JP7196422B2 - 顕微鏡システム - Google Patents

Description

本開示は、顕微鏡システムに関する。

位相差観察法及び共焦点観察法等を含む任意の方法により観察対象となる試料の像を取得する顕微鏡システムに関連する技術が従来から知られている。

例えば、特許文献１には、位相差観察と共焦点観察とを同一の対物レンズを用いて行うために、外部位相差観察法を採用した顕微鏡装置が開示されている。

例えば、特許文献２には、画像処理により位相差画像を形成する技術が開示されている。

特開２０１０－１７５７７４号公報 特表２００２－５２９６８９号公報

例えば、試料の３次元情報を取得するために、スピニングディスク型共焦点スキャナを顕微鏡システムが含む場合がある。このような共焦点スキャナを用いて、共焦点観察に加えて位相差観察等の異なる観察法により試料の像を取得しようとすると、従来技術では、顕微鏡装置及び共焦点スキャナを含む顕微鏡システム全体の光学系が複雑になる。例えば、特許文献１に記載の顕微鏡装置では、外部位相差観察を行うために、顕微鏡装置本体内で２つのリレーレンズを追加して撮像光路を延長する必要がある。これにより、顕微鏡装置に含まれる光学系が複雑になり、結果として共焦点スキャナも含めた顕微鏡システム全体の光学系が複雑になる。

特許文献２に記載の技術では、画像処理に必要な複数の画像を顕微鏡の焦点面を変化させながら撮像する必要があり、リアルタイムでの位相差観察が困難である。

本開示は、スピニングディスク型共焦点スキャナを有する場合であっても、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料の像を異なる観察法によってリアルタイムに取得できる顕微鏡システムを提供することを目的とする。

幾つかの実施形態に係る顕微鏡システムは、観察対象となる試料の像を取得する顕微鏡システムであって、前記試料に第１照明光を照射する発光部を有する顕微鏡装置と、前記試料に第２照明光を照射する発光装置と、前記顕微鏡装置及び前記発光装置と光学的に結合され、前記第２照明光を前記試料に対して走査する走査部を有する光学ユニットと、前記試料の像に関する情報を含む観察光を検出する撮像装置と、を備え、前記光学ユニットは、前記顕微鏡装置が有する対物レンズの瞳面と共役な像側瞳共役面に配置される観察用光学素子を有する。これにより、顕微鏡システムは、スピニングディスク型共焦点スキャナを有する場合であっても、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料の像を異なる観察法によってリアルタイムに取得できる。

一実施形態において、前記観察光は、前記第１照明光に基づく前記試料からの透過光及び回折光を含む第１観察光と、前記第２照明光に基づく前記試料からの蛍光を含む第２観察光と、を含み、前記観察用光学素子は、前記第１観察光に含まれる前記透過光及び前記回折光のいずれか一方の位相を互いの干渉が強まるようにシフトさせる位相板と、前記第２観察光に含まれる前記蛍光を選択的に透過させる蛍光フィルタと、を含んでもよい。これにより、顕微鏡システムは、共焦点観察による像と位相差観察による像とのずれを簡便な光学系を用いて低減可能であり、リアルタイムでの位相差観察を実現可能とする。

一実施形態において、前記観察光は、前記第１照明光に基づく前記試料からの透過光を含む第１観察光と、前記第２照明光に基づく前記試料からの蛍光を含む第２観察光と、を含み、前記観察用光学素子は、前記第１観察光に含まれる前記透過光及び前記第２観察光に含まれる前記蛍光の少なくとも一方の光路の一部を遮る光路マスクと、前記第２観察光に含まれる前記蛍光を選択的に透過させる蛍光フィルタと、を含んでもよい。これにより、顕微鏡システムは、簡便な光学系を用いて、画像処理に相当する機能を光学的な作用により実現しつつ、リアルタイムな観察を実現可能とする。

一実施形態において、前記光路マスクは、前記第１観察光の光軸に略直交する前記第１観察光の断面の略半分の領域を遮り、前記光路マスクにおいて、光路を遮る部分とその他の部分とは、前記第１観察光の前記光軸を挟んで互いに対称的に形成されていてもよい。これにより、顕微鏡システムは、透過光観察において、試料の立体情報を強調した像を取得可能である。

一実施形態において、前記光路マスクは、前記観察光の光軸に略直交する前記観察光の断面の中心を少なくとも遮ってもよい。これにより、顕微鏡システムは、透過光観察及び共焦点観察の少なくとも一方において、照明ムラが抑制された像又は微細構造が強調された像を取得可能である。

一実施形態において、処理装置をさらに備え、前記光学ユニットは、前記観察光の光路上に配置される光学素子を、前記観察用光学素子に含まれる光学素子のいずれかに切り替える光学素子切替部をさらに有し、前記処理装置は、前記光学素子切替部による、前記観察用光学素子に含まれるいずれかの光学素子への切り替えを制御し、該切り替えに同期させて、対応する光学素子が前記光路上に配置されたときに前記顕微鏡装置の前記発光部及び前記発光装置からの光出力をそれぞれオンにし、前記切り替えに同期させて、前記第１観察光と前記第２観察光とを前記撮像装置に交互に検出させてもよい。これにより、顕微鏡システムは、簡便な光学系を用いて、例えば、位相差観察による像と共焦点観察による像とを交互に取得可能である。顕微鏡システムは、簡便な光学系を用いて、例えば、光路マスクにより観察光が作用を受けたときの、透過光観察による像と共焦点観察による像とを交互に取得可能である。

一実施形態において、前記光学ユニットは、前記第１観察光と前記第２観察光とを分離する分岐用光学素子をさらに有し、前記撮像装置により前記第１観察光と前記第２観察光とを並行して検出してもよい。これにより、撮像のスループットが増大する。

一実施形態において、異なる２つの前記撮像装置を備え、前記第１観察光及び前記第２観察光を異なる２つの前記撮像装置によりそれぞれ検出してもよい。これにより、顕微鏡システムでは、２つの撮像装置に対して、各々の撮像方法に適した装置が適用可能である。

一実施形態において、１つの前記撮像装置を備え、前記第１観察光及び前記第２観察光を前記撮像装置の検出面における異なる部分でそれぞれ検出してもよい。これにより、並行した撮像を目的とする顕微鏡システムの製造においてもそのコストが低減する。

