微鏡装置である。   A fifth means for solving the above-described problems is an illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of an object to be observed, and illumination by the illumination optical system. A microscope apparatus comprising an imaging optical system for forming the image to be observed, wherein the diffraction grating is formed by superimposing a plurality of grating patterns having different directions. It is.

ただし、前記回折格子を移動させる方向を基準にとり、任意の２つの格子パターンの格子の方向が前記基準方向となす角をそれぞれξm、ξn、それぞれの格子ピッチをＰm、Ｐnとするとき、
Ｐm／cos（ξm）＝Ｐn／cos（ξn）の関係が成り立たないものとする。 However, when the direction in which the diffraction grating is moved is used as a reference, the angles between the grating directions of any two grating patterns and the reference direction are ξm and ξn, and the respective grating pitches are Pm and Pn.
It is assumed that the relationship Pm / cos (ξm) = Pn / cos (ξn) does not hold.

本発明によれば、高速な観察が可能な顕微鏡装置を提供することができる。   According to the present invention, a microscope apparatus capable of high-speed observation can be provided.

以下、本発明の実施の形態の例を説明するが、これらの実施の形態の主なものは、先願発明の実施の形態の改良であるので、まず、先願発明の実施の形態の例を説明する。図１は、先願発明の実施の形態である顕微鏡装置の概略構成図である。図１に示すとおり、顕微鏡装置には、光源１、コレクタレンズ２、レンズ３、励起フィルタ４、ダイクロイックミラー５、レンズ７、回折格子８、第２対物レンズ９、対物レンズ１０、蛍光色素で標識された標本（生体標本など）１１、バリアフィルタ６、レンズ１２、撮像装置（ＣＣＤカメラなど）２５、制御・演算装置（回路やコンピュータなど）４２、画像表示装置４３、アクチュエータ４０、回転ステージ４１が配置される。   Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described. However, since the main ones of these embodiments are improvements of the embodiments of the prior application, first, examples of the embodiments of the prior application are described. Will be explained. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microscope apparatus according to an embodiment of the invention of the prior application. As shown in FIG. 1, the microscope apparatus includes a light source 1, a collector lens 2, a lens 3, an excitation filter 4, a dichroic mirror 5, a lens 7, a diffraction grating 8, a second objective lens 9, an objective lens 10, and a fluorescent dye. A specimen (biological specimen) 11, a barrier filter 6, a lens 12, an imaging device (CCD camera etc.) 25, a control / arithmetic device (circuit or computer) 42, an image display device 43, an actuator 40, and a rotary stage 41. Be placed.

このうち、光源１、コレクタレンズ２、レンズ３、励起フィルタ４、ダイクロイックミラー５、レンズ７、回折格子８、第２対物レンズ９、対物レンズ１０が照明光学系ＬＳ１を構成しており、対物レンズ１０、第２対物レンズ９、回折格子８、レンズ７、ダイクロイックミラー５、バリアフィルタ６、レンズ１２が観察光学系ＬＳ２を構成している。また、対物レンズ１０と第２対物レンズ９とが結像光学系ＬＳ２１を構成し、レンズ７とレンズ１２とがリレー光学系ＬＳ２２を構成している。照明光学系ＬＳ１と観察光学系ＬＳ２とは、対物レンズ１０からダイクロイックミラー５までの光路を共有している。   Among these, the light source 1, the collector lens 2, the lens 3, the excitation filter 4, the dichroic mirror 5, the lens 7, the diffraction grating 8, the second objective lens 9, and the objective lens 10 constitute the illumination optical system LS1, and the objective lens 10, the second objective lens 9, the diffraction grating 8, the lens 7, the dichroic mirror 5, the barrier filter 6, and the lens 12 constitute an observation optical system LS2. The objective lens 10 and the second objective lens 9 constitute an imaging optical system LS21, and the lens 7 and the lens 12 constitute a relay optical system LS22. The illumination optical system LS1 and the observation optical system LS2 share an optical path from the objective lens 10 to the dichroic mirror 5.

照明光学系ＬＳ１の光源１からの光は、コレクタレンズ２において平行光に変換され、レンズ３により瞳共役面３１に光源像を形成する。その光源像３１からの光は、励起フィルタ４によって波長選択されたのちダイクロイックミラー５によって偏向され、照明光学系ＬＳ１と観察光学系ＬＳ２との共通光路へ入り、レンズ７により標本１１の共役面２２上に集光する。共役面２２から射出した光は、その共役面２２に配置された回折格子８を介して第２対物レンズ９へ入射し、平行光に変換された後、対物レンズ１０を介して標本１１上に回折格子８の像２３を形成する（このとき、対物レンズ１０の後側焦点面に光源像３２が形成される。）。これによって標本１１上は、空間変調された照明光で照明（構造化照明）される。   Light from the light source 1 of the illumination optical system LS1 is converted into parallel light by the collector lens 2, and a light source image is formed on the pupil conjugate plane 31 by the lens 3. The light from the light source image 31 is wavelength-selected by the excitation filter 4 and then deflected by the dichroic mirror 5 and enters the common optical path of the illumination optical system LS 1 and the observation optical system LS 2, and the conjugate surface 22 of the sample 11 by the lens 7. Concentrate on top. The light emitted from the conjugate surface 22 is incident on the second objective lens 9 via the diffraction grating 8 disposed on the conjugate surface 22, converted into parallel light, and then on the specimen 11 via the objective lens 10. An image 23 of the diffraction grating 8 is formed (at this time, a light source image 32 is formed on the rear focal plane of the objective lens 10). Thus, the specimen 11 is illuminated (structured illumination) with spatially modulated illumination light.

ここで、回折格子８は、例えば、１次元の周期構造をもつ位相型又は振幅型の回折格子である。特に、振幅型の回折格子は波長特性が良いため、光源１に白色光源を使用できるので好ましい。光源１としては、白色光源の代わりに単一波長の光源を用いてもよいし、レーザ光源からの光を光ファイバで導き、その端面に形成される二次光源を光源１として用いてもよい。   Here, the diffraction grating 8 is, for example, a phase type or amplitude type diffraction grating having a one-dimensional periodic structure. In particular, an amplitude type diffraction grating is preferable because a white light source can be used as the light source 1 because of its good wavelength characteristics. As the light source 1, a light source having a single wavelength may be used instead of a white light source, or a secondary light source formed on the end face thereof may be used as the light source 1 by guiding light from the laser light source with an optical fiber. .

また、構造化照明の輝度分布（回折格子８の像２３の輝度分布）を正弦波状にするために、回折格子８で生じる次数２以上の余分な回折成分を除去することが望ましい。例えば、回折格子８が位相型である場合は、余分な回折成分が生じやすいので、回折格子８よりも後段の適当な箇所（例えば対物レンズ１０の瞳面）で除去するとよい。或いは、回折格子８の濃度分布を予め正弦波状にしておけば、余分な回折成分の発生を抑え、光量の損失を抑えることができる。   Further, in order to make the luminance distribution of the structured illumination (the luminance distribution of the image 23 of the diffraction grating 8) sinusoidal, it is desirable to remove excess diffraction components of order 2 or more generated in the diffraction grating 8. For example, when the diffraction grating 8 is a phase type, an extra diffraction component is likely to be generated, and therefore, it may be removed at an appropriate position after the diffraction grating 8 (for example, the pupil plane of the objective lens 10). Alternatively, if the density distribution of the diffraction grating 8 is made sinusoidal in advance, the generation of extra diffraction components can be suppressed and the loss of light quantity can be suppressed.

