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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023154669
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】顕微鏡
(51)【国際特許分類】
G02B 21/00 20060101AFI20231013BHJP
G02B 3/06 20060101ALI20231013BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20231013BHJP
G02B 21/06 20060101ALI20231013BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
G02B21/00
G02B3/06
G02B3/00 A
G02B21/06
G01N21/64 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064161
(22)【出願日】2022-04-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100092897
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 正悟
(74)【代理人】
【識別番号】100157417
【弁理士】
【氏名又は名称】並木 敏章
(72)【発明者】
【氏名】新谷 大和
(72)【発明者】
【氏名】菅野（渡辺） 梢
【テーマコード（参考）】
2G043
2H052
【Ｆターム（参考）】
2G043AA03
2G043BA16
2G043DA02
2G043DA06
2G043EA01
2G043FA02
2G043HA01
2G043HA03
2G043HA09
2G043JA03
2G043KA09
2G043LA02
2G043LA03
2H052AA07
2H052AA09
2H052AC04
2H052AC11
2H052AC15
2H052AC34
2H052AD03
2H052AD20
2H052AD34
2H052AF02
2H052AF14
(57)【要約】
【課題】高画質の試料の画像を短時間で取得することが可能な顕微鏡を提供する。
【解決手段】照明光を試料に照射する照明光学系と、試料からの検出光を受光する検出光学系と、照明光学系に配置された位相変調ユニット６０とを備え、位相変調ユニット６０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて、照明光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子６５と、複数の照射領域における照明光の照射位置を変える第１位相変調用スキャナ６３とを有している。
【選択図】図３
【解決手段】照明光を試料に照射する照明光学系と、試料からの検出光を受光する検出光学系と、照明光学系に配置された位相変調ユニット６０とを備え、位相変調ユニット６０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて、照明光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子６５と、複数の照射領域における照明光の照射位置を変える第１位相変調用スキャナ６３とを有している。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、
前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、
前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、
前記位相変調ユニットは、
前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、
前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第１走査部とを有する顕微鏡。
前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、
前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、
前記位相変調ユニットは、
前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、
前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第１走査部とを有する顕微鏡。
【請求項2】
前記位相変調ユニットは、前記所定の位相分布が付与された前記少なくとも一方の光の進行方向を一定の方向にする第２走査部を有する請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項3】
前記複数の照射領域は、互いに重ならない請求項１または２に記載の顕微鏡。
【請求項4】
前記第１走査部は、前記試料における顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置を変える請求項１～３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項5】
前記位相変調ユニットは、前記少なくとも一方の光の断面形状を楕円形にするシリンドリカルレンズを有する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項6】
前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記位相変調ユニットは、前記照明光を複数の光に分ける光学素子アレイを有し、
前記照明光学系は、前記複数の光を前記試料に照射する請求項５に記載の顕微鏡。
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記位相変調ユニットは、前記照明光を複数の光に分ける光学素子アレイを有し、
前記照明光学系は、前記複数の光を前記試料に照射する請求項５に記載の顕微鏡。
【請求項7】
前記照射領域は、互いに離れた複数個の部分領域に分割されており、
前記位相変調ユニットは、前記照射領域における前記複数個の部分領域に、前記少なくとも一方の光を複数の光に分けて照射する光学素子アレイを有する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
前記位相変調ユニットは、前記照射領域における前記複数個の部分領域に、前記少なくとも一方の光を複数の光に分けて照射する光学素子アレイを有する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【請求項8】
前記照明光学系は、前記照明光により前記試料を走査する第３走査部を備え、
前記第３走査部が前記照明光により前記試料を走査するのに同期して、前記第１走査部が前記複数の光に分けて照射する前記照射領域を変える請求項７に記載の顕微鏡。
前記第３走査部が前記照明光により前記試料を走査するのに同期して、前記第１走査部が前記複数の光に分けて照射する前記照射領域を変える請求項７に記載の顕微鏡。
【請求項9】
前記光学素子アレイにより分かれた前記複数の光が、前記複数個の部分領域上でそれぞれライン状となる請求項７または８に記載の顕微鏡。
【請求項10】
前記位相変調ユニットが前記照明光学系に配置され、
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記照明光は、前記位相変調素子により、互いに異なる位相分布が付与された複数の回折光に分かれ、
前記照明光学系は、前記複数の回折光を前記試料に照射する請求項１～４または請求項９のいずれか一項に記載の顕微鏡。
前記少なくとも一方の光が前記照明光であり、
前記照明光は、前記位相変調素子により、互いに異なる位相分布が付与された複数の回折光に分かれ、
前記照明光学系は、前記複数の回折光を前記試料に照射する請求項１～４または請求項９のいずれか一項に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顕微鏡に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、位相変調素子を用いて光の位相を変化させることにより試料に起因する収差を補正し、高画質の試料の画像を取得することが可能な顕微鏡が提案されている。また、試料を照明するための照明光を多点化することにより、試料の画像を短時間で取得することが可能な顕微鏡も提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。このように顕微鏡では、高画質の試料の画像を短時間で取得することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－３４１２７号公報
【特許文献2】特開２０２１－８９４３０号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明に係る顕微鏡は、光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、前記試料からの検出光を受光する検出光学系と、前記照明光学系および前記検出光学系の少なくとも一方に配置された位相変調ユニットとを備え、前記位相変調ユニットは、前記照明光および前記検出光の少なくとも一方の光が照射され得る複数の照射領域を有し、前記複数の照射領域における前記少なくとも一方の光の照射位置に応じて、前記少なくとも一方の光に対して所定の位相分布を付与する位相変調素子と、前記照射位置と前記複数の照射領域とを相対的に移動させる第１走査部とを有する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】第１実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図2】画像取得範囲の一例を示す説明図である。
【図3】第１実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【図4】第１実施形態に係る位相変調ユニットにおいて照明光の照射領域を変えた状態を示す説明図である。
【図5】第１実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
【図6】第１実施形態における観察領域を示す説明図である。
【図7】試料の画像取得方法の流れを示すフローチャートである。
【図8】収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】変形例に係る収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】第１実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
【図11】第２実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図12】第３実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図13】第４実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図14】第５実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図15】第６実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【図16】第６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
【図17】第６実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
【図18】第１１実施形態に係る顕微鏡を示す説明図である。
【図19】第１１実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【図20】第１１実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
【図21】第１１実施形態における観察領域を示す説明図である。
【図22】第１１実施形態に係る位相変調ユニットの変形例を示す説明図である。
【図23】第１２実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【図24】第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
【図25】第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の一部を示す拡大図である。
【図26】第１２実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。
【図27】第１２実施形態における観察領域を示す説明図である。
【図28】第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
【図29】第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第２変形例を示す説明図である。
【図30】第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第３変形例を示す説明図である。
【図31】第１２実施形態に係る位相変調ユニットの第４変形例を示す説明図である。
【図32】第１６実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【図33】第１６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照明光の照射領域を示す説明図である。
【図34】第１６実施形態に係る位相変調ユニットにおける照射領域の部分領域に関する説明図である。
【図35】第１６実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
【図36】第１６実施形態に係る位相変調ユニットの第１変形例を示す説明図である。
【図37】第２０実施形態に係る位相変調ユニットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
［第１実施形態］
以下、各実施形態に係る顕微鏡について説明する。まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る顕微鏡１について説明する。以降の説明において、顕微鏡１の対物レンズ２８の光軸方向に延びる座標軸をｚ軸とする。また、このｚ軸と垂直な面内において互いに直交する方向に延びる座標軸をそれぞれｘ軸およびｙ軸とする。ｚ軸が延びる方向をｚ方向と称し、ｘ軸が延びる方向をｘ方向と称し、ｙ軸が延びる方向をｙ方向と称する場合がある。なお、＋ｚ方向は、倒立顕微鏡の場合は上向き方向であり、正立顕微鏡の場合は下向き方向である。また、ｚ方向の位置をｚ位置と称し、ｘ方向の位置をｘ位置と称し、ｙ方向の位置をｙ位置と称する場合がある。
以下、各実施形態に係る顕微鏡について説明する。まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る顕微鏡１について説明する。以降の説明において、顕微鏡１の対物レンズ２８の光軸方向に延びる座標軸をｚ軸とする。また、このｚ軸と垂直な面内において互いに直交する方向に延びる座標軸をそれぞれｘ軸およびｙ軸とする。ｚ軸が延びる方向をｚ方向と称し、ｘ軸が延びる方向をｘ方向と称し、ｙ軸が延びる方向をｙ方向と称する場合がある。なお、＋ｚ方向は、倒立顕微鏡の場合は上向き方向であり、正立顕微鏡の場合は下向き方向である。また、ｚ方向の位置をｚ位置と称し、ｘ方向の位置をｘ位置と称し、ｙ方向の位置をｙ位置と称する場合がある。
【0007】
第１実施形態に係る顕微鏡１は、走査型顕微鏡とも称される。第１実施形態に係る顕微鏡１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系２１と、検出光学系３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１は、中央に開口部を有する板状に形成される。ステージ１１は、カバーガラス等の保持部材ＣＧを介して観察対象である試料ＴＰを支持する。試料ＴＰの例として、例えば、生体試料（図示せず）やビーズ（図示せず）等がある。生体試料は、細胞や生体組織等の厚みがある試料である。ビーズは、ポリスチレン製の（例えば、直径０．２μｍ程度の）微小な球体である。試料ＴＰは、蛍光色
素等で染色されていてもよい。また、試料ＴＰの内部に蛍光染色されたビーズや金属粒子を導入してもよい。
素等で染色されていてもよい。また、試料ＴＰの内部に蛍光染色されたビーズや金属粒子を導入してもよい。
【0008】
ステージ１１には、ステージ駆動部１２が設けられる。ステージ駆動部１２は、電動モータやピエゾ素子等を用いて構成される。ステージ駆動部１２は、ステージ１１をｚ軸（対物レンズ２８の光軸）と垂直な面内（ｘｙ平面内）で移動させる。ステージ駆動部１２によりステージ１１をｚ軸と垂直な面内で移動させることで、保持部材ＣＧを介してステージ１１に支持された、試料ＴＰにおける広範囲の画像を取得することが可能である。なお、ステージ駆動部１２は、ステージ１１をｚ方向に移動させてもよい。
【0009】
光源ユニット１６は、試料ＴＰに含まれる蛍光物質を励起するための照明光（励起光）を射出させる。光源ユニット１６は、光源１７と、シャッタ１８とを有する。光源１７として、例えば、照明光として所定の波長域のレーザ光（励起光）を射出させることが可能なレーザ光源等が用いられる。シャッタ１８は、光源１７から射出される照明光を通過させるか、もしくは遮るようになっている。
【0010】
照明光学系２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ２２と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８とを有する。コリメータレンズ２２は、光源ユニット１６から射出された照明光を略平行光にする。位相変調ユニット６０は、光源ユニット１６から射出された照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。ダイクロイックミラー２４は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）が透過し、ステージ１１上の試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）が反射する特性を有する。なお、ダイクロイックミラー２４は、光源ユニット１６から射出された照明光が反射し、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光が透過するように構成されていてもよい。
【0011】
試料走査部２５は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置される。試料走査部２５は、反射面の向き（方位角）が変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等）を用いて構成される。試料走査部２５は、反射面の向きを変化させることにより、反射面で反射される照明光の進行方向を変化させる。これにより、試料走査部２５は、ｘ方向とｙ方向との２方向において、光源ユニット１６からの照明光により試料ＴＰを走査する。なお、試料走査部２５は、ミラーに限らず、音響光学偏向器（ＡＯＤ）や電気光学結晶（ＫＴＮ結晶）等の透過型の偏向器を用いて構成されて、照明光の進行方向を変化させるようにしてもよい。
【0012】
スキャンレンズ２６は、光源ユニット１６からの照明光を集光する。第２対物レンズ２７は、光源ユニット１６からの照明光を再び略平行光にする。対物レンズ２８は、ステージ１１の下方近傍に配置される。対物レンズ２８は、ステージ１１の開口部およびカバーガラス等の保持部材ＣＧを介して、ステージ１１上の試料ＴＰと対向する。対物レンズ２８と保持部材ＣＧとの間隙部は、浸液ＩＭで満たされていてもよく、空気等の気体で満たされていてもよい。
【0013】
また、対物レンズ２８は、対物レンズ保持部２９を介して、顕微鏡１の筐体（図示せず）に取り付けられている。対物レンズ保持部２９は、例えば電動モータ等の駆動装置（図示せず）を用いて構成される。対物レンズ保持部２９は、レボルバ（図示せず）とともに対物レンズ２８をｚ方向に上下移動させる。対物レンズ保持部２９により対物レンズ２８がｚ方向に移動すると、試料ＴＰに対する対物レンズ２８の相対位置が変化し、試料ＴＰ
に対する対物レンズ２８の焦点位置がｚ方向に変化する。対物レンズ保持部２９により対物レンズ２８の焦点位置をｚ方向に変位させることで、試料ＴＰの内部であってｚ方向の位置が異なる断面の画像を取得することができる。以降、ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の画像を、「ｚスタック画像」とも称する。なお、ステージ駆動部１２により、ステージ１１をｚ方向に移動させることで、対物レンズ２８の焦点位置をｚ方向に変位させてｚスタック画像を取得してもよい。
に対する対物レンズ２８の焦点位置がｚ方向に変化する。対物レンズ保持部２９により対物レンズ２８の焦点位置をｚ方向に変位させることで、試料ＴＰの内部であってｚ方向の位置が異なる断面の画像を取得することができる。以降、ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の画像を、「ｚスタック画像」とも称する。なお、ステージ駆動部１２により、ステージ１１をｚ方向に移動させることで、対物レンズ２８の焦点位置をｚ方向に変位させてｚスタック画像を取得してもよい。
【0014】
図２は、試料ＴＰのｚスタック画像の一例を模式的に示す図である。図２には、試料ＴＰのｘｙ断面の第１の２次元画像ＴＩ１と、第１の２次元画像ＴＩ１とはｚ位置が異なる試料ＴＰのｘｙ断面の第２の２次元画像ＴＩ２と、第１の２次元画像ＴＩ１および第２の２次元画像ＴＩ２とはｚ位置が異なる試料ＴＰのｘｙ断面の第３の２次元画像ＴＩ３とが示されている。このように、第１の２次元画像ＴＩ１と、第２の２次元画像ＴＩ２と、第３の２次元画像ＴＩ３とは、試料ＴＰのそれぞれ異なるｚ位置でのｘｙ断面の２次元画像である。ｚスタック画像は、第１～第３の２次元画像ＴＩ１～ＴＩ３すなわち、試料ＴＰのそれぞれ異なるｚ位置でのｘｙ断面の２次元画像を含む。なお、２次元画像の数は、図２に示した３枚に限られるわけではなく、任意の枚数であってよい。
【0015】
検出光学系３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系３１は、試料ＴＰ側から順に、対物レンズ２８と、第２対物レンズ２７と、スキャンレンズ２６と、試料走査部２５と、ダイクロイックミラー２４とを含む。さらに、検出光学系３１は、ダイクロイックミラー２４側から順に、検出フィルタ３２と、集光レンズ３３と、挿脱ミラー３４と、検出用ピンホール板３５とを有する。また、検出光学系３１は、計測用ピンホール板３６と、計測用リレーレンズ３７とを有する。このように、対物レンズ２８と、第２対物レンズ２７と、スキャンレンズ２６と、試料走査部２５と、ダイクロイックミラー２４は、照明光学系２１と検出光学系３１の両方に含まれている。
【0016】
検出フィルタ３２は、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）を透過させる。検出フィルタ３２は、例えば、試料ＴＰで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。集光レンズ３３は、試料ＴＰからの検出光を集光する。挿脱ミラー３４は、集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に対して挿脱可能に配設される。挿脱ミラー３４が集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路から離脱する場合、試料ＴＰからの検出光は、検出用ピンホール板３５に達する。挿脱ミラー３４が集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入される場合、試料ＴＰからの検出光は、挿脱ミラー３４で反射して計測用ピンホール板３６に達する。
【0017】
検出用ピンホール板３５は、中央にピンポール（図示せず）を有する板状に形成され、試料ＴＰと光学的に共役な位置に配置される。検出器４１は、検出用ピンホール板３５を通過した検出光を検出する。検出器４１として、例えば、光電子増倍管や、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等が用いられる。
【0018】
計測用ピンホール板３６は、中央にピンポール（図示せず）を有する板状に形成され、試料ＴＰと光学的に共役な位置に配置される。計測用リレーレンズ３７は、試料ＴＰからの検出光を略平行光にする。波面センサ４６は、試料ＴＰからの検出光の波面の収差を計測する。波面センサ４６として、例えば、シャックハルトマン波面センサ等が用いられる。
【0019】
演算装置５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、記憶部５２に記憶さ
れているプログラムに基づいて、顕微鏡制御部５４を含む顕微鏡１の制御を行う。記憶部５２は、メモリ素子またはハードディスク等の記憶媒体を含み、上述したプログラムに加
えて、検出器４１により検出された検出光の信号データを一時的に記憶する。
れているプログラムに基づいて、顕微鏡制御部５４を含む顕微鏡１の制御を行う。記憶部５２は、メモリ素子またはハードディスク等の記憶媒体を含み、上述したプログラムに加
えて、検出器４１により検出された検出光の信号データを一時的に記憶する。
【0020】
インターフェース部５３は、マウス、キーボード、タッチパッド、トラックボール等のうち少なくとも１つを含むユーザーが操作可能な入力部（図示せず）と、液晶ディスプレイ等の表示部（図示せず）とを有する。インターフェース部５３の入力部は、ユーザーによる操作を検出し、その検出結果をユーザーが入力した入力データとして演算装置５１へ出力する。演算装置５１は、顕微鏡１の操作に必要なＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）や、顕微鏡制御部５４により生成された試料ＴＰの画像を、表示部に表示させる。インターフェース部５３は、ネットワーク回線を介して、顕微鏡１の外部に配置されているサーバ等とのデータの交信を行う。
【0021】
顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５に制御信号を送信して、試料走査部２５により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部５４は、ステージ駆動部１２に制御信号を送信して、ステージ駆動部１２に駆動されるステージ１１の位置を制御する。顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２９に制御信号を送信して、対物レンズ保持部２９に保持される対物レンズ２８の位置を制御する。顕微鏡制御部５４は、シャッタ１８に制御信号を送信して、シャッタ１８の開閉を制御する。顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー３４に制御信号を送信して、挿脱ミラー３４の挿脱を制御する。
【0022】
また、顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号に基づいて、試料ＴＰの２次元画像を生成する。顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号や、波面センサ４６から送信される計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部に関するデータを取得する。顕微鏡制御部５４は、位相変調ユニット６０に制御信号を送信して、位相変調ユニット６０による照明光の位相変調を制御する。
【0023】
光源ユニット１６の光源１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過して略平行光になる。コリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット６０に入射する。照明光が位相変調ユニット６０に入射すると、位相変調ユニット６０は、入射した照明光に対して位相変調を行い、位相変調を行った照明光を射出させる。位相変調ユニット６０から射出された略平行光である照明光は、ダイクロイックミラー２４に入射する。ダイクロイックミラー２４に入射した照明光は、ダイクロイックミラー２４を透過して試料走査部２５に入射する。試料走査部２５に入射した照明光は、試料走査部２５を通ってスキャンレンズ２６および第２対物レンズ２７を透過し、対物レンズ２８に入射する。対物レンズ２８に入射した照明光は、対物レンズ２８を透過し、対物レンズ２８の焦点面に集光される。試料ＴＰにおいて照明光が集光される部分（すなわち、対物レンズ２８の焦点面と重なる部分）は、試料走査部２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。
【0024】
試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。なお、検出光は、蛍光に限られるものではなく、例えば散乱光や反射光等であってもよい。検出光は、照明光の強度に対して非線形な応答を示す光波であってもよく、例えば、多光子励起により発光する蛍光や、第二次高調波、第三次高調波等であってもよい。また、試料から発生する光以外の波動を検出するようにしてもよく、例えば、試料に対し浸液等を介して対向配置されたトランスデューサーにより、試料から発生する音響波を検出するようにしてもよい。試料から発生する検出光については、以降、全ての実施形態に記載の検出光も同様であるので、説明を省略する。
【0025】
試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系３１としての対物レンズ２８に入射する。対物レンズ２８に入射した検出光は、対物レンズ２８を透過し、第２対物レンズ２
７およびスキャンレンズ２６を透過して試料走査部２５に入射する。試料走査部２５に入射した検出光は、試料走査部２５を通ってダイクロイックミラー２４に入射する。ダイクロイックミラー２４に入射した検出光（蛍光）は、照明光（励起光）と波長が異なるため、ダイクロイックミラー２４で反射して検出フィルタ３２に達する。検出フィルタ３２に達した蛍光は、検出フィルタ３２を通って集光レンズ３３を透過する。
７およびスキャンレンズ２６を透過して試料走査部２５に入射する。試料走査部２５に入射した検出光は、試料走査部２５を通ってダイクロイックミラー２４に入射する。ダイクロイックミラー２４に入射した検出光（蛍光）は、照明光（励起光）と波長が異なるため、ダイクロイックミラー２４で反射して検出フィルタ３２に達する。検出フィルタ３２に達した蛍光は、検出フィルタ３２を通って集光レンズ３３を透過する。
【0026】
挿脱ミラー３４が集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路から離脱している場合、集光レンズ３３を透過した検出光は、検出用ピンホール板３５に達する。対物レンズ２８の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、検出用ピンホール板３５を通過して検出器４１に入射する。検出器４１は、検出器４１に入射した光（検出光）の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量（明るさ）に対応するデータを生成する。検出器４１は、生成したデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信されたデータを所定のサンプリング間隔で積算して１画素分のデータとして、これを試料走査部２５による２次元的な走査と同期して並べる処理を行うことで、複数画素分のデータが２次元で（２方向で）並ぶ１つの画像データを生成し、記憶部５２に記憶させる。このようにして、顕微鏡制御部５４が試料ＴＰの２次元画像を生成することで、試料ＴＰの画像取得が行われる。以降、全ての実施形態に記載の顕微鏡制御部５４による２次元画像生成処理は、同様なので、説明を省略する。
【0027】
なお、試料走査部２５を通る照明光により試料ＴＰが走査されるため、試料ＴＰで発生した検出光は、検出光学系３１の光軸ＡＸ２から外れる場合がある。しかしながら、試料ＴＰで発生した検出光は、対物レンズ２８、第２対物レンズ２７およびスキャンレンズ２６を透過して試料走査部２５を通ると、検出光学系３１の光軸ＡＸ２に沿って進むようになる。以降、光軸から外れた光が光軸に沿って進むようになることをデスキャンと称する場合がある。試料走査部２５における検出光のデスキャンによって、試料走査部２５により照明光の進行方向が変化するのに拘わらず、集光レンズ３３を透過した検出光は、検出用ピンホール板３５の位置で集光して検出用ピンホール板３５を通過することができる。但し、試料ＴＰにおける照明光の集光位置（すなわち、対物レンズ２８の焦点位置）よりｚ方向にずれた部分から発生する光は、検出用ピンホール板３５を通過することができない。従って、本実施形態においては、反射光および散乱光等の照明光の強度に対して線形に応答する検出光を検出する場合であっても、いわゆる背景光である、照明光の集光位置以外の部分から発生する光を除去することができる。
【0028】
挿脱ミラー３４が集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入されている場合、集光レンズ３３を透過した検出光は、挿脱ミラー３４で反射して計測用ピンホール板３６に達する。対物レンズ２８の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、計測用ピンホール板３６を通過して計測用リレーレンズ３７を透過し、波面センサ４６に入射する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部に関するデータを取得する。
【0029】
なお、試料走査部２５における検出光のデスキャンによって、試料走査部２５により照明光の進行方向が変化するのに拘わらず、集光レンズ３３を透過した検出光は、計測用ピンホール板３６の位置で集光して計測用ピンホール板３６を通過することができる。但し、試料ＴＰにおける照明光の集光位置よりｚ方向にずれた部分から発生する光は、計測用ピンホール板３６を通過することができない。従って、前述したように、いわゆる背景光である、照明光の集光位置以外の部分から発生する光を除去することができる。また、計測用ピンホール板３６は、ローパスフィルタとしても機能し、検出光の波面の高次収差成分を遮断することで、波面センサ４６による波面の収差の計測精度を向上させることがで
きる。
きる。
【0030】
第１実施形態に係る顕微鏡１において、挿脱ミラー３４の代わりにビームスプリッタ（図示せず）が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過して検出器４１に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ４６に到達するように構成されてもよい。
【0031】
第１実施形態に係る顕微鏡１において、コリメータレンズ２２、スキャンレンズ２６、第２対物レンズ２７、対物レンズ２８、集光レンズ３３、および計測用リレーレンズ３７は、複数のレンズから構成されてもよく、反射鏡を含んで構成されてもよい。以降、全ての実施形態に係る顕微鏡の構成の如何に拘わらず、顕微鏡に含まれるレンズは、複数のレンズから構成されてもよく、反射鏡を含んで構成されてもよいので、説明を省略する。また、第１実施形態に係る顕微鏡１において、光源ユニット１６と、照明光学系２１と、検出光学系３１と、検出器４１と、波面センサ４６は、ステージ１１および試料ＴＰの下方に配置されているが、ステージ１１および試料ＴＰの上方に配置されていてもよい。以降、全ての実施形態に係る顕微鏡の各部は、ステージ１１および試料ＴＰの上方に配置されていてもよいので、説明を省略する。
【0032】
［位相変調ユニットの構成］
次に、図３を参照しながら、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０について説明する。図３に示すように、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０は、第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第１位相変調用スキャナ６３と、第２リレーレンズ６４と、位相変調素子６５と、第２位相変調用スキャナ６６と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８とを備える。第１リレーレンズ６１は、コリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を集光する。第１ミラー６２は、第１リレーレンズ６１からの照明光を第１位相変調用スキャナ６３に向けて反射させる。