一実施形態において、前記光学ユニットの前記走査部は、複数の集光光学素子を配設した集光ディスクと、複数の前記集光光学素子による前記第２照明光の集光位置にそれぞれ配設された複数のピンホールを有するピンホールディスクと、を有し、前記ピンホールディスクが回転することで、前記集光光学素子により集光され対応する前記ピンホールを通過した前記第２照明光を前記試料に対して走査してもよい。これにより、顕微鏡システムでは、走査部は、第２照明光を用いて試料を高速に走査可能である。したがって、共焦点観察に要する時間が短縮化され、共焦点観察における効率が向上する。

本開示によれば、スピニングディスク型共焦点スキャナを有する場合であっても、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料の像を異なる観察法によってリアルタイムに取得できる顕微鏡システムを提供可能である。

第１実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。 図１の光学ユニットを用いて共焦点観察のみを行う場合の構成を示す模式図である。 図１の顕微鏡システムの共焦点観察に関する光路のみを示した模式図である。 図１の顕微鏡システムの位相差観察に関する光路のみを示した模式図である。 第２実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。 第３実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。 第４実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。 図７の顕微鏡システムにおける第１観察光に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。 図７の顕微鏡システムの第１変形例を示す模式図である。 図９の顕微鏡システムにおける第１観察光に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。 図９の顕微鏡システムにおいて第２観察光の光路に光路マスクを配置したときの画像の例を示す模式図である。 図７の顕微鏡システムの第２変形例を示す模式図である。 図１１の顕微鏡システムにおける第１観察光に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。 図１１の顕微鏡システムにおいて第２観察光の光路に光路マスクを配置したときの画像の例を示す模式図である。 第５実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。 第６実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。説明の簡便のために、図１、図３、及び図４にのみ後述する処理装置５０を図示する。その他の図面では、処理装置５０の図示を省略する。

（第１実施形態）
従来から知られている位相差観察法を用いる場合、観察者は、例えば観察対象となる無色透明な細胞を蛍光試薬により染色することなく生きたまま観察できる。しかしながら、位相差観察法を顕微鏡装置に適用するためには、内部に位相板を有する専用の対物レンズが必要となる。この位相差観察専用の対物レンズは、内部に有する位相板及びＮＤフィルタにより光の透過率が低く、微弱な蛍光を観察する共焦点観察には適さない。したがって、共焦点観察を行う場合と位相差観察を行う場合とでは異なる対物レンズを用いる必要がある。このとき、両者の倍率及び収差等の違いにより共焦点観察による像と位相差観察による像とにずれが生じるという問題がある。

このような問題点を解決する一つの従来技術として、特許文献１に記載のような外部位相差観察法が知られている。外部位相差観察法では、位相差観察に必要となる位相板及びＮＤフィルタが対物レンズの瞳面と共役な像側の瞳共役面に配置されることで、観察者は、共焦点観察と位相差観察とを同一の対物レンズを用いて行うことができる。したがって、共焦点観察による像と位相差観察による像とのずれが低減する。

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の外部位相差観察法を用いる場合、カメラ等の撮像装置又は接眼レンズと結像レンズとの間に新たに２つのリレーレンズを追加し、位相板を含む光学素子が配置される対物レンズの瞳共役面を顕微鏡装置本体内に形成する必要がある。これにより顕微鏡装置本体内の撮像光路が延長され、追加された２つのリレーレンズそれぞれの収差及び観察光の透過率に基づく画質の低下が生じる。

このような従来の外部位相差観察法に関する問題点を解決する一つの従来技術として、特許文献２に記載のような画像処理による位相差画像形成技術が知られている。当該技術では、顕微鏡の焦点面が異なる画像を複数枚撮像し、これらの画像にフーリエ変換等の画像演算を行って位相情報を回復させた画像が得られる。特許文献２では、観察対象となる試料を載せる顕微鏡のステージをモータ等により移動させることで、焦点面を移動させながら画像を撮像する例が開示されている。これに対して、一般的に、生物を観察する顕微鏡では観察対象となる試料を下方から観察する倒立型顕微鏡が用いられる。このような倒立型顕微鏡では、観察対象に対して対物レンズをモータ等により上下させて撮像が行われる。

このように観察対象と対物レンズとの相対距離を変化させて画像を観察することが一般的である。このような方法で撮像された複数枚の画像から位相を回復させることによって位相差観察法による画像に類似した画像が取得可能である。このような画像処理による位相差画像形成技術では、位相差観察法のように特殊な照明光及び対物レンズを用いる必要が無く、光学系が簡便になる。

しかしながら、画像処理による位相差画像形成技術における上記の構成では、観察対象となる試料を載せる顕微鏡のステージを駆動するモータと画像を撮像するカメラ等の撮像装置とを同期させながら撮像を行う必要があり、撮像システムの構成が煩雑となる。加えて、観察対象と対物レンズとの相対距離を変化させて複数の画像を撮像した後、これらの画像を用いて画像処理を行うことで初めて位相差画像が形成される。したがって、画像処理による位相差画像形成技術を用いた場合、位相差画像をリアルタイムに取得することは困難であり、撮像及び画像処理に関する作業を繰り返す必要がある。

本開示の第１実施形態に係る顕微鏡システム１は、スピニングディスク型共焦点スキャナを有する場合であっても、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料１１の像を異なる観察法によってリアルタイムに取得できる。より具体的には、顕微鏡システム１は、共焦点観察による像と位相差観察による像とのずれを簡便な光学系を用いて低減可能であり、リアルタイムでの位相差観察を実現可能とする。顕微鏡システム１では、後述する光学ユニット３０が本来備えている光学系を用いることで、従来のように顕微鏡装置１０の内部に新たな光学系を追加することなく、位相差観察が可能である。すなわち、外部位相差観察法に適応させるために顕微鏡装置１０の内部に複雑な光学系を配置する必要なく、光学ユニット３０を顕微鏡装置１０に光学的に結合させることで、外部位相差観察が容易に行われる。外部位相差観察が行われることで、顕微鏡システム１では、従来のように専用の対物レンズを用いる必要がなく、製造コストが低減する。