さて、構造化照明された光を励起光として標本１１上では蛍光が発生する。このときに対物レンズ１０側から見た標本１１の構造は、構造化照明により変調されている。変調された構造には、モアレ縞が生じている。このモアレ縞は、標本１１が有する微細構造と構造化照明のパターンとが成すモアレ縞であり、標本１１の微細構造が、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ている。よって、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１０によって捉えられることになる。   Now, fluorescence is generated on the specimen 11 using the structured illumination light as excitation light. At this time, the structure of the specimen 11 viewed from the objective lens 10 side is modulated by structured illumination. Moire fringes are generated in the modulated structure. This moire fringe is a moire fringe formed by the fine structure of the specimen 11 and the pattern of structured illumination, and the fine structure of the specimen 11 is converted to a lower spatial frequency band by the spatial frequency of the structured illumination. . Therefore, even the light having a high spatial frequency structure exceeding the resolution limit is captured by the objective lens 10.

対物レンズ１０によって捉えられた蛍光は、対物レンズ１０及び第２対物レンズ９からなる結像光学系ＬＳ２１により、共役面２２上に標本１１の変調像を形成する。その変調像は、その共役面２２に配置された回折格子８によって再変調される。このようにして生じた再変調像では、空間周波数を変化させた標本１１の構造が、元の空間周波数に戻される。この再変調像に、標本１１の復調像が含まれている。   The fluorescence captured by the objective lens 10 forms a modulated image of the specimen 11 on the conjugate plane 22 by the imaging optical system LS21 including the objective lens 10 and the second objective lens 9. The modulated image is remodulated by the diffraction grating 8 arranged on the conjugate plane 22. In the re-modulated image generated in this way, the structure of the sample 11 whose spatial frequency is changed is returned to the original spatial frequency. The re-modulated image includes the demodulated image of the sample 11.

但し、この再変調像には、復調像にとって不要な回折成分が含まれている。不要な回折成分とは、標本１１から射出された０次回折光に対し回折格子８で生じた±１次回折成分、標本１１から射出された−１次回折光に対する０次回折成分、標本１１から射出された＋１次回折光に対する０次回折成分である。これらの不要な回折成分を再変調像から除去するためには、回折格子８を１周期分若しくはＮ周期分（Ｎは自然数）動かして平均化すればよい。   However, this re-modulated image contains diffraction components that are unnecessary for the demodulated image. Unnecessary diffraction components are ± first-order diffracted components generated by the diffraction grating 8 with respect to the 0th-order diffracted light emitted from the sample 11, zero-order diffracted components with respect to the −1st-order diffracted light emitted from the sample 11, and emitted from the sample 11. This is the 0th order diffraction component for the + 1st order diffracted light. In order to remove these unnecessary diffraction components from the re-modulated image, the diffraction grating 8 may be moved and averaged by one period or N periods (N is a natural number).

再変調像からの蛍光は、レンズ７を介してダイクロイックミラー５を透過した後、観察光学系ＬＳ２の単独光路へ入り、バリアフィルタ６を透過したのち、レンズ１２を介して再変調像の拡大像２４を形成する。つまり、回折格子８で再変調された再変調像は、レンズ７及びレンズ１２からなるリレー光学系ＬＳ２２によって、拡大像２４へとリレーされる。この拡大像２４は、撮像装置２５によって撮像され、再変調像の画像データが生成される。なお、撮像装置２５で撮像する場合、回折格子８を１周期若しくはＮ周期（Ｎは自然数）動かしている間、再変調像を蓄積することによって平均化すれば、復調像の画像データを得ることができる。   Fluorescence from the remodulated image passes through the dichroic mirror 5 through the lens 7, enters the single optical path of the observation optical system LS 2, passes through the barrier filter 6, and then is enlarged through the lens 12. 24 is formed. That is, the remodulated image remodulated by the diffraction grating 8 is relayed to the enlarged image 24 by the relay optical system LS22 including the lens 7 and the lens 12. The magnified image 24 is picked up by the image pickup device 25, and image data of a remodulated image is generated. In the case of imaging with the imaging device 25, if the diffraction grating 8 is moved by one period or N periods (N is a natural number) and averaged by accumulating remodulated images, demodulated image data can be obtained. Can do.

この画像データは、標本１１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。その画像データは、制御・演算装置４２によって取り込まれ、演算が施されてから、画像表示装置４３へと送出される。
以上、本顕微鏡装置は、標本１１の共役面２２から標本１１までの光路を照明光学系ＬＳ１と観察光学系ＬＳ２とで完全に共通光路にすると共に、その共役面２２に回折格子８を配置している。本顕微鏡装置ではこの回折格子８により、標本１１の微細構造の変調を図る。そして、変調された標本１１の微細構造は、この位置に配置された回折格子８により、自動的に再変調される。 This image data includes information for super-resolution observation of the specimen 11 with structured illumination. The image data is captured by the control / arithmetic unit 42, subjected to computation, and then sent to the image display unit 43.
As described above, in the microscope apparatus, the optical path from the conjugate plane 22 of the specimen 11 to the specimen 11 is completely made a common optical path by the illumination optical system LS1 and the observation optical system LS2, and the diffraction grating 8 is arranged on the conjugate plane 22. ing. In this microscope apparatus, the fine structure of the specimen 11 is modulated by the diffraction grating 8. The fine structure of the sample 11 thus modulated is automatically remodulated by the diffraction grating 8 arranged at this position.

なお、回折格子８は、アクチュエータ４０によって格子線に直交する方向Ｄｂへ移動可能である。この移動により、構造化照明の位相が変化する。制御・演算装置４２がアクチュエータ４０及び撮像装置２５を制御し、１フレーム分の画像データを蓄積している間にその位相を１周期分若しくはＮ周期分（Ｎは自然数）だけ変化させることで、その画像データから、構造化照明のパターンと、再変調時に生じた不要な回折成分とを消去する。   The diffraction grating 8 can be moved by the actuator 40 in a direction Db orthogonal to the grating line. This movement changes the phase of the structured illumination. The control / arithmetic unit 42 controls the actuator 40 and the imaging device 25 and changes the phase by one period or N periods (N is a natural number) while accumulating image data for one frame, From the image data, the structured illumination pattern and unnecessary diffraction components generated during re-modulation are eliminated.

また、回折格子８は、回転ステージ４１によってアクチュエータ４０と共に光軸の周りを回転可能である。この回転により、構造化照明の方向が変化する。制御・演算装置４２が回転ステージ４１及び撮像装置２５を制御し、構造化照明の方向を複数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。これにより、標本１１の二次元の超解像観察が可能となる。   The diffraction grating 8 can be rotated around the optical axis together with the actuator 40 by the rotary stage 41. This rotation changes the direction of structured illumination. If the control / arithmetic unit 42 controls the rotary stage 41 and the imaging device 25 and acquires image data every time the direction of the structured illumination is changed in a plurality of directions, information for super-resolution observation in a plurality of directions is obtained. Obtainable. Thereby, two-dimensional super-resolution observation of the specimen 11 becomes possible.

また、以上の動作に必要なプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネットを介して制御・演算装置４２に予めインストールされている。   The program necessary for the above operation is preinstalled in the control / arithmetic unit 42 via a recording medium such as a CD-ROM or the Internet.

次に、本顕微鏡装置のリレー光学系ＬＳ２２に必要な条件を説明する。   Next, conditions necessary for the relay optical system LS22 of the microscope apparatus will be described.

図２は、本顕微鏡装置における観察光学系ＬＳ２の標本１１からレンズ７までの結像光束の開口数を説明する図である。なお、図２では、光束の広がりの変化をわかりやすくするために、回折格子８の像２３と標本１１とをずらして描き、標本１１の共役面２２と回折格子８とをずらして描いている。   FIG. 2 is a diagram for explaining the numerical aperture of the imaging light beam from the specimen 11 to the lens 7 of the observation optical system LS2 in this microscope apparatus. In FIG. 2, the image 23 of the diffraction grating 8 and the sample 11 are drawn while being shifted, and the conjugate plane 22 of the sample 11 and the diffraction grating 8 are drawn while being shifted in order to make it easy to understand the change in the spread of the light beam. .