次に、図３を参照しながら、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０について説明する。図３に示すように、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０は、第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第１位相変調用スキャナ６３と、第２リレーレンズ６４と、位相変調素子６５と、第２位相変調用スキャナ６６と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８とを備える。第１リレーレンズ６１は、コリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を集光する。第１ミラー６２は、第１リレーレンズ６１からの照明光を第１位相変調用スキャナ６３に向けて反射させる。
【0033】
第１位相変調用スキャナ６３は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１に配置される。第１位相変調用スキャナ６３は、反射面の向き（方位角）が１軸回転または２軸回転によって変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等）を用いて構成される。第１位相変調用スキャナ６３は、第１ミラー６２で反射した照明光の進行方向を変化させる。これにより、第１位相変調用スキャナ６３は、図３および図４に示すように、コリメータレンズ２２からの照明光により位相変調素子６５を走査する。なお、第１位相変調用スキャナ６３は、ミラーに限らず、音響光学偏向器（ＡＯＤ）や電気光学結晶（ＫＴＮ結晶）等の透過型の偏向器を用いて構成されて、照明光の進行方向を変化させるようにしてもよい。なお書きについては、以降、全ての実施形態に記載の位相変調用スキャナも同様であるので、説明を省略する。
【0034】
第２リレーレンズ６４は、位相変調素子６５と対向して配置される。第２リレーレンズ６４は、第１位相変調用スキャナ６３を通った照明光を略平行光にする。第２リレーレンズ６４は、位相変調素子６５で反射した照明光を集光する。
【0035】
位相変調素子６５は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ１に配置される。位相変調素子６５は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを縦横またはいずれか一方向に並べて表示する。各実施形態において、照明光や検出光に付与する位相パターンや補償波面等（位相分布）を位相変調パターンと称している。なお、位相変調素子６５は、空間位相変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）－ＳＬＭ、デフォーマブルミラーを用いて構成されてもよい。なお書きについては、以降、全ての実施形態に記載の位相変調素子も同様であるので、説明を省略する。位相変調素子６
５の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域が設けられる。位相変調素子６５の表示面における複数の照射領域は、複数の位相変調パターンに対応して縦横またはいずれか一方向に並んで設けられる。
５の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域が設けられる。位相変調素子６５の表示面における複数の照射領域は、複数の位相変調パターンに対応して縦横またはいずれか一方向に並んで設けられる。
【0036】
図５に、複数の照射領域の配置例を示す。図５の例では、位相変調素子６５の表示面に表示される１６個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る正方形状の１６個の照射領域が設けられる。なお、位相変調パターンの数、位相変調素子６５の照射領域の数は、試料ＴＰに応じて任意に決めることができる。なお、位相変調パターンの数、照射領域の数については、以降、全ての実施形態で同様であるので、説明を省略する。１６個の照射領域のうち（図５の上から）１行目には、左側から順に、第１照射領域ＳＡ１と、第２照射領域ＳＡ２と、第３照射領域ＳＡ３と、第４照射領域ＳＡ４とが設けられる。１６個の照射領域のうち（図５の上から）２行目には、左側から順に、第５照射領域ＳＡ５と、第６照射領域ＳＡ６と、第７照射領域ＳＡ７と、第８照射領域ＳＡ８とが設けられる。１６個の照射領域のうち（図５の上から）３行目には、左側から順に、第９照射領域ＳＡ９と、第１０照射領域ＳＡ１０と、第１１照射領域ＳＡ１１と、第１２照射領域ＳＡ１２とが設けられる。１６個の照射領域のうち（図５の上から）４行目には、左側から順に、第１３照射領域ＳＡ１３と、第１４照射領域ＳＡ１４と、第１５照射領域ＳＡ１５と、第１６照射領域ＳＡ１６とが設けられる。
【0037】
第１～第１６照射領域ＳＡ１～ＳＡ１６は、互いに重ならないように並んで配置される。第１～第１６照射領域ＳＡ１～ＳＡ１６のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子６５において照明光が照射される照射領域（すなわち位相変調パターン）を変えることで、照明光に付与する位相分布（検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布）を変えることが可能である。
【0038】
第２位相変調用スキャナ６６は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１に配置される。第２位相変調用スキャナ６６は、第１位相変調用スキャナ６３と同様に構成される。第２位相変調用スキャナ６６は、第２リレーレンズ６４からの照明光が第２ミラー６７に向けて進むように、すなわち第２リレーレンズ６４からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第２ミラー６７は、第２位相変調用スキャナ６６を通った照明光を第３リレーレンズ６８に向けて反射させる。第３リレーレンズ６８は、第２ミラー６７で反射した照明光を略平行光にする。なお、第１位相変調用スキャナ６３と第２位相変調用スキャナ６６に代えて、単一の位相変調用スキャナで構成してもよい。
【0039】
照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット６０の第１リレーレンズ６１に入射する。第１リレーレンズ６１に入射した照明光は、第１リレーレンズ６１を透過して第１ミラー６２で反射する。第１ミラー６２で反射した照明光は、第１位相変調用スキャナ６３に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１において一旦集光する。第１位相変調用スキャナ６３は、第１位相変調用スキャナ６３に入射した照明光により位相変調素子６５を走査する。第１位相変調用スキャナ６３に入射した照明光は、第１位相変調用スキャナ６３を通って第２リレーレンズ６４を透過する。第２リレーレンズ６４を透過した照明光は、略平行光となり、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。
【0040】
照明光が位相変調素子６５における複数の照射領域（例えば、第１～第１６照射領域ＳＡ１～ＳＡ１６）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相分布が変化する（変
調される）。位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、第１位相変調用スキャナ６３は、第１位相変調用スキャナ６３に入射する照明光により位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
調される）。位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、第１位相変調用スキャナ６３は、第１位相変調用スキャナ６３に入射する照明光により位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
【0041】
位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第２リレーレンズ６４を透過する。第２リレーレンズ６４を透過した照明光は、第２位相変調用スキャナ６６に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１において一旦集光する。第２位相変調用スキャナ６６は、第２リレーレンズ６４からの照明光が第２ミラー６７に向けて進むように、すなわち第２リレーレンズ６４からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第２位相変調用スキャナ６６に入射した照明光は、第２位相変調用スキャナ６６を通って第２ミラー６７で反射する。第２ミラー６７で反射した照明光は、第３リレーレンズ６８を透過し、略平行光となって照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。このようにして、位相変調ユニット６０による照明光に対する位相変調が行われる。
【0042】
なお、第１位相変調用スキャナ６３を通る照明光により位相変調素子６５が走査されるため、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１から外れる場合がある。しかしながら、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第２リレーレンズ６４を透過して第２位相変調用スキャナ６６を通ると、照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むようになる。第２位相変調用スキャナ６６における照明光のデスキャンによって、第１位相変調用スキャナ６３が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第３リレーレンズ６８を透過した照明光は、略平行光となって照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射することができる。
【0043】
前述したように、第１位相変調用スキャナ６３は、第１位相変調用スキャナ６３に入射する照明光により位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第１位相変調用スキャナ６３は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子６５において照明光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける複数の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第１位相変調用スキャナ６３が位相変調素子６５における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１に起因する収差のうち、少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0044】
図６に、試料ＴＰにおける複数の観察領域の配置例を示す。図６の例では、顕微鏡１の視野内において試料ＴＰにおける複数の観察領域（例えば、１６個の観察領域）が設定される。１６個の観察領域のうち（図６の上から）１行目には、左側から順に、第１観察領域ＫＡ１と、第２観察領域ＫＡ２と、第３観察領域ＫＡ３と、第４観察領域ＫＡ４とが設定される。１６個の観察領域のうち（図６の上から）２行目には、左側から順に、第５観察領域ＫＡ５と、第６観察領域ＫＡ６と、第７観察領域ＫＡ７と、第８観察領域ＫＡ８とが設定される。１６個の観察領域のうち（図６の上から）３行目には、左側から順に、第
９観察領域ＫＡ９と、第１０観察領域ＫＡ１０と、第１１観察領域ＫＡ１１と、第１２観察領域ＫＡ１２とが設定される。１６個の観察領域のうち（図６の上から）４行目には、左側から順に、第１３観察領域ＫＡ１３と、第１４観察領域ＫＡ１４と、第１５観察領域ＫＡ１５と、第１６観察領域ＫＡ１６とが設定される。なお、観察領域の数は、試料ＴＰに応じて任意に決めることができる。なお観察領域の数については、以降、全ての実施形態で同様であるので、説明を省略する。
９観察領域ＫＡ９と、第１０観察領域ＫＡ１０と、第１１観察領域ＫＡ１１と、第１２観察領域ＫＡ１２とが設定される。１６個の観察領域のうち（図６の上から）４行目には、左側から順に、第１３観察領域ＫＡ１３と、第１４観察領域ＫＡ１４と、第１５観察領域ＫＡ１５と、第１６観察領域ＫＡ１６とが設定される。なお、観察領域の数は、試料ＴＰに応じて任意に決めることができる。なお観察領域の数については、以降、全ての実施形態で同様であるので、説明を省略する。
【0045】
図５および図６に示す例において、位相変調素子６５は、位相変調素子６５の第１照射領域ＳＡ１に、第１観察領域ＫＡ１について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の第２照射領域ＳＡ２に、第２観察領域ＫＡ２について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の第３照射領域ＳＡ３に、第３観察領域ＫＡ３について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の第４照射領域ＳＡ４に、第４観察領域ＫＡ４について予め求められた位相変調パターンを表示する。以下同様に、位相変調素子６５は、位相変調素子６５の第５～第１６照射領域ＳＡ５～ＳＡ１６に、第５～第１６観察領域ＫＡ５～ＫＡ１６について予め求められた位相変調パターンを表示する。
【0046】
試料ＴＰにおける第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６を観察する際、すなわち第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６の画像を取得する際、まず、第１観察領域ＫＡ１の画像を取得する。第１観察領域ＫＡ１の画像を取得する際、位相変調ユニット６０の第１位相変調用スキャナ６３は、位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＡ１に変える。第２位相変調用スキャナ６６は、第１位相変調用スキャナ６３と同期して作動し、第１照射領域ＳＡ１に照射されて反射した照明光ＬＡ１の進行方向を照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿った方向にする。照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調素子６５の第１照射領域ＳＡ１に照射された照明光ＬＡ１により、第１観察領域ＫＡ１においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第１観察領域ＫＡ１に起因する収差が補正された、高画質の第１観察領域ＫＡ１の画像を取得することが可能になる。
【0047】
第１観察領域ＫＡ１の画像を取得した後、第２観察領域ＫＡ２の画像を取得する。第２観察領域ＫＡ２の画像を取得する際、位相変調ユニット６０の第１位相変調用スキャナ６３は、位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＡ１から第２照射領域ＳＡ２に変える。第２位相変調用スキャナ６６は、第１位相変調用スキャナ６３と同期して作動し、第２照射領域ＳＡ２に照射されて反射した照明光ＬＡ２の進行方向を照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿った方向にする。照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調素子６５の第２照射領域ＳＡ２に照射された照明光ＬＡ２により、第２観察領域ＫＡ２においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第２観察領域ＫＡ２に起因する収差が補正された、高画質の第２観察領域ＫＡ２の画像を取得することが可能になる。
【0048】
以下同様に、第２観察領域ＫＡ２の画像を取得した後、第３～第１６観察領域ＫＡ３～ＫＡ１６の画像を順に取得する。なお、試料ＴＰにおける観察領域が第３～第１６観察領域ＫＡ３～ＫＡ１６に変位する際、位相変調ユニット６０の第１位相変調用スキャナ６３は、位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を第３照射領域ＳＡ３～第１６照射領域ＳＡ１６に変える。これにより、試料ＴＰにおける第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
［画像取得方法］
［画像取得方法］
【0049】
次に、図７を参照しながら、顕微鏡１を用いた試料ＴＰの画像取得方法について説明する。図７は、試料ＴＰの画像取得方法の流れを示すフローチャートである。試料ＴＰの画
像を取得するには、まず、試料ＴＰの画像取得条件の設定を行う（ステップＳＴ１０）。画像取得条件の設定を行う処理において、演算装置５１は、インターフェース部５３の表示部（図示せず）に、ユーザーに対して画像取得範囲ＩＲ（図２を参照）の設定を促すＧＵＩ等の画面を表示させる。画像取得範囲ＩＲは、試料ＴＰの画像を取得する範囲である。画像取得範囲ＩＲは、例えば図２に示すように、ｘ方向の範囲Ｒｘと、ｙ方向の範囲Ｒｙと、ｚ方向の範囲Ｒｚとを含む。
像を取得するには、まず、試料ＴＰの画像取得条件の設定を行う（ステップＳＴ１０）。画像取得条件の設定を行う処理において、演算装置５１は、インターフェース部５３の表示部（図示せず）に、ユーザーに対して画像取得範囲ＩＲ（図２を参照）の設定を促すＧＵＩ等の画面を表示させる。画像取得範囲ＩＲは、試料ＴＰの画像を取得する範囲である。画像取得範囲ＩＲは、例えば図２に示すように、ｘ方向の範囲Ｒｘと、ｙ方向の範囲Ｒｙと、ｚ方向の範囲Ｒｚとを含む。
【0050】
ユーザーがインターフェース部５３の入力部（図示せず）に暫定的な画像取得範囲を入力すると、顕微鏡制御部５４は、シャッタ１８に制御信号を送信して、シャッタ１８が開くように制御を行う。また、顕微鏡制御部５４は、入力部に入力された暫定的な画像取得範囲に基づいて、ステージ駆動部１２に制御信号を送信して、ステージ駆動部１２にステージ１１を所定位置に移動させる制御を行う。顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５に制御信号を送信して、試料走査部２５により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。
【0051】
このとき、前述したように、試料ＴＰにおいて照明光が集光される部分は、試料走査部２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系３１を介して検出器４１に入射する。検出器４１は、検出器４１に入射した光（検出光）の光電変換を行い、光の検出信号を顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号に基づいて、試料ＴＰの２次元画像を生成し、生成した２次元画像のデータを記憶部５２に記憶させる。またこのとき、顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２９に制御信号を送信して、対物レンズ保持部２９に対物レンズ２８の焦点位置をｚ方向に変位させる制御を行う。これにより、顕微鏡制御部５４は、ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の２次元画像、すなわちｚスタック画像を生成する。例えば図２に示すように、ｚ方向の位置が異なる第１～第３の２次元画像ＴＩ１～ＴＩ３を含むｚスタック画像が、インターフェース部５３の表示部に表示される。
【0052】
ユーザーは、インターフェース部５３の表示部に表示された試料ＴＰのｚスタック画像を見ながらＧＵＩを利用して、インターフェース部５３の入力部に、ステージ１１のｘ位置とｙ位置、および対物レンズ２８の焦点位置を移動させる指示を入力し、所望の画像取得範囲ＩＲを設定する。また、演算装置５１は、インターフェース部５３の表示部に、ユーザーに２次元画像またはｚスタック画像を取得する回数、および画像を取得する時間間隔の設定を促すＧＵＩ等の画面を表示させる。ユーザーは、ＧＵＩを利用して、インターフェース部５３の入力部に、２次元画像またはｚスタック画像を取得する回数、および画像を取得する時間間隔を入力して設定する。
【0053】
なお、画像取得範囲ＩＲを設定する方法として、例えば、画像取得範囲ＩＲのｘ方向の範囲およびｙ方向の範囲を画像のピクセル数で指定するとともに、画像のピクセルのピッチであるスキャンピッチを指定することで、画像取得範囲ＩＲのｘ方向の範囲Ｒｘおよびｙ方向の範囲Ｒｙを設定してもよい。また例えば、取得すべきｚスタック画像を構成する、ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の２次元画像の取得枚数と、当該複数の断面の２次元画像同士のｚ方向の距離を入力することで、画像取得範囲ＩＲのｚ方向の範囲Ｒｚを設定してもよい。なお、画像取得範囲ＩＲを設定する方法は、これに限られるものではなく、例えば、試料ＴＰの画像を取得する直方体領域のｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向の長さを指定することで、画像取得範囲ＩＲを設定してもよい。
【0054】
次に、収差計測位置および収差推定位置の決定を行う（ステップＳＴ２０）。収差計測位置および収差推定位置の決定を行う処理において、画像取得範囲ＩＲ内における、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の少なくとも一部を計測するＮＭ個
の収差計測位置と、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の少なくとも一部を計算から推定するＮＥ個の収差推定位置とを決定する。例えば、図２に示すように、画像取得範囲ＩＲをグリッド状の複数の領域に分割する。そして、分割した複数の領域のうち、黒丸が描かれた領域ＰＲｍの座標位置（例えば、領域ＰＲｍの中心の座標位置）を収差計測位置に決定し、白丸が描かれた領域ＰＲｅの座標位置（例えば、領域ＰＲｅの中心の座標位置）を収差推定位置に決定してもよい。ここで、分割された各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｘ方向の大きさをＰｘとし、各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｙ方向の大きさをＰｙとし、各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｚ方向の大きさをＰｚとする。各領域ＰＲｍ，ＰＲｅの大きさ（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）は、当該領域内で収差が同じと見なせる大きさに設定することが望ましい。
の収差計測位置と、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の少なくとも一部を計算から推定するＮＥ個の収差推定位置とを決定する。例えば、図２に示すように、画像取得範囲ＩＲをグリッド状の複数の領域に分割する。そして、分割した複数の領域のうち、黒丸が描かれた領域ＰＲｍの座標位置（例えば、領域ＰＲｍの中心の座標位置）を収差計測位置に決定し、白丸が描かれた領域ＰＲｅの座標位置（例えば、領域ＰＲｅの中心の座標位置）を収差推定位置に決定してもよい。ここで、分割された各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｘ方向の大きさをＰｘとし、各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｙ方向の大きさをＰｙとし、各領域ＰＲｍ，ＰＲｅのｚ方向の大きさをＰｚとする。各領域ＰＲｍ，ＰＲｅの大きさ（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）は、当該領域内で収差が同じと見なせる大きさに設定することが望ましい。
【0055】
収差計測位置を決定する方法として、例えば、演算装置５１がインターフェース部５３の表示部に画像取得範囲ＩＲの全体像を示す画像を表示させ、ユーザーがインターフェース部５３の入力部を利用して収差計測位置を指定するようにしてもよい。具体的には、ユーザーが収差計測位置の決定を開始する指令を入力部に入力すると、顕微鏡制御部５４は、ステージ１１を前述の所定位置に移動させた状態で、先のステップＳＴ１０で設定した画像取得範囲ＩＲに基づいて試料走査部２５を作動させる制御を行う。顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号に基づいて、画像取得範囲ＩＲ内の試料ＴＰの画像を生成する。演算装置５１は、顕微鏡制御部５４により生成された試料ＴＰの画像に各領域ＰＲｍ，ＰＲｅの境界を示す線を重ねた画像を、インターフェース部５３の表示部に表示させる。画像取得範囲ＩＲの全体像を示す画像は、例えば前述のｚスタック画像（ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の２次元画像）であってもよい。
【0056】
ユーザーは、インターフェース部５３の表示部に表示された画像取得範囲ＩＲ内の試料ＴＰの画像を見ながら、ＧＵＩを利用して収差計測位置を指定する。例えば、インターフェース部５３の表示部に表示された試料ＴＰの画像における各領域ＰＲｍのいずれかにマウスカーソルを移動させ、インターフェース部５３の入力部を構成するマウスのボタンをクリック（入力）することにより、収差計測位置を指定してもよい。顕微鏡制御部５４は、マウスのボタンのクリックにより入力部に入力された領域ＰＲｍの座標位置（すなわち、ｘ位置、ｙ位置、およびｚ位置）を、収差計測位置として記憶部５２に記憶させる。ユーザーは、試料ＴＰの画像における複数の領域ＰＲｍに対してマウスのボタンのクリックを繰り返すことで、複数の収差測定位置を指定し、記憶部５２は、ユーザーが指定した複数の収差測定位置の座標を記憶する。ここで、ユーザーが指定した収差測定位置の個数をＮＭ個とする。
【0057】
画像取得範囲ＩＲをグリッド状に分割した複数の領域のうち、収差計測位置として決定されなかった残りの領域ＰＲｅの座標位置が収差推定位置に決定される。分割した複数の領域のうち、一部の領域ＰＲｍの収差のみを計測し、残りの領域ＰＲｅの収差を推定することで、収差の計測に要する時間を短縮することができる。これにより、顕微鏡１の作動時間を短縮することが可能であり、試料ＴＰに対する光毒性を低減させることも可能である。
【0058】
なお、ＮＭ個の収差測定位置は、ユーザーによって指定されるが、これに限られるものではなく、自動で決定されるようにしてもよい。例えば、ユーザーが収差計測位置の決定を開始する指令を入力部に入力すると、顕微鏡制御部５４は、先のステップＳＴ１０で設定した画像取得範囲ＩＲに基づいて、ｚスタック画像（ｚ方向の位置が異なる試料ＴＰの複数の断面の２次元画像）を生成してもよい。演算装置５１は、顕微鏡制御部５４により生成されたｚスタック画像において、例えば、画像取得範囲ＩＲをグリッド状に分割した複数の領域のうち、輝度値が明るい方から順にＮＭ個の領域を収差測定位置として選択し、選択したＮＭ個の領域の座標位置を収差測定位置として記憶部５２に記憶させてもよい
。なおこのとき、ｚスタック画像におけるｚ方向の範囲を画像取得範囲ＩＲのｚ方向の範囲Ｒｚより狭くしたり、ｚスタック画像におけるスキャンピッチを設定値より大きくしたりしてもよい。
。なおこのとき、ｚスタック画像におけるｚ方向の範囲を画像取得範囲ＩＲのｚ方向の範囲Ｒｚより狭くしたり、ｚスタック画像におけるスキャンピッチを設定値より大きくしたりしてもよい。
【0059】
次に、収差の計測を行っていない収差計測位置への移動を行う（ステップＳＴ３０）。収差計測位置への移動を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、ステージ駆動部１２に駆動されるステージ１１の位置を制御することで、照明光の集光点または中心点を各収差計測位置（ｘ位置、ｙ位置、およびｚ位置）へ移動させるようにしてもよい。顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５により変化する照明光の進行方向を制御することで、照明光の集光点または中心点を各収差計測位置へ移動させるようにしてもよい。また、顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２９に保持される対物レンズ２８の位置を制御することで、対物レンズ２８の焦点位置（すなわち、照明光の集光点または中心点）を各収差計測位置（ｚ位置）へ移動させるようにしてもよい。
【0060】
次に、各収差計測位置において、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の計測を行う（ステップＳＴ４０）。収差の計測を行う処理の詳細については、後で説明する。
【0061】
次に、ＮＭ個の全ての収差計測位置において収差の計測を行っているか否かを判定する（ステップＳＴ５０）。判定がＮＯの場合、すなわち、収差の計測を行っていない収差計測位置が存在する場合、ステップＳＴ３０に戻る。一方、判定がＹＥＳの場合、すなわち、全ての収差計測位置において収差の計測を行っている場合、ステップＳＴ６０に進む。
【0062】
次のステップＳＴ６０では、各収差推定位置において、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の推定を行う。収差を推定する方法として、例えば、着目する収差推定位置とＮＭ個の収差計測位置との距離について重み付けを行った、収差の加重平均を用いることができる。ＮＭ個の収差計測位置のうち、ｍ番目の収差計測位置近傍の領域において計測された収差の位相分布をφｍ（ｘｐ，ｙｐ）とする。ＮＥ個の収差推定位置のうち、ｋ番目の収差推定位置の領域における収差の位相分布をψｋ（ｘｐ，ｙｐ）とする。ｍ番目の収差計測位置とｋ番目の収差推定位置との距離をｄｍｋとする。ここで、（ｘｐ，ｙｐ）は、瞳面（対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置における光軸と垂直な面）における（ｘ，ｙ）座標を表す。このとき、ｋ番目の収差推定位置の領域における収差の位相分布ψｋ（ｘｐ，ｙｐ）は、次の式（１）を用いて算出されるようにしてもよい。
【0063】
【数1】
【0064】
なお、収差を推定する方法は、上述した方法に限られるものではない。例えば、ＮＭ個の収差計測位置において計測された収差に基づいて、視野の位置に応じて変化する収差を表現する収差のモデルのパラメータを決定し、決定した収差のモデルのパラメータに基づいてＮＥ個の収差推定位置における収差を算出するようにしてもよい。
【0065】
次に、試料ＴＰの２次元画像の取得を行う（ステップＳＴ７０）。試料ＴＰの２次元画像の取得を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、先のステップＳＴ３０～ＳＴ５０で計測した収差および、先のステップＳＴ６０で推定した収差に基づいて、試料ＴＰと照明
光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するために照明光に付与する位相変調パターンを決定する。顕微鏡制御部５４は、求めた位相変調パターンを位相変調素子６５に表示させる制御を行う。また、顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２９に保持される対物レンズ２８の位置を制御して、対物レンズ２８の焦点位置を２次元画像の取得を行うｚ位置へ変位させる。その後、上述の実施形態で述べたようにして、顕微鏡制御部５４が試料ＴＰの２次元画像を生成する。
光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するために照明光に付与する位相変調パターンを決定する。顕微鏡制御部５４は、求めた位相変調パターンを位相変調素子６５に表示させる制御を行う。また、顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２９に保持される対物レンズ２８の位置を制御して、対物レンズ２８の焦点位置を２次元画像の取得を行うｚ位置へ変位させる。その後、上述の実施形態で述べたようにして、顕微鏡制御部５４が試料ＴＰの２次元画像を生成する。
【0066】
次に、画像取得範囲ＩＲにおける全てのｚ位置において試料ＴＰの２次元画像を取得して、試料ＴＰのｚスタック画像を生成したか否かを判定する（ステップＳＴ８０）。判定がＮＯの場合、すなわち、試料ＴＰの２次元画像を取得していないｚ位置が存在する場合、ステップＳＴ７０に戻る。一方、判定がＹＥＳの場合、すなわち、全てのｚ位置において試料ＴＰの２次元画像を取得して、試料ＴＰのｚスタック画像を生成した場合、先のステップＳＴ１０で設定した時間間隔を置いてステップＳＴ９０に進む。
【0067】
次のステップＳＴ９０では、先のステップＳＴ１０で設定した時間間隔で、先のステップＳＴ１０で設定した設定回数だけ試料ＴＰのｚスタック画像を取得したか否かを判定する。判定がＮＯの場合、すなわち、設定回数だけ試料ＴＰのｚスタック画像を取得していない場合、ステップＳＴ７０に戻る。一方、判定がＹＥＳの場合、すなわち、設定回数だけ試料ＴＰのｚスタック画像を取得した場合、処理を終了する。このようにして、試料ＴＰのｚスタック画像を取得することができる。また、所定の時間間隔で取得された試料ＴＰのｚスタック画像からなる、試料ＴＰのタイプラプス動画を生成することができる。
【0068】
［収差の計測］
次に、図８を参照しながら、収差の計測を行う処理について説明する。図８は、収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。収差の計測を行う処理において、まず、集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路への挿脱ミラー３４の挿入を行う（ステップＳＴ４０１）。挿脱ミラー３４の挿入を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー３４を集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入する制御を行う。
次に、図８を参照しながら、収差の計測を行う処理について説明する。図８は、収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。収差の計測を行う処理において、まず、集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路への挿脱ミラー３４の挿入を行う（ステップＳＴ４０１）。挿脱ミラー３４の挿入を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー３４を集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入する制御を行う。
【0069】
次に、波面センサ４６で検出光の受光を行う（ステップＳＴ４０２）。このとき、顕微鏡制御部５４は、シャッタ１８に制御信号を送信して、シャッタ１８が開くように制御を行う。これにより、光源ユニット１６から射出された照明光は、照明光学系２１を介して試料ＴＰにおける収差計測位置に集光される。挿脱ミラー３４が集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入されている場合、試料ＴＰにおける収差計測位置で発生した検出光（蛍光）は、前述したように、挿脱ミラー３４で反射して波面センサ４６に入射する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと検出光学系３１で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。
【0070】
なおこのとき、顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域における最も明るい部分を照明するように照明光の進行方向を制御してもよい。波面センサ４６の受光中に、顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域を２次元的に走査するように照明光の進行方向を制御してもよい。
【0071】
次に、集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路からの挿脱ミラー３４の離脱を行い（ステップＳＴ４０３）、処理を終了する。挿脱ミラー３４の離脱を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー３４を集光レンズ３３と検出用ピンホール板
３５との間の光路から離脱させる制御を行う。
３５との間の光路から離脱させる制御を行う。
【0072】
以上説明したように、第１実施形態によれば、位相変調ユニット６０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子６５と、照明光が照射される照射領域を変える第１位相変調用スキャナ６３とを有している。第１位相変調用スキャナ６３により、位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子６５で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料ＴＰにおける観察領域が変位する際に、位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を変えることで、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0073】