図１は、第１実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。図２は、図１の光学ユニット３０を用いて共焦点観察のみを行う場合の構成を示す模式図である。図３は、図１の顕微鏡システム１の共焦点観察に関する光路のみを示した模式図である。図４は、図１の顕微鏡システム１の位相差観察に関する光路のみを示した模式図である。図１乃至図４を参照しながら、第１実施形態に係る顕微鏡システム１の構成について主に説明する。

図１を参照すると、第１実施形態に係る顕微鏡システム１は、大きな構成要素として、顕微鏡装置１０と、発光装置２０と、光学ユニット３０と、撮像装置４０と、処理装置５０とを有する。

顕微鏡装置１０は、観察対象となる試料１１に第１照明光Ｌ１を照射する発光部１２を有する。第１照明光Ｌ１は、試料１１に対して位相差観察を行う照明光である。顕微鏡装置１０は、発光部１２から照射された第１照明光Ｌ１をリング状に絞るリング絞り１３を有する。リング絞り１３は、同心円状に形成されているスリット１３ａを有する。顕微鏡装置１０は、リング状に絞られた第１照明光Ｌ１を試料１１に集光するコンデンサレンズ１４を有する。顕微鏡装置１０は、対物レンズ１５と結像レンズ１６とを有する。対物レンズ１５及び結像レンズ１６は、第１照明光Ｌ１に基づく試料１１からの透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１を含む第１観察光Ｏ１に光学的に作用する。

顕微鏡装置１０は、リング絞り１３、対物レンズ１５、及び結像レンズ１６を、１つずつ有してもよいし、それぞれ複数有してもよい。いずれの場合であっても、第１照明光Ｌ１及び第１観察光Ｏ１の光路にそれぞれ配置されるリング絞り１３及び対物レンズ１５は、リング絞り１３のスリット１３ａの大きさが対物レンズ１５の倍率及び開口数に対応するように構成される。

発光装置２０は、第１照明光Ｌ１と異なる第２照明光Ｌ２を試料１１に照射する。第２照明光Ｌ２は、試料１１に対して共焦点観察を行う照明光である。より具体的には、第２照明光Ｌ２は、光学ユニット３０の内部を通過して、結像レンズ１６から顕微鏡装置１０の内部に入射し、対物レンズ１５を通過して試料１１に照射される。試料１１に第２照明光Ｌ２が照射されると、第２照明光Ｌ２に基づく試料１１からの蛍光Ｆ２を含む第２観察光Ｏ２が試料１１から対物レンズ１５に向けて出射する。以下では、上述した第１観察光Ｏ１及び第２観察光Ｏ２をまとめて単に「観察光」という。

光学ユニット３０は、例えばスピニングディスク型共焦点スキャナを含む。光学ユニット３０は、顕微鏡装置１０及び発光装置２０と光学的に結合される。例えば、光学ユニット３０は、顕微鏡装置１０と発光装置２０とに取り付けられる。光学ユニット３０は、試料１１に対する第２照明光Ｌ２の照射位置を走査する走査部３１を有する。走査部３１は、複数の集光光学素子を配設した集光ディスク３１ａと、複数の集光光学素子による第２照明光Ｌ２の集光位置にそれぞれ配設された複数のピンホールを有するピンホールディスク３１ｂとを有する。例えば、集光ディスク３１ａでは、多数のマイクロレンズが螺旋状に配設されている。ピンホールディスク３１ｂでは、マイクロレンズの各々の配設位置に対応する第２照明光Ｌ２の集光位置にピンホールが配設されている。走査部３１は、ピンホールディスク３１ｂを回転させるモータ３１ｃをさらに有する。モータ３１ｃによってピンホールディスク３１ｂが回転することで、走査部３１は、集光光学素子により集光され対応するピンホールを通過した第２照明光Ｌ２を試料１１に対して走査する。

光学ユニット３０の集光ディスク３１ａ及びピンホールディスク３１ｂの組み合わせにより、集光ディスク３１ａを通過した第２照明光Ｌ２の大部分がピンホールディスク３１ｂを通過するので、試料１１への第２照明光Ｌ２の照射強度が増大する。さらに、ピンホールディスク３１ｂにおけるピンホール以外の部分での第２照明光Ｌ２の反射が抑制される。したがって、第２照明光Ｌ２の観察光の光路への侵入が抑制され、試料１１の像に対するノイズが低減する。

試料１１から出射した観察光は、ピンホールディスク３１ｂを通過する。位相差観察が行われる際には、ピンホールディスク３１ｂは、モータ３１ｃ及び集光ディスク３１ａと共に、モータ３１ｃが設置されているベースをリニアアクチュエータ等により観察光の光軸Ａに垂直な方向に移動させることで、観察光の光路から退避可能に構成されてもよい。ピンホールディスク３１ｂを観察光の光路から退避させることにより、観察光の光量が増大する。

光学ユニット３０は、ビームスプリッタ３２で反射した観察光を撮像装置４０の撮像素子に結像させる無限遠補正光学系の第１リレーレンズ３３及び第２リレーレンズ３４を有する。試料１１、ピンホールディスク３１ｂ、及び撮像装置４０の検出面は、光学的に共役な配置となっている。

光学ユニット３０は、第１リレーレンズ３３と第２リレーレンズ３４との間に、フィルタホイール３５を有する。フィルタホイール３５には、複数の観察用光学素子３６が取り付けられている。例えば、観察用光学素子３６は、位相板３７及び蛍光フィルタ３８を含む。フィルタホイール３５は、観察光の光軸Ａに対する回転移動により１つの位相板３７又は１つの蛍光フィルタ３８を選択的に切り替える。すなわち、フィルタホイール３５は、観察光の光路上に配置される光学素子を、位相板３７及び蛍光フィルタ３８のいずれかに切り替える光学素子切替部として機能する。フィルタホイール３５は、観察光の光軸Ａに対する回転移動によって光学素子を選択的に切り替えるとして説明したが、切替方法はこれに限定されない。フィルタホイール３５は、リニアアクチュエータ等を用いた平行移動により光学素子を選択的に切り替えてもよい。

位相板３７は、第１観察光Ｏ１に含まれる透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１のいずれか一方の位相を互いの干渉が強まるようにシフトさせる位相リング３７ａを含む。例えば、位相リング３７ａでは、光の位相を１／４波長シフトさせる１／４波長板及び光を吸収するＮＤフィルタがリング状に一体的に形成されている。位相板３７において、位相リング３７ａ以外の部分は、第１観察光Ｏ１に対して透明である。