図２に示すとおり、標本１１の高い空間周波数の構造で発生した蛍光ＬＡは射出角度が大きいため、通常は破線のとおり進行して対物レンズ１０の瞳径内に入射することができない。しかし、その蛍光ＬＡは回折格子８の像２３（つまり構造化照明）により変調されるので、その射出角度が低周波数側（つまり小角度）に変化したものは、実線のとおり進行して対物レンズ１０の瞳径内に入射することが可能になる。   As shown in FIG. 2, the fluorescence LA generated by the high spatial frequency structure of the specimen 11 has a large emission angle, and therefore normally proceeds as indicated by a broken line and cannot enter the pupil diameter of the objective lens 10. However, since the fluorescence LA is modulated by the image 23 of the diffraction grating 8 (that is, structured illumination), the object whose emission angle has changed to the low frequency side (that is, the small angle) proceeds as indicated by the solid line, and the objective lens It is possible to enter within 10 pupil diameters.

この蛍光ＬＡは、結像光学系ＬＳ２１によって共役面２２上に結像した後、回折格子８において再変調される。再変調された蛍光ＬＡ’の射出角度は、高周波側（つまり大角度）に戻されている。   The fluorescence LA is imaged on the conjugate plane 22 by the imaging optical system LS21 and then remodulated in the diffraction grating 8. The emission angle of the re-modulated fluorescence LA ′ is returned to the high frequency side (that is, a large angle).

このような蛍光ＬＡ’を含む結像光束を導光するためには、リレー光学系ＬＳ２２の物体側開口数ＮＡ’を、予め大きく設定しておく必要がある。   In order to guide such an imaging light beam including the fluorescence LA ′, the object-side numerical aperture NA ′ of the relay optical system LS22 needs to be set large in advance.

特に、構造化照明の空間周波数（つまり回折格子８の格子周波数）が高いほど、その結像光束の開き角は大きくなるので、リレー光学系ＬＳ２２の物体側開口数ＮＡ’も大きくする必要がある。   In particular, the higher the spatial frequency of structured illumination (that is, the grating frequency of the diffraction grating 8) is, the larger the opening angle of the imaged light beam is. Therefore, it is necessary to increase the object-side numerical aperture NA ′ of the relay optical system LS22. .

但し、一般に、構造化照明による超解像効果は、対物レンズ１０の解像限界の２倍程度である。なぜなら、照明光学系ＬＳ１によって標本１１上に投影される構造化照明の空間周波数は、対物レンズ１０の解像限界が上限だからである。したがって、リレー光学系ＬＳ２２の物体側開口数ＮＡ’は、或る程度大きければ十分である。   However, in general, the super-resolution effect by structured illumination is about twice the resolution limit of the objective lens 10. This is because the spatial frequency of structured illumination projected onto the specimen 11 by the illumination optical system LS1 is the upper limit of the resolution of the objective lens 10. Therefore, it is sufficient that the object-side numerical aperture NA ′ of the relay optical system LS22 is large to some extent.

次に、制御・演算装置４２の制御に関する動作を説明する。図３は、本顕微鏡装置における観察光学系ＬＳ２の標本１１からレンズ７までの結像光束の開口数を説明する図である。図３に示すとおり、制御・演算装置４２は、再変調像の画像データを取得するに当たり、撮像装置２５の露光開始（ステップＳ１１）から露光終了（ステップＳ１３）までの期間に、構造化照明の位相を１周期分だけ変化させる（ステップＳ１２）。   Next, operations related to the control of the control / arithmetic apparatus 42 will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the numerical aperture of the imaging light beam from the sample 11 to the lens 7 of the observation optical system LS2 in this microscope apparatus. As shown in FIG. 3, when acquiring the image data of the remodulated image, the control / arithmetic unit 42 performs structured illumination during the period from the start of exposure (step S11) to the end of exposure (step S13) of the imaging device 25. The phase is changed by one period (step S12).

このようにして取得された画像データは、構造化照明の位相変化中における再変調像の時間積分であり、構造化照明の輝度分布は正弦波状なので、この画像データからは、構造化照明のパターンは消去される。また、この画像データからは、再変調時に生じた不要な回折成分も消去される。よって、この画像データは、復調像を表す。   The image data acquired in this way is the time integration of the re-modulated image during the phase change of the structured illumination, and the brightness distribution of the structured illumination is sinusoidal. Is erased. Further, unnecessary diffraction components generated at the time of re-modulation are deleted from the image data. Therefore, this image data represents a demodulated image.

さらに、制御・演算装置４２は、構造化照明の方向を変化させてから（ステップＳ１５）、再びステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行い、構造化照明のパターンの消去された別の復調像の画像データを取得する。   Further, after changing the direction of the structured illumination (step S15), the control / arithmetic unit 42 performs the processing of steps S11 to S13 again, and image data of another demodulated image from which the structured illumination pattern has been deleted. To get.

そして、以上のステップＳ１１〜Ｓ１３における復調像の画像データの取得処理は、構造化照明の方向が予め決められた全方向に設定されるまで（ステップＳ１４ＹＥＳとなるまで）繰り返され、構造化照明のパターンの消去された復調像の画像データが、設定された方向の数だけ取得される。   Then, the image data acquisition processing of the demodulated image in the above steps S11 to S13 is repeated until the direction of the structured illumination is set in all predetermined directions (until YES in step S14). The image data of the demodulated image from which the pattern has been deleted is acquired in the number of the set directions.

例えば、制御・演算装置４２は、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を、構造化照明の方向が０°，１２０°，２４０°の３方向に設定されるまで繰り返し、構造化照明のパターンの消去された３つの復調像の画像データＩ1，Ｉ2，Ｉ3を取得する。これらの復調像の画
像データＩ1，Ｉ2，Ｉ3の間では、超解像の方向が１２０°ずつ異なる。 For example, the control / arithmetic unit 42 repeats the processing of steps S11 to S13 until the structured illumination direction is set to three directions of 0 °, 120 °, and 240 °, and the structured illumination pattern is erased. Image data I1, I2, and I3 of three demodulated images are acquired. The direction of super-resolution differs by 120 ° between the image data I1, I2, and I3 of these demodulated images.

次に、制御・演算装置４２の演算に関する動作を説明する。   Next, operations related to the calculation of the control / arithmetic apparatus 42 will be described.

図４は、制御・演算装置４２の演算に関する動作フローチャートである。ここでは、超解像の方向が１２０°ずつ異なる３つの復調像の画像データＩ1，Ｉ2，Ｉ3を取得した場
合の演算を説明する。 FIG. 4 is an operation flowchart regarding the calculation of the control / arithmetic apparatus 42. Here, a description will be given of calculation when image data I1, I2, and I3 of three demodulated images whose super-resolution directions are different by 120 ° are obtained.

先ず、制御・演算装置４２は、３つの復調像の画像データＩ1，Ｉ2，Ｉ3の各々をフー
リエ変換し、波数空間で表現された３つの復調像の画像データＩk1，Ｉk2，Ｉk3を得る（ステップＳ２１）。これら復調像の画像データＩk1，Ｉk2，Ｉk3を図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示した。 First, the control / arithmetic unit 42 Fourier-transforms each of the three demodulated image data I1, I2, and I3 to obtain three demodulated image data Ik1, Ik2, and Ik3 expressed in the wave number space (step). S21). The demodulated image data Ik1, Ik2, and Ik3 are shown in FIGS. 5 (A), (B), and (C).

なお、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において符号Ｉk±1は、変調された状態で（±１次回折光として）結像光学系ＬＳ２１によって伝達された成分（±１次変調成分）を示し、符号Ｉk0は、変調されない状態で（０次回折光として）結像光学系ＬＳ２１によって伝達された成分（０次変調成分）を示す。また、符号Ｄｂは、超解像の方向（構造化照明の方
向）を示し、符号Ｋは、構造化照明の空間周波数を示す。 In FIGS. 5A, 5B, and 5C, symbol Ik ± 1 is a component (± first order modulation component) transmitted by the imaging optical system LS21 in a modulated state (as ± first order diffracted light). The symbol Ik0 indicates a component (0th-order modulation component) transmitted by the imaging optical system LS21 in an unmodulated state (as 0th-order diffracted light). The symbol Db indicates the direction of super-resolution (structured illumination
The symbol K indicates the spatial frequency of the structured illumination.