また、位相変調ユニット６０は、第１位相変調用スキャナ６３が位相変調素子６５に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿った方向）にする第２位相変調用スキャナ６６を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
【0074】
また、位相変調素子６５における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料ＴＰの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。
【0075】
［収差の計測の変形例］
第１実施形態に係る顕微鏡１において、波面センサ４６、挿脱ミラー３４、計測用ピンホール板３６、および計測用リレーレンズ３７が設けられているが、これに限られるものではない。例えば、波面センサ４６、挿脱ミラー３４、計測用ピンホール板３６、および計測用リレーレンズ３７を設けずに、検出器４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。
第１実施形態に係る顕微鏡１において、波面センサ４６、挿脱ミラー３４、計測用ピンホール板３６、および計測用リレーレンズ３７が設けられているが、これに限られるものではない。例えば、波面センサ４６、挿脱ミラー３４、計測用ピンホール板３６、および計測用リレーレンズ３７を設けずに、検出器４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。
【0076】
次に、図９を参照しながら、収差の計測を行う処理の変形例について説明する。変形例に係る収差の計測を行う処理では、位相変調素子６５に表示させる位相変調パターンを変更し、複数の位相変調パターンにおいて検出される検出光に基づいて収差を求める。変形例に係る収差の計測を行う処理では、基底関数の線形和で瞳面における位相変調パターンを表現する。
【0077】
本変形例において、瞳面におけるｘ方向およびｙ方向の座標を（ｘＰ，ｙＰ）とする。基底関数のうちｍ番目の項をｈｍ（ｘＰ，ｙＰ）とする。基底関数のうちｍ番目の項の係数をｂｍとする。また、基底関数のうちのｍ番目の成分を基底関数の「モードｍ」とも称する。基底関数として、例えば、Zernike多項式やLegendre多項式、三角関数、ウェーブ
レット関数等を用いることができる。後述する各ステップＳＴ４５１～ＳＴ４６２の処理を実行すると、ＮＤ個の係数ｂ１，ｂ２，…ｂＮＤの値が記憶部５２に記憶される。
レット関数等を用いることができる。後述する各ステップＳＴ４５１～ＳＴ４６２の処理を実行すると、ＮＤ個の係数ｂ１，ｂ２，…ｂＮＤの値が記憶部５２に記憶される。
【0078】
図９は、変形例に係る収差の計測を行う処理の流れを示すフローチャートである。収差の計測を行う処理において、まず、初期設定を行う（ステップＳＴ４５１）。初期設定を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、基底関数の各モードの係数の値を初期値に設定し、記憶部５２に記憶させる。具体的には、ｂｍ＝０（ｍ＝１，２，…ＮＤ）に設定する。また、収差計測の繰り返し回数ｉｔｒ（ｉｔｒ＝１，２，…ＮＩ）について、ｉｔｒ＝１に設定する。基底関数の各モードのうち着目するモードｍ´（ｍ´＝１，２，…ＮＤ）について、ｍ´＝１に設定する。位相変調パターンの設定番号ｊ（ｊ＝１，２，…ＮＪ）
について、ｊ＝１に設定する。
について、ｊ＝１に設定する。
【0079】
次に、基底関数の各モードのうち着目するモードｍ´の係数の設定を行う（ステップＳＴ４５２）。具体的には、顕微鏡制御部５４は、基底関数のモードｍ´のＮＪ個の係数ｂｍ´(ｊ)（ｊ＝１，２，…ＮＪ）の値を設定する。基底関数のモードｍ´の係数ｂｍ´(
ｊ)の値について、例えば、所定の数値範囲を等間隔に分割して設定してもよい。また、
繰り返し回数ｉｔｒに応じて、前述の数値範囲を変更してもよい。例えば、繰り返し回数ｉｔｒが増えるごとに数値範囲を狭めることで、基底関数の各モードｍの係数ｂｍの値を精度よく求めることが可能である。また、顕微鏡制御部５４は、現在の基底関数のモードｍの係数ｂｍの値をｂ_oldとして記憶部５２に記憶させる。
ｊ)の値について、例えば、所定の数値範囲を等間隔に分割して設定してもよい。また、
繰り返し回数ｉｔｒに応じて、前述の数値範囲を変更してもよい。例えば、繰り返し回数ｉｔｒが増えるごとに数値範囲を狭めることで、基底関数の各モードｍの係数ｂｍの値を精度よく求めることが可能である。また、顕微鏡制御部５４は、現在の基底関数のモードｍの係数ｂｍの値をｂ_oldとして記憶部５２に記憶させる。
【0080】
次に、位相変調素子６５に表示させる位相変調パターンの設定を行う（ステップＳＴ４５３）。位相変調パターンの設定を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、ＮＪ個の位相変調パターンΨｊ（ｘＰ，ｙＰ）（ｊ＝１，２，…ＮＪ）を設定する。ｊ番目の位相変調パターンΨｊ（ｘＰ，ｙＰ）は、基底関数の各モードのうち着目するモードｍ´の係数ｂｍ´(ｊ)の値のみを変更した位相変調パターンであり、次式（２）で表される。
【0081】
【数2】
【0082】
式（２）において、ｂｍｈｍ（ｘＰ，ｙＰ）の和は、ｍ＝ｍ´の場合を除く、ｍ＝１からＮＪまでの和である。係数ｂｍの値は、記憶部５２に記憶された現在の基底関数のモードｍの係数ｂｍの値（ｂ_old）を用いる。
【0083】
次に、位相変調素子６５に表示させる位相変調パターンの変更を行う（ステップＳＴ４５４）。位相変調パターンの変更を行う処理において、顕微鏡制御部５４は、位相変調素子６５に表示させる位相変調パターンをｊ番目の位相変調パターンΨｊ（ｘＰ，ｙＰ）に変更する。
【0084】
次に、検出器４１により検出光の検出を行う（ステップＳＴ４５５）。このとき、顕微鏡制御部５４は、シャッタ１８に制御信号を送信して、シャッタ１８が開くように制御を行う。これにより、光源ユニット１６から射出された照明光は、照明光学系２１を介して試料ＴＰにおける収差計測位置に集光される。試料ＴＰにおける収差計測位置で発生した検出光（蛍光）は、照明光学系２１を介して検出器４１に入射する。検出器４１は、検出器４１に入射した光（検出光）の光電変換を行い、光の検出信号を顕微鏡制御部５４に送信する。
【0085】
顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号に基づいて、評価値Ｖ（ｊ）を算出し、算出した評価値Ｖ（ｊ）のデータを記憶部５２に記憶させる。評価値Ｖ（ｊ）として、例えば、検出器４１から送信される検出信号の積算値を用いてもよい。
【0086】
また例えば、波面センサ４６の受光中に、顕微鏡制御部５４は、試料走査部２５に制御信号を送信して、収差計測位置近傍の領域を２次元的に走査するように照明光の進行方向を制御してもよい。この場合、顕微鏡制御部５４は、検出器４１から送信される検出信号に基づいて、収差計測位置近傍の領域の２次元画像を生成し、生成した２次元画像に基づいて、評価値Ｖ（ｊ）を算出してもよい。画像に基づく評価値Ｖ（ｊ）として、例えば、画像のコントラスト、最大輝度値、輝度値の標準偏差、または画像をフーリエ変換した際
の所定の周波数領域のパワースペクトルの積算値のうち、少なくとも１つを用いてもよい。また、画像に基づく評価値Ｖ（ｊ）として、収差計測位置近傍の領域を複数回走査して取得した、複数枚の画像間の相関値を用いてもよい。画像に基づく評価値Ｖ（ｊ）として、公知文献「Fourier ring correlation simplifies image restoration in fluorescence microscopy, nature communications 10, Article number : 3103(2019)」に基づいて算出した、画像のカットオフ周波数を用いてもよい。
の所定の周波数領域のパワースペクトルの積算値のうち、少なくとも１つを用いてもよい。また、画像に基づく評価値Ｖ（ｊ）として、収差計測位置近傍の領域を複数回走査して取得した、複数枚の画像間の相関値を用いてもよい。画像に基づく評価値Ｖ（ｊ）として、公知文献「Fourier ring correlation simplifies image restoration in fluorescence microscopy, nature communications 10, Article number : 3103(2019)」に基づいて算出した、画像のカットオフ周波数を用いてもよい。
【0087】
次に、ｊ＝ＮＪであるか否かを判定する（ステップＳＴ４５６）。判定がＮＯの場合、すなわち、ｊ≠ＮＪの場合、ステップＳＴ４５７に進む。ステップＳＴ４５７において、ｊ＝ｊ＋１に設定し、ステップＳＴ４５４に戻る。これにより、先のステップＳＴ４５３で設定したＮＪ個の位相変調パターンのうち、残りの位相変調パターンについて評価値Ｖ（ｊ）が算出される。
【0088】
一方、ステップＳＴ４５６における判定がＹＥＳの場合、すなわち、ｊ＝ＮＪの場合、ステップＳＴ４５８に進む。ステップＳＴ４５８において、ＮＪ個の位相変調パターンについて算出した評価値Ｖ（ｊ）に基づいて、基底関数のモードｍの係数値ｂｍ＊を決定する。係数値ｂｍ＊を決定すると、記憶部５２に記憶されている基底関数のモードｍの係数ｂｍの値を係数値ｂｍ＊に更新する。
【0089】
係数値ｂｍ＊として、例えば、評価値Ｖ（ｊ）が最大となる場合のｊに対応するモードｍ´の係数ｂｍ´(ｊ)の値を選択してもよい。また、係数値ｂｍ＊として、評価値Ｖ（ｊ）をモードｍ´の係数ｂｍ´(ｊ)を引数とする関数として表して、評価値Ｖ（ｊ）のデータ点で補間を行い、評価値Ｖ（ｊ）が最大となる場合のモードｍ´の係数ｂｍ´(ｊ)の値を求めてもよい。評価値Ｖ（ｊ）のデータ点で補間を行う方法として、例えば、ラグランジュ補間やニュートン補間、エルミート補間、スプライン補間等を用いることが可能である。また、係数値ｂｍ＊として、評価値Ｖ（ｊ）の関数近似に基づいて、評価値Ｖ（ｊ）が最大となる場合の係数値を算出してもよい。評価値Ｖ（ｊ）の関数近似を行う関数として、例えば、２次関数やガウス関数等を用いることが可能である。
【0090】
次のステップＳＴ４５９において、ｍ´＝ＮＤであるか否かを判定する。判定がＮＯの場合、すなわち、ｍ´≠ＮＤの場合、ステップＳＴ４６０に進む。ステップＳＴ４６０において、ｍ´＝ｍ´＋１に設定し、ステップＳＴ４５２に戻る。これにより、基底関数の各モードｍのうち、残りのモードｍの係数ｂｍの値が算出される。
【0091】
一方、ステップＳＴ４５９における判定がＹＥＳの場合、すなわち、ｍ´＝ＮＤの場合、ステップＳＴ４６１に進む。ステップＳＴ４６１において、ｉｔｒ＝ＮＩであるか否かを判定する。判定がＮＯの場合、すなわち、ｉｔｒ≠ＮＩの場合、ステップＳＴ４６２に進む。ステップＳＴ４６２において、ｉｔｒ＝ｉｔｒ＋１に設定し、ステップＳＴ４５２に戻る。これにより、各モードｍの係数値ｂｍ＊の決定を複数回行うことで、基底関数の各モードｍの係数ｂｍの値をより適切な値にすることができる。
【0092】
一方、ステップＳＴ４６２における判定がＹＥＳの場合、すなわち、ｉｔｒ＝ＮＩの場合、処理を終了する。このような方法でも、収差（位相変調パターン）の計測を行うことができる。なお、収差の計測を行う方法は、上述の２つの方法に限られるものではなく、例えば、米国特許第８８６６１０７号明細書で開示される方法を用いるようにしてもよい。
【0093】
［位相変調ユニットの変形例］
次に、図１０を参照しながら、第１実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図１０に示すように、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０は
、ビームスプリッタ８６と、第１リレーレンズ８１と、ミラー８２と、位相変調用スキャナ８３と、第２リレーレンズ８４と、位相変調素子６５とを有する。ビームスプリッタ８６の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ８６に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ８６を透過して第１リレーレンズ８１に入射する。第１リレーレンズ８１からビームスプリッタ８６に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ８６で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
次に、図１０を参照しながら、第１実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図１０に示すように、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０は
、ビームスプリッタ８６と、第１リレーレンズ８１と、ミラー８２と、位相変調用スキャナ８３と、第２リレーレンズ８４と、位相変調素子６５とを有する。ビームスプリッタ８６の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ８６に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ８６を透過して第１リレーレンズ８１に入射する。第１リレーレンズ８１からビームスプリッタ８６に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ８６で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
【0094】
第１リレーレンズ８１は、ビームスプリッタ８６から第１リレーレンズ８１に入射した照明光を集光する。第１リレーレンズ８１は、ミラー８２から第１リレーレンズ８１に入射した照明光を略平行光にする。ミラー８２は、第１リレーレンズ８１からミラー８２に入射した照明光を位相変調用スキャナ８３に向けて反射させる。ミラー８２は、位相変調用スキャナ８３からミラー８２に入射した照明光を第１リレーレンズ８１に向けて反射させる。
【0095】
位相変調用スキャナ８３は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２に配置される。位相変調用スキャナ８３は、反射面の向き（方位角）が１軸回転または２軸回転によって変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等）を用いて構成される。位相変調用スキャナ８３は、ミラー８２から位相変調用スキャナ８３に入射した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ８３は、コリメータレンズ２２からの照明光により位相変調素子６５を走査する。
【0096】
また、位相変調用スキャナ８３は、第２リレーレンズ８４から位相変調用スキャナ８３に入射した照明光がミラー８２に向けて進むように、すなわち第２リレーレンズ８４からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。
【0097】
第２リレーレンズ８４は、位相変調用スキャナ８３を通った照明光を略平行光にする。第２リレーレンズ８４は、位相変調素子６５で反射した照明光を集光する。位相変調素子６５は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ２に配置される。位相変調素子６５は、第１実施形態に係る位相変調素子６５と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0098】
照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット８０のビームスプリッタ８６に入射する。コリメータレンズ２２からビームスプリッタ８６に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ８６を透過して第１リレーレンズ８１に入射する。第１リレーレンズ８１に入射した照明光は、第１リレーレンズ８１を透過してミラー８２で反射する。ミラー８２で反射した照明光は、位相変調用スキャナ８３に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２において一旦集光する。位相変調用スキャナ８３は、位相変調用スキャナ８３に入射した照明光により位相変調素子６５を走査する。ミラー８２から位相変調用スキャナ８３に入射した照明光は、位相変調用スキャナ８３を通って第２リレーレンズ８４を透過する。第２リレーレンズ８４を透過した照明光は、略平行光となり、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。
【0099】
照明光が位相変調素子６５における複数の照射領域（例えば、第１～第１６照射領域ＳＡ１～ＳＡ１６）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ８３は、位相変調用スキャナ８３に入射する照明光によ
り位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
り位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
【0100】
位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第２リレーレンズ８４を透過する。第２リレーレンズ８４を透過した照明光は、位相変調用スキャナ８３に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２において一旦集光する。位相変調用スキャナ８３は、第２リレーレンズ８４からの照明光がミラー８２に向けて進むように、すなわち第２リレーレンズ８４からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第２リレーレンズ８４から位相変調用スキャナ８３に入射した照明光は、位相変調用スキャナ８３を通ってミラー８２で反射する。ミラー８２で反射した照明光は、第１リレーレンズ８１を透過し、略平行光となってビームスプリッタ８６に入射する。第１リレーレンズ８１からビームスプリッタ８６に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ８６で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。これにより、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。
【0101】
［第２実施形態］
次に、図１１を参照しながら、第２実施形態に係る顕微鏡１０１について説明する。第２実施形態に係る顕微鏡１０１は、走査型顕微鏡とも称される。第２実施形態に係る顕微鏡１０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系１２１と、検出光学系１３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
次に、図１１を参照しながら、第２実施形態に係る顕微鏡１０１について説明する。第２実施形態に係る顕微鏡１０１は、走査型顕微鏡とも称される。第２実施形態に係る顕微鏡１０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系１２１と、検出光学系１３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0102】
照明光学系１２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系１２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ１２２と、ダイクロイックミラー１２３と、位相変調ユニット６０と、試料走査部１２５と、スキャンレンズ１２６と、第２対物レンズ１２７と、対物レンズ１２８とを有する。照明光学系１２１に含まれるコリメータレンズ１２２と、ダイクロイックミラー１２３と、試料走査部１２５と、スキャンレンズ１２６と、第２対物レンズ１２７と、対物レンズ１２８の各構成、各機能は、第１実施形態の顕微鏡の照明光学系２１に含まれるコリメータレンズ２２と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８と同様なので、説明を省略する。
【0103】
また、検出光学系１３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系１３１は、試料ＴＰ側から順に、対物レンズ１２８と、第２対物レンズ１２７と、スキャンレンズ１２６と、試料走査部１２５と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー１２３とを含み、位相変調ユニット６０が、試料走査部１２５とダイクロイックミラー１２３との間に配置されている点が、第１実施形態とは異なる。
【0104】
位相変調ユニット６０は、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第２実施形態において、位相変調ユニット６０は、ダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0105】
さらに、検出光学系１３１は、ダイクロイックミラー１２３側から順に、検出フィルタ１３２と、集光レンズ１３３と、挿脱ミラー１３４と、検出用ピンホール板１３５とを有
する。また、検出光学系１３１は、計測用ピンホール板１３６と、計測用リレーレンズ１３７とを有するが、これらの各機能、各構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ１２８と、第２対物レンズ１２７と、スキャンレンズ１２６と、試料走査部１２５と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー１２３は、照明光学系１２１と検出光学系１３１の両方に含まれている。
する。また、検出光学系１３１は、計測用ピンホール板１３６と、計測用リレーレンズ１３７とを有するが、これらの各機能、各構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ１２８と、第２対物レンズ１２７と、スキャンレンズ１２６と、試料走査部１２５と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー１２３は、照明光学系１２１と検出光学系１３１の両方に含まれている。
【0106】
検出器４１および波面センサ４６は、第１実施形態に係る検出器４１および波面センサ４６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４は、第１実施形態に係る演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0107】
第２実施形態に係る顕微鏡１０１では、光源ユニット１６の光源１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系１２１のコリメータレンズ１２２を透過して略平行光になり、ダイクロイックミラー１２３に入射し、ダイクロイックミラー１２３を透過して位相変調ユニット６０に入射する点が第１実施形態とは異なる。試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。また、試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系１３１としての対物レンズ１２８、第２対物レンズ１２７、スキャンレンズ１２６、試料走査部１２５を介して、位相変調ユニット６０に入射する点も第１実施形態とは異なる。検出光が位相変調ユニット６０に入射すると、位相変調ユニット６０は、入射した検出光に対して位相変調を行い、位相変調を行った検出光を射出させる。位相変調ユニット６０から射出された略平行光である検出光は、ダイクロイックミラー１２３に入射する。
【0108】
第２実施形態に係る顕微鏡１０１において、挿脱ミラー１３４の代わりにビームスプリッタ（図示せず）が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過して検出器４１に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ４６に到達するように構成されてもよい。
【0109】
第２実施形態に係る顕微鏡１０１において、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光は、位相変調ユニット６０の第１リレーレンズ６１に入射するが、その後は第１実施形態と同様なので、説明を省略する。なお、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第２リレーレンズ６４を透過して第２位相変調用スキャナ６６を通ると、照明光学系１２１の光軸ＡＸ１１に沿って進むようになる。
【0110】
また、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光は、位相変調ユニット６０の第３リレーレンズ６８に入射する。第３リレーレンズ６８に入射した検出光は、照明光とは逆の順で、第３リレーレンズ６８と、第２ミラー６７と、第２位相変調用スキャナ６６と、第２リレーレンズ６４を通って、位相変調素子６５における複数の照射領域のうち照明光と同じ照射領域に照射される。
【0111】
検出光が位相変調素子６５における照明光と同じ照射領域に照射されると、当該照射領域における位相変調パターンに応じて検出光の位相が変化する。位相変調素子６５における照明光と同じ照射領域に照射された検出光は、当該照射領域で反射する。
【0112】
位相変調素子６５における照明光と同じ照射領域に照射されて反射した検出光は、第２リレーレンズ６４と、第１位相変調用スキャナ６３を通って第１ミラー６２で反射する。第１ミラー６２で反射した検出光は、第１リレーレンズ６１を透過し、略平行光となって
検出光学系１３１としてのダイクロイックミラー１２３に入射する。このようにして、位相変調ユニット６０による検出光に対する位相変調が行われる。
検出光学系１３１としてのダイクロイックミラー１２３に入射する。このようにして、位相変調ユニット６０による検出光に対する位相変調が行われる。
【0113】
なお、位相変調素子６５における照明光と同じ照射領域で反射した検出光は、第２リレーレンズ６４を透過して第１位相変調用スキャナ６３を通ると、検出光学系１３１の光軸ＡＸ１２に沿って進むようになる。第１位相変調用スキャナ６３における検出光のデスキャンによって、第２位相変調用スキャナ６６（および第１位相変調用スキャナ６３）が検出光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第１リレーレンズ６１を透過した検出光は、略平行光となって検出光学系１３１としてのダイクロイックミラー１２３に入射することができる。
【0114】
第１位相変調用スキャナ６３および第２位相変調用スキャナ６６は、照明光および検出光により位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で照明光および検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。第１位相変調用スキャナ６３および第２位相変調用スキャナ６６は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子６５において照明光および検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける複数の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第１位相変調用スキャナ６３および第２位相変調用スキャナ６６が位相変調素子６５における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0115】
また、第２実施形態に係る顕微鏡１０１を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態によれば、位相変調ユニット６０により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0116】
第２実施形態に係る顕微鏡１０１において、例えば、波面センサ４６、挿脱ミラー１３４、計測用ピンホール板１３６、および計測用リレーレンズ１３７を設けずに、検出器４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差の少なくとも一部の計測を行うようにしてもよい。この場合、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差（位相変調パターン）の計測を行うようにしてもよい。
【0117】
第２実施形態に係る顕微鏡１０１において、位相変調ユニット６０に代えて、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０が設けられるようにしてもよい。上述の第２実施形態の場合と同様にして、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0118】
［第３実施形態］
次に、図１２を参照しながら、第３実施形態に係る顕微鏡２０１について説明する。第３実施形態に係る顕微鏡２０１は、走査型顕微鏡とも称される。第３実施形態に係る顕微鏡２０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系２２１と、検出光学系２
３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
次に、図１２を参照しながら、第３実施形態に係る顕微鏡２０１について説明する。第３実施形態に係る顕微鏡２０１は、走査型顕微鏡とも称される。第３実施形態に係る顕微鏡２０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系２２１と、検出光学系２
３１と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0119】
照明光学系２２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系２２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ２２２と、位相変調ユニット６０と、第１ダイクロイックミラー２２４と、試料走査部２２５と、スキャンレンズ２２６と、第２対物レンズ２２７と、第２ダイクロイックミラー２２８と、対物レンズ２２９とを有する。照明光学系２２１に含まれるコリメータレンズ２２２と、ダイクロイックミラー２２４と、試料走査部２２５と、スキャンレンズ２２６と、第２対物レンズ２２７と、対物レンズ２２９の各構成、各機能は、第１実施形態の顕微鏡の照明光学系２１に含まれるコリメータレンズ２２と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８と同様なので、説明を省略する。
【0120】
位相変調ユニット６０は、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第３実施形態において、位相変調ユニット６０は、コリメータレンズ２２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0121】
検出光学系２３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系２３１は、試料ＴＰ側から順に、対物レンズ２２９と、第２ダイクロイックミラー２２８と、第２対物レンズ２２７と、スキャンレンズ２２６と、試料走査部２２５と、第１ダイクロイックミラー２２４とを含む。さらに、検出光学系２３１は、第２ダイクロイックミラー２２８側から順に、第１検出用リレーレンズ２３２と、第２検出用リレーレンズ２３３と、検出フィルタ２３４とを有する。また、検出光学系２３１は、第１ダイクロイックミラー２２４側から順に、計測用フィルタ２３５と、集光レンズ２３６と、計測用ピンホール板２３７と、計測用リレーレンズ２３８とを有するが、これらの各機能、各構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ２２９と、第２ダイクロイックミラー２２８と、第２対物レンズ２２７と、スキャンレンズ２２６と、試料走査部２２５と、第１ダイクロイックミラー２２４は、照明光学系２２１と検出光学系２３１の両方に含まれている。
【0122】
なお、第２ダイクロイックミラー２２８は、対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路に対して挿脱可能に配設される。第２ダイクロイックミラー２２８が対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路に挿入される場合、光源ユニット１６からの照明光は、第２ダイクロイックミラー２２８を透過して対物レンズ２２９に入射し、試料ＴＰからの検出光は、第２ダイクロイックミラー２２８で反射して第１検出用リレーレンズ２３２に入射する。第２ダイクロイックミラー２２８が対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路から離脱する場合、光源ユニット１６からの照明光は、対物レンズ２２９に入射し、試料ＴＰからの検出光は、第２対物レンズ２２７に入射する。
【0123】
第１検出用リレーレンズ２３２は、試料ＴＰからの検出光を集光する。第２検出用リレーレンズ２３３は、試料ＴＰからの検出光を再び略平行光にする。検出フィルタ２３４は、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）を透過させる。検出フィルタ２３４は、例えば、試料ＴＰで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。検出器４１は、試料ＴＰからの検出光を検出する。
【0124】
検出器４１および波面センサ４６は、第１実施形態に係る検出器４１および波面センサ４６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４は、第１実施形態に係る演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0125】
第３実施形態において、顕微鏡制御部５４は、試料走査部２２５に制御信号を送信して、試料走査部２２５により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部２３０に制御信号を送信して、対物レンズ保持部２３０に保持される対物レンズ２２９の位置を制御する。顕微鏡制御部５４は、第２ダイクロイックミラー２２８に制御信号を送信して、第２ダイクロイックミラー２２８の挿脱を制御する。
【0126】
光源ユニット１６の光源１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系２２１のコリメータレンズ２２２、位相変調ユニット６０、第１ダイクロイックミラー２２４、試料走査部２２５、スキャンレンズ２２６、および第２対物レンズ２２７を経て、第２ダイクロイックミラー２２８に到達する点は、第１実施形態と同様である。
【0127】
第２ダイクロイックミラー２２８が対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路に挿入されている場合、照明光は、第２ダイクロイックミラー２２８を透過して対物レンズ２２９に入射する。対物レンズ２２９に入射した照明光は、対物レンズ２２９を透過し、対物レンズ２２９の焦点面に集光される。試料ＴＰにおいて照明光が集光される部分（すなわち、対物レンズ２２９の焦点面と重なる部分）は、試料走査部２２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。
【0128】
試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が集光される部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系２３１としての対物レンズ２２９に入射する。対物レンズ２２９に入射した検出光は、対物レンズ２２９を透過し、第２ダイクロイックミラー２２８に入射する。第２ダイクロイックミラー２２８に入射した検出光（蛍光）は、照明光（励起光）と波長が異なるため、第２ダイクロイックミラー２２８で反射して第１検出用リレーレンズ２３２および第２検出用リレーレンズ２３３を透過する。第１検出用リレーレンズ２３２および第２検出用リレーレンズ２３３を透過した蛍光は、検出フィルタ２３４を通って検出器４１に入射する。検出器４１の機能、構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【0129】