位相板３７は、顕微鏡装置１０が有する対物レンズ１５の瞳面Ｓ１と共役な像側瞳共役面Ｓ２に配置されている。位相板３７は、リング絞り１３と光学的に共役な位置に配置されている。像側瞳共役面Ｓ２は、第１リレーレンズ３３の像側の焦点面と対応する。

位相板３７の位相リング３７ａに投影される第１観察光Ｏ１の大きさは、リング絞り１３のスリット１３ａの大きさと対応する。リング絞り１３のスリット１３ａが位相板３７に投影される際の大きさは、対物レンズ１５の倍率に依存して変化する。したがって、フィルタホイール３５は、顕微鏡装置１０が対物レンズ１５を複数有する場合、それぞれ対応する複数の位相板３７を有してもよい。これにより、複数の対物レンズ１５それぞれに対して位相差観察が可能となる。

蛍光フィルタ３８は、第２観察光Ｏ２に含まれる蛍光Ｆ２を選択的に透過させる。フィルタホイール３５は、試料１１に使用している蛍光試薬の種類に応じた複数の蛍光フィルタ３８を有してもよい。これにより、共焦点観察において、複数種類の蛍光試薬にそれぞれ対応したマルチカラーの撮像が可能となる。

撮像装置４０は、試料１１の像に関する情報を含む観察光を検出する任意の撮像素子を含む。例えば、撮像装置４０は、二次元のセンサアレイを含むカメラであってよく、ＣＣＤ及びＣＭＯＳ等の任意の撮像素子を含む。

処理装置５０は、１つ以上のプロセッサを含む。処理装置５０は、観察者が利用するコンピュータ装置であり、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、スマートフォン及びフィーチャーフォン等の携帯電話機、並びに携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の任意の装置を含む。処理装置５０は、顕微鏡システム１に含まれる各構成部と接続され、顕微鏡システム１全体の動作を制御する。例えば、処理装置５０は、フィルタホイール３５による位相板３７及び蛍光フィルタ３８のいずれかの切り替えを制御する。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、対応する光学素子が観察光の光路上に配置されたときに顕微鏡装置１０の発光部１２及び発光装置２０からの光出力をそれぞれオンにする。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、第１観察光Ｏ１と第２観察光Ｏ２とを撮像装置４０に交互に検出させる。

より具体的には、処理装置５０は、発光部１２からの光出力がオンになっているとき、使用している対物レンズ１５の倍率及び開口数に対応した位相リング３７ａを有する位相板３７を選択して第１観察光Ｏ１の光路に配置し、位相差観察による像を取得する。同様に、処理装置５０は、発光装置２０からの光出力がオンになっているとき、第２照明光Ｌ２の波長と観察対象となる試料１１の蛍光スペクトルとに対応した蛍光フィルタ３８を選択して第２観察光Ｏ２の光路に配置し、共焦点観察による像を取得する。

図２を参照しながら、図１の光学ユニット３０を用いて共焦点観察のみを行う場合の光学ユニット３０の構成及び機能について主に説明する。

光学ユニット３０は、本来、発光装置２０と組み合わせて試料１１に対する共焦点観察を行うユニットである。このとき、光学ユニット３０のフィルタホイール３５には、少なくとも１つの蛍光フィルタ３８のみが取り付けられ、位相板３７は取り付けられていない。光学ユニット３０は、無限遠補正光学系を構成する２つの第１リレーレンズ３３及び第２リレーレンズ３４により、ピンホールディスク３１ｂに結像した試料１１の像を、撮像装置４０の検出面に転送する。

図１に示す顕微鏡システム１は、図２に示す光学ユニット３０と外部位相差観察用の顕微鏡装置１０とを組み合わせた光学システムである。上述したとおり、光学ユニット３０の第１リレーレンズ３３の像側の焦点面は、リング絞り１３の共役面となる。したがって、この共役面に位相板３７を設置することにより、外部位相差観察用の顕微鏡装置１０及び光学ユニット３０に本来備わっている光学系のみで、外部位相差観察及び共焦点観察を行うことが可能となる。加えて、顕微鏡システム１では、画像処理を行う必要がなく、観察対象となる試料１１と対物レンズ１５との相対距離を変化させて複数枚の画像を撮像する必要がないので、位相差観察による像がリアルタイムに得られる。

図３を参照しながら、図１の顕微鏡システム１を用いた共焦点観察法について説明する。

発光装置２０から照射された第２照明光Ｌ２は、集光ディスク３１ａの集光光学素子、ビームスプリッタ３２、ピンホールディスク３１ｂのピンホール、結像レンズ１６、及び対物レンズ１５を通過して、試料１１に照射される。試料１１から放射される第２照明光Ｌ２に基づく第２観察光Ｏ２は、再び対物レンズ１５、結像レンズ１６、ピンホールディスク３１ｂのピンホールを通過して、ビームスプリッタ３２で反射する。これにより、第２観察光Ｏ２は、第２照明光Ｌ２と分離される。第２観察光Ｏ２は、第１リレーレンズ３３を通り平行光束となる。第２観察光Ｏ２は、蛍光フィルタ３８を通過し、第２リレーレンズ３４によって撮像装置４０の検出面上に結像する。

図４を参照しながら、図１の顕微鏡システム１を用いた位相差観察法について説明する。

顕微鏡装置１０の発光部１２から照射された第１照明光Ｌ１はリング絞り１３によって絞られ、コンデンサレンズ１４を介して試料１１に照射される。試料１１に到達した第１照明光Ｌ１は、試料１１の内部を直進した透過光Ｔ１と、位相物体である試料１１により回折し曲がって進んだ回折光Ｄ１とに分かれる。回折現象は、屈折率に違いのある部分で発生する。したがって、回折光Ｄ１は、例えば微生物と溶液との境界部分及び微生物の内部構造部等で発生し、位相物体である試料１１の形状情報を含む。

第１観察光Ｏ１は、対物レンズ１５、結像レンズ１６、ピンホールディスク３１ｂのピンホールを通過して、ビームスプリッタ３２で反射する。例えば、透過光Ｔ１は、第１リレーレンズ３３を通りリング状の平行光束となる。透過光Ｔ１は、位相板３７の位相リング３７ａを通過する。したがって、透過光Ｔ１の位相が１／４波長分シフトすると共に透過光Ｔ１の光量が低下する。一方で、回折光Ｄ１の大部分は、位相板３７の透明部分を通過する。したがって、回折光Ｄ１の位相及び光量はほとんど変化しない。透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１は第２リレーレンズ３４によって撮像装置４０の検出面上に結像する。