続いて、制御・演算装置４２は、３つの復調像の画像データＩk1，Ｉk2，Ｉk3を、図６に示すとおり波数空間上で合成し、１つの合成画像データＩkを得る（ステップＳ２２）。３つの復調像の画像データＩk1，Ｉk2，Ｉk3は、互いのデータ範囲を重複させている（共通の空間周波数成分を含んでいる）ので、制御・演算装置４２は、合成に当たり、重複したデータについてはそれらの平均値をとり、その平均値を合成画像データＩkのデータとする。この平均によって、合成画像データＩkの低周波数成分の寄与が大きくなりすぎるのを抑えることで、高周波数成分の相対的な寄与が小さくなるのを防ぐことができる。   Subsequently, the control / arithmetic unit 42 synthesizes the image data Ik1, Ik2, and Ik3 of the three demodulated images on the wave number space as shown in FIG. 6 to obtain one synthesized image data Ik (step S22). Since the image data Ik1, Ik2, and Ik3 of the three demodulated images overlap each other's data ranges (including a common spatial frequency component), the control / arithmetic unit 42 determines the overlapping data in the synthesis. Takes an average value thereof and uses the average value as data of the composite image data Ik. By suppressing the contribution of the low frequency component of the composite image data Ik from becoming too large by this average, it is possible to prevent the relative contribution of the high frequency component from becoming small.

続いて、制御・演算装置４２は、合成画像データＩkを逆フーリエ変換し、実空間で表現された画像データＩを得る。この画像データＩは、１２０°ずつ異なる３方向に亘る標本１１の超解像画像を表現する（ステップＳ２３）。制御・演算装置４２は、この画像データＩを画像表示装置４３へ送出し、超解像画像を表示する。   Subsequently, the control / arithmetic unit 42 performs inverse Fourier transform on the composite image data Ik to obtain image data I expressed in real space. The image data I represents a super-resolution image of the specimen 11 in three directions that differ by 120 ° (step S23). The control / arithmetic unit 42 sends the image data I to the image display unit 43 to display a super-resolution image.

以上、本顕微鏡装置では、図１に示したとおり標本１１からの光が回折格子８で再変調され、さらに回折格子８を動かして平均化して不要な回折成分を除去することによって復調像を得ている。したがって、復調演算をしない分だけ復調像の画像データは高速に得られる。   As described above, in this microscope apparatus, as shown in FIG. 1, the light from the specimen 11 is remodulated by the diffraction grating 8, and further, the diffraction grating 8 is moved and averaged to remove unnecessary diffraction components, thereby obtaining a demodulated image. ing. Therefore, the image data of the demodulated image can be obtained at high speed as much as the demodulation operation is not performed.

しかも、変調と再変調とに同一の回折格子８の同一の領域が用いられるので、仮にその回折格子８に形状誤差や配置誤差があったとしても、変調のパターンと再変調のパターンとを同一にすることができる。したがって、回折格子８の形状誤差や配置誤差は、復調像の画像データに対しノイズを殆ど与えない。このことは、構造化照明の位相を変化させたときや、構造化照明の方向を変化させたときにも同様に当てはまる。したがって、本顕微鏡装置では超解像画像が高精度に得られる。   In addition, since the same region of the same diffraction grating 8 is used for modulation and re-modulation, even if there is a shape error or an arrangement error in the diffraction grating 8, the modulation pattern and the re-modulation pattern are the same. Can be. Therefore, the shape error or the arrangement error of the diffraction grating 8 hardly gives noise to the image data of the demodulated image. This is also true when the phase of structured illumination is changed or when the direction of structured illumination is changed. Therefore, this microscope apparatus can obtain a super-resolution image with high accuracy.

また、本顕微鏡装置では、標本１１の共役面２２に回折格子８を配置する都合上、その共役面２に形成された再変調像をリレーしてから撮像装置２５で撮像する必要がある。しかし、本顕微鏡装置のリレー光学系ＬＳ２２は、超解像に必要な情報を確実に取得することができる。   Further, in this microscope apparatus, for the convenience of arranging the diffraction grating 8 on the conjugate plane 22 of the specimen 11, it is necessary to relay the remodulated image formed on the conjugate plane 2 and then capture the image with the imaging apparatus 25. However, the relay optical system LS22 of the microscope apparatus can reliably acquire information necessary for super-resolution.

また、本顕微鏡装置では、複数の画像データを合成する際に（図４ステップＳ２２）、それら画像データが共通して有する空間周波数成分を平均化するので、高周波数成分の減衰の少ない良好な超解像画像を得ることができる。   In addition, when synthesizing a plurality of pieces of image data (step S22 in FIG. 4), the present microscope apparatus averages the spatial frequency components that the image data has in common, so that a good super frequency with little attenuation of high frequency components can be obtained. A resolution image can be obtained.

以下、本発明の実施の形態の例を３例説明するが、これらの実施の形態の基本的な構成は、図１に示した先願発明の実施の形態とほとんど同じであり、回折格子とその駆動機構の構成が異なるだけであるので、図１と同じ部分にには同じ符号を付してその説明を省略する。   In the following, three examples of embodiments of the present invention will be described. The basic configuration of these embodiments is almost the same as that of the embodiment of the prior invention shown in FIG. Since only the configuration of the drive mechanism is different, the same parts as those in FIG.

図７に、本発明の実施の形態で使用する回折格子の概要を示す。図７（ａ）に示す回折格子５１は、板状体５２が、透明なガイド５４の中を、矢印方向にスライドするようになっており、移動方向に直角な方向を有する格子パターン５３ａと、移動方向に６０°傾いた方向を有する格子パターン５３ｂと、移動方向に−６０°傾いた方向を有する格子パターン５３ｃが形成されている。板状体５２をスライドさせることにより、格子パターン５３ａ、５３ｂ、５３ｃのうちの一つを選択して、回折格子として使用可能なようになっている。それにより、図１において、回折格子８を、０°、１２０°、２４０°回転させたのと同じ効果が得られる。この格子パターンの選択のための位置合わせは、高精度を要しないので、図１に示すような、回折格子８を回転させる場合に比して、高速に格子パターンの選択が可能である。また、板状体５２を、各格子パターン位置で停止させないで、連続的に往復運動させながら画像データを取得することもできる。   FIG. 7 shows an outline of the diffraction grating used in the embodiment of the present invention. The diffraction grating 51 shown in FIG. 7A has a grating pattern 53a in which the plate-like body 52 slides in the direction of the arrow in the transparent guide 54, and has a direction perpendicular to the moving direction; A lattice pattern 53b having a direction inclined by 60 ° in the moving direction and a lattice pattern 53c having a direction inclined by −60 ° in the moving direction are formed. By sliding the plate-like body 52, one of the grating patterns 53a, 53b, and 53c can be selected and used as a diffraction grating. Accordingly, the same effect as that obtained by rotating the diffraction grating 8 by 0 °, 120 °, and 240 ° in FIG. 1 can be obtained. Since the alignment for selecting the grating pattern does not require high precision, the grating pattern can be selected at a higher speed than when the diffraction grating 8 is rotated as shown in FIG. Further, it is also possible to acquire image data while continuously reciprocating the plate-like body 52 without stopping at each lattice pattern position.

なお、位相の１周期分、又はＮ周期分の積分のための格子パターンの駆動も、板状体５２を矢印の方向に移動させることによって行うことができる。このとき、格子パターン５３ｂ、５３ｃにおいては、格子パターンのピッチをＰとすると、Ｐ／cos（60°）＝２Ｐを一周期と考えて行わなければならないのは言うまでもない。   Note that the driving of the lattice pattern for integration of one phase of the phase or N cycles can also be performed by moving the plate-like body 52 in the direction of the arrow. At this time, in the lattice patterns 53b and 53c, if the pitch of the lattice pattern is P, it goes without saying that P / cos (60 °) = 2P must be considered as one cycle.