第２ダイクロイックミラー２２８が対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路から離脱している場合、スキャンレンズ２２６および第２対物レンズ２２７を透過した照明光は、対物レンズ２２９に入射して透過し、対物レンズ２２９の焦点面に集光される。試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系２３１としての対物レンズ２２９に入射して透過し、第２対物レンズ２２７およびスキャンレンズ２２６を透過して試料走査部２２５に入射するが、その後、波面センサ４６に入射するまでは、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと検出光学系２３１で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。
【0130】
第３実施形態に係る顕微鏡２０１において、第１実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット６０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第３実施形態に係る顕微鏡２０１を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取
得することが可能である。従って、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第３実施形態によれば、検出光が検出器４１に入射するまでに通過する光学素子の数が少ないため、検出光の光量の損失を低減させることができる。
得することが可能である。従って、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第３実施形態によれば、検出光が検出器４１に入射するまでに通過する光学素子の数が少ないため、検出光の光量の損失を低減させることができる。
【0131】
なお、第３実施形態では、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理における、ステップＳＴ４０１において、挿脱ミラー３４を集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路に挿入するのに代えて、第２ダイクロイックミラー２２８を対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路から離脱させる。また、ステップＳＴ４０３において、挿脱ミラー３４を集光レンズ３３と検出用ピンホール板３５との間の光路から離脱させるのに代えて、第２ダイクロイックミラー２２８を対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路に挿入する。
【0132】
第３実施形態に係る顕微鏡２０１において、例えば、波面センサ４６、第１ダイクロイックミラー２２４、計測用フィルタ２３５、集光レンズ２３６、計測用ピンホール板２３７、および計測用リレーレンズ２３８を設けずに、検出器４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系２２１と検出光学系２３１で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差（位相変調パターン）の計測を行うようにしてもよい。またこの場合、第２ダイクロイックミラー２２８が対物レンズ２２９と第２対物レンズ２２７との間の光路に配置固定されてもよい。
【0133】
第３実施形態に係る顕微鏡２０１において、位相変調ユニット６０に代えて、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０が設けられるようにしてもよい。上述の第１実施形態の変形例の場合と同様にして、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0134】
［第４実施形態］
次に、図１３を参照しながら、第４実施形態に係る顕微鏡３０１について説明する。第４実施形態に係る顕微鏡３０１は、走査型顕微鏡とも称される。第４実施形態に係る顕微鏡３０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系３２１と、検出光学系３３１と、計測光学系３３５と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
次に、図１３を参照しながら、第４実施形態に係る顕微鏡３０１について説明する。第４実施形態に係る顕微鏡３０１は、走査型顕微鏡とも称される。第４実施形態に係る顕微鏡３０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系３２１と、検出光学系３３１と、計測光学系３３５と、検出器４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0135】
照明光学系３２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系３２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ３２２と、位相変調ユニット６０と、ダイクロイックミラー３２４と、試料走査部３２５と、スキャンレンズ３２６と、第２対物レンズ３２７と、照明用対物レンズ３２８とを有する。照明光学系３２１に含まれるコリメータレンズ３２２と、ダイクロイックミラー３２４と、試料走査部３２５と、スキャンレンズ３２６と、第２対物レンズ３２７と、照明用対物レンズ３２８の各構成、各機能は、第１実施形態の顕微鏡の照明光学系２１に含まれるコリメータレンズ２２と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８と同様なので、説明を省略する。
【0136】
位相変調ユニット６０は、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0137】
検出光学系３３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系３３１は、試料ＴＰ側から順に、検出用対物レンズ３３２と、検出フィルタ３３４とを有する
。検出用対物レンズ３３２は、ステージ１１の上方近傍に配置される。検出用対物レンズ３３２は、カバーガラス等の保持部材（図示せず）を介して、照明用対物レンズ３２８とは反対側からステージ１１上の試料ＴＰと対向する。検出用対物レンズ３３２と保持部材との間隙部は、空気等の気体で満たされていてもよく、浸液で満たされていてもよい。
。検出用対物レンズ３３２は、ステージ１１の上方近傍に配置される。検出用対物レンズ３３２は、カバーガラス等の保持部材（図示せず）を介して、照明用対物レンズ３２８とは反対側からステージ１１上の試料ＴＰと対向する。検出用対物レンズ３３２と保持部材との間隙部は、空気等の気体で満たされていてもよく、浸液で満たされていてもよい。
【0138】
また、検出用対物レンズ３３２は、検出用対物レンズ保持部３３３を介して、顕微鏡３０１の筐体（図示せず）に取り付けられている。検出用対物レンズ保持部３３３は、例えば電動モータ等の駆動装置（図示せず）を用いて構成される。検出用対物レンズ保持部３３３は、レボルバ（図示せず）とともに検出用対物レンズ３３２をｚ方向に上下移動させる。検出用対物レンズ保持部３３３により検出用対物レンズ３３２がｚ方向に移動すると、試料ＴＰに対する検出用対物レンズ３３２の相対位置が変化し、試料ＴＰに対する検出用対物レンズ３３２の焦点位置がｚ方向に変化する。照明用対物レンズ保持部３２９により照明用対物レンズ３２８の焦点位置をｚ方向に変位させ、照明用対物レンズ３２８の焦点位置と合わせるように、検出用対物レンズ保持部３３３により検出用対物レンズ３３２の焦点位置をｚ方向に変位させることで、試料ＴＰの内部であってｚ方向の位置が異なる断面の画像、すなわちｚスタック画像を取得することができる。
【0139】
検出フィルタ３３４は、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）を透過させる。検出フィルタ３３４は、例えば、試料ＴＰを透過した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。検出器４１は、試料ＴＰからの検出光を検出する。
【0140】
計測光学系３３５は、試料ＴＰで発生した光を計測光として受光する。計測光学系３３５は、試料ＴＰ側から順に、照明用対物レンズ３２８と、第２対物レンズ３２７と、スキャンレンズ３２６と、試料走査部３２５と、ダイクロイックミラー３２４とを含む。さらに、計測光学系３３５は、ダイクロイックミラー３２４側から順に、計測用フィルタ３３６と、集光レンズ３３７と、計測用ピンホール板３３８と、計測用リレーレンズ３３９とを有するが、これらの各機能、各構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、照明用対物レンズ３２８と、第２対物レンズ３２７と、スキャンレンズ３２６と、試料走査部３２５と、ダイクロイックミラー３２４は、照明光学系３２１と計測光学系３３５の両方に含まれている。
【0141】
検出器４１および波面センサ４６は、第１実施形態に係る検出器４１および波面センサ４６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４は、第１実施形態に係る演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0142】
第４実施形態において、顕微鏡制御部５４は、試料走査部３２５に制御信号を送信して、試料走査部３２５により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部５４は、照明用対物レンズ保持部３２９および検出用対物レンズ保持部３３３に制御信号を送信して、照明用対物レンズ保持部３２９に保持される照明用対物レンズ３２８の位置および、検出用対物レンズ保持部３３３に保持される検出用対物レンズ３３２の位置を制御する。
【0143】
光源ユニット１６の光源１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系３２１のコリメータレンズ３２２、位相変調ユニット６０、ダイクロイックミラー３２４、試料走査部３２５、スキャンレンズ３２６、および第２対物レンズ３２７を経て、照明用対物レンズ３２８に入射する点は、第１実施形態と同様である。照明用対物レンズ３２８に入射した照明光は、照明用対物レンズ３２８を透過し、照明用対物レンズ３２８の焦点面に集
光される。試料ＴＰにおいて照明光が集光される部分（すなわち、照明用対物レンズ３２８の焦点面と重なる部分）は、試料走査部３２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。
光される。試料ＴＰにおいて照明光が集光される部分（すなわち、照明用対物レンズ３２８の焦点面と重なる部分）は、試料走査部３２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。
【0144】
試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が集光される部分に含まれる蛍光物質から、蛍光が発光する。試料ＴＰで発生した光（蛍光）の一部は、検出光として検出光学系３３１の検出用対物レンズ３３２に入射する。検出用対物レンズ３３２に入射した検出光は、検出用対物レンズ３３２を透過し、検出フィルタ３３４を通って検出器４１に入射する。
【0145】
試料ＴＰで発生した光（蛍光）の他の一部は、計測光として計測光学系３３５としての照明用対物レンズ３２８に入射して透過し、第２対物レンズ３２７およびスキャンレンズ３２６を透過して試料走査部３２５に入射するが、その後、波面センサ４６に入射するまでは、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した計測光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系３２１で生じる収差に関するデータを取得する。
【0146】
第４実施形態に係る顕微鏡３０１において、第１実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット６０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第４実施形態に係る顕微鏡３０１を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第４実施形態によれば、検出用対物レンズ３３２が、照明用対物レンズ３２８とは反対側からステージ１１上の試料ＴＰと対向するため、試料ＴＰで発生した散乱光を検出光として検出する場合に、検出光学系３３１により試料ＴＰからの前方散乱光を効率よく検出することができる。また、照明光学系３２１により複数の波長を有する照明光で試料ＴＰを照明し、検出光学系３３１により試料ＴＰを透過した特定の波長の光を検出光として検出することができる。
【0147】
なお、第４実施形態では、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理における、ステップＳＴ４０１およびステップＳＴ４０３が省略される。また、ステップＳＴ４０２において、試料ＴＰにおける収差計測位置で発生した計測光（蛍光）は、前述したように、計測光学系３３５を介して波面センサ４６に入射する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した計測光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系３２１で生じる収差に関するデータを取得する。
【0148】
第４実施形態に係る顕微鏡３０１において、例えば、波面センサ４６、ダイクロイックミラー３２４、計測用フィルタ３３６、集光レンズ３３７、計測用ピンホール板３３８、および計測用リレーレンズ３３９を設けずに、検出器４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系３２１と検出光学系３３１で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差（位相変調パターン）の計測を行うようにしてもよい。
【0149】
第４実施形態に係る顕微鏡３０１において、位相変調ユニット６０に代えて、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０が設けられるようにしてもよい。上述の第１実施形態の変形例の場合と同様にして、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0150】
［第５実施形態］
次に、図１４を参照しながら、第５実施形態に係る顕微鏡４０１について説明する。第
５実施形態に係る顕微鏡４０１は、落射蛍光顕微鏡とも称される。第５実施形態に係る顕微鏡４０１は、ステージ１１と、光源ユニット４１６と、照明光学系４２１と、検出光学系４３１と、２次元検出器４４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１は、第１実施形態に係るステージ１１と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
次に、図１４を参照しながら、第５実施形態に係る顕微鏡４０１について説明する。第
５実施形態に係る顕微鏡４０１は、落射蛍光顕微鏡とも称される。第５実施形態に係る顕微鏡４０１は、ステージ１１と、光源ユニット４１６と、照明光学系４２１と、検出光学系４３１と、２次元検出器４４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１は、第１実施形態に係るステージ１１と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0151】
光源ユニット４１６は、試料ＴＰに含まれる蛍光物質を励起するための照明光（励起光）を射出させる。光源ユニット４１６は、光源４１７と、シャッタ４１８とを有する。光源４１７として、例えば、水銀ランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ等が用いられる。シャッタ４１８は、光源４１７から射出される照明光を通過させるか、もしくは遮るようになっている。
【0152】
照明光学系４２１は、光源ユニット４１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系４２１は、光源ユニット４１６側から順に、コリメータレンズ４２２と、照明フィルタ４２３と、照明用視野絞り４２４と、照明用リレーレンズ４２５と、ダイクロイックミラー４２６と、対物レンズ４２７とを有する。照明光学系４２１に含まれるコリメータレンズ４２２と、ダイクロイックミラー４２６と、対物レンズ４２７の各構成、各機能は、第１実施形態の顕微鏡の照明光学系２１に含まれるコリメータレンズ２２と、ダイクロイックミラー２４と、対物レンズ２８と同様なので、説明を省略する。照明フィルタ４２３は、光源ユニット４１６からの照明光のうち所定の波長域の光（励起光）を透過させる。照明用視野絞り４２４は、対物レンズ４２７の焦点位置と光学的に共役な位置に配置される。照明用視野絞り４２４は、照明光により試料ＴＰが照明される領域を制限する。照明用リレーレンズ４２５は、光源ユニット４１６からの照明光を集光する。
【0153】
検出光学系４３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系４３１は、試料ＴＰ側から順に、対物レンズ４２７と、ダイクロイックミラー４２６とを含む。さらに、検出光学系４３１は、ダイクロイックミラー４２６側から順に、第２対物レンズ４３２と、検出用視野絞り４３３と、コリメータレンズ４３４と、ミラー４３５と、位相変調ユニット６０と、検出フィルタ４３６と、挿脱ミラー４３７と、結像レンズ４３８とを有する。また、検出光学系４３１は、挿脱ミラー４３７側から順に、第１計測用リレーレンズ４３９と、第２計測用リレーレンズ４４０とを有する。このように、対物レンズ４２７と、ダイクロイックミラー４２６は、照明光学系４２１と検出光学系４３１の両方に含まれている。
【0154】
第２対物レンズ４３２は、試料ＴＰからの検出光を集光する。検出用視野絞り４３３は、対物レンズ４２７の焦点位置と光学的に共役な位置に配置される。検出用視野絞り４３３は、顕微鏡４０１の視野を制限する。コリメータレンズ４３４は、試料ＴＰからの検出光を略平行光にする。ミラー４３５は、試料ＴＰからの検出光を位相変調ユニット６０に向けて反射させる。
【0155】
位相変調ユニット６０は、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第５実施形態において、位相変調ユニット６０は、ミラー４３５で反射した検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0156】
検出フィルタ４３６は、試料ＴＰで発生した光のうち所定の波長帯の光（例えば、蛍光）を透過させる。検出フィルタ４３６は、例えば、試料ＴＰで反射した照明光、外光、および迷光等の少なくとも一部を遮る。挿脱ミラー４３７は、検出フィルタ４３６と結像レ
ンズ４３８との間の光路に対して挿脱可能に配設される。挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路から離脱する場合、試料ＴＰからの検出光は、結像レンズ４３８に入射する。挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路に挿入される場合、試料ＴＰからの検出光は、挿脱ミラー４３７で反射して第１計測用リレーレンズ４３９に入射する。
ンズ４３８との間の光路に対して挿脱可能に配設される。挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路から離脱する場合、試料ＴＰからの検出光は、結像レンズ４３８に入射する。挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路に挿入される場合、試料ＴＰからの検出光は、挿脱ミラー４３７で反射して第１計測用リレーレンズ４３９に入射する。
【0157】
結像レンズ４３８は、試料ＴＰからの検出光を２次元検出器４４１の検出面上に結像させる。２次元検出器４４１は、試料ＴＰと光学的に共役な位置に配置される。２次元検出器４４１は、結像レンズ４３８により結像した検出光を検出する。２次元検出器４４１として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ等が用いられる。
【0158】
第１計測用リレーレンズ４３９は、試料ＴＰからの検出光を集光する。第２計測用リレーレンズ４４０は、試料ＴＰからの検出光を略平行光にする。波面センサ４６は、試料ＴＰからの検出光の波面の収差を計測する。
【0159】
波面センサ４６は、第１実施形態に係る波面センサ４６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４は、第１実施形態に係る演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0160】
第５実施形態において、顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部４２８に制御信号を送信して、対物レンズ保持部４２８に保持される対物レンズ４２７の位置を制御する。顕微鏡制御部５４は、シャッタ４１８に制御信号を送信して、シャッタ４１８の開閉を制御する。顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー４３７に制御信号を送信して、挿脱ミラー４３７の挿脱を制御する。
【0161】
光源ユニット４１６の光源４１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系４２１のコリメータレンズ４２２を透過して略平行光になる。コリメータレンズ４２２を透過した照明光は、照明フィルタ４２３および照明用視野絞り４２４を通って照明用リレーレンズ４２５を透過する。照明用リレーレンズ４２５を透過した照明光は、集束しつつダイクロイックミラー４２６で反射して対物レンズ４２７に入射する。対物レンズ４２７に入射した照明光は、対物レンズ４２７を透過し、対物レンズ４２７の焦点面に照明用視野絞り４２４の像を形成する。
【0162】
試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が照明用視野絞り４２４の像を形成する部分（すなわち、対物レンズ４２７の焦点面と重なる部分）に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料ＴＰで発生した検出光（蛍光）は、検出光学系４３１としての対物レンズ４２７に入射する。対物レンズ４２７に入射した検出光は、対物レンズ４２７を透過してダイクロイックミラー４２６に入射する。ダイクロイックミラー４２６に入射した検出光（蛍光）は、照明光（励起光）と波長が異なるため、ダイクロイックミラー４２６を透過して第２対物レンズ４３２に入射する。
【0163】
第２対物レンズ４３２に入射した検出光は、第２対物レンズ４３２を透過して検出用視野絞り４３３を通り、コリメータレンズ４３４に入射する。コリメータレンズ４３４に入射した検出光は、コリメータレンズ４３４を透過して略平行光となり、ミラー４３５で反射して位相変調ユニット６０に入射する。検出光が位相変調ユニット６０に入射すると、位相変調ユニット６０は、入射した検出光に対して位相変調を行い、位相変調を行った検出光を射出させる。
【0164】
位相変調ユニット６０から射出された略平行光である検出光は、検出フィルタ４３６に入射する。挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路から離脱している場合、検出フィルタ４３６に入射した検出光は、検出フィルタ４３６を通って結像レンズ４３８を透過し、２次元検出器４４１に入射して試料ＴＰの像を形成する。
【0165】
２次元検出器４４１は、２次元検出器４４１に入射した光（検出光）の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量（明るさ）に対応するデータを生成する。２次元検出器４４１は、複数画素において生成したデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、２次元検出器４４１から送信された複数画素分のデータに基づいて、複数画素分のデータが２次元で（２方向で）並ぶ１つの画像データを生成し、記憶部５２に記憶させる。このようにして、顕微鏡制御部５４が試料ＴＰの２次元画像を生成することで、試料ＴＰの画像取得が行われる。
【0166】
挿脱ミラー４３７が検出フィルタ４３６と結像レンズ４３８との間の光路に挿入されている場合、検出フィルタ４３６に入射した検出光は、検出フィルタ４３６を通って挿脱ミラー４３７で反射し、第１計測用リレーレンズ４３９に入射する。第１計測用リレーレンズ４３９に入射した検出光は、第１計測用リレーレンズ４３９および第２計測用リレーレンズ４４０を透過して波面センサ４６に入射する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系４２１と検出光学系４３１で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。
【0167】
第５実施形態に係る顕微鏡４０１において、検出光学系４３１のミラー４３５で反射した検出光は、位相変調ユニット６０の第３リレーレンズ６８に入射するが、その後は第２実施形態における検出光に対する位相変調と同様なので、説明を省略する。
【0168】
前述したように、第２位相変調用スキャナ６６は、第２位相変調用スキャナ６６に入射する検出光により位相変調素子６５を走査することで、位相変調素子６５における複数の照射領域の中で検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。第２位相変調用スキャナ６６は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子６５において検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける複数の観察領域ごとに、試料ＴＰと検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子６５は、位相変調素子６５の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、第２位相変調用スキャナ６６が位相変調素子６５における照射領域を観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと検出光学系４３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0169】
また、第５実施形態に係る顕微鏡４０１を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第５実施形態によれば、２次元検出器４４１により、例えば試料ＴＰにおける第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６のうち１つの観察領域で生じる検出光を一度に検出することができるため、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0170】
第５実施形態に係る顕微鏡４０１において、例えば、波面センサ４６、挿脱ミラー４３７、第１計測用リレーレンズ４３９および第２計測用リレーレンズ４４０を設けずに、２次元検出器４４１に入射する検出光に基づいて、試料ＴＰと照明光学系４２１と検出光学系４３１で生じる収差の計測を行うようにしてもよい。この場合、第１実施形態で述べた収差の計測を行う処理の変形例により、収差（位相変調パターン）の計測を行うようにしてもよい。
【0171】
第５実施形態に係る顕微鏡４０１において、位相変調ユニット６０に代えて、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０が設けられるようにしてもよい。上述の第５実施形態の場合と同様にして、第１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット８０により、検出光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0172】
［第６実施形態］
次に、図１５を参照しながら、第６実施形態に係る顕微鏡について説明する。第６実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第６実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図１５に示すように、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０は、第１リレーレンズ１６１と、第１ミラー１６２と、第２リレーレンズ１６３と、第１シリンドリカルレンズ１６４と、第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８と、位相変調素子１６９と、第２ミラー１７０と、第５リレーレンズ１７１とを有する。なお、図１５において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット１６０の一部を図１５に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図１５を参照しながら、第６実施形態に係る顕微鏡について説明する。第６実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第６実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図１５に示すように、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０は、第１リレーレンズ１６１と、第１ミラー１６２と、第２リレーレンズ１６３と、第１シリンドリカルレンズ１６４と、第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８と、位相変調素子１６９と、第２ミラー１７０と、第５リレーレンズ１７１とを有する。なお、図１５において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット１６０の一部を図１５に対して垂直な方向から見た図である。
【0173】
第１リレーレンズ１６１は、コリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を集光する。第１ミラー１６２は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１１の近傍に配置される。第１ミラー１６２は、第１リレーレンズ１６１からの照明光を第２リレーレンズ１６３に向けて反射させる。第２リレーレンズ１６３は、第１ミラー１６２で反射した照明光を略平行光にする。第１シリンドリカルレンズ１６４および第２シリンドリカルレンズ１６５は、第２リレーレンズ１６３からの照明光を断面視楕円形の略平行光にする。第３リレーレンズ１６６は、第２シリンドリカルレンズ１６５からの照明光を集光する。
【0174】
位相変調用スキャナ１６７は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１１に配置される。位相変調用スキャナ１６７は、反射面の向き（方位角）が１軸回転または２軸回転によって変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等）を用いて構成される。位相変調用スキャナ１６７は、第３リレーレンズ１６６を透過した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ１６７は、図１５に示すように、コリメータレンズ２２からの照明光により位相変調素子１６９を走査する。
【0175】
また、位相変調用スキャナ１６７は、第４リレーレンズ１６８から位相変調用スキャナ１６７に入射した照明光が第３リレーレンズ１６６に向けて進むように、すなわち第４リレーレンズ１６８からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。
【0176】
第４リレーレンズ１６８は、位相変調素子１６９と対向して配置される。第４リレーレンズ１６８は、位相変調用スキャナ１６７を通った照明光を（断面視楕円形の）略平行光にする。第４リレーレンズ１６８は、位相変調素子１６９で反射した照明光を集光する。
【0177】
位相変調素子１６９は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ１１に配置される。位相変調素子１６９は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並べて表示する。位相変調素子１６９の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域が設けられる。位相変調素子１６９の表示面における複数の照射領域は、複数の位相変調パターンに対応して、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直または平行な方向に並んで設けられる。
【0178】
図１６に、複数の照射領域の配置例を示す。図１６の例では、位相変調素子１６９の表示面に表示される１６個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る長方形状の１６個の照射領域が設けられる。１６個の照射領域として、（図１６の上側から順に）第１照射領域ＳＢ１と、第２照射領域ＳＢ２と、第３照射領域ＳＢ３と、第４照射領域ＳＢ４と、第５照射領域ＳＢ５と、第６照射領域ＳＢ６と、第７照射領域ＳＢ７と、第８照射領域ＳＢ８と、第９照射領域ＳＢ９と、第１０照射領域ＳＢ１０と、第１１照射領域ＳＢ１１と、第１２照射領域ＳＢ１２と、第１３照射領域ＳＢ１３と、第１４照射領域ＳＢ１４と、第１５照射領域ＳＢ１５と、第１６照射領域ＳＢ１６とが設けられる。
【0179】
第１～第１６照射領域ＳＢ１～ＳＢ１６は、互いに重ならないように、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで配置される。第１～第１６照射領域ＳＢ１～ＳＢ１６のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子１６９において照明光が照射される照射領域（すなわち位相変調パターン）を変えることで、照明光に付与する位相分布（検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布）を変えることが可能である。
【0180】
第２ミラー１７０は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１１の近傍に配置される。第２ミラー１７０は、第２リレーレンズ１６３を透過した位相変調素子１６９からの照明光を第５リレーレンズ１７１に向けて反射させる。第５リレーレンズ１７１は、第２ミラー１７０で反射した照明光を略平行光にする。
【0181】
照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット１６０の第１リレーレンズ１６１に入射する。第１リレーレンズ１６１に入射した照明光は、第１リレーレンズ１６１を透過して第１ミラー１６２で反射する。第１ミラー１６２で反射した照明光は、第２リレーレンズ１６３を透過する。第２リレーレンズ１６３を透過した照明光は、第１シリンドリカルレンズ１６４および第２シリンドリカルレンズ１６５を透過して断面視楕円形の略平行光になる。第２シリンドリカルレンズ１６５を透過した照明光は、第３リレーレンズ１６６を透過して位相変調用スキャナ１６７に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１１において一旦集光する。位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射した照明光により、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に位相変調素子１６９を走査する。位相変調用スキャナ１６７に入射した照明光は、位相変調用スキャナ１６７を通って第４リレーレンズ１６８を透過する。第４リレーレンズ１６８を透過した照明光は、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。
【0182】
照明光が位相変調素子１６９における複数の照射領域（例えば、第１～第１６照射領域ＳＢ１～ＳＢ１６）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相が変化（変調）する。位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明
光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射する照明光により位相変調素子１６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射する照明光により位相変調素子１６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
【0183】