第１実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料１１の像をリアルタイムに取得できる。第１実施形態に係る顕微鏡システム１を用いれば、観察者は、位相差観察により無色透明な細胞を染色することなく生きたまま観察できる。顕微鏡システム１では、同一の対物レンズ１５で共焦点観察及び位相差観察を行えるため、共焦点観察による像と位相差観察による像との間のずれが抑制される。顕微鏡システム１は、顕微鏡装置１０及び光学ユニット３０に本来備わっている光学系を用いて、上記のような効果を実現できる。

上記では、光学ユニット３０は、集光ディスク３１ａを有するとして説明したが、これに限定されない。光学ユニット３０は、集光ディスク３１ａを有さなくてもよい。このとき、光学ユニット３０の製造コストが低減し、集光ディスク３１ａとピンホールディスク３１ｂとの間の光学調整を行う作業工程が削減される。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。以下では、図５を参照しながら、第２実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能について主に説明する。第２実施形態に係る顕微鏡システム１は、異なる２つの撮像装置４０ａ及び４０ｂを有し、共焦点観察と位相差観察とを並行して行える点で第１実施形態と相違する。第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。

試料１１から放射される第２照明光Ｌ２に基づく蛍光Ｆ２と、第１照明光Ｌ１に基づく透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１とは、対物レンズ１５、結像レンズ１６、ピンホールディスク３１ｂのピンホールを通過し、ビームスプリッタ３２によって第２照明光Ｌ２と分離される。蛍光Ｆ２と、透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１とは、第１リレーレンズ３３を通り、バリアフィルタ３９ａを通過する。このとき、ピンホールディスク３１ｂ及びモータ３１ｃ等で反射した第２照明光Ｌ２の反射光を主とするノイズ光は、バリアフィルタ３９ａによって抑制される。バリアフィルタ３９ａは、例えば、発光装置２０が照射できる波長に応じて、観察者の設定に基づきフィルタホイール３５ａの回転動作によって切り替えられてもよい。

バリアフィルタ３９ａを透過した、蛍光Ｆ２と、透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１とは、分岐用光学素子３９ｂに到達する。このとき、蛍光Ｆ２は、分岐用光学素子３９ｂで反射する。分岐用光学素子３９ｂで反射した蛍光Ｆ２は、蛍光フィルタ３８によって目的の波長を有する光のみが選択された状態で蛍光フィルタ３８を透過する。このとき、蛍光フィルタ３８は、例えば、試料１１に使用している蛍光試薬の蛍光スペクトルに応じて、観察者の設定に基づきフィルタホイール３５ｂの回転動作によって切り替えられてもよい。蛍光Ｆ２は、第２リレーレンズ３４ｂによって撮像装置４０ｂの検出面上に結像する。

一方で、透過光Ｔ１と回折光Ｄ１とは、分岐用光学素子３９ｂを透過する。分岐用光学素子３９ｂを透過した透過光Ｔ１と回折光Ｄ１とは、位相板３７を通過する。このとき、位相板３７は、例えば、対物レンズ１５及びリング絞り１３に応じて、観察者の設定に基づきフィルタホイール３５ｃの回転動作によって切り替えられてもよい。透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１は第２リレーレンズ３４ａによって撮像装置４０ａの検出面上に結像する。

以上のように、第２実施形態に係る顕微鏡システム１の光学ユニット３０は、第１観察光Ｏ１と第２観察光Ｏ２とを分離する分岐用光学素子３９ｂを有し、撮像装置４０ａ及び４０ｂにより第１観察光Ｏ１及び第２観察光Ｏ２をそれぞれ並行して検出する。

第２実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、顕微鏡システム１では、観察者は、共焦点観察による撮像と位相差観察による撮像とを並行して行うことができる。これにより、撮像のスループットが増大する。すなわち、共焦点観察及び位相差観察による撮像効率が向上する。加えて、顕微鏡システム１では、２つの撮像装置４０ａ及び４０ｂに対して、各々の撮像方法に適した装置が適用可能である。例えば、位相差観察による像を撮像する撮像装置４０ａは、高分解能カメラであってもよいし、共焦点観察による像を撮像する撮像装置４０ｂは、高感度カメラであってもよい。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。以下では、図６を参照しながら、第３実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能について主に説明する。第３実施形態に係る顕微鏡システム１は、１つの撮像装置４０のみで共焦点観察と位相差観察とを並行して行える点で第１実施形態及び第２実施形態と相違する。第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明する。

分岐用光学素子３９ｂで反射した蛍光Ｆ２は、蛍光フィルタ３８によって目的の波長を有する光のみが選択された状態で蛍光フィルタ３８を透過する。その後、蛍光Ｆ２は、折り曲げミラー３９ｃで反射し、合波ミラー３９ｄを透過して、第２リレーレンズ３４により撮像装置４０の検出面上に結像する。

一方で、分岐用光学素子３９ｂを透過した透過光Ｔ１と回折光Ｄ１とは、位相板３７を通過する。その後、透過光Ｔ１と回折光Ｄ１とは、折り曲げミラー３９ｃで反射し、合波ミラー３９ｄで反射して、第２リレーレンズ３４により撮像装置４０の検出面上に結像する。

蛍光Ｆ２と、透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１とは、分岐用光学素子３９ｂにより分岐されて各々異なる光路を経た後、合波ミラー３９ｄにより合波される。合波された蛍光Ｆ２を含む第２観察光Ｏ２と、透過光Ｔ１及び回折光Ｄ１を含む第１観察光Ｏ１とは、撮像装置４０の検出面における異なる部分でそれぞれ検出される。

第３実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を奏する。加えて、第３実施形態に係る顕微鏡システム１では、観察者は、第２実施形態と比較して撮像装置４０の数を減らした状態で、共焦点観察による撮像と位相差観察による撮像とを並行して行うことができる。これにより、並行した撮像を目的とする顕微鏡システム１の製造においてもそのコストが低減する。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。図８は、図７の顕微鏡システム１における第１観察光Ｏ１に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。