図７（ｂ）に示す回折格子５５においては、円形板状体５６内の同心円上の場所に、格子パターン５３ａ、５３ｂ、５３ｃが形成されている。これらの格子パターンは全体として矩形をしているが、その矩形の中心と円形板状体５６の中心を結ぶ線に対する格子の方向のなす角度は、格子パターン５３ａで、０°、格子パターン５３ｂで６０°、格子パターン５３ｃで−６０°となっている。   In the diffraction grating 55 shown in FIG. 7B, grating patterns 53 a, 53 b, and 53 c are formed at concentric locations in the circular plate-like body 56. These lattice patterns are rectangular as a whole, but the angle formed by the direction of the lattice with respect to the line connecting the center of the rectangle and the center of the circular plate-like body 56 is 0 ° for the lattice pattern 53a, and for the lattice pattern 53b. The angle is 60 ° and the lattice pattern 53c is −60 °.

円形板状体５６を、その中心の周りに回転させることにより、格子パターン５３ａ、５３ｂ、５３ｃのうちの一つを選択して、回折格子として使用可能なようになっている。それにより、図１において、回折格子８を、０°、１２０°、２４０°回転させたのと同じ効果が得られる。この格子パターンの選択のための位置合わせは、高精度を要しないので、図１に示すような、回折格子８を回転させる場合に比して、高速に格子パターンの選択が可能である。また、円形板状体５６を、各格子パターン位置で停止させないで、連続的に回転運動させながら画像データを取得することもできる。   By rotating the circular plate 56 around its center, one of the grating patterns 53a, 53b, 53c can be selected and used as a diffraction grating. Accordingly, the same effect as that obtained by rotating the diffraction grating 8 by 0 °, 120 °, and 240 ° in FIG. 1 can be obtained. Since the alignment for selecting the grating pattern does not require high precision, the grating pattern can be selected at a higher speed than when the diffraction grating 8 is rotated as shown in FIG. Further, it is also possible to acquire image data while continuously rotating the circular plate-like body 56 without stopping at each lattice pattern position.

なお、位相の１周期分、又はＮ周期分の積分のための格子パターンの駆動も、円形板状体５６を、その中心の周りに回転させることによって行うことができる。このとき、格子パターン５３ｂ、５３ｃにおいては、格子パターンのピッチをＰとすると、Ｐ／cos（60°）＝２Ｐを一周期と考えて行わなければならないのは言うまでもない。   Note that the driving of the grating pattern for integration of one phase of the phase or N cycles can also be performed by rotating the circular plate-like body 56 around its center. At this time, in the lattice patterns 53b and 53c, if the pitch of the lattice pattern is P, it goes without saying that P / cos (60 °) = 2P must be considered as one cycle.

厳密に言うと、格子パターンの移動が円周上で行われるので、格子パターンを直線に沿って移動させた場合と異なり、誤差が発生する。しかし、格子パターンの大きさに比して、円形板状体５６の半径を十分おおきくとっておけば、この回転運動を、実質的に直線運動と見なすことができる。実用上は、格子パターンの矩形のうち、円形板状体５６の半径方向の長さをｈ、円形板状体５６の中心から、格子パターンの矩形の中心までの距離をＲとすると、ｈ／Ｒ≦0.01としておけば、問題は生じない。   Strictly speaking, since the lattice pattern is moved on the circumference, an error occurs unlike the case where the lattice pattern is moved along a straight line. However, if the radius of the circular plate-like body 56 is sufficiently large as compared with the size of the lattice pattern, this rotational motion can be regarded as a substantially linear motion. Practically, if the length of the circular plate-like body 56 in the radial direction of the lattice pattern rectangle is h, and the distance from the center of the circular plate-like body 56 to the center of the lattice pattern rectangle is R, h / If R ≦ 0.01, no problem occurs.

図７（ｃ）に示す回折格子５７においては、円筒板状体５８に、格子パターン５３ａ、５３ｂ、５３ｃが形成されている。これらの格子パターンは全体として矩形をしているが、円筒板状体５８の中心線と格子の方向のなす角度は、格子パターン５３ａで、０°、格子パターン５３ｂで６０°、格子パターン５３ｃで−６０°となっている。   In the diffraction grating 57 shown in FIG. 7C, grating patterns 53 a, 53 b, and 53 c are formed on the cylindrical plate body 58. These lattice patterns are rectangular as a whole, but the angles formed by the center line of the cylindrical plate-like body 58 and the direction of the lattice are 0 ° for the lattice pattern 53a, 60 ° for the lattice pattern 53b, and for the lattice pattern 53c. It is −60 °.

円筒板状体５８を、その中心の周りに回転させることにより、格子パターン５３ａ、５３ｂ、５３ｃのうちの一つを選択して、回折格子として使用可能なようになっている。それにより、図１において、回折格子８を、０°、１２０°、２４０°回転させたのと同じ効果が得られる。この格子パターンの選択のための位置合わせは、高精度を要しないので、図１に示すような、回折格子８を回転させる場合に比して、高速に格子パターンの選択が可能である。また、円筒板状体５８を、各格子パターン位置で停止させないで、連続的に回転運動させながら画像データを取得することもできる。   By rotating the cylindrical plate 58 around its center, one of the grating patterns 53a, 53b, and 53c can be selected and used as a diffraction grating. Accordingly, the same effect as that obtained by rotating the diffraction grating 8 by 0 °, 120 °, and 240 ° in FIG. 1 can be obtained. Since the alignment for selecting the grating pattern does not require high precision, the grating pattern can be selected at a higher speed than when the diffraction grating 8 is rotated as shown in FIG. Further, it is also possible to acquire image data while continuously rotating the cylindrical plate-like body 58 without stopping at each lattice pattern position.

なお、位相の１周期分、又はＮ周期分の積分のための格子パターンの駆動も、円形板状体５６を、その中心の周りに回転させることによって行うことができる。このとき、格子パターン５３ｂ、５３ｃにおいては、格子パターンのピッチをＰとすると、Ｐ／cos（60°）＝２Ｐを一周期と考えて行わなければならないのは言うまでもない。   Note that the driving of the grating pattern for integration of one phase of the phase or N cycles can also be performed by rotating the circular plate-like body 56 around its center. At this time, in the lattice patterns 53b and 53c, if the pitch of the lattice pattern is P, it goes without saying that P / cos (60 °) = 2P must be considered as one cycle.

厳密に言うと、格子パターンが円筒上に形成されているため、その像には、像面湾曲が発生する。しかし、円筒の半径を十分大きくとるか、像面湾曲補正光学系を付加することにより、この像面湾曲を実際上問題とならない程度にすることができる。   Strictly speaking, since the lattice pattern is formed on the cylinder, field curvature occurs in the image. However, this curvature of field can be reduced to a level that does not actually cause a problem by making the radius of the cylinder sufficiently large or adding a field curvature correction optical system.

図８は、図７（ａ）に示す回折格子５１を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。図１と異なり回転ステージは設けられておらず、回折格子５１は、リニアモータ等の駆動装置６１により、矢印の方向に駆動される。これにより、各格子パターンは、光軸上で、標本１１と光学的に共役な位置に来るようになっている。制御・演算装置４２は、駆動装置６１を介して回折格子５１を駆動して、所望の格子パターンを選択すると共に、当該格子パターンを所定周期移動させてその積分値をとることにより平均を求める。   FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the diffraction grating 51 illustrated in FIG. 7A is attached to the microscope apparatus. Unlike FIG. 1, no rotation stage is provided, and the diffraction grating 51 is driven in the direction of the arrow by a driving device 61 such as a linear motor. Thereby, each lattice pattern comes to a position optically conjugate with the specimen 11 on the optical axis. The control / arithmetic unit 42 drives the diffraction grating 51 via the drive unit 61 to select a desired grating pattern and moves the grating pattern for a predetermined period to obtain an average value by taking the integral value.

