JP6714689B2 - 超解像顕微鏡 - Google Patents
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Description
(1)光学的異方性をもつ基板として水晶基板を機能させるためには、水晶基板の光学軸に対して正確な角度で水晶基板を切断して、相進軸と遅延軸との屈折率を制御する必要がある。
(2)2枚の水晶基板をそれらの相進軸(遅延軸)を正確に直交させて接合する必要がある。
少なくとも2以上の励起量子状態をもつ分子を含む試料を観察する超解像顕微鏡であって、
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1の光と、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2の光とを含む複数の波長の照明光を、前記第1の光及び前記第2の光の少なくとも一部を空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記照明光の前記試料への照射による該試料からの応答光を検出する検出光学系と、を備え、
前記照明光学系は、前記第1の光及び前記第2の光を空間変調する位相板を有し、
前記位相板は、前記照明光が透過する複数の分割領域を有する所定の厚さの平坦な空間形状からなり、
前記複数の分割領域は、少なくとも2種類以上の空間的に等方的な光学媒質材料からなり、前記第1の光及び前記第2の光に対して独立して位相制御する超解像顕微鏡において、
前記位相板は、前記複数の分割領域が屈折率の異なる複数の光学基板からなり、
前記光学基板の各々は、屈折率が空間的に等方的でかつ前記第1の光及び前記第2の光
に対して異なるものであり、
前記位相板は、前記光学媒質材料からなる前記分割領域の厚さをd、前記複数の分割領
域のうちi番目の分割領域の波長λにおける光の屈折率をn i (λ)、j番目の分割領域
の波長λにおける光の屈折率をn j (λ)、前記第1の光の波長をλ p 、前記第2の光の
波長をλ e 、任意の整数をmとするとき、
前記光学基板の各々は、屈折率が空間的に等方的でかつ前記第1の光及び前記第2の光に対して異なるとよい。
図2は、位相板10の第1の構成例を概念的に示す斜視図である。図2に示す位相板10は、第1の光学ガラス11−1と第2の光学ガラス11−2とを有する。第1の光学ガラス11−1は、輪帯状に形成されている。第2の光学ガラス11−2は、円柱状に形成されて、第1の光学ガラス11−1の内周面に接合されている。すなわち、位相板10は、第1の光学ガラス11−1及び第2の光学ガラス11−2が輪帯状に張り合わされた2つの分割領域を有する。
図4は、位相板10の第2の構成例を概念的に示す斜視図である。図4に示す位相板10は、同心円状に多数接合された同じ厚みの光学ガラス12−1〜12−nを有する多重輪帯構造からなる多数の分割領域を有する。隣接する光学ガラスをそれぞれ透過するイレース光の電場の極性は異なる。多重輪帯構造の各光学ガラスの面積及び透過率は、それぞれ異なってもよい。その場合、式(8)は下式(9)に示すように示される。なお、式(9)において、jはj番目の光学ガラスを示す。
図5は、位相板10の第3の構成例を概念的に示す平面図である。図5に示す位相板10は、異なる屈折率特性をもつ同じ厚みの4枚の光学ガラス13−1〜13−4がπ/2radずつ円形状に接合された4つの分割領域を有する。4枚の光学ガラス13−1〜13−4は、透過するイレース光の位相をπ/4ずつ段階的に変化させる。
上述した位相板の第1〜3の構成例では、異なる等方的な屈折率をもつ複数の光学媒質材料として、同じ厚みの光学ガラスを用いた。本構成例では、同じ厚みの光学媒質材料を用いるという概念のもとに、同じ膜厚で異なる屈折率をもつ複数の光学薄膜を、同一の光学基板上にコートして位相板10を構成する。
11−1、11−2、12−1〜12−n、13−1〜13−4 光学ガラス
20 超解像顕微鏡
21 シングルモードファイバ
22 コリメータレンズ
23 アイリス
24 バンドパスフィルタ
25 ガルバノミラー光学系
26 瞳投影レンズ
27 顕微鏡対物レンズ
S 試料
31 ブロックフィルタ
32 集光レンズ
33 ピンホール
34 光検出器
Claims (2)
- 少なくとも2以上の励起量子状態をもつ分子を含む試料を観察する超解像顕微鏡であって、
前記分子を安定状態から第1量子状態に励起するための第1の光と、前記分子を更に他の量子状態に遷移させるための第2の光とを含む複数の波長の照明光を、前記第1の光及び前記第2の光の少なくとも一部を空間的に重ね合わせて前記試料に集光して照射する照明光学系と、
前記照明光と前記試料とを相対的に変位させて前記試料を走査する走査部と、
前記照明光の前記試料への照射による該試料からの応答光を検出する検出光学系と、を備え、
前記照明光学系は、前記第1の光及び前記第2の光を空間変調する位相板を有し、
前記位相板は、前記照明光が透過する複数の分割領域を有する所定の厚さの平坦な空間形状からなり、
前記複数の分割領域は、少なくとも2種類以上の空間的に等方的な光学媒質材料からなり、前記第1の光及び前記第2の光に対して独立して位相制御する超解像顕微鏡において、
前記位相板は、前記複数の分割領域が屈折率の異なる複数の光学基板からなり、
前記光学基板の各々は、屈折率が空間的に等方的でかつ前記第1の光及び前記第2の光
に対して異なるものであり、
前記位相板は、前記光学媒質材料からなる前記分割領域の厚さをd、前記複数の分割領
域のうちi番目の分割領域の波長λにおける光の屈折率をn i (λ)、j番目の分割領域
の波長λにおける光の屈折率をn j (λ)、前記第1の光の波長をλ p 、前記第2の光の
波長をλ e 、任意の整数をmとするとき、
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