以下では、図７及び図８を参照しながら、第４実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能について主に説明する。第４実施形態に係る顕微鏡システム１は、位相板３７に代えて光路マスク３７ｂを観察用光学素子３６が含む点と、リング絞り１３を除去した点とで第１実施形態と相違する。第１実施形態と同様の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。第１実施形態と異なる点について主に説明する。

従来、例えば試料１１の形状に陰影をつけたような図８に示す像を撮像する場合、観察方法として微分干渉法及びレリーフコントラスト法が知られている。微分干渉法によると、無色透明な細胞を染色することなく生きたまま観察できる。しかしながら、微分干渉法を実現するには、アナライザ及びポラライザと呼ばれる偏光素子、並びにウォラストンプリズムが必要となり、光学系が複雑になるという問題があった。加えて、微分干渉法では樹脂製の観察容器が用いられると、樹脂の複屈折性により照明光の位相が乱されて、正常な微分干渉像が得られないという問題があった。

このような問題点を解決するための技術として、レリーフコントラスト法が知られている。レリーフコントラスト法によれば、樹脂製の観察容器を用いて、微分干渉法による観察のように無色透明な細胞を染色することなく生きたまま観察できる。しかしながら、レリーフコントラスト法を実現するには、内部にモジュレータを有する専用の対物レンズ、偏光板、及びスリット絞りが必要となり、光学系は依然として複雑なままであった。

第４実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、このような問題点を解決して、スピニングディスク型共焦点スキャナを有する場合であっても、簡便な光学系を用いて観察対象となる試料１１の像を異なる観察法によってリアルタイムに取得できる。より具体的には、顕微鏡システム１は、簡便な光学系を用いて、試料１１の形状に陰影をつけたような像のリアルタイムでの観察を実現可能とする。

第４実施形態に係る顕微鏡システム１では、第１実施形態と異なり、観察光は、第１照明光Ｌ１に基づく試料１１からの透過光Ｔ１を含む第１観察光Ｏ１と、第２照明光Ｌ２に基づく試料１１からの蛍光Ｆ２を含む第２観察光Ｏ２とを含む。すなわち、第１観察光Ｏ１には、第１照明光Ｌ１に基づく試料１１からの回折光Ｄ１は含まれていない。このとき、観察用光学素子３６は、第１観察光Ｏ１に含まれる透過光Ｔ１の光路の一部を遮る光路マスク３７ｂと、第２観察光Ｏ２に含まれる蛍光Ｆ２を選択的に透過させる蛍光フィルタ３８とを含む。

例えば、処理装置５０は、フィルタホイール３５による光路マスク３７ｂ及び蛍光フィルタ３８のいずれかの切り替えを制御する。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、対応する光学素子が観察光の光路上に配置されたときに顕微鏡装置１０の発光部１２及び発光装置２０からの光出力をそれぞれオンにする。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、第１観察光Ｏ１と第２観察光Ｏ２とを撮像装置４０に交互に検出させる。

光路マスク３７ｂは、光軸Ａに略直交する透過光Ｔ１の断面の略半分の領域を遮る。光路マスク３７ｂにおいて、光路を遮る部分とその他の部分とは、光軸Ａを挟んで互いに対称的に形成されている。例えば、光路マスク３７ｂは、全体として略円形状に形成され、略半円を形成するその略半分の領域で透過光Ｔ１を遮る。透過光Ｔ１は、光路マスク３７ｂにおいて光路を遮る部分以外の部分においてのみ光路マスク３７ｂを透過可能である。

光路マスク３７ｂは、第１リレーレンズ３３と第２リレーレンズ３４との中間位置に形成されるフーリエ面Ｓ３に配置される。このとき、光路マスク３７ｂの位置には試料１１のフーリエ変換像が投影される。すなわち、透過光Ｔ１の光軸Ａを中心として、試料１１の画像における空間周波数成分が光軸Ａに対して直交する面に分布したフーリエ変換像が形成される。このとき、光軸Ａから離れるほど空間周波数は高くなる。図７に示すような形状の光路マスク３７ｂは、光軸Ａを挟んで対称的に形成される空間周波数領域の一方の全体を遮る。

図８を参照すると、第４実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、光路マスク３７ｂが透過光Ｔ１の光路から外れた場合の画像（光路マスクなし）と比較して、試料１１の形状に陰影をつけたような画像（光路マスクあり）が取得可能である。すなわち、試料１１の立体情報を強調した透過光観察による像が取得可能である。このように、第４実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、観察者は、通常の共焦点観察による像と、試料１１の立体情報を強調した透過光観察による像とを交互に撮像可能である。

以上のように、第４実施形態に係る顕微鏡システム１は、第１観察光Ｏ１に光路マスク３７ｂを作用させることで、透過光観察による像を試料１１の立体情報を強調した像として取得可能である。

光路マスク３７ｂの配置は、上述した内容に限定されない。光路マスク３７ｂは、例えば、図１のリング絞り１３の位置に配置されていてもよい。

上述したフーリエ面Ｓ３に様々な形状の光路マスク３７ｂを配置することにより、撮像装置４０に投影される像を変換することができる。上述した第４実施形態に係る顕微鏡システム１の第１変形例及び第２変形例について以下で説明する。

図９は、図７の顕微鏡システム１の第１変形例を示す模式図である。図１０Ａは、図９の顕微鏡システム１における第１観察光Ｏ１に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。図１０Ｂは、図９の顕微鏡システム１において第２観察光Ｏ２の光路に光路マスク３７ｂを配置したときの画像の例を示す模式図である。図１１は、図７の顕微鏡システム１の第２変形例を示す模式図である。図１２Ａは、図１１の顕微鏡システム１における第１観察光Ｏ１に基づいて撮像された画像の例を示す模式図である。図１２Ｂは、図１１の顕微鏡システム１において第２観察光Ｏ２の光路に光路マスク３７ｂを配置したときの画像の例を示す模式図である。