格子を連続駆動させる場合には、その駆動と撮像装置とを同期させ、各格子パターン像が顕微鏡視野を覆った時点から、格子が整数周期移動した時点まで撮像を行うことで、複数方向の空間変調像を別々に得ることができる。その他の作用は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。   When the grid is driven continuously, the drive and the imaging device are synchronized, and imaging is performed from the time when each grid pattern image covers the microscope field of view to the time when the grid moves an integer number of times, so that space in multiple directions is obtained. Modulated images can be obtained separately. Other operations are the same as those shown in FIG.

図９は、図７（ｂ）に示す円形（円盤状）の回折格子５５を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。回折格子５５は、モータ６２により回転されるようになっており、回転した際、各格子パターンが、光軸上で、標本１１と光学的に共役な位置に来るようになっている。制御・演算装置４２は、モータ６２を駆動して、所望の格子パターンを選択すると共に、当該格子パターンを所定周期移動させてその積分値をとることにより平均を求める。その他の作用は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。   FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the circular (disc-shaped) diffraction grating 55 illustrated in FIG. 7B is attached to the microscope apparatus. The diffraction grating 55 is rotated by a motor 62, and when rotated, each grating pattern comes to an optically conjugate position with the sample 11 on the optical axis. The control / arithmetic unit 42 drives the motor 62 to select a desired lattice pattern and moves the lattice pattern for a predetermined period to obtain an average value by taking the integral value. Other operations are the same as those shown in FIG.

図１０は、図７（ｃ）に示す円筒状の回折格子５７を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。回折格子５７は、ドラム回転装置６３により回転されるようになっており、回転した際、各格子パターンが、光軸上で、標本１１と光学的に共役な位置に来るようになっている。制御・演算装置４２は、ドラム回転装置６３を駆動して、所望の格子パターンを選択すると共に、当該格子パターンを所定周期移動させてその積分値をとることにより平均を求める。   FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the cylindrical diffraction grating 57 illustrated in FIG. 7C is attached to the microscope apparatus. The diffraction grating 57 is rotated by the drum rotating device 63, and when rotated, each grating pattern comes to an optically conjugate position with the sample 11 on the optical axis. The control / arithmetic unit 42 drives the drum rotating device 63 to select a desired lattice pattern, and obtains an average by moving the lattice pattern for a predetermined period and taking its integral value.

なお、回折格子５７と光学系の干渉を避けるため、折り曲げミラー６４が設けられており、この折り曲げミラー６４により、光路が９０°折り曲げられている。よって、実際の光学系においては、図１０において折り曲げミラー６４より上部にある部分は、その上部が紙面の手前側となるようになっているが、図示の都合上、光路が折り曲げられていないものとして、同一平面に作図を行っている。また、回折格子５７の格子パターン面が光軸に垂直でないことに起因する像面湾曲を補正するために、補正光学系６５が設けられている。その他の作用は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。   In order to avoid interference between the diffraction grating 57 and the optical system, a bending mirror 64 is provided, and the optical path is bent by 90 ° by the bending mirror 64. Therefore, in the actual optical system, the part above the folding mirror 64 in FIG. 10 is such that the upper part is on the near side of the paper surface, but the optical path is not bent for convenience of illustration. As shown in FIG. In addition, a correction optical system 65 is provided in order to correct curvature of field caused by the fact that the grating pattern surface of the diffraction grating 57 is not perpendicular to the optical axis. Other operations are the same as those shown in FIG.

以上の実施の形態においては、１つの回折格子上に複数の格子パターンを形成し、それらを適宜選択して使用していたが、１つの回折格子上に異なる格子パターンを重畳して形成し、それらを一度に使用するようにしてもよい。このような回折格子の例を、図１１に示す。回折格子５９上には、格子パターン５３ｄが設けられているが、この格子パターンは、その格子の方向が６０°ずつ異なる３つの格子パターンを重畳させたものである。ただし、前記回折格子を移動させる方向を基準に取り、任意の２つの格子パターンの格子の方向が前記基準方向となす角をそれぞれξm、ξn、それぞれの格子ピッチをそれぞれＰm、Ｐnとするとき、Ｐm／cos（ξm）＝Ｐn／cos（ξn）の関係が成り立たないように、格子パターンのピッチと角度を選ぶ必要がある。例えば、格子ピッチをすべて等しくし、前記回折格子を移動させる方向と各格子の方向とがなす角を、それぞれ、−４５°、１５°、７５°とするとこのような条件を満たし、かつ、各格子の方向が６０°ずつ異なるようにすることができる。   In the above embodiment, a plurality of grating patterns are formed on one diffraction grating, and they are appropriately selected and used. However, different grating patterns are superimposed on one diffraction grating, and are formed. They may be used at once. An example of such a diffraction grating is shown in FIG. A grating pattern 53d is provided on the diffraction grating 59. This grating pattern is obtained by superimposing three grating patterns whose grating directions are different by 60 °. However, when taking the direction in which the diffraction grating is moved as a reference, the angles between the grating directions of any two grating patterns and the reference direction are ξm and ξn, and the grating pitches are Pm and Pn, respectively. It is necessary to select the pitch and angle of the lattice pattern so that the relationship Pm / cos (ξm) = Pn / cos (ξn) does not hold. For example, if the grating pitches are all equal, and the angles formed by the direction in which the diffraction grating is moved and the direction of each grating are −45 °, 15 °, and 75 °, respectively, these conditions are satisfied, and The direction of the grating can be different by 60 °.

このような条件の下で、格子ピッチをＰとするとき、回折格子をＰ／cos(-45°)移動させて、その間の出力の積分をとれば、格子の方向が−４５°の格子パターンについての、１周期分の平均値を求めることができ、Ｐ／cos(15°)移動させて、その間の出力の積分をとれば、格子の方向が１５°の格子パターンについての、１周期分の平均値を求めることができ、Ｐ／cos(75°)移動させて、その間の出力の積分をとれば、格子の方向が７５°の格子パターンについての、１周期分の平均値を求めることができる。このようにして、１つの回折格子を、一方向に移動させることにより、１５°方向、１３５°方向、２５５°方向の超解像を行うことができる。   Under these conditions, when the grating pitch is P, if the diffraction grating is moved by P / cos (−45 °) and the output is integrated during that time, the grating pattern has a grating direction of −45 °. The average value for one period can be obtained, and if P / cos (15 °) is moved and the output is integrated during that period, one period of the grating pattern with a grating direction of 15 ° is obtained. The average value for one period can be obtained for a lattice pattern with a lattice direction of 75 ° by moving P / cos (75 °) and integrating the output during that time. Can do. In this way, by moving one diffraction grating in one direction, super-resolution in the 15 ° direction, the 135 ° direction, and the 255 ° direction can be performed.

さらに、全ての格子方向について、事実上整数周期となる距離だけ格子を移動させながら撮像を行うことで、すべての方向について超解像となる単一の画像を得ることもできる。この場合には、図４に示した画像の合成は不要である。   Furthermore, it is also possible to obtain a single image that is super-resolution in all directions by performing imaging while moving the grating by a distance that is practically an integer period in all lattice directions. In this case, the image synthesis shown in FIG. 4 is not necessary.

図１２は、図１１に示す回折格子５９を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。図１２は、図１とほとんど同じであり、回折格子５９の回折パターン５３ｄが、光軸上で、標本１１と光学的に共役な位置に来るようになっている。制御・演算装置４２は、駆動装置６１を介して回折格子５９を駆動して、格子パターンを所定周期移動させてその積分値をとることにより平均を求める。その他の作用は図１に示したものと同じであるので、その説明を省略する。   FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the diffraction grating 59 illustrated in FIG. 11 is attached to the microscope apparatus. FIG. 12 is almost the same as FIG. 1, and the diffraction pattern 53d of the diffraction grating 59 is positioned optically conjugate with the sample 11 on the optical axis. The control / arithmetic unit 42 drives the diffraction grating 59 via the drive unit 61, moves the grating pattern for a predetermined period, and obtains an average value thereof to obtain an average. Other operations are the same as those shown in FIG.