位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第４リレーレンズ１６８を透過する。第４リレーレンズ１６８を透過した照明光は、位相変調用スキャナ１６７に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１１において一旦集光する。位相変調用スキャナ１６７は、第４リレーレンズ１６８からの照明光が第３リレーレンズ１６６に向けて進むように、すなわち第４リレーレンズ１６８からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。位相変調用スキャナ１６７に入射した照明光は、位相変調用スキャナ１６７を通って第３リレーレンズ１６６を透過する。第３リレーレンズ１６６を透過した照明光は、第２シリンドリカルレンズ１６５および第１シリンドリカルレンズ１６４を透過して断面視円形の略平行光になる。第１シリンドリカルレンズ１６４を透過した照明光は、第２リレーレンズ１６３を透過して第２ミラー１７０で反射する。第２ミラー１７０で反射した照明光は、第５リレーレンズ１７１を透過し、略平行光となって照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。このようにして、位相変調ユニット１６０による照明光に対する位相変調が行われる。
【0184】
なお、位相変調用スキャナ１６７を通る照明光により位相変調素子１６９が走査されるため、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１から外れる場合がある。しかしながら、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域で反射した照明光は、第４リレーレンズ１６８を透過して位相変調用スキャナ１６７を通ると、照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むようになる。位相変調用スキャナ１６７における照明光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ１６７が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第５リレーレンズ１７１を透過した照明光は、略平行光となって照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射することができる。
【0185】
前述したように、位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射する照明光により位相変調素子１６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ１６７は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子１６９において照明光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける１６個の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ１６７が位相変調素子１６９における照射領域を１６個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系２１と検出光学系３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0186】
試料ＴＰにおける複数の観察領域は、第１実施形態で例示した観察領域と同様に設定することができる。具体的には、図６に示すように、顕微鏡の視野内において試料ＴＰにおける１６個の観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６が設定される。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第１照射領域ＳＢ１に、第１観察領域ＫＡ１について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第２照射領域ＳＢ
２に、第２観察領域ＫＡ２について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第３照射領域ＳＢ３に、第３観察領域ＫＡ３について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第４照射領域ＳＢ４に、第４観察領域ＫＡ４について予め求められた位相変調パターンを表示する。以下同様に、位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第５～第１６照射領域ＳＢ５～ＳＢ１６に、第５～第１６観察領域ＫＡ５～ＫＡ１６について予め求められた位相変調パターンを表示する。
２に、第２観察領域ＫＡ２について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第３照射領域ＳＢ３に、第３観察領域ＫＡ３について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第４照射領域ＳＢ４に、第４観察領域ＫＡ４について予め求められた位相変調パターンを表示する。以下同様に、位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の第５～第１６照射領域ＳＢ５～ＳＢ１６に、第５～第１６観察領域ＫＡ５～ＫＡ１６について予め求められた位相変調パターンを表示する。
【0187】
試料ＴＰにおける第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６を観察する際、すなわち第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６の画像を取得する際、まず、第１観察領域ＫＡ１の画像を取得する。第１観察領域ＫＡ１の画像を取得する際、位相変調ユニット１６０の第１位相変調用スキャナ１６７は、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＢ１に変える。照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調素子１６９の第１照射領域ＳＢ１に照射された照明光ＬＢ１により、第１観察領域ＫＡ１においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第１観察領域ＫＡ１に起因する収差が補正された、高画質の第１観察領域ＫＡ１の画像を取得することが可能になる。
【0188】
第１観察領域ＫＡ１の画像を取得した後、第２観察領域ＫＡ２の画像を取得する。第２観察領域ＫＡ２の画像を取得する際、位相変調ユニット１６０の第１位相変調用スキャナ１６７は、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＢ１から第２照射領域ＳＢ２に変える。照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調素子１６９の第２照射領域ＳＢ２に照射された照明光ＬＢ２により、第２観察領域ＫＡ２においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第２観察領域ＫＡ２に起因する収差が補正された、高画質の第２観察領域ＫＡ２の画像を取得することが可能になる。
【0189】
以下同様に、第２観察領域ＫＡ２の画像を取得した後、第３～第１６観察領域ＫＡ３～ＫＡ１６の画像を順に取得する。なお、試料ＴＰにおける観察領域が第３～第１６観察領域ＫＡ３～ＫＡ１６に変位する際、位相変調ユニット１６０の第１位相変調用スキャナ１６７は、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を第３照射領域ＳＢ３～第１６照射領域ＳＢ１６に変える。これにより、試料ＴＰにおける第１～第１６観察領域ＫＡ１～ＫＡ１６に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0190】
また、第６実施形態に係る顕微鏡を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第６実施形態によれば、位相変調ユニット１６０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子１６９と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ１６７とを有している。位相変調用スキャナ１６７により、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子１６９で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料ＴＰにおける観察領域が変位する際に、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を変えることで、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0191】
また、位相変調ユニット１６０は、位相変調素子１６９に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿った方向）にする位相変調用スキャナ１６７を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させること
ができる。
ができる。
【0192】
また、位相変調素子１６９における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料ＴＰの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。
【0193】
また、位相変調ユニット１６０は、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される照明光の断面形状を楕円形にする第１シリンドリカルレンズ１６４および第２シリンドリカルレンズ１６５を有している。これにより、位相変調素子１６９における照射領域の長手方向において滑らかな位相分布を有する位相変調パターンを表示することが可能になる。
【0194】
［位相変調ユニットの変形例］
次に、図１７を参照しながら、第６実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図１７に示すように、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０は、ビームスプリッタ１９１と、第１リレーレンズ１８１と、ミラー１８２と、第２リレーレンズ１８３と、第１シリンドリカルレンズ１８４と、第２シリンドリカルレンズ１８５と、第３リレーレンズ１８６と、位相変調用スキャナ１８７と、第４リレーレンズ１８８と、位相変調素子１６９とを有する。なお、図１７において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット１８０の一部を図１７に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図１７を参照しながら、第６実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図１７に示すように、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０は、ビームスプリッタ１９１と、第１リレーレンズ１８１と、ミラー１８２と、第２リレーレンズ１８３と、第１シリンドリカルレンズ１８４と、第２シリンドリカルレンズ１８５と、第３リレーレンズ１８６と、位相変調用スキャナ１８７と、第４リレーレンズ１８８と、位相変調素子１６９とを有する。なお、図１７において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット１８０の一部を図１７に対して垂直な方向から見た図である。
【0195】
ビームスプリッタ１９１の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ１９１に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ１９１を透過して第１リレーレンズ１８１に入射する。第１リレーレンズ１８１からビームスプリッタ１９１に入射した光の一部は、当該ビームスプリッタ１９１で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
【0196】
第１リレーレンズ１８１は、コリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を集光する。ミラー１８２は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１２の近傍に配置される。ミラー１８２は、第１リレーレンズ１８１からの照明光を第２リレーレンズ１８３に向けて反射させる。第２リレーレンズ１８３は、ミラー１８２で反射した照明光を略平行光にする。第１シリンドリカルレンズ１８４および第２シリンドリカルレンズ１８５は、第２リレーレンズ１８３からの照明光を断面視楕円形の略平行光にする。第３リレーレンズ１８６は、第２シリンドリカルレンズ１８５からの照明光を集光する。
【0197】
位相変調用スキャナ１８７は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１２に配置される。位相変調用スキャナ１８７は、反射面の向き（方位角）が１軸回転または２軸回転によって変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー等）を用いて構成される。位相変調用スキャナ１８７は、第３リレーレンズ１８６を透過した照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ１８７は、図１７に示すように、コリメータレンズ２２からの照明光により位相変調素子１６９を走査する。
【0198】
また、位相変調用スキャナ１８７は、第４リレーレンズ１８８から位相変調用スキャナ１８７に入射した照明光が第３リレーレンズ１８６に向けて進むように、すなわち第４リレーレンズ１８８からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。
【0199】
第４リレーレンズ１８８は、位相変調素子１６９と対向して配置される。第４リレーレンズ１８８は、位相変調用スキャナ１８７を通った照明光を（断面視楕円形の）略平行光にする。第４リレーレンズ１８８は、位相変調素子１６９で反射した照明光を集光する。
【0200】
位相変調素子１６９は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ１２に配置される。位相変調素子１６９は、第６実施形態に係る位相変調素子１６９と同様の構成であり、第６実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0201】
照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット１８０のビームスプリッタ１９１に入射する。コリメータレンズ２２からビームスプリッタ１９１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ１９１を透過して第１リレーレンズ１８１に入射する。第１リレーレンズ１８１に入射した照明光は、第１リレーレンズ１８１を透過してミラー１８２で反射する。ミラー１８２で反射した照明光は、第２リレーレンズ１８３を透過する。第２リレーレンズ１８３を透過した照明光は、第１シリンドリカルレンズ１８４および第２シリンドリカルレンズ１８５を透過して断面視楕円形の略平行光になる。第２シリンドリカルレンズ１８５を透過した照明光は、第３リレーレンズ１８６を透過して位相変調用スキャナ１８７に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１２において一旦集光する。位相変調用スキャナ１８７は、位相変調用スキャナ１８７に入射した照明光により、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直または平行な方向に位相変調素子１６９を走査する。位相変調用スキャナ１８７に入射した照明光は、位相変調用スキャナ１８７を通って第４リレーレンズ１８８を透過する。第４リレーレンズ１８８を透過した照明光は、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。
【0202】
照明光が位相変調素子１６９における複数の照射領域（例えば、第１～第１６照射領域ＳＢ１～ＳＢ１６）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ１８７は、位相変調用スキャナ１８７に入射する照明光により位相変調素子１６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
【0203】
位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射されて反射した照明光は、第４リレーレンズ１８８を透過する。第４リレーレンズ１８８を透過した照明光は、位相変調用スキャナ１８７に入射し、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ１２において一旦集光する。位相変調用スキャナ１８７は、第４リレーレンズ１８８からの照明光が第３リレーレンズ１８６に向けて進むように、すなわち第４リレーレンズ１８８からの照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。位相変調用スキャナ１８７に入射した照明光は、位相変調用スキャナ１８７を通って第３リレーレンズ１８６を透過する。第３リレーレンズ１８６を透過した照明光は、第２シリンドリカルレンズ１８５および第１シリンドリカルレンズ１８４を透過して断面視円形の略平行光になる。第１シリンドリカルレンズ１８４を透過した照明光は、第２リレーレンズ１８３を透過してミラー１８２で反射する。ミラー１８２で反射した照明光は、第１リレーレンズ１８１を透過し、略平行光となってビームスプリッタ１９１に入射する。第１リレーレンズ１８１からビームスプリッタ１９１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ１９１で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。これにより、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。
【0204】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態に係る顕微鏡について説明する。第７実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以
外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
次に、第７実施形態に係る顕微鏡について説明する。第７実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以
外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0205】
照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光は、位相変調ユニット１６０の第１リレーレンズ１６１に入射するが、その後は、第６実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【0206】
また、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光は、位相変調ユニット１６０の第５リレーレンズ１７１に入射する。第５リレーレンズ１７１に入射した検出光は、照明光とは逆の順で、第５リレーレンズ１７１と、第２ミラー１７０と、第２リレーレンズ１６３と、第１シリンドリカルレンズ１６４および第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８を通って、断面視楕円形の略平行光となり、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうち照明光と同じ照射領域に照射される。
【0207】
検出光が位相変調素子１６９における照明光と同じ照射領域に照射されると、当該照射領域における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子１６９における照明光と同じ照射領域に照射された検出光は、当該照射領域で反射する。
【0208】
位相変調素子１６９における照明光と同じ照射領域に照射されて反射した検出光は、第４リレーレンズ１６８と、位相変調用スキャナ１６７と、第３リレーレンズ１６６と、第２シリンドリカルレンズ１６５および第１シリンドリカルレンズ１６４と、第２リレーレンズ１６３を通って、第１ミラー１６２で反射する。第１ミラー１６２で反射した検出光は、第１リレーレンズ１６１を透過し、略平行光となって検出光学系１３１としてのダイクロイックミラー１２３に入射する。このようにして、位相変調ユニット１６０による検出光に対する位相変調が行われる。
【0209】
なお、位相変調素子１６９における照明光と同じ照射領域で反射した検出光は、第４リレーレンズ１６８を透過して位相変調用スキャナ１６７を通ると、検出光学系１３１の光軸ＡＸ１２に沿って進むようになる。位相変調用スキャナ１６７における検出光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ１６７が検出光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第１リレーレンズ１６１を透過した検出光は、略平行光となって検出光学系１３１としてのダイクロイックミラー１２３に入射することができる。
【0210】
位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射する照明光および検出光により位相変調素子１６９を走査することで、位相変調素子１６９における複数の照射領域の中で照明光および検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ１６７は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子１６９において照明光および検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける１６個の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ１６７が位相変調素子１６９における照射領域を１６個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求
められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0211】
また、第７実施形態に係る顕微鏡を用いても、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第７実施形態によれば、第６実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0212】
第７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０に代えて、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０が設けられるようにしてもよい。上述の第７実施形態の場合と同様にして、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0213】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態に係る顕微鏡について説明する。第８実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第８実施形態に係る顕微鏡について説明する。第８実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0214】
第８実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、照明光学系２２１のコリメータレンズ２２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第６実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット１６０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第８実施形態に係る顕微鏡を用いても、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第８実施形態によれば、第６実施形態および第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0215】
第８実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０に代えて、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０が設けられるようにしてもよい。上述の第６実施形態の変形例の場合と同様にして、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0216】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態に係る顕微鏡について説明する。第９実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第９実施形態に係る顕微鏡について説明する。第９実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0217】
第９実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、照明光学系３２１のコリメータレンズ３２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系３２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第６実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット１６０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第９実施形態に係る顕微鏡を用いても、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第９実施形態によれば、第６実施形態および第４実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。
とができる。
【0218】
第９実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０に代えて、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０が設けられるようにしてもよい。上述の第６実施形態の変形例の場合と同様にして、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0219】
［第１０実施形態］
次に、第１０実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１０実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第５実施形態に係る顕微鏡４０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第５実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１０実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、検出光学系４３１のミラー４３５で反射した検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
次に、第１０実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１０実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられる他は、第５実施形態に係る顕微鏡４０１と同様の構成であり、位相変調ユニット１６０以外の共通する各部に第５実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１０実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０は、検出光学系４３１のミラー４３５で反射した検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0220】
検出光学系４３１のミラー４３５で反射した検出光は、位相変調ユニット１６０の第５リレーレンズ１７１に入射するが、その後は第７実施形態と同様なので、説明を省略する。
【0221】
前述したように、位相変調用スキャナ１６７は、位相変調用スキャナ１６７に入射する検出光により位相変調素子１６９を走査することで、複数の照射領域の中で検出光が照射される照射領域を変えることが可能である。位相変調用スキャナ１６７は、試料ＴＰにおける顕微鏡観察が行われる観察領域が変位する際に、位相変調素子１６９において検出光が照射される照射領域を変える。なお、試料ＴＰにおける１６個の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系４２１と検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系４２１と検出光学系４３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子１６９は、位相変調素子１６９の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ１６７が位相変調素子１６９における照射領域を１６個の観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて検出光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系４２１と検出光学系４３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0222】
また、第１０実施形態に係る顕微鏡を用いても、第５実施形態に係る顕微鏡４０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１０実施形態によれば、第６実施形態および第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0223】
第１０実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット１６０に代えて、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０が設けられるようにしてもよい。上述の第１０実施形態の場合と同様にして、第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０により、検出光に対する位相変調を行うことが可能である。
【0224】
［第１１実施形態］
次に、図１８を参照しながら、第１１実施形態に係る顕微鏡５０１について説明する。第１１実施形態に係る顕微鏡５０１は、走査型顕微鏡とも称される。第１１実施形態に係る顕微鏡５０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系５２１と、検出光
学系５３１と、アレイ型検出器５４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
次に、図１８を参照しながら、第１１実施形態に係る顕微鏡５０１について説明する。第１１実施形態に係る顕微鏡５０１は、走査型顕微鏡とも称される。第１１実施形態に係る顕微鏡５０１は、ステージ１１と、光源ユニット１６と、照明光学系５２１と、検出光
学系５３１と、アレイ型検出器５４１と、波面センサ４６と、演算装置５１と、記憶部５２と、インターフェース部５３と、顕微鏡制御部５４とを備える。ステージ１１および光源ユニット１６は、第１実施形態に係るステージ１１および光源ユニット１６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0225】
照明光学系５２１は、光源ユニット１６から射出された照明光（励起光）で試料ＴＰを照明する。照明光学系５２１は、光源ユニット１６側から順に、コリメータレンズ５２２と、位相変調ユニット５６０と、ダイクロイックミラー５２４と、試料走査部５２５と、スキャンレンズ５２６と、第２対物レンズ５２７と、対物レンズ５２８とを有する。コリメータレンズ５２２は、光源ユニット１６から射出された照明光を略平行光にし、位相変調ユニット５６０は、照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系５２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。照明光学系５２１に含まれるコリメータレンズ５２２と、ダイクロイックミラー５２４と、試料走査部５２５と、スキャンレンズ５２６と、第２対物レンズ５２７と、対物レンズ５２８の各構成、各機能は、第１実施形態の顕微鏡の照明光学系２１を含まれるコリメータレンズ２２と、ダイクロイックミラー２４と、試料走査部２５と、スキャンレンズ２６と、第２対物レンズ２７と、対物レンズ２８と同様なので、説明を省略する。
【0226】
検出光学系５３１は、試料ＴＰで発生した光を検出光として受光する。検出光学系５３１は、試料ＴＰ側から順に、対物レンズ５２８と、第２対物レンズ５２７と、スキャンレンズ５２６と、試料走査部５２５と、ダイクロイックミラー５２４とを含む。さらに、検出光学系５３１は、ダイクロイックミラー５２４側から順に、検出フィルタ５３２と、集光レンズ５３３と、挿脱ミラー５３４と、検出用ピンホール板５３５とを有する。また、検出光学系５３１は、計測用ピンホール板５３６と、計測用リレーレンズ５３７とを有する。検出用ピンホール板５３５以外のこれらの各機能、各構成は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。このように、対物レンズ５２８と、第２対物レンズ５２７と、スキャンレンズ５２６と、試料走査部５２５と、ダイクロイックミラー５２４は、照明光学系５２１と検出光学系５３１の両方に含まれている。
【0227】
検出用ピンホール板５３５は、検出光学系５３１の光軸ＡＸ５２と垂直な方向に並んだ複数のピンポール（例えば、３つのピンホール）を有する板状に形成され、試料ＴＰと光学的に共役な位置に配置される。アレイ型検出器５４１は、検出用ピンホール板５３５の３つのピンポールと対向して配置される複数の検出器（例えば、３つの検出器）を有して構成され、検出用ピンホール板１３５を通過した複数の検出光（例えば、３つの検出光）を検出する。アレイ型検出器５４１を構成する検出器として、例えば、光電子増倍管や、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等が用いられる。
【0228】
波面センサ４６は、第１実施形態に係る波面センサ４６と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。また、演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４は、第１実施形態に係る演算装置５１、記憶部５２、インターフェース部５３、および顕微鏡制御部５４と同様の構成であり、第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0229】
第１１実施形態において、顕微鏡制御部５４は、試料走査部５２５に制御信号を送信して、試料走査部５２５により変化する照明光および検出光の進行方向を制御する。顕微鏡制御部５４は、対物レンズ保持部５２９に制御信号を送信して、対物レンズ保持部５２９に保持される対物レンズ５２８の位置を制御する。顕微鏡制御部５４は、挿脱ミラー５３４に制御信号を送信して、挿脱ミラー５３４の挿脱を制御する。顕微鏡制御部５４は、位相変調ユニット５６０に制御信号を送信して、位相変調ユニット５６０による照明光の位相変調を制御する。
【0230】
光源ユニット１６の光源１７から射出された照明光（励起光）は、照明光学系５２１のコリメータレンズ５２２を透過して略平行光になる。コリメータレンズ５２２を透過した照明光は、位相変調ユニット５６０に入射する。照明光が位相変調ユニット５６０に入射すると、位相変調ユニット５６０は、入射した照明光に対して位相変調し、位相変調された複数の照明光（例えば、３本の照明光）を射出するが、その後、３本の照明光は、ダイクロイックミラー５２４、試料走査部５２５、スキャンレンズ５２６、および第２対物レンズ５２７を経て、対物レンズ５２８の焦点面に集光される。試料ＴＰにおいて照明光が集光される複数か所（例えば、３か所）の部分（すなわち、対物レンズ１２８の焦点面と重なる部分）は、試料走査部５２５によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。