図９及び図１１を参照すると、第１変形例及び第２変形例に係る顕微鏡システム１の光路マスク３７ｂは、透過光Ｔ１の光軸Ａに略直交する透過光Ｔ１の断面の中心を少なくとも遮る。第１変形例及び第２変形例に係る顕微鏡システム１では、光路マスク３７ｂにおいて透過光Ｔ１を遮る部分の面積が互いに異なる。第１変形例のように、光路マスク３７ｂにおいて透過光Ｔ１を遮る部分の面積が小さい場合、第１照明光Ｌ１に含まれる照明ムラが抑制される。一方で、第２変形例のように、光路マスク３７ｂにおいて透過光Ｔ１を遮る部分の面積が大きい場合、微細構造を強調した透過光観察を行うことができる。

例えば、図９に示す光路マスク３７ｂは、全体として略円形状に形成され、その中心部で透過光Ｔ１を遮る。透過光観察の際に、透過光Ｔ１の光路の中心部を遮る光路マスク３７ｂをフーリエ面Ｓ３に配置すると、撮像装置４０において、空間周波数の低周波成分が除去された像が形成される。これにより、第１照明光Ｌ１に含まれる照明ムラが抑制される。

より具体的には、図１０Ａに示すとおり、光路マスク３７ｂが透過光Ｔ１の光路から外れた場合の画像（光路マスクなし）と比較して、照明ムラが抑制された画像（光路マスクあり）が取得可能である。すなわち、第１照明光Ｌ１に含まれる照明ムラが抑制された透過光観察による像が取得可能である。

第１変形例に係る顕微鏡システム１では、共焦点観察による像に対して同様の処理が施されてもよい。このとき、第１変形例に係る顕微鏡システム１では、観察用光学素子３６は、第２観察光Ｏ２に含まれる蛍光Ｆ２の光路の一部を遮る上記と同様の光路マスク３７ｂをさらに含んでもよい。例えば、蛍光Ｆ２に作用する光路マスク３７ｂと蛍光フィルタ３８とは、共焦点観察による像の取得が可能な任意の位置に別体として配置されていてもよいし、互いに一体化した光学素子３８ａとしてフィルタホイール３５に取り付けられていてもよい。すなわち、光学素子３８ａは、蛍光Ｆ２の光路の一部を遮る光路マスク３７ｂの機能と、蛍光フィルタ３８の機能とを兼ね備えてもよい。

このとき、第１変形例に係る顕微鏡システム１によれば、図１０Ｂに示すとおり、光路マスク３７ｂが蛍光Ｆ２の光路から外れた場合の画像（光路マスクなし）と比較して、照明ムラが抑制された画像（光路マスクあり）が取得可能である。すなわち、第２照明光Ｌ２に含まれる照明ムラが抑制された共焦点観察による像が取得可能である。

例えば、処理装置５０は、フィルタホイール３５による光路マスク３７ｂ及び光学素子３８ａのいずれかの切り替えを制御する。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、対応する光学素子が観察光の光路上に配置されたときに顕微鏡装置１０の発光部１２及び発光装置２０からの光出力をそれぞれオンにする。処理装置５０は、このような切り替えに同期させて、第１観察光Ｏ１と第２観察光Ｏ２とを撮像装置４０に交互に検出させる。観察者は、照明ムラが抑制された、透過光観察による像及び共焦点観察による像を交互に撮像可能である。

上記に加えて、第１変形例に係る顕微鏡システム１は、通常の透過光観察による像と照明ムラが抑制された共焦点観察による像とを撮像可能に構成されてもよい。このとき、透過光Ｔ１の光路に配置される光路マスク３７ｂは除去される。

以上のように、第１変形例に係る顕微鏡システム１は、第１観察光Ｏ１及び第２観察光Ｏ２の少なくとも一方に光路マスク３７ｂを作用させることで、透過光観察による像及び共焦点観察による像の少なくとも一方を照明ムラが抑制された像として取得してもよい。

例えば、図１１に示す光路マスク３７ｂは、全体として略円形状に形成され、その外縁部のみで透過光Ｔ１を透過させる。透過光観察の際に、透過光Ｔ１の光路の外縁部のみを透過させる光路マスク３７ｂをフーリエ面Ｓ３に配置すると、撮像装置４０において、空間周波数の高周波成分のみを含む像が形成される。第２変形例における光路マスク３７ｂのカットオフ周波数は、第１変形例における光路マスク３７ｂのカットオフ周波数よりも高い。これにより、微細構造を強調した透過光観察を行うことができる。

より具体的には、図１２Ａに示すとおり、光路マスク３７ｂが透過光Ｔ１の光路から外れた場合の画像（光路マスクなし）と比較して、微細構造が強調された画像（光路マスクあり）が取得可能である。すなわち、微細構造が強調された透過光観察による像が取得可能である。

第２変形例に係る顕微鏡システム１では、共焦点観察による像に対して同様の処理が施されてもよい。このとき、観察用光学素子３６の構成及び処理装置５０による処理等について、第１変形例に係る顕微鏡システム１における上記の説明が適用される。第２変形例に係る顕微鏡システム１によれば、図１２Ｂに示すとおり、光路マスク３７ｂが蛍光Ｆ２の光路から外れた場合の画像（光路マスクなし）と比較して、微細構造が強調された画像（光路マスクあり）が取得可能である。すなわち、微細構造が強調された共焦点観察による像が取得可能である。

このように、第２変形例に係る顕微鏡システム１は、第１変形例に係る顕微鏡システム１と同様に、第１観察光Ｏ１及び第２観察光Ｏ２の少なくとも一方に光路マスク３７ｂを作用させることで、透過光観察による像及び共焦点観察による像の少なくとも一方を微細構造が強調された像として取得してもよい。

（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。

以下では、図１３を参照しながら、第５実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能について主に説明する。第５実施形態に係る顕微鏡システム１は、第２実施形態に係る顕微鏡システム１の位相板３７を光路マスク３７ｂに置き換え、リング絞り１３を除去したものである。したがって、第５実施形態に係る顕微鏡システム１では、リング絞り１３及び位相板３７を用いた第２実施形態における位相差観察法を、光路マスク３７ｂを用いた第４実施形態における透過光観察法に置き換えて試料１１の像が取得される。第５実施形態に係る顕微鏡システム１では、蛍光フィルタ３８を用いた第２実施形態における共焦点観察法を、光学素子３８ａを用いた第４実施形態の第１変形例及び第２変形例における共焦点観察法に置き換えて試料１１の像が取得されてもよい。このように、第５実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能等の説明については、上記の第２実施形態及び第４実施形態に関する説明が適用される。