以上の実施の形態は、回折格子と共役な位置に標本を置き、照明光学系により回折格子の像を標本上に形成すると共に、標本の像を同じ回折格子上に形成することによって像の復調を行う方式の顕微鏡装置に関するものであった。しかしながら、本発明は、特許文献１に記載されるような、回折格子と共役な位置に標本を置き、照明光学系により回折格子の像を標本上に作製すると共に、標本の像を撮像し、計算によって像の復調を行う方式の顕微鏡装置にも適用できる。   In the above embodiment, the specimen is placed at a position conjugate with the diffraction grating, and an image of the diffraction grating is formed on the specimen by the illumination optical system, and the image of the specimen is formed on the same diffraction grating, thereby demodulating the image. It was related with the microscope apparatus of the system which performs. However, the present invention, as described in Patent Document 1, places the sample at a position conjugate with the diffraction grating, creates an image of the diffraction grating on the sample by the illumination optical system, captures the image of the sample, The present invention can also be applied to a microscope apparatus that demodulates an image by calculation.

例えば、特許文献１の図１５には、その実施の形態の例が示されているが、この図における回折格子を、以上の実施の形態で述べた回折格子で置き換えることにより、回折格子を回転させる必要が無くなり、本発明と同様の作用効果を奏することができる。このような光学系の概要については、特許文献１を参照することによって理解することができるので、その説明を省略する。   For example, FIG. 15 of Patent Document 1 shows an example of the embodiment, and the diffraction grating is rotated by replacing the diffraction grating in this figure with the diffraction grating described in the above embodiment. Therefore, it is possible to achieve the same effects as the present invention. Since the outline of such an optical system can be understood by referring to Patent Document 1, the description thereof is omitted.

先願発明の実施の形態である顕微鏡装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the microscope apparatus which is embodiment of prior invention. 先願発明の実施の形態である顕微鏡装置における観察光学系ＬＳ２の標本１１からレンズ７までの結像光束の開口数を説明する図である。It is a figure explaining the numerical aperture of the imaging light beam from the sample 11 of the observation optical system LS2 in the microscope apparatus which is embodiment of prior invention invention to the lens 7. FIG. 先願発明の実施の形態である顕微鏡装置における観察光学系ＬＳ２の標本１１からレンズ７までの結像光束の開口数を説明する図である。It is a figure explaining the numerical aperture of the imaging light beam from the sample 11 of the observation optical system LS2 in the microscope apparatus which is embodiment of prior invention invention to the lens 7. FIG. 先願発明の実施の形態中の、制御・演算装置４２の演算に関する動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart regarding the calculation of the control and arithmetic unit 42 in embodiment of prior invention. 図４中のステップＳ２１を説明する図である。It is a figure explaining step S21 in FIG. 図４中のステップＳ２２を説明する図である。It is a figure explaining step S22 in FIG. 本発明の実施の形態で使用する回折格子の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the diffraction grating used by embodiment of this invention. 図７（ａ）に示す回折格子５１を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the diffraction grating 51 shown to Fig.7 (a) was attached to the microscope apparatus. 図７（ｂ）に示す回折格子５５を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the diffraction grating 55 shown in FIG.7 (b) was attached to the microscope apparatus. 図７（ｃ）に示す回折格子５７を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the diffraction grating 57 shown in FIG.7 (c) was attached to the microscope apparatus. １つの回折格子上に異なる格子パターンを重畳して形成した回折格子の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the diffraction grating formed by superimposing a different grating pattern on one diffraction grating. 図１１に示す回折格子を、顕微鏡装置に取り付けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the diffraction grating shown in FIG. 11 was attached to the microscope apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１…光源、２…コレクタレンズ、３…レンズ、４…励起フィルタ、５…ダイクロイックミラー、６…バリアフィルタ、７…レンズ、８…回折格子、９…第２対物レンズ、１０…対物レンズ、１１…標本、１２…レンズ、２２…共役面、２３…回折格子８の像、２４…拡大像、２５…撮像装置、３１…光源像（瞳共役面）、３２…光源像、３３…瞳共役面、４０…アクチュエータ、４１…回転ステージ、４２…制御・演算装置、４３…画像表示装置、５１…回折格子、５２…板状体、５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ…格子パターン、５４…ガイド、５５…回折格子、５６…円形板状体、５７…回折格子、５８…円筒板状体、５９…回折格子、ＬＳ１…照明光学系、ＬＳ２…観察光学系、ＬＳ２１…結像光学系、ＬＳ２２…リレー光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Collector lens, 3 ... Lens, 4 ... Excitation filter, 5 ... Dichroic mirror, 6 ... Barrier filter, 7 ... Lens, 8 ... Diffraction grating, 9 ... 2nd objective lens, 10 ... Objective lens, 11 Specimen, 12 Lens, 22 Conjugate plane, 23 Diffraction grating 8 image, 24 Enlarged image, 25 Imaging device, 31 Light source image (pupil conjugate plane), 32 Light source image, 33 Pupil conjugate plane , 40 ... Actuator, 41 ... Rotation stage, 42 ... Control / arithmetic unit, 43 ... Image display device, 51 ... Diffraction grating, 52 ... Plate body, 53a, 53b, 53c, 53d ... Grating pattern, 54 ... Guide, 55 ... Diffraction grating, 56 ... Circular plate, 57 ... Diffraction grating, 58 ... Cylindrical plate, 59 ... Diffraction grating, LS1 ... Illumination optical system, LS2 ... Observation optical system, LS21 ... Imaging optical system, LS22 ... Relay Optical system

Claims (5)