【0231】
試料ＴＰにおいて照明光（励起光）が集光される３か所の部分に含まれる蛍光物質から、検出光として蛍光が発光する。試料ＴＰにおける３か所の部分で発生した３つの検出光（蛍光）は、検出光学系５３１としての対物レンズ５２８に入射するが、その後、第２対物レンズ５２７、スキャンレンズ５２６、試料走査部５２５、ダイクロイックミラー５２４、検出フィルタ５３２を経て集光レンズ５３３を透過するまでは、３か所の部分からの検出光が透過する点以外、第１実施形態と同じなので、説明を省略する。
【0232】
挿脱ミラー５３４が集光レンズ５３３と検出用ピンホール板５３５との間の光路から離脱している場合、集光レンズ５３３を透過した３つの検出光は、検出用ピンホール板５３５に達する。対物レンズ５２８の焦点位置と共役な位置で集光した検出光は、検出用ピンホール板５３５を通過してアレイ型検出器５４１に入射する。アレイ型検出器５４１は、アレイ型検出器５４１を構成する３つの検出器にそれぞれ入射した光（検出光）の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量（明るさ）に対応するデータを生成する。アレイ型検出器５４１は、３つの検出器において生成したデータを顕微鏡制御部５４に送信する。
【0233】
挿脱ミラー５３４が集光レンズ５３３と検出用ピンホール板５３５との間の光路に挿入されている場合、集光レンズ５３３を透過した３つの検出光のうち検出光学系５３１の光軸ＡＸ５２を通る検出光は、挿脱ミラー５３４で反射して計測用ピンホール板５３６に達し、計測用リレーレンズ５３７を透過し、波面センサ４６に入射する。波面センサ４６は、波面センサ４６に入射した検出光の波面の収差を計測し、計測信号として波面の収差に関するデータを顕微鏡制御部５４に送信する。顕微鏡制御部５４は、波面センサ４６から送信された計測信号に基づいて、試料ＴＰと照明光学系５２１と検出光学系５３１で生じる収差の少なくとも一部に関するデータを取得する。
【0234】
第１１実施形態に係る顕微鏡５０１において、挿脱ミラー５３４の代わりにビームスプリッタ（図示せず）が配設され、ビームスプリッタに入射した検出光のうち一部がビームスプリッタを透過してアレイ型検出器５４１に到達し、ビームスプリッタに入射した検出光のうち他の一部がビームスプリッタで反射して波面センサ４６に到達するように構成されてもよい。
【0235】
［位相変調ユニットの構成］
次に、図１９を参照しながら、第１１実施形態に係る位相変調ユニット５６０について説明する。図１９に示すように、第１１実施形態に係る位相変調ユニット５６０は、第１リレーレンズ５６１と、第１ミラー５６２と、第２リレーレンズ５６３と、第１シリンドリカルレンズ５６４と、第２シリンドリカルレンズ５６５と、第３リレーレンズ５６６と、位相変調用スキャナ５６７と、第４リレーレンズ５６８と、位相変調素子５６９と、第２ミラー５７０と、第５リレーレンズ５７１と、マイクロレンズアレイ５７２と、第６リ
レーレンズ５７３とを有する。なお、図１９において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット５６０の一部を図１９に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図１９を参照しながら、第１１実施形態に係る位相変調ユニット５６０について説明する。図１９に示すように、第１１実施形態に係る位相変調ユニット５６０は、第１リレーレンズ５６１と、第１ミラー５６２と、第２リレーレンズ５６３と、第１シリンドリカルレンズ５６４と、第２シリンドリカルレンズ５６５と、第３リレーレンズ５６６と、位相変調用スキャナ５６７と、第４リレーレンズ５６８と、位相変調素子５６９と、第２ミラー５７０と、第５リレーレンズ５７１と、マイクロレンズアレイ５７２と、第６リ
レーレンズ５７３とを有する。なお、図１９において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット５６０の一部を図１９に対して垂直な方向から見た図である。
【0236】
位相変調ユニット５６０に含まれる第１リレーレンズ５６１と、第１ミラー５６２と、第２リレーレンズ５６３と、第１シリンドリカルレンズ５６４と、第２シリンドリカルレンズ５６５と、第３リレーレンズ５６６と、位相変調用スキャナ５６７と、第４リレーレンズ５６８と、位相変調素子５６９と、第２ミラー５７０と、第５リレーレンズ５７１の各機能、各構成は、図１５に示す第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０に含まれる第１リレーレンズ１６１と、第１ミラー１６２と、第２リレーレンズ１６３と、第１シリンドリカルレンズ１６４と、第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８と、位相変調素子１６９と、第２ミラー１７０と、第５リレーレンズ１７１と同様なので、説明を省略する。なお、位相変調素子５６９は、対物レンズ５２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ２１に配置される。
【0237】
図２０に、複数の照射領域の配置例を示す。図２０の例では、位相変調素子５６９の表示面に表示される３個の位相変調パターンに対応して、照明光が照射され得る長方形状の３個の照射領域が設けられる。３個の照射領域として、（図２０の上側から順に）第１照射領域ＳＣ１と、第２照射領域ＳＣ２と、第３照射領域ＳＣ３とが設けられる。
【0238】
第１～第３照射領域ＳＣ１～ＳＣ３は、互いに重ならないように、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで配置される。第１～第３照射領域ＳＣ１～ＳＣ３のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、照明光の位相が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が照明光に付与される。また、位相変調素子５６９において照明光が照射される照射領域（すなわち位相変調パターン）を変えることで、照明光に付与する位相分布を変えることが可能である。
【0239】
マイクロレンズアレイ５７２は、照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１と垂直な方向に並ぶ３つのマイクロレンズを含み、第５リレーレンズ５７１を透過した照明光を３本の照明光に分ける。第６リレーレンズ５７３は、マイクロレンズアレイ５７２により分かれた３本の照明光を集光する。なお、図１９には、マイクロレンズアレイ５７２におけるマイクロレンズの数が３つである場合の例を示しているが、これに限られるものではなく、これらの数は（検出用ピンホール板５３５のピンホールおよびアレイ型検出器５４１の検出器の数と同じ）複数であればよい。マイクロレンズの数については、第１１実施形態の変形例においても同様であり、説明を省略する。
【0240】
照明光学系５２１のコリメータレンズ５２２を透過した照明光は、位相変調ユニット５６０内に配置された位相変調素子５６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。照明光が位相変調素子５６９における複数の照射領域（例えば、第１～第３照射領域ＳＣ１～ＳＣ３）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域における位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相が変化（変調）する。位相変調素子５６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ５６７は、位相変調用スキャナ５６７に入射する照明光により位相変調素子５６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第２ミラー５７０で反射した照明光は、第５リレーレンズ５７１を透過して略平行光となり、マイクロレンズアレイ５７２に入射する。
【0241】
マイクロレンズアレイ５７２に入射した照明光は、マイクロレンズアレイ５７２を透過
して３本の照明光に分かれる。マイクロレンズアレイ５７２において分かれた３本の照明光は、互いに略平行のまま試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２１において一旦集光し、第６リレーレンズ５７３に入射する。第６リレーレンズ５７３に入射した３本の照明光は、第６リレーレンズ５７３を透過し、照明光学系５２１のダイクロイックミラー５２４に入射する。このようにして、位相変調ユニット５６０による照明光に対する位相変調および照明光の多点化が行われる。位相変調用スキャナ５６７における照明光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ５６７が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第５リレーレンズ１７１を透過した照明光は、略平行光となってマイクロレンズアレイ５７２に入射することができる。
して３本の照明光に分かれる。マイクロレンズアレイ５７２において分かれた３本の照明光は、互いに略平行のまま試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２１において一旦集光し、第６リレーレンズ５７３に入射する。第６リレーレンズ５７３に入射した３本の照明光は、第６リレーレンズ５７３を透過し、照明光学系５２１のダイクロイックミラー５２４に入射する。このようにして、位相変調ユニット５６０による照明光に対する位相変調および照明光の多点化が行われる。位相変調用スキャナ５６７における照明光のデスキャンによって、位相変調用スキャナ５６７が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第５リレーレンズ１７１を透過した照明光は、略平行光となってマイクロレンズアレイ５７２に入射することができる。
【0242】
なお、試料ＴＰにおける左右３つの観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系５２１と検出光学系５３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系５２１と検出光学系５３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子５６９は、位相変調素子５６９の表示面における各照射領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを表示する。これにより、位相変調用スキャナ５６７が位相変調素子５６９における照射領域を左右３つの観察領域ごとに変えることで、観察領域ごとに適切に求められた位相変調パターン（位相分布）に応じて照明光の位相を変化（変調）させることができる。従って、試料ＴＰと照明光学系５２１と検出光学系５３１に起因する収差の少なくとも一部が補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0243】
図２１に、試料ＴＰにおける複数の観察領域の配置例を示す。図２１の例では、顕微鏡５０１の視野内において試料ＴＰにおける９個の観察領域が設定される。９個の観察領域のうち（図２１の上から）１行目には、左側から順に、第１観察領域ＫＣ１と、第２観察領域ＫＣ２と、第３観察領域ＫＣ３とが設定される。９個の観察領域のうち（図２１の上から）２行目には、左側から順に、第４観察領域ＫＣ４と、第５観察領域ＫＣ５と、第６観察領域ＫＣ６とが設定される。９個の観察領域のうち（図２１の上から）３行目には、左側から順に、第７観察領域ＫＣ７と、第８観察領域ＫＣ８と、第９観察領域ＫＣ９とが設定される。
【0244】
図２０および図２１に示す例において、位相変調素子５６９は、位相変調素子５６９の第１照射領域ＳＣ１に、第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子５６９は、位相変調素子５６９の第２照射領域ＳＣ２に、第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６について予め求められた位相変調パターンを表示する。位相変調素子５６９は、位相変調素子５６９の第３照射領域ＳＣ３に、第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９について予め求められた位相変調パターンを表示する。
【0245】
試料ＴＰにおける第１～第９観察領域ＫＣ１～ＫＣ９を観察する際、すなわち第１～第９観察領域ＫＣ１～ＫＣ９の画像を取得する際、まず、第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３の画像を同時に取得する。第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３の画像を取得する際、位相変調ユニット５６０の位相変調用スキャナ５６７は、位相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＣ１に変える。照明光学系５２１の試料走査部５２５は、位相変調素子５６９の第１照射領域ＳＣ１に照射された照明光ＬＣ１により、第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３において同時にラスタスキャンを行う。
【0246】
具体的は、図２０における第１照射領域ＳＣ１の左側に照射されて分かれた照明光ＬＣ１ａにより、第１観察領域ＫＣ１においてラスタスキャンを行う。図２０における第１照射領域ＳＣ１の中央に照射されて分かれた照明光ＬＣ１ｂにより、第２観察領域ＫＣ２においてラスタスキャンを行う。図２０における第１照射領域ＳＣ１の右側に照射されて分
かれた照明光ＬＣ１ｃにより、第３観察領域ＫＣ３においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３に起因する収差が補正された、高画質の第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３の画像を短時間で取得することが可能になる。
かれた照明光ＬＣ１ｃにより、第３観察領域ＫＣ３においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３に起因する収差が補正された、高画質の第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３の画像を短時間で取得することが可能になる。
【0247】
第１～第３観察領域ＫＣ１～ＫＣ３の画像を取得した後、第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６の画像を同時に取得する。第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６の画像を取得する際、位相変調ユニット５６０の位相変調用スキャナ５６７は、位相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＣ１から第２照射領域ＳＣ２に変える。照明光学系５２１の試料走査部５２５は、位相変調素子５６９の第２照射領域ＳＣ２に照射された照明光ＬＣ２により、第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６において同時にラスタスキャンを行う。
【0248】
具体的は、図２０における第２照射領域ＳＣ２の左側に照射されて分かれた照明光ＬＣ２ａにより、第４観察領域ＫＣ４においてラスタスキャンを行う。図２０における第２照射領域ＳＣ２の中央に照射されて分かれた照明光ＬＣ２ｂにより、第５観察領域ＫＣ５においてラスタスキャンを行う。図２０における第２照射領域ＳＣ２の右側に照射されて分かれた照明光ＬＣ２ｃにより、第６観察領域ＫＣ６においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６に起因する収差が補正された、高画質の第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６の画像を短時間で取得することが可能になる。
【0249】
第４～第６観察領域ＫＣ４～ＫＣ６の画像を取得した後、第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９の画像を同時に取得する。第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９の画像を取得する際、位相変調ユニット５６０の位相変調用スキャナ５６７は、位相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を第２照射領域ＳＣ２から第３照射領域ＳＣ３に変える。照明光学系５２１の試料走査部５２５は、位相変調素子５６９の第３照射領域ＳＣ３に照射された照明光ＬＣ３により、第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９において同時にラスタスキャンを行う。
【0250】
具体的は、図２０における第３照射領域ＳＣ３の左側に照射されて分かれた照明光ＬＣ３ａにより、第７観察領域ＫＣ７においてラスタスキャンを行う。図２０における第３照射領域ＳＣ３の中央に照射されて分かれた照明光ＬＣ３ｂにより、第８観察領域ＫＣ８においてラスタスキャンを行う。図２０における第３照射領域ＳＣ３の右側に照射されて分かれた照明光ＬＣ３ｃにより、第９観察領域ＫＣ９においてラスタスキャンを行う。従って、試料ＴＰにおける第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９に起因する収差が補正された、高画質の第７～第９観察領域ＫＣ７～ＫＣ９の画像を短時間で取得することが可能になる。このようにして、試料ＴＰにおける第１～第９観察領域ＫＣ１～ＫＣ９に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0251】
なお、第１１実施形態に係る顕微鏡５０１を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。第１１実施形態によれば、位相変調ユニット５６０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子５６９と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ５６７とを有している。位相変調用スキャナ５６７により、位相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子５６９で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。従って、試料ＴＰにおける観察領域が変位する際に、位
相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を変えることで、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を変えることで、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0252】
また、位相変調用スキャナ５６７は、位相変調素子５６９に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１に沿った方向）にする。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
【0253】
また、位相変調素子５６９における複数の照射領域は、互いに重ならないようになっている。これにより、試料ＴＰの画像取得範囲ごとに適切な位相変調パターンを設けることができる。
【0254】
また、位相変調ユニット５６０は、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される照明光の断面形状を楕円形にする第１シリンドリカルレンズ５６４および第２シリンドリカルレンズ５６５と、照射領域に照射された照明光を複数の光に分けるマイクロレンズアレイ５７２（光学素子アレイ）とを有している。これにより、照明光学系５２１は、マイクロレンズアレイ５７２によって分けられた複数の（例えば３本の）照明光により試料ＴＰを照明することが可能になり、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0255】
［位相変調ユニットの変形例］
次に、図２２を参照しながら、第１１実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図２２に示すように、第１１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット５８０は、ビームスプリッタ５９１と、第１リレーレンズ５８１と、ミラー５８２と、第２リレーレンズ５８３と、第１シリンドリカルレンズ５８４と、第２シリンドリカルレンズ５８５と、第３リレーレンズ５８６と、位相変調用スキャナ５８７と、第４リレーレンズ５８８と、位相変調素子５６９と、マイクロレンズアレイ５９２と、第６リレーレンズ５９３とを有する。なお、図２２において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット５８０の一部を図２２に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図２２を参照しながら、第１１実施形態における位相変調ユニットの変形例について説明する。図２２に示すように、第１１実施形態の変形例に係る位相変調ユニット５８０は、ビームスプリッタ５９１と、第１リレーレンズ５８１と、ミラー５８２と、第２リレーレンズ５８３と、第１シリンドリカルレンズ５８４と、第２シリンドリカルレンズ５８５と、第３リレーレンズ５８６と、位相変調用スキャナ５８７と、第４リレーレンズ５８８と、位相変調素子５６９と、マイクロレンズアレイ５９２と、第６リレーレンズ５９３とを有する。なお、図２２において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット５８０の一部を図２２に対して垂直な方向から見た図である。
【0256】
位相変調ユニット５８０に含まれるビームスプリッタ５９１と、第１リレーレンズ５８１と、ミラー５８２と、第２リレーレンズ５８３と、第１シリンドリカルレンズ５８４と、第２シリンドリカルレンズ５８５と、第３リレーレンズ５８６と、位相変調用スキャナ５８７と、第４リレーレンズ５８８と、位相変調素子５６９の各機能、各構成は、図１７に示す第６実施形態の変形例に係る位相変調ユニット１８０に含まれるビームスプリッタ１９１と、第１リレーレンズ１８１と、ミラー１８２と、第２リレーレンズ１８３と、第１シリンドリカルレンズ１８４と、第２シリンドリカルレンズ１８５と、第３リレーレンズ１８６と、位相変調用スキャナ１８７と、第４リレーレンズ１８８と、位相変調素子１６９と同様なので、説明を省略する。マイクロレンズアレイ５９２は、照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１と垂直な方向に並ぶ３つのマイクロレンズを含み、ビームスプリッタ５９１で反射した照明光を３本の照明光に分ける。第６リレーレンズ５９３は、マイクロレンズアレイ５９２により分かれた３本の照明光を集光する。
【0257】
照明光学系５２１のコリメータレンズ５２２を透過した照明光は、位相変調ユニット５８０内に配置された位相変調素子５６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射される。
【0258】
照明光が位相変調素子５６９における複数の照射領域（例えば、第１～第３照射領域ＳＣ１～ＳＣ３）のうちいずれかの照射領域に照射されると、照明光が照射された照射領域
における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子５６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ５８７は、位相変調用スキャナ５８７に入射する照明光により位相変調素子５６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第１リレーレンズ５８１からビームスプリッタ５９１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ５９１で反射してマイクロレンズアレイ５９２に入射する。
における位相変調パターンに応じて照明光の位相が変化する。位相変調素子５６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照射された照明光は、当該照射領域で反射する。なお、位相変調用スキャナ５８７は、位相変調用スキャナ５８７に入射する照明光により位相変調素子５６９を走査することで、複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。第１リレーレンズ５８１からビームスプリッタ５９１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ５９１で反射してマイクロレンズアレイ５９２に入射する。
【0259】
マイクロレンズアレイ５９２に入射した照明光は、マイクロレンズアレイ５９２を透過して３本の照明光に分かれる。マイクロレンズアレイ５９２において分かれた３本の照明光は、互いに略平行のまま試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ２２において一旦集光し、第６リレーレンズ５９３に入射する。第６リレーレンズ５９３に入射した３本の照明光は、第６リレーレンズ５９３を透過し、照明光学系５２１のダイクロイックミラー５２４に入射する。これにより、第１１実施形態に係る位相変調ユニット５６０の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。
【0260】
第１１実施形態に係る顕微鏡５０１において、位相変調ユニット５６０に代えて、第１実施形態に係る位相変調ユニット６０が設けられるようにしてもよい。この場合、位相変調素子６５には計算機生成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）を用
いて計算された位相パターンが表示され、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光（回折光）が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光（回折光）で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。複数の回折光に異なる位相分布を付与する計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）の計算は、例えば文献「Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanning microscopy, Optics EXPRESS, Vol. 28, No. 10/11 (2020)」に記載の
方法を用いることが可能である。また、位相変調ユニット５６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられるようにしてもよい。この場合、位相変調素子１６９が計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いて構成され、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光（回折光）が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光（回折光）で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。なお、回折光の数は、試料ＴＰに応じて任意に決めることができる。
いて計算された位相パターンが表示され、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光（回折光）が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光（回折光）で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。複数の回折光に異なる位相分布を付与する計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）の計算は、例えば文献「Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanning microscopy, Optics EXPRESS, Vol. 28, No. 10/11 (2020)」に記載の
方法を用いることが可能である。また、位相変調ユニット５６０に代えて、第６実施形態に係る位相変調ユニット１６０が設けられるようにしてもよい。この場合、位相変調素子１６９が計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いて構成され、位相変調素子１６９における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光（回折光）が生じるようしてもよい。このとき、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光（回折光）で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。なお、回折光の数は、試料ＴＰに応じて任意に決めることができる。
【0261】
［第１２実施形態］
次に、図２３を参照しながら、第１２実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１２実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１２実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図２３に示すように、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０は、第１マイクロレンズアレイ６１１と、第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第１位相変調用スキャナ６１４と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第２位相変調用スキャナ６１７と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９と、第２マイクロレンズアレイ６２０とを有する。なお、第１位相変調用スキャナ６１４と第２位相変調用スキャナ６１７に代え
て、単一の位相変調用スキャナで構成してもよい。
次に、図２３を参照しながら、第１２実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１２実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１２実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図２３に示すように、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０は、第１マイクロレンズアレイ６１１と、第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第１位相変調用スキャナ６１４と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第２位相変調用スキャナ６１７と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９と、第２マイクロレンズアレイ６２０とを有する。なお、第１位相変調用スキャナ６１４と第２位相変調用スキャナ６１７に代え
て、単一の位相変調用スキャナで構成してもよい。
【0262】
第１マイクロレンズアレイ６１１は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ（例えば、１２個のマイクロレンズ）を含む。第１マイクロレンズアレイ６１１は、照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を、複数の照明光（例えば、１２本の照明光）に分け、複数点に集光する。第１ミラー６１２は、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた複数の照明光を第１リレーレンズ６１３に向けて反射させる。第１リレーレンズ６１３は、第１ミラー６１２で反射した複数の照明光を略平行にする。
【0263】
第１位相変調用スキャナ６１４は、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた複数の照明光が重なる位置（第１リレーレンズ１１３の焦点位置近傍）に配置される。第１位相変調用スキャナ６１４は、反射面の向き（方位角）が１軸回転または２軸回転によって変化するように保持されたミラー（例えば、ガルバノミラーやレゾナントミラー、ＭＥＭＳミラー等）を用いて構成される。第１位相変調用スキャナ６１４は、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、第１位相変調用スキャナ６１４は、図２３に示すように、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査する。
【0264】
第２リレーレンズ６１５は、位相変調素子６１６と対向して配置される。第２リレーレンズ６１５は、第１位相変調用スキャナ６１４を通った複数の照明光を複数点に集光する。第２リレーレンズ６１５は、位相変調素子６１６で反射した複数の照明光を略平行にする。
【0265】
位相変調素子６１６は、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた各照明光が集光する位置（第１マイクロレンズアレイにより分かれた照明光が集光する位置と共役な位置）に配置される。位相変調素子６１６は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを分割して表示する。なお、位相変調素子６１６の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域（例えば、３６組の照射領域）が設けられる。各照射領域は、互いに離れた複数個の部分領域（例えば、１２個の部分領域）に分割されている。位相変調素子６１６の表示面における各照射領域を構成する部分領域は、観察領域の配置に対応して、互いに重ならないように縦横に並んで設けられる。位相変調素子６１６は、複数の位相変調パターンを、複数の照射領域における複数個の部分領域に分割して表示する。
【0266】
図２４に、複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置例を示す。図２４の例において、位相変調素子６１６の表示面には、１２個の部分領域（Ａ～Ｌ）に分割された３６組の照射領域が設けられる。例えば、第１照射領域ＳＤ１において、１２個の部分領域のうち（図２４の上から）１段目には、左側から順に、第１部分領域ＳＤ１Ａと、第２部分領域ＳＤ１Ｂとが分離して配置される。第１照射領域ＳＤ１において、１２個の部分領域のうち（図２４の上から）２段目には、左側から順に、第３部分領域ＳＤ１Ｃと、第４部分領域ＳＤ１Ｄと、第５部分領域ＳＤ１Ｅと、第６部分領域ＳＤ１Ｆとが分離して配置される。第１照射領域ＳＤ１において、１２個の部分領域のうち（図２４の上から）３段目には、左側から順に、第７部分領域ＳＤ１Ｇと、第８部分領域ＳＤ１Ｈと、第９部分領域ＳＤ１Ｉと、第１０部分領域ＳＤ１Ｊとが分離して配置される。第１照射領域ＳＤ１において、１２個の部分領域のうち（図２４の上から）４段目には、左側から順に、第１１部分領域ＳＤ１Ｋと、第１２部分領域ＳＤ１Ｌとが分離して配置される。
【0267】
また、図２４および図２５に示すように、第１照射領域ＳＤ１の第１部分領域ＳＤ１Ａ
を含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第１部分領域ＳＤ１Ａ～ＳＤ３６Ａが配置される。具体的には、３６個の部分領域のうち（図２５の上から）１行目には、左側から順に、第１照射領域ＳＤ１の第１部分領域ＳＤ１Ａと、第２照射領域の第１部分領域ＳＤ２Ａと、第３照射領域の第１部分領域ＳＤ３Ａと、第４照射領域の第１部分領域ＳＤ４Ａと、第５照射領域の第１部分領域ＳＤ５Ａと、第６照射領域の第１部分領域ＳＤ６Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）２行目には、左側から順に、第７照射領域の第１部分領域ＳＤ７Ａと、第８照射領域の第１部分領域ＳＤ８Ａと、第９照射領域の第１部分領域ＳＤ９Ａと、第１０照射領域の第１部分領域ＳＤ１０Ａと、第１１照射領域の第１部分領域ＳＤ１１Ａと、第１２照射領域の第１部分領域ＳＤ１２Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）３行目には、左側から順に、第１３照射領域の第１部分領域ＳＤ１３Ａと、第１４照射領域の第１部分領域ＳＤ１４Ａと、第１５照射領域の第１部分領域ＳＤ１５Ａと、第１６照射領域の第１部分領域ＳＤ１６Ａと、第１７照射領域の第１部分領域ＳＤ１７Ａと、第１８照射領域の第１部分領域ＳＤ１８Ａとが配置される。