（第６実施形態）
図１４は、第６実施形態に係る顕微鏡システム１の構成を示す模式図である。

以下では、図１４を参照しながら、第６実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能について主に説明する。第６実施形態に係る顕微鏡システム１は、第３実施形態に係る顕微鏡システム１の位相板３７を光路マスク３７ｂに置き換え、リング絞り１３を除去したものである。したがって、第６実施形態に係る顕微鏡システム１では、リング絞り１３及び位相板３７を用いた第３実施形態における位相差観察法を、光路マスク３７ｂを用いた第４実施形態における透過光観察法に置き換えて試料１１の像が取得される。第６実施形態に係る顕微鏡システム１では、蛍光フィルタ３８を用いた第３実施形態における共焦点観察法を、光学素子３８ａを用いた第４実施形態の第１変形例及び第２変形例における共焦点観察法に置き換えて試料１１の像が取得されてもよい。このように、第６実施形態に係る顕微鏡システム１の構成及び機能等の説明については、上記の第３実施形態及び第４実施形態に関する説明が適用される。

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。

例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

１ 顕微鏡システム
１０ 顕微鏡装置
１１ 試料
１２ 発光部
１３ リング絞り
１３ａ スリット
１４ コンデンサレンズ
１５ 対物レンズ
１６ 結像レンズ
２０ 発光装置
３０ 光学ユニット
３１ 走査部
３１ａ 集光ディスク
３１ｂ ピンホールディスク
３１ｃ モータ
３２ ビームスプリッタ
３３ 第１リレーレンズ
３４、３４ａ、３４ｂ 第２リレーレンズ
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ フィルタホイール
３６ 観察用光学素子
３７ 位相板
３７ａ 位相リング
３７ｂ 光路マスク
３８ 蛍光フィルタ
３８ａ 光学素子
３９ａ バリアフィルタ
３９ｂ 分岐用光学素子
３９ｃ 折り曲げミラー
３９ｄ 合波ミラー
４０、４０ａ、４０ｂ 撮像装置
５０ 処理装置
Ａ 光軸
Ｄ１ 回折光
Ｆ２ 蛍光
Ｌ１ 第１照明光
Ｌ２ 第２照明光
Ｏ１ 第１観察光
Ｏ２ 第２観察光
Ｓ１ 瞳面
Ｓ２ 像側瞳共役面
Ｓ３ フーリエ面
Ｔ１ 透過光

Claims (7)

1. 観察対象となる試料の像を取得する顕微鏡システムであって、
   前記試料に第１照明光を照射する発光部を有し、第１観察に用いられる顕微鏡装置と、
   前記試料に第２照明光を照射する発光装置と、
   前記顕微鏡装置及び前記発光装置と光学的に結合され、前記第２照明光を前記試料に対して走査する走査部と、無限遠補正光学系と、を有し、前記発光装置と組み合わせて第２観察に用いられる光学ユニットと、
   前記試料の像に関する情報を含む観察光を検出する撮像装置と、
   を備え、
   前記光学ユニットは、前記顕微鏡装置が有する対物レンズの瞳面と共役な像側瞳共役面であって、前記第２観察に用いられる前記光学ユニットに本来備わっている前記無限遠補正光学系に位置する像側瞳共役面に配置される観察用光学素子を有し、
   前記観察光は、前記第１照明光に基づく前記第１観察用の第１観察光と、前記第２照明光に基づく前記第２観察用の第２観察光と、を含み、
   前記光学ユニットは、前記観察用光学素子を前記第１観察光及び前記第２観察光が共に通過する一の光路を有し、
   前記観察用光学素子を用いて前記第１観察及び前記第２観察を行うことを可能にする、
   顕微鏡システム。
2. 前記観察光は、
   前記第１照明光に基づく前記試料からの透過光及び回折光を含む前記第１観察光と、
   前記第２照明光に基づく前記試料からの蛍光を含む前記第２観察光と、
   を含み、
   前記観察用光学素子は、
   前記第１観察光に含まれる前記透過光及び前記回折光のいずれか一方の位相を互いの干渉が強まるようにシフトさせる位相板と、
   前記第２観察光に含まれる前記蛍光を選択的に透過させる蛍光フィルタと、
   を含む、
   請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記観察光は、
   前記第１照明光に基づく前記試料からの透過光を含む前記第１観察光と、
   前記第２照明光に基づく前記試料からの蛍光を含む前記第２観察光と、
   を含み、
   前記観察用光学素子は、
   前記第１観察光に含まれる前記透過光及び前記第２観察光に含まれる前記蛍光の少なくとも一方の光路の一部を遮る光路マスクと、
   前記第２観察光に含まれる前記蛍光を選択的に透過させる蛍光フィルタと、
   を含む、
   請求項１に記載の顕微鏡システム。
4. 前記光路マスクは、前記第１観察光の光軸に略直交する前記第１観察光の断面の略半分の領域を遮り、
   前記光路マスクにおいて、光路を遮る部分とその他の部分とは、前記第１観察光の前記光軸を挟んで互いに対称的に形成されている、
   請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 前記光路マスクは、前記観察光の光軸に略直交する前記観察光の断面の中心を少なくとも遮る、
   請求項３に記載の顕微鏡システム。
6. 処理装置をさらに備え、
   前記光学ユニットは、前記観察光の光路上に配置される光学素子を、前記観察用光学素子に含まれる光学素子のいずれかに切り替える光学素子切替部をさらに有し、
   前記処理装置は、
   前記光学素子切替部による、前記観察用光学素子に含まれるいずれかの光学素子への切り替えを制御し、
   該切り替えに同期させて、対応する光学素子が前記光路上に配置されたときに前記顕微鏡装置の前記発光部及び前記発光装置からの光出力をそれぞれオンにし、
   前記切り替えに同期させて、前記第１観察光と前記第２観察光とを前記撮像装置に交互に検出させる、
   請求項２乃至５のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。
7. 前記光学ユニットの前記走査部は、
   複数の集光光学素子を配設した集光ディスクと、
   複数の前記集光光学素子による前記第２照明光の集光位置にそれぞれ配設された複数のピンホールを有するピンホールディスクと、
   を有し、
   前記ピンホールディスクが回転することで、前記集光光学素子により集光され対応する前記ピンホールを通過した前記第２照明光を前記試料に対して走査する、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の顕微鏡システム。

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