光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察物の像を、前記回折格子上に中間像として結像させる結像光学系と、前記中間像の像を形成するリレー光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子は、格子パターンの方向が互いに異なる複数の回折格子が板状体に各々別個に形成されたものであり、前記板状体を連続的に移動させること、或は断続的に移動させることにより、前記照明光学系により照明される回折格子を順次変化させるともに、前記被観察物の表面に結像する前記回折格子の像の位相をも変化させることが可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置。   An illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of the object to be observed, and an image of the object to be observed illuminated by the illumination optical system on the diffraction grating. A microscope apparatus including an imaging optical system that forms an intermediate image and a relay optical system that forms the intermediate image, wherein the diffraction grating includes a plurality of diffraction gratings having different grating pattern directions. Each is formed separately on a plate-like body, and the diffraction grating illuminated by the illumination optical system is sequentially changed by moving the plate-like body continuously or intermittently. Both of them are capable of changing the phase of the image of the diffraction grating formed on the surface of the object to be observed. 光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察物の像を、前記回折格子上に中間像として結像させる結像光学系と、前記中間像の像を形成するリレー光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子が、向きの異なる複数の格子パターンを重畳させて形成されていることを特徴とする顕微鏡装置。
ただし、前記回折格子を移動させる方向を基準にとり、任意の２つの格子パターンの格子の方向が前記基準方向となす角をそれぞれξm、ξn、それぞれの格子ピッチをＰm、Ｐnとするとき、
Ｐm／cos（ξm）＝Ｐn／cos（ξn）の関係が成り立たないものとする。 An illumination optical system that performs illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of the object to be observed, and an image of the object to be observed illuminated by the illumination optical system on the diffraction grating. A microscope apparatus including an imaging optical system that forms an intermediate image and a relay optical system that forms the image of the intermediate image, wherein the diffraction grating is formed by superimposing a plurality of grating patterns having different directions Microscope apparatus characterized by being made.
However, when the direction in which the diffraction grating is moved is used as a reference, the angles between the grating directions of any two grating patterns and the reference direction are ξm and ξn, and the respective grating pitches are Pm and Pn.
It is assumed that the relationship Pm / cos (ξm) = Pn / cos (ξn) does not hold. 少なくとも前記回折格子から前記被観察物に至る前記照明光学系を構成する光学素子と、前記被観察物から前記回折格子に至る前記結像光学系を構成する光学素子が共用されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡装置。   An optical element constituting at least the illumination optical system extending from the diffraction grating to the object to be observed and an optical element constituting the imaging optical system extending from the object to be observed to the diffraction grating are shared. The microscope apparatus according to claim 1 or 2. 光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察の像を結像させる結像光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子は、格子パターンの方向が互いに異なる複数の回折格子が板状体に各々別個に形成されたものであり、前記板状体を連続的に移動させること、或は断続的に移動させることにより、前記照明光学系により照明される回折格子を順次変化させるともに、前記被観察物の表面に結像する前記回折格子の像の位相をも変化させることが可能とされていることを特徴とする顕微鏡装置。   An illumination optical system for performing illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of an observation object, and an imaging optical system for forming an image of the observation object illuminated by the illumination optical system The diffraction grating has a plurality of diffraction gratings having different grating pattern directions formed separately on the plate-like body, and continuously moves the plate-like body. In addition, the diffraction grating illuminated by the illumination optical system is sequentially changed and the phase of the image of the diffraction grating formed on the surface of the object to be observed is also changed by intermittently moving the grating. A microscope apparatus characterized by being capable of being used. 光路中に置かれた回折格子の像を被観察物の表面に結像させて照明を行う照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記被観察の像を結像させる結像光学系とを備えた顕微鏡装置であって、前記回折格子が、向きの異なる複数の格子パターンを重畳させて形成されていることを特徴とする顕微鏡装置。
ただし、前記回折格子を移動させる方向を基準にとり、任意の２つの格子パターンの格子の方向が前記基準方向となす角をそれぞれξm、ξn、それぞれの格子ピッチをＰm、Ｐnとするとき、
Ｐm／cos（ξm）＝Ｐn／cos（ξn）の関係が成り立たないものとする。 An illumination optical system for performing illumination by forming an image of a diffraction grating placed in an optical path on the surface of an observation object, and an imaging optical system for forming an image of the observation object illuminated by the illumination optical system The microscope apparatus, wherein the diffraction grating is formed by superimposing a plurality of grating patterns having different directions.
However, when the direction in which the diffraction grating is moved is used as a reference, the angles between the grating directions of any two grating patterns and the reference direction are ξm and ξn, and the respective grating pitches are Pm and Pn.
It is assumed that the relationship Pm / cos (ξm) = Pn / cos (ξn) does not hold.
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008072597A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-19 Nikon Corporation Microscope device and image processing method
JP2012150140A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Nikon Corp Microscope device and observation method
JP2012242532A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Nikon Corp Microscope system
CN103091824A (en) * 2012-12-27 2013-05-08 中国科学院深圳先进技术研究院 Disc and manufacturing method thereof and structured light illumination mode generating device
JP2015527618A (en) * 2012-09-11 2015-09-17 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｇｍｂｈ Optical apparatus and optical microscope
JP5915748B2 (en) * 2012-07-27 2016-05-11 株式会社ニコン Structured illumination device and structured illumination microscope
US9897552B2 (en) 2014-07-21 2018-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical transformation module and optical measurement system, and method of manufacturing a semiconductor device using optical transformation module and optical measurement system
JP2020531887A (en) * 2018-01-08 2020-11-05 イラミーナ インコーポレーテッド Multiplexing active sensor detectors with structured lighting
JP2020534553A (en) * 2018-01-16 2020-11-26 イラミーナ インコーポレーテッド Dual Optical Lattice Slide Structured Illumination Imaging
CN112485899A (en) * 2020-12-04 2021-03-12 上海交通大学医学院附属第九人民医院 Method for setting compact structured light path
CN113281832A (en) * 2020-02-19 2021-08-20 天津大学 Light sheet generator, optical fiber and imaging system
US11210554B2 (en) 2019-03-21 2021-12-28 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based generation of sequencing metadata
US11347965B2 (en) 2019-03-21 2022-05-31 Illumina, Inc. Training data generation for artificial intelligence-based sequencing
US11378544B2 (en) 2018-01-08 2022-07-05 Illumina, Inc. High-throughput sequencing with semiconductor-based detection
US11515010B2 (en) 2021-04-15 2022-11-29 Illumina, Inc. Deep convolutional neural networks to predict variant pathogenicity using three-dimensional (3D) protein structures
US11593649B2 (en) 2019-05-16 2023-02-28 Illumina, Inc. Base calling using convolutions
US11749380B2 (en) 2020-02-20 2023-09-05 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based many-to-many base calling
US11953464B2 (en) 2018-01-08 2024-04-09 Illumina, Inc. Semiconductor-based biosensors for base calling

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008072597A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-19 Nikon Corporation Microscope device and image processing method
US7969652B2 (en) 2006-12-12 2011-06-28 Nikon Corporation Microscope device and image processing method
JP2012150140A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Nikon Corp Microscope device and observation method
JP2012242532A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Nikon Corp Microscope system
US9261690B2 (en) 2011-05-18 2016-02-16 Nikon Corporation Microscope system
JP5915748B2 (en) * 2012-07-27 2016-05-11 株式会社ニコン Structured illumination device and structured illumination microscope
JP2015527618A (en) * 2012-09-11 2015-09-17 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｇｍｂｈ Optical apparatus and optical microscope
US10133046B2 (en) 2012-09-11 2018-11-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optical arrangement and light microscope
CN103091824A (en) * 2012-12-27 2013-05-08 中国科学院深圳先进技术研究院 Disc and manufacturing method thereof and structured light illumination mode generating device
US9897552B2 (en) 2014-07-21 2018-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical transformation module and optical measurement system, and method of manufacturing a semiconductor device using optical transformation module and optical measurement system
US11561196B2 (en) 2018-01-08 2023-01-24 Illumina, Inc. Systems and devices for high-throughput sequencing with semiconductor-based detection
US11378544B2 (en) 2018-01-08 2022-07-05 Illumina, Inc. High-throughput sequencing with semiconductor-based detection
US11953464B2 (en) 2018-01-08 2024-04-09 Illumina, Inc. Semiconductor-based biosensors for base calling
JP2020531887A (en) * 2018-01-08 2020-11-05 イラミーナ インコーポレーテッド Multiplexing active sensor detectors with structured lighting
JP7026147B2 (en) 2018-01-08 2022-02-25 イラミーナ インコーポレーテッド Multiplexing of active sensor detectors with structured lighting
JP2020534553A (en) * 2018-01-16 2020-11-26 イラミーナ インコーポレーテッド Dual Optical Lattice Slide Structured Illumination Imaging
US11226475B2 (en) 2018-01-16 2022-01-18 Illumina, Inc. Dual optical grating slide structured illumination imaging
US11436429B2 (en) 2019-03-21 2022-09-06 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based sequencing
US11347965B2 (en) 2019-03-21 2022-05-31 Illumina, Inc. Training data generation for artificial intelligence-based sequencing
US11210554B2 (en) 2019-03-21 2021-12-28 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based generation of sequencing metadata
US11676685B2 (en) 2019-03-21 2023-06-13 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based quality scoring
US11783917B2 (en) 2019-03-21 2023-10-10 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based base calling
US11908548B2 (en) 2019-03-21 2024-02-20 Illumina, Inc. Training data generation for artificial intelligence-based sequencing
US11961593B2 (en) 2019-03-21 2024-04-16 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based determination of analyte data for base calling
US11593649B2 (en) 2019-05-16 2023-02-28 Illumina, Inc. Base calling using convolutions
US11817182B2 (en) 2019-05-16 2023-11-14 Illumina, Inc. Base calling using three-dimentional (3D) convolution
CN113281832A (en) * 2020-02-19 2021-08-20 天津大学 Light sheet generator, optical fiber and imaging system
US11749380B2 (en) 2020-02-20 2023-09-05 Illumina, Inc. Artificial intelligence-based many-to-many base calling
CN112485899A (en) * 2020-12-04 2021-03-12 上海交通大学医学院附属第九人民医院 Method for setting compact structured light path
US11515010B2 (en) 2021-04-15 2022-11-29 Illumina, Inc. Deep convolutional neural networks to predict variant pathogenicity using three-dimensional (3D) protein structures

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