を含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第１部分領域ＳＤ１Ａ～ＳＤ３６Ａが配置される。具体的には、３６個の部分領域のうち（図２５の上から）１行目には、左側から順に、第１照射領域ＳＤ１の第１部分領域ＳＤ１Ａと、第２照射領域の第１部分領域ＳＤ２Ａと、第３照射領域の第１部分領域ＳＤ３Ａと、第４照射領域の第１部分領域ＳＤ４Ａと、第５照射領域の第１部分領域ＳＤ５Ａと、第６照射領域の第１部分領域ＳＤ６Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）２行目には、左側から順に、第７照射領域の第１部分領域ＳＤ７Ａと、第８照射領域の第１部分領域ＳＤ８Ａと、第９照射領域の第１部分領域ＳＤ９Ａと、第１０照射領域の第１部分領域ＳＤ１０Ａと、第１１照射領域の第１部分領域ＳＤ１１Ａと、第１２照射領域の第１部分領域ＳＤ１２Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）３行目には、左側から順に、第１３照射領域の第１部分領域ＳＤ１３Ａと、第１４照射領域の第１部分領域ＳＤ１４Ａと、第１５照射領域の第１部分領域ＳＤ１５Ａと、第１６照射領域の第１部分領域ＳＤ１６Ａと、第１７照射領域の第１部分領域ＳＤ１７Ａと、第１８照射領域の第１部分領域ＳＤ１８Ａとが配置される。
【0268】
３６個の部分領域のうち（図２５の上から）４行目には、左側から順に、第１９照射領域の第１部分領域ＳＤ１９Ａと、第２０照射領域の第１部分領域ＳＤ２０Ａと、第２１照射領域の第１部分領域ＳＤ２１Ａと、第２２照射領域の第１部分領域ＳＤ２２Ａと、第２３照射領域の第１部分領域ＳＤ２３Ａと、第２４照射領域の第１部分領域ＳＤ２４Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）５行目には、左側から順に、第２５照射領域の第１部分領域ＳＤ２５Ａと、第２６照射領域の第１部分領域ＳＤ２６Ａと、第２７照射領域の第１部分領域ＳＤ２７Ａと、第２８照射領域の第１部分領域ＳＤ２８Ａと、第２９照射領域の第１部分領域ＳＤ２９Ａと、第３０照射領域の第１部分領域ＳＤ３０Ａとが配置される。３６個の部分領域のうち（図２５の上から）６行目には、左側から順に、第３１照射領域の第１部分領域ＳＤ３１Ａと、第３２照射領域の第１部分領域ＳＤ３２Ａと、第３３照射領域の第１部分領域ＳＤ３３Ａと、第３４照射領域の第１部分領域ＳＤ３４Ａと、第３５照射領域の第１部分領域ＳＤ３５Ａと、第３６照射領域の第１部分領域ＳＤ３６Ａとが配置される。
【0269】
第１～第３６照射領域の第１部分領域ＳＤ１Ａ～ＳＤ３６Ａと同様に、第１照射領域ＳＤ１の第２部分領域ＳＤ１Ｂを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第２部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第３部分領域ＳＤ１Ｃを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第３部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第４部分領域ＳＤ１Ｄを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第４部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第５部分領域ＳＤ１Ｅを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第５部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第６部分領域ＳＤ１Ｆを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第６部分領域（図示せず）が配置される。
【0270】
第１照射領域ＳＤ１の第７部分領域ＳＤ１Ｇを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第７部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第８部分領域ＳＤ１Ｈを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第８部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第９部分領域ＳＤ１Ｉを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第９部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第１０部分領域ＳＤ１Ｊを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第１０部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第１１部分領域ＳＤ１Ｋを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域の第１１部分領域（図示せず）が配置される。第１照射領域ＳＤ１の第１２部分領域ＳＤ１Ｌを含む６×６個の３６個の部分領域には、第１～第３６照射領域
の第１２部分領域（図示せず）が配置される。
の第１２部分領域（図示せず）が配置される。
【0271】
図２４に示すように、位相変調素子６１６は、第１照射領域ＳＤ１の位相変調パターンを、第１照射領域ＳＤ１における第１～第１２部分領域ＳＤ１Ａ～ＳＤ１Ｌに分割して表示する。位相変調素子６１６は、第２照射領域ＳＤ２の位相変調パターンを、第２照射領域ＳＤ２における第１～第１２部分領域ＳＤ２Ａ～ＳＤ２Ｌに分割して表示する。このように、位相変調素子６１６は、第ｎ照射領域ＳＤｎ（ｎ＝１～３６）の位相変調パターンを、第ｎ照射領域ＳＤｎにおける第１～第１２部分領域ＳＤｎＡ～ＳＤｎＬに分割して表示する。図２４に示す例において、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた１２本の照明光は、第ｎ照射領域ＳＤｎにおける第１～第１２部分領域ＳＤｎＡ～ＳＤｎＬ、すなわち、第１～第３６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第１２部分領域に照射される。なお、位相変調素子６１６に設定される複数の照射領域の配置は、必ずしも図示したような格子状の配置に限らず、第１位相変調用スキャナ６１４が位相変調素子６１６上を走査する任意の軌道上に配置されてもよい。
【0272】
第１～第３６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第１２部分領域に、分割された１２本の照明光が照射されると、各照明光の位相が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された部分領域における位相値に応じた位相が各照明光に付与される。結果として、図２６に示すように、マイクロレンズアレイ６２０で結合されて（後述）位相変調ユニット６１０から射出される照明光に、照射領域を構成する第１～第１２部分領域のそれぞれに設定された位相値に応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子６１６において照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第１２部分領域の組）を変えることで、位相変調ユニット６１０から出射する照明光に付与する位相分布（検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布）を変えることが可能である。
【0273】
第２位相変調用スキャナ６１７は、第１マイクロレンズアレイ６１１により分かれた複数の照明光が重なる位置（第２リレーレンズ６１５の焦点位置近傍）に配置される。第２位相変調用スキャナ６１７は、第１位相変調用スキャナ６１４と同様に構成される。第２位相変調用スキャナ６１７は、位相変調素子を透過または反射し第２リレーレンズ６１５により略平行となった複数の照明光が第３リレーレンズ６１８に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット６１０から射出される照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。第３リレーレンズ６１８は、第２位相変調用スキャナ６１７を通った複数の照明光を複数点に集光する。第２ミラー６１９は、第３リレーレンズ６１８を透過した複数の照明光を第２マイクロレンズアレイ６２０に向けて反射させる。第２マイクロレンズアレイ６２０は、第１マイクロレンズアレイ６１１と同様に構成される。第２マイクロレンズアレイ６２０は、第２ミラー６１９で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。このようにして、位相変調ユニット６１０による照明光に対する位相変調が行われる。
【0274】
なお、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域で反射した複数の照明光が、第２リレーレンズ６１５を透過して第２位相変調用スキャナ６１７を通ると、位相変調ユニット６１０から射出される照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むようになる。第２位相変調用スキャナ６１７における照明光のデスキャンによって、第１位相変調用スキャナ６１４が照明光の進行方向を変化させて照射領域を変えるのに拘わらず、第２マイクロレンズアレイ６２０を透過した複数の照明光は、略平行な１つの照明光となって照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射することができる。
【0275】
前述したように、第１位相変調用スキャナ６１４は、第１位相変調用スキャナ６１４に入射する複数の照明光により位相変調素子６１６を走査することで、位相変調素子６１６における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域を変えることが可能である。
第１２実施形態において、照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調ユニット６１０から射出される照明光により、試料ＴＰにおける複数の観察領域に跨る走査を行う。第１位相変調用スキャナ６１４は、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光が照射される照射領域を順次変える。なお、試料ＴＰにおける複数の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子６１６は、位相変調素子６１６の各照射領域における複数個の部分領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを分割して表示する。複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光が照射される照射領域を順次変化させることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、より短時間で収差が補正された試料ＴＰの画像を取得することが可能になる。
第１２実施形態において、照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調ユニット６１０から射出される照明光により、試料ＴＰにおける複数の観察領域に跨る走査を行う。第１位相変調用スキャナ６１４は、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光が照射される照射領域を順次変える。なお、試料ＴＰにおける複数の観察領域ごとに、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための位相変調パターン、すなわち試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正するための所定の位相分布が予め求められている。位相変調素子６１６は、位相変調素子６１６の各照射領域における複数個の部分領域に、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンを分割して表示する。複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光が照射される照射領域を順次変化させることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、より短時間で収差が補正された試料ＴＰの画像を取得することが可能になる。
【0276】
図２７に、試料ＴＰにおける複数の観察領域の配置例を示す。図２７の例では、顕微鏡１の視野内において試料ＴＰにおける３６個の観察領域が設定される。３６個の観察領域のうち（図２７の上から）１行目には、左側から順に、第１観察領域ＫＤ１と、第２観察領域ＫＤ２と、第３観察領域ＫＤ３と、第４観察領域ＫＤ４と、第５観察領域ＫＤ５と、第６観察領域ＫＤ６とが設定される。３６個の観察領域のうち（図２７の上から）２行目には、左側から順に、第７観察領域ＫＤ７と、第８観察領域ＫＤ８と、第９観察領域ＫＤ９と、第１０観察領域ＫＤ１０と、第１１観察領域ＫＤ１１と、第１２観察領域ＫＤ１２とが設定される。３６個の観察領域のうち（図２７の上から）３行目には、左側から順に、第１３観察領域ＫＤ１３と、第１４観察領域ＫＤ１４と、第１５観察領域ＫＤ１５と、第１６観察領域ＫＤ１６と、第１７観察領域ＫＤ１７と、第１８観察領域ＫＤ１８とが設定される。
【0277】
３６個の観察領域のうち（図２７の上から）４行目には、左側から順に、第１９観察領域ＫＤ１９と、第２０観察領域ＫＤ２０と、第２１観察領域ＫＤ２１と、第２２観察領域ＫＤ２２と、第２３観察領域ＫＤ２３と、第２４観察領域ＫＤ２４とが設定される。３６個の観察領域のうち（図２７の上から）５行目には、左側から順に、第２５観察領域ＫＤ２５と、第２６観察領域ＫＤ２と、第２７観察領域ＫＤ２７と、第２８観察領域ＫＤ２８と、第２９観察領域ＫＤ２９と、第３０観察領域ＫＤ３０とが設定される。３６個の観察領域のうち（図２７の上から）６行目には、左側から順に、第３１観察領域ＫＤ３１と、第３２観察領域ＫＤ３２と、第３３観察領域ＫＤ３３と、第３４観察領域ＫＤ３４と、第３５観察領域ＫＤ３５と、第３６観察領域ＫＤ３６とが設定される。なお、各観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６の面積は、照明光ＬＤ１の断面積より大きくてもよく、照明光ＬＤ１の断面積と略同じであってもよい。
【0278】
図２４～図２７に示す例において、位相変調素子６１６は、第１観察領域ＫＤ１について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子６１６の第１照射領域ＳＤ１における第１～第１２部分領域ＳＤ１Ａ～ＳＤ１Ｌに分割して表示する。位相変調素子６１６は、第２観察領域ＫＡ２について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子６１６の第２照射領域ＳＤ２における第１～第１２部分領域ＳＤ２Ａ～ＳＤ２Ｌに分割して表示する。このようにして、位相変調素子６１６は、第ｎ観察領域ＫＤｎ（ｎ＝１～３６）について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子６１６の第ｎ照射領域ＳＤｎにおける第１～第１２部分領域ＳＤｎＡ～ＳＤｎＬに分割して表示する。
【0279】
試料ＴＰにおける第１～第３６観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６を観察する際、すなわち第１～第３６観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６の画像を取得する際、照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調ユニット６１０から射出される照明光により、試料ＴＰにおける第１～第
３６観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６に跨る走査を行う。例えば、第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第１～第６照射領域まで順に変える。このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第１照射領域における各部分領域から第６照射領域における各部分領域まで連続的に変化する。例えば図２５に示すように、分かれた照明光ＬＤ１が照射される第１部分領域は、第１照射領域における第１部分領域ＳＤ１Ａから第６照射領域における第１部分領域ＳＤ６Ａまで連続的に変化する。
３６観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６に跨る走査を行う。例えば、第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第１～第６照射領域まで順に変える。このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第１照射領域における各部分領域から第６照射領域における各部分領域まで連続的に変化する。例えば図２５に示すように、分かれた照明光ＬＤ１が照射される第１部分領域は、第１照射領域における第１部分領域ＳＤ１Ａから第６照射領域における第１部分領域ＳＤ６Ａまで連続的に変化する。
【0280】
また例えば、第７～第１２観察領域ＫＤ７～ＫＤ１２まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第７～第１２照射領域まで順に変える。このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第７照射領域における各部分領域から第１２照射領域における各部分領域まで連続的に変化する。例えば図２５に示すように、分かれた照明光ＬＤ１が照射される第１部分領域は、第７照射領域における第１部分領域ＳＤ７Ａから第１２照射領域における第１部分領域ＳＤ１２Ａまで連続的に変化する。
【0281】
以下同様にして、第１３～第１８観察領域ＫＤ１３～ＫＤ１８まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第１３～第１８照射領域まで順に変える。第１９～第２４観察領域ＫＤ１９～ＫＤ２４まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第１９～第２４照射領域まで順に変える。第２５～第３０観察領域ＫＤ２５～ＫＤ３０まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第２５～第３０照射領域まで順に変える。第３１～第３６観察領域ＫＤ３１～ＫＤ３６まで直線的に走査を行うタイミングに同期して、第１位相変調用スキャナ６１４は、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を第３１～第３６照射領域まで順に変える。
【0282】
これにより、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、試料ＴＰにおける第１～第３６観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。なお、第２位相変調用スキャナ６１７は、第１位相変調用スキャナ６１４と同期して作動し、位相変調ユニット６１０から射出される照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように、各照射領域における第１～第１２部分領域に照射されて反射した１２本の照明光の進行方向を変化させる。
【0283】
なお、第１２実施形態に係る顕微鏡を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。第１２実施形態によれば、位相変調ユニット６１０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子６１６と、照明光が照射される照射領域を変える第１位相変調用スキャナ６１４とを有している。第１位相変調用スキャナ６１４により、位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子６１６で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。
【0284】
また、位相変調ユニット６１０は、各照射領域における複数個の部分領域に、照明光を複数の照明光に分けて照射する第１マイクロレンズアレイ６１１（光学素子アレイ）を有している。従って、第１位相変調用スキャナ６１４により、照明光学系２１の試料走査部２５が試料ＴＰを走査するのに同期して、複数の照明光が照射される複数個の部分領域に
分割された照射領域を変えることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
分割された照射領域を変えることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0285】
また、位相変調ユニット６１０は、第１位相変調用スキャナ６１４が位相変調素子６１６に対する照明光の照射領域を変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿った方向）にする第２位相変調用スキャナ６１７を有している。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
【0286】
［位相変調ユニットの第１変形例］
次に、図２８を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第１変形例について説明する。図２８に示すように、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０は、ビームスプリッタ６３７と、マイクロレンズアレイ６３１と、ミラー６３２と、第１リレーレンズ６３３と、位相変調用スキャナ６３４と、第２リレーレンズ６３５と、位相変調素子６１６とを有するが、ビームスプリッタ６３７以外は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１マイクロレンズアレイ６１１と、第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第１位相変調用スキャナ６１４と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第２位相変調用スキャナ６１７と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９と、第２マイクロレンズアレイ６２０の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。ビームスプリッタ６３７の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ６３７に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６３７を透過してマイクロレンズアレイ６３１に入射する。マイクロレンズアレイ６３１からビームスプリッタ６３７に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６３７で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
次に、図２８を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第１変形例について説明する。図２８に示すように、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０は、ビームスプリッタ６３７と、マイクロレンズアレイ６３１と、ミラー６３２と、第１リレーレンズ６３３と、位相変調用スキャナ６３４と、第２リレーレンズ６３５と、位相変調素子６１６とを有するが、ビームスプリッタ６３７以外は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１マイクロレンズアレイ６１１と、第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第１位相変調用スキャナ６１４と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第２位相変調用スキャナ６１７と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９と、第２マイクロレンズアレイ６２０の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。ビームスプリッタ６３７の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ６３７に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６３７を透過してマイクロレンズアレイ６３１に入射する。マイクロレンズアレイ６３１からビームスプリッタ６３７に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６３７で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
【0287】
［位相変調ユニットの第２変形例］
次に、図２９を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第２変形例について説明する。図２９に示すように、第１２実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット６４０は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１と、モータ６４５と、第１ミラー６４２と、第１リレーレンズ６４３と、第２リレーレンズ６４４と、位相変調素子６１６と、第３リレーレンズ６４７と、第２ミラー６４８と、第２マイクロレンズアレイディスク６４９とを有するが、第１マイクロレンズアレイディスク６４１、モータ６４５及び第２マイクロレンズアレイディスク６４９以外は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９の各機構、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット６４０は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１マイクロレンズアレイ６１１、第１位相変調用スキャナ６１４、第２位相変調用スキャナ６１７、第２マイクロレンズアレイ６２０の機能、構成を第１マイクロレンズアレイディスク６４１、モータ６４５及び第２マイクロレンズアレイディスク６４９に変更したものに相当する。
次に、図２９を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第２変形例について説明する。図２９に示すように、第１２実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット６４０は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１と、モータ６４５と、第１ミラー６４２と、第１リレーレンズ６４３と、第２リレーレンズ６４４と、位相変調素子６１６と、第３リレーレンズ６４７と、第２ミラー６４８と、第２マイクロレンズアレイディスク６４９とを有するが、第１マイクロレンズアレイディスク６４１、モータ６４５及び第２マイクロレンズアレイディスク６４９以外は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１ミラー６１２と、第１リレーレンズ６１３と、第２リレーレンズ６１５と、位相変調素子６１６と、第３リレーレンズ６１８と、第２ミラー６１９の各機構、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット６４０は、位相変調ユニット６１０に含まれる第１マイクロレンズアレイ６１１、第１位相変調用スキャナ６１４、第２位相変調用スキャナ６１７、第２マイクロレンズアレイ６２０の機能、構成を第１マイクロレンズアレイディスク６４１、モータ６４５及び第２マイクロレンズアレイディスク６４９に変更したものに相当する。
【0288】
第１マイクロレンズアレイディスク６４１は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ（例えば、１２個のマイクロレンズ）を含む、円盤状に形成される。第１マイクロレンズアレイディスク６４１は、コリメータレンズ２２を透過して略平行光となった照明光を、複数の照明光（例えば、１２本の照明光）に分ける。第１マイクロレンズアレイディスク６４１は、第１回転軸６４６ａを介してモータ６４５に回転可能に支持される。モータ６４５は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１を回転移動させることにより、第１マイクロレンズアレイディスク６４１により分かれ
た複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、モータ６４５は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査する。
た複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、モータ６４５は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査する。
【0289】
第２マイクロレンズアレイディスク６４９は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１と同様に構成される。第２マイクロレンズアレイディスク６４９は、第２マイクロレンズアレイディスク６４９に入射した複数の照明光を結合して略平行光にする。第２マイクロレンズアレイディスク６４９は、第２回転軸６４６ｂを介してモータ６４５に回転可能に支持される。モータ６４５は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１と同期して第２マイクロレンズアレイディスク６４９を回転移動させることにより、第２マイクロレンズアレイディスク６４９を透過した照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むようにする。
【0290】
第１マイクロレンズアレイディスク６４１により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域（例えば、第１～第３６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第１２部分領域）に照射されると、照明光が照射された部分領域における位相変調パターンに応じて各照明光の位相が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、モータ６４５は、第１マイクロレンズアレイディスク６４１を回転移動させて、第１マイクロレンズアレイディスク６４１により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査することで、位相変調素子６１６における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第１２部分領域の組）を変えることが可能である。位相変調素子６１６上には、第１マイクロレンズアレイディスク６４１の回転により走査される複数の照明光の位置及び軌道に沿った位置に、複数の照射領域と各照射領域が互いに離れて分割された部分領域が設定される。
【0291】
［位相変調ユニットの第３変形例］
次に、図３０を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第３変形例について説明する。図３０に示すように、第１２実施形態の第３変形例に係る位相変調ユニット６５０は、第１リレーレンズ６５１と、第１ミラー６５２と、第２リレーレンズ６５３と、マイクロレンズアレイディスク６５４と、モータ６５５、位相変調素子６１６と、第２ミラー６５７と、第３リレーレンズ６５８とを有するが、マイクロレンズアレイディスク６５４、モータ６５５及び位相変調素子６１６以外は、図３に示す位相変調ユニット６０に含まれる第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第２リレーレンズ６４と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８と同じなので、説明を省略する。第１ミラー６５２は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ３４の近傍に配置される。第１ミラー６５２は、第１リレーレンズ６５１を透過した照明光を第２リレーレンズ６５３に向けて反射させる。第２リレーレンズ６５３は、第１ミラー６５２で反射した照明光を略平行光にする。また、第２リレーレンズ６５３は、マイクロレンズアレイディスク６５４から射出された照明光を集光する。
次に、図３０を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第３変形例について説明する。図３０に示すように、第１２実施形態の第３変形例に係る位相変調ユニット６５０は、第１リレーレンズ６５１と、第１ミラー６５２と、第２リレーレンズ６５３と、マイクロレンズアレイディスク６５４と、モータ６５５、位相変調素子６１６と、第２ミラー６５７と、第３リレーレンズ６５８とを有するが、マイクロレンズアレイディスク６５４、モータ６５５及び位相変調素子６１６以外は、図３に示す位相変調ユニット６０に含まれる第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第２リレーレンズ６４と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８と同じなので、説明を省略する。第１ミラー６５２は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ３４の近傍に配置される。第１ミラー６５２は、第１リレーレンズ６５１を透過した照明光を第２リレーレンズ６５３に向けて反射させる。第２リレーレンズ６５３は、第１ミラー６５２で反射した照明光を略平行光にする。また、第２リレーレンズ６５３は、マイクロレンズアレイディスク６５４から射出された照明光を集光する。
【0292】
マイクロレンズアレイディスク６５４は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１と垂直な方向に放射状に並ぶ複数のマイクロレンズ（例えば、１２個のマイクロレンズ）を含む、円盤状に形成される。マイクロレンズアレイディスク６５４は、第２リレーレンズ６５３を透過した照明光を、複数の照明光（例えば、１２本の照明光）に分けて集光する。また、マイクロレンズアレイディスク６５４は、位相変調素子６１６で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。マイクロレンズアレイディスク６５４は、回転軸６５６を介してモータ６５５に回転可能に支持される。モータ６５５は、マイクロレンズアレイディスク６５４を回転移動させることにより、マイクロレンズアレイディスク６５４により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、モータ６５５は、マイクロレンズア
レイディスク６５４により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査する。
レイディスク６５４により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査する。
【0293】
位相変調素子６１６は、第１２実施形態に係る位相変調素子６１６と同様の構成であり、第１２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第２ミラー６５７は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ３４の近傍に配置される。第２ミラー６５７は、第２リレーレンズ６５３を透過した照明光を第３リレーレンズ６５８に向けて反射させる。第３リレーレンズ６５８は、第２ミラー６５７で反射した照明光を略平行光にする。
【0294】
マイクロレンズアレイディスク６５４により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域（例えば、第１～第３６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第１２部分領域）に照射されると、照明光が照射された部分領域における位相変調パターンに応じて各照明光の位相が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、モータ６５５は、マイクロレンズアレイディスク６５４を回転移動させて、マイクロレンズアレイディスク６５４により分かれた複数の照明光により位相変調素子６１６を走査することで、位相変調素子６１６における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第１２部分領域の組）を変えることが可能である。位相変調素子６１６上には、マイクロレンズアレイディスク６５４の回転により走査される複数の照明光の位置及び軌道に沿った位置に、複数の照射領域と各照射領域が互いに離れて分割された部分領域が設定される。
【0295】
複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射されて反射した複数の照明光は、マイクロレンズアレイディスク６５４に入射する。マイクロレンズアレイディスク６５４に入射した複数の照明光は、マイクロレンズアレイディスク６５４を透過して略平行な１つの照明光に結合され、第２リレーレンズ６５３に入射する。第２リレーレンズ６５３に入射した照明光は、第２リレーレンズ６５３を透過して第２ミラー６５７で反射する。第２ミラー６５７で反射した照明光は、第３リレーレンズ６５８を透過して略平行光となり、照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。これにより、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０の場合と同様にして、照明光に対する位相変調が行われる。
【0296】
［位相変調ユニットの第４変形例］
次に、図３１を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第４変形例について説明する。図３１に示すように、第１２実施形態の第４変形例に係る位相変調ユニット６６０は、ビームスプリッタ６６１と、第１リレーレンズ６６２と、第２リレーレンズ６６３と、マイクロレンズアレイディスク６６４と、位相変調素子６１６とを有する。ビームスプリッタ６６１の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ６６１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６６１を透過して第１リレーレンズ６６２に入射する。第１リレーレンズ６６２からビームスプリッタ６６１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６６１で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
次に、図３１を参照しながら、第１２実施形態における位相変調ユニットの第４変形例について説明する。図３１に示すように、第１２実施形態の第４変形例に係る位相変調ユニット６６０は、ビームスプリッタ６６１と、第１リレーレンズ６６２と、第２リレーレンズ６６３と、マイクロレンズアレイディスク６６４と、位相変調素子６１６とを有する。ビームスプリッタ６６１の透過率と反射率の比率は、例えば１：１に設定される。照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ６６１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６６１を透過して第１リレーレンズ６６２に入射する。第１リレーレンズ６６２からビームスプリッタ６６１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６６１で反射して照明光学系２１のダイクロイックミラー２４に入射する。
【0297】
第１リレーレンズ６６２は、ビームスプリッタ６６１を透過した照明光を集光する。第２リレーレンズ６６３は、第１リレーレンズ６６２を透過した照明光を略平行光にする。また、第２リレーレンズ６６３は、マイクロレンズアレイディスク６６４からの照明光を集光する。位相変調素子６１６は、第１２実施形態に係る位相変調素子６１６と同様の構成であり、第１２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【0298】
マイクロレンズアレイディスク６６４は、図３０に示す位相変調ユニット６５０に含まれるマイクロレンズアレイディスク６５４の機能、構成と同じなので、説明を省略する。
【0299】
照明光学系２１のコリメータレンズ２２を透過した照明光は、位相変調ユニット６６０のビームスプリッタ６６１に入射する。コリメータレンズ２２からビームスプリッタ６６１に入射した照明光の一部は、当該ビームスプリッタ６６１を透過して第１リレーレンズ６６２を透過する。第１リレーレンズ６６２を透過した照明光は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ３５において一旦集光し、第２リレーレンズ６６３に入射する。第２リレーレンズ６６３に入射した照明光は、第２リレーレンズ６６３を透過してマイクロレンズアレイディスク６６４に入射する。マイクロレンズアレイディスク６６４に入射した照明光は、マイクロレンズアレイディスク６６４を透過して複数の照明光（例えば、１２本の照明光）に分かれる。マイクロレンズアレイディスク６６４において分かれた複数の照明光は、位相変調素子６１６の複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射されるが、その後は、第３変形例の記載と同じなので、説明を省略する。
【0300】
［第１３実施形態］
次に、第１３実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１３実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１３実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
次に、第１３実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１３実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１３実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0301】
照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光は、位相変調ユニット６１０に入射するが、その後は第１２実施形態と同様なので、説明を省略する。位相変調ユニット６１０から出射した照明光は、照明光学系１２１の試料走査部１２５に入射する。
【0302】
また、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光は、位相変調ユニット６１０に入射後、前述した照明光とは逆方向の経路を辿り、照明光と同様の位相変調を受け、略平行で位相変調ユニット６１０からダイクロイックミラー１２３に向けて出射する。第１２実施形態と同様に、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光および検出光が照射される照射領域を順次変化させることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0303】
また、第１３実施形態に係る顕微鏡を用いても、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１３実施形態によれば、第１２実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１３実施形態によれば、位相変調ユニット６１０により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0304】
第１３実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０が設けられるようにしてもよい。上述の第１３実施形態の場合と同様にして、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット６４０、第３変形例に係る位相変調ユニット６５０、または第４変形例に係る位相変調ユニット６６０が設けられるようにしてもよい。
【0305】
［第１４実施形態］
次に、第１４実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１４実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第１４実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１４実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0306】
第１４実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、照明光学系２２１のコリメータレンズ２２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第１２実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット６１０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第１４実施形態に係る顕微鏡を用いても、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１４実施形態によれば、第１２実施形態および第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0307】
第１４実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０が設けられるようにしてもよい。上述の第１２実施形態の第１変形例の場合と同様にして、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット６４０、第３変形例に係る位相変調ユニット６５０、または第４変形例に係る位相変調ユニット６６０が設けられるようにしてもよい。
【0308】
［第１５実施形態］
次に、第１５実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１５実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第１５実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１５実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１２実施形態に係る位相変調ユニット６１０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット６１０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0309】
第１５実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０は、照明光学系３２１のコリメータレンズ３２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系３２１と検出光学系３３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第１２実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット６１０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第１５実施形態に係る顕微鏡を用いても、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１５実施形態によれば、第１２実施形態および第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0310】
第１５実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０が設けられるようにしてもよい。上述の第１２実施形態の第１変形例の場合と同様にして、第１２実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット６３０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット６１０に代えて、第１２実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット６４０、第３変形例に係る位相変調ユニット６５０、または第４変形例に係る位相変調ユニット６６０が設けられるようにしてもよい。
【0311】
［第１６実施形態］
次に、図３２を参照しながら、第１６実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１６実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１６実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図３２に示すように、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０は、第１リレーレンズ７１１と、第１ミラー７１２と、第２リレーレンズ７１３と、シリンドリカルレンズアレイ７１４と、第３リレーレンズ７１５と、位相変調用スキャナ７１６と、第４リレーレンズ７１７と、位相変調素子７１８と、第２ミラー７１９と、第５リレーレンズ７２０とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７１４及び位相変調素子７１８以外は、図１５に示す位相変調ユニット１６０に含まれる第１リレーレンズ１６１と、第１ミラー１６２と、第２リレーレンズ１６３と、第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８と、第２ミラー１７０と、第５リレーレンズ１７１の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図３２において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７１０の一部を図３２に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図３２を参照しながら、第１６実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１６実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第１実施形態に係る顕微鏡１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１６実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、コリメータレンズ２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図３２に示すように、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０は、第１リレーレンズ７１１と、第１ミラー７１２と、第２リレーレンズ７１３と、シリンドリカルレンズアレイ７１４と、第３リレーレンズ７１５と、位相変調用スキャナ７１６と、第４リレーレンズ７１７と、位相変調素子７１８と、第２ミラー７１９と、第５リレーレンズ７２０とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７１４及び位相変調素子７１８以外は、図１５に示す位相変調ユニット１６０に含まれる第１リレーレンズ１６１と、第１ミラー１６２と、第２リレーレンズ１６３と、第２シリンドリカルレンズ１６５と、第３リレーレンズ１６６と、位相変調用スキャナ１６７と、第４リレーレンズ１６８と、第２ミラー１７０と、第５リレーレンズ１７１の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図３２において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７１０の一部を図３２に対して垂直な方向から見た図である。
【0312】
シリンドリカルレンズアレイ７１４は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１と垂直な方向に１列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ（例えば、４個のシリンドリカルレンズ）を含む。シリンドリカルレンズアレイ７１４は、第２リレーレンズ７１３からの照明光を複数の照明光（例えば、４本の照明光）に分けてライン状に集光する。第３リレーレンズ７１５は、シリンドリカルレンズアレイ７１４からの複数の照明光を重ねる。
【0313】
位相変調用スキャナ７１６は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ４１に配置される。位相変調用スキャナ７１６は、シリンドリカルレンズアレイ７１４により分かれた複数の照明光の進行方向を変化させる。これにより、位相変調用スキャナ７１６は、図３２に示すように、シリンドリカルレンズアレイ７１４により分かれた複数の照明光により位相変調素子７１８を走査する。
【0314】
また、位相変調用スキャナ７１６は、第４リレーレンズ７１７から位相変調用スキャナ７１６に入射した照明光が第３リレーレンズ７１５に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット７１０から射出される照明光が照明光学系２１の光軸ＡＸ１に沿って進むように照明光の進行方向を変化させる。
【0315】
位相変調素子７１８は、照明光がシリンドリカルレンズアレイ７１４によって複数のライン状に集光される位置と共役な位置Ｈ４１に配置される。位相変調素子７１８は、例えば反射型液晶素子や透過型液晶素子等を用いて構成され、表示面において複数の位相変調パターンを分割して表示する。位相変調素子７１８の表示面には、照明光が照射され得る複数の照射領域（例えば、６組の照射領域）が設けられる。各照射領域は、互いに離れた複数の長方形状の部分領域（例えば、４個の部分領域）に分割されている。位相変調素子７１８の表示面における各照射領域を構成する部分領域は、照明光における楕円形の断面の長手方向と垂直な方向に並んで設けられる。位相変調素子７１８は、複数の位相変調パターンを、複数の照射領域における複数個の部分領域に分割して表示する。
【0316】
図３３に、複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置例を示す。図３３の例において、位相変調素子７１８の表示面には、４個の長方形状の部分領域に分割された６組の照射領域が設けられる。例えば、第１照射領域ＳＥ１を構成する４個の部分領域として、（図３３の上側から順に）第１部分領域ＳＥ１Ａと、第２部分領域Ｓ
Ｅ１Ｂと、第３部分領域ＳＥ１Ｃと、第４部分領域ＳＥ１Ｄとが分離して配置される。
Ｅ１Ｂと、第３部分領域ＳＥ１Ｃと、第４部分領域ＳＥ１Ｄとが分離して配置される。
【0317】
また、第１照射領域ＳＥ１の第１部分領域ＳＥ１Ａと並んで、第２照射領域の第１部分領域ＳＥ２Ａと、第３照射領域の第１部分領域ＳＥ３Ａと、第４照射領域の第１部分領域ＳＥ４Ａと、第５照射領域の第１部分領域ＳＥ５Ａと、第６照射領域の第１部分領域ＳＥ６Ａとが配置される。第１照射領域ＳＥ１の第２部分領域ＳＥ１Ｂと並んで、第２照射領域の第２部分領域ＳＥ２Ｂと、第３照射領域の第２部分領域ＳＥ３Ｂと、第４照射領域の第２部分領域ＳＥ４Ｂと、第５照射領域の第２部分領域ＳＥ５Ｂと、第６照射領域の第２部分領域ＳＥ６Ｂとが配置される。
【0318】
第１照射領域ＳＥ１の第３部分領域ＳＥ１Ｃと並んで、第２照射領域の第３部分領域ＳＥ２Ｃと、第３照射領域の第３部分領域ＳＥ３Ｃと、第４照射領域の第３部分領域ＳＥ４Ｃと、第５照射領域の第３部分領域ＳＥ５Ｃと、第６照射領域の第３部分領域ＳＥ６Ｃとが配置される。第１照射領域ＳＥ１の第４部分領域ＳＥ１Ｄと並んで、第２照射領域の第４部分領域ＳＥ２Ｄと、第３照射領域の第４部分領域ＳＥ３Ｄと、第４照射領域の第４部分領域ＳＥ４Ｄと、第５照射領域の第４部分領域ＳＥ５Ｄと、第６照射領域の第４部分領域ＳＥ６Ｄとが配置される。
【0319】
図３３に示すように、位相変調素子７１８は、第１照射領域ＳＥ１の位相変調パターンを、第１照射領域ＳＥ１における第１～第４部分領域ＳＥ１Ａ～ＳＥ１Ｄに分割して表示する。位相変調素子７１８は、第２照射領域ＳＥ２の位相変調パターンを、第２照射領域ＳＥ２における第１～第４部分領域ＳＥ２Ａ～ＳＥ２Ｄに分割して表示する。このように、位相変調素子７１８は、第ｎ照射領域ＳＥｎ（ｎ＝１～６）の位相変調パターンを、第ｎ照射領域ＳＥｎにおける第１～第４部分領域ＳＥｎＡ～ＳＥｎＤに分割して表示する。位相変調素子７１８上に設定された各照射領域における各部分領域には、図３３における横方向の１次元位相パターンが表示される。図３３に示す例において、シリンドリカルレンズアレイ７１４により分かれた４本の照明光は、第ｎ照射領域ＳＥｎにおける第１～第４部分領域ＳＥｎＡ～ＳＥｎＤ、すなわち、第１～第６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第４部分領域に照射される。
【0320】
第１～第６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第４部分領域に、分かれた４本の照明光が照射されると、各照明光の位相が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された部分領域における１次元の位相変調パターンに応じた位相分布が各照明光に付与される。結果として、図３４に示すように、シリンドリカルレンズアレイ７１４で結合されて（後述）位相変調ユニット７１０から射出される照明光に、第１～第４部分領域からなる照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子７１８において照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第４部分領域の組）を変えることで、照明光に付与する位相分布（検出光が照射領域に照射される場合、検出光に付与する位相分布）を変えることが可能である。
【0321】
試料ＴＰにおける複数の観察領域は、第１２実施形態で例示した観察領域と同様に設定することができる。具体的には、図２７に示すように、顕微鏡の視野内において試料ＴＰにおける例えば３６個の観察領域ＫＤ１～ＫＤ３６が設定される。図３３および図２７に示す例において、ここでは６個の観察領域ＫＤ１～ＫＤ６の画像を取得する方法を説明する。位相変調素子７１８は、第１観察領域ＫＤ１について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第１照射領域ＳＥ１における第１～第４部分領域ＳＥ１Ａ～ＳＥ１Ｄに分割して表示する。位相変調素子７１８は、第２観察領域ＫＤ２について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第２照射領域ＳＥ２における第１～第４部分領域ＳＥ２Ａ～ＳＥ２Ｄに分割して表示する。位相変調素子７１８は、第３観察領域ＫＤ３について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第３照
射領域における第１～第４部分領域ＳＥ３Ａ～ＳＥ３Ｄに分割して表示する。
射領域における第１～第４部分領域ＳＥ３Ａ～ＳＥ３Ｄに分割して表示する。
【0322】
位相変調素子７１８は、第４観察領域ＫＤ４について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第４照射領域における第１～第４部分領域ＳＥ４Ａ～ＳＥ４Ｄに分割して表示する。位相変調素子７１８は、第５観察領域ＫＤ５について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第５照射領域における第１～第４部分領域ＳＥ５Ａ～ＳＥ５Ｄに分割して表示する。位相変調素子７１８は、第６観察領域ＫＤ６について予め求められた位相変調パターンを、位相変調素子７１８の第６照射領域における第１～第４部分領域ＳＥ６Ａ～ＳＥ６Ｄに分割して表示する。
【0323】
試料ＴＰにおける第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６を観察する際、すなわち第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６の画像を取得する際、照明光学系２１の試料走査部２５は、位相変調ユニット７１０から射出される照明光により、試料ＴＰにおける第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６に跨る走査を行う。例えば、第１観察領域ＫＤ１で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第１照射領域ＳＥ１に変える。第２観察領域ＫＤ２で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第２照射領域ＳＥ２に変える。
【0324】
第３観察領域ＫＤ３で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第３照射領域に変える。第４観察領域ＫＤ４で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第４照射領域に変える。第５観察領域ＫＤ５で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第５照射領域に変える。第６観察領域ＫＤ６で直線的に走査を行うタイミングに同期して、位相変調用スキャナ７１６は、位相変調素子７１８に対する照明光の照射領域を第６照射領域に変える。
【0325】
このとき、分かれた照明光が照射される各部分領域は、第１照射領域における各部分領域から第６照射領域における各部分領域まで順次変化する。例えば図３３に示すように、分かれた照明光ＬＥ１が照射される第１部分領域は、第１照射領域における第１部分領域ＳＥ１Ａから第６照射領域における第１部分領域ＳＥ６Ａまで順次変化する。分かれた照明光ＬＥ１が照射される第２部分領域は、第１照射領域における第２部分領域ＳＥ１Ｂから第６照射領域における第２部分領域ＳＥ６Ｂまで順次変化する。分かれた照明光ＬＥ１が照射される第３部分領域は、第１照射領域における第３部分領域ＳＥ１Ｃから第６照射領域における第３部分領域ＳＥ６Ｃまで順次変化する。分かれた照明光ＬＥ１が照射される第４部分領域は、第１照射領域における第４部分領域ＳＥ１Ｄから第６照射領域における第４部分領域ＳＥ６Ｄまで順次変化する。
【0326】
第７～第１２観察領域ＫＤ７～ＫＤ１２の画像を取得する際には、位相変調素子７１８の第１～第６照射領域ＳＥ１～ＳＥ６それぞれに表示される位相変調パターンを、第７～第１２観察領域ＫＤ７～ＫＤ１２について予め求められた位相変調パターンに変更し、第１～第６観察領域ＫＤ１～ＫＤ６と同様に画像取得を行う。同様にして、第１３～第１８観察領域ＫＤ１３～ＫＤ１８、第１９～第２４観察領域ＫＤ１９～ＫＤ２４、第２５～第３０観察領域ＫＤ２５～ＫＤ３０、第３１～第３６観察領域ＫＤ３１～ＫＤ３６の画像をそれぞれ取得する際には、位相変調素子７１８の各照射領域に表示される位相変調パターンを、対応する観察領域について予め求められた位相変調パターンに順次変更し、上述の画像取得を行う。
【0327】
［位相変調ユニットの第１変形例］
次に、図３５を参照しながら、第１６実施形態における位相変調ユニットの第１変形例について説明する。図３５に示すように、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０は、第１リレーレンズ７３１と、第１ミラー７３２と、第２リレーレンズ７３３と、シリンドリカルレンズアレイ７３４と、レンズ駆動部７３５と、位相変調素子７１８と、第２ミラー７３９と、第３リレーレンズ７４０とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７３４、レンズ駆動部７３５及び位相変調素子７１８以外は、図３に示す位相変調ユニット６０に含まれる第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第２リレーレンズ６４と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８の各機能、各構成と同じであり、また、図３０に示す位相変調ユニット６５０に含まれる第１リレーレンズ６５１と、第１ミラー６５２と、第２リレーレンズ６５３と、第２ミラー６５７と、第３リレーレンズ６５８の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット７３０は、位相変調ユニット６５０に含まれるマイクロレンズアレイディスク６５４、モータ６５５及び位相変調素子６１６を、シリンドリカルレンズアレイ７３４、レンズ駆動部７３５及び位相変調素子７１８に変更したものに相当する。なお、図３５において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７３０の一部を図３５に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図３５を参照しながら、第１６実施形態における位相変調ユニットの第１変形例について説明する。図３５に示すように、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０は、第１リレーレンズ７３１と、第１ミラー７３２と、第２リレーレンズ７３３と、シリンドリカルレンズアレイ７３４と、レンズ駆動部７３５と、位相変調素子７１８と、第２ミラー７３９と、第３リレーレンズ７４０とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７３４、レンズ駆動部７３５及び位相変調素子７１８以外は、図３に示す位相変調ユニット６０に含まれる第１リレーレンズ６１と、第１ミラー６２と、第２リレーレンズ６４と、第２ミラー６７と、第３リレーレンズ６８の各機能、各構成と同じであり、また、図３０に示す位相変調ユニット６５０に含まれる第１リレーレンズ６５１と、第１ミラー６５２と、第２リレーレンズ６５３と、第２ミラー６５７と、第３リレーレンズ６５８の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。位相変調ユニット７３０は、位相変調ユニット６５０に含まれるマイクロレンズアレイディスク６５４、モータ６５５及び位相変調素子６１６を、シリンドリカルレンズアレイ７３４、レンズ駆動部７３５及び位相変調素子７１８に変更したものに相当する。なお、図３５において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７３０の一部を図３５に対して垂直な方向から見た図である。
【0328】
第１リレーレンズ７３１は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ４２の近傍に配置される。第１ミラー７３２は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ４２の近傍に配置される。
【0329】
シリンドリカルレンズアレイ７３４は、照明光学系２１の光軸ＡＸ１と垂直な方向に１列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ（例えば、４個のシリンドリカルレンズ）を含む。シリンドリカルレンズアレイ７３４は、第２リレーレンズ７３３からの照明光をライン状の複数の照明光（例えば、４本の照明光）に分ける。また、シリンドリカルレンズアレイ７３４は、位相変調素子７１８で反射した複数の照明光を結合して略平行光にする。シリンドリカルレンズアレイ７３４は、レンズ駆動部７３５にシリンドリカルレンズの並ぶ方向に移動可能に支持される。レンズ駆動部７３５は、ボイスコイルモータやピエゾ素子等を用いて構成される。レンズ駆動部７３５は、シリンドリカルレンズアレイ７３４をシリンドリカルレンズの並ぶ方向に直線的に移動させる。
【0330】
位相変調素子７１８は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ４２に配置される。位相変調素子７１８は、第１６実施形態に係る位相変調素子７１８と同様の構成であり、第１６実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。第２ミラー７３９は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ４２の近傍に配置される。第２ミラー７３９は、第２リレーレンズ７３３を透過して第２ミラー７３９に入射した照明光を第３リレーレンズ７４０に向けて反射させる。第３リレーレンズ７４０は、第２ミラー７３９で反射した照明光を略平行光にする。
【0331】
シリンドリカルレンズアレイ７３４により分かれた複数の照明光が、複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域（例えば、第１～第６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第４部分領域）に照射されると、照明光が照射された部分領域における長手方向の位相変調パターンに応じて各照明光の位相分布が変化する。複数の照射領域のうちいずれかの照射領域における複数個の部分領域に照射された複数の照明光は、各部分領域で反射する。なお、レンズ駆動部７３５は、シリンドリカルレンズアレイ７３４をシリンドリカルレンズの並ぶ方向に移動させて、シリンドリカルレンズアレイ７３４において分かれた複数の照明光により位相変調素子７１８を走査することで、位相変調素子７１８における複数の照射領域の中で照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第４部分領域の組）を変えることが可能である。
【0332】
［位相変調ユニットの第２変形例］
次に、図３６を参照しながら、第１６実施形態における位相変調ユニットの第２変形例
について説明する。図３６に示すように、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０は、ビームスプリッタ７５１と、第１リレーレンズ７５２と、第２リレーレンズ７５３と、シリンドリカルレンズアレイ７５４と、レンズ駆動部７５５と、位相変調素子７１８とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７５４、レンズ駆動部７５５及び位相変調素子７１８以外は、図３１に示す位相変調ユニット６６０に含まれるビームスプリッタ６６１と、第１リレーレンズ６６２と、第２リレーレンズ６６３の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図３６において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７５０の一部を図３６に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図３６を参照しながら、第１６実施形態における位相変調ユニットの第２変形例
について説明する。図３６に示すように、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０は、ビームスプリッタ７５１と、第１リレーレンズ７５２と、第２リレーレンズ７５３と、シリンドリカルレンズアレイ７５４と、レンズ駆動部７５５と、位相変調素子７１８とを有するが、シリンドリカルレンズアレイ７５４、レンズ駆動部７５５及び位相変調素子７１８以外は、図３１に示す位相変調ユニット６６０に含まれるビームスプリッタ６６１と、第１リレーレンズ６６２と、第２リレーレンズ６６３の各機能、各構成と同じなので、説明を省略する。なお、図３６において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット７５０の一部を図３６に対して垂直な方向から見た図である。
【0333】
位相変調素子７１８は、対物レンズ２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ４３に配置される。位相変調素子７１８は、第１６実施形態に係る位相変調素子７１８と同様の構成であり、第１６実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。シリンドリカルレンズアレイ７５４は、図３５に示す位相変調ユニット７３０に含まれるシリンドリカルレンズアレイ７３４と同じなので、説明を省略する。なお、照明光学系２１のコリメータレンズ２２からビームスプリッタ７５１に入射して、ビームスプリッタ７５１と第１リレーレンズ７５２を透過した照明光は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ４３において一旦集光し、第２リレーレンズ７５３を透過してシリンドリカルレンズアレイ７５４に入射する。
【0334】
［第１７実施形態］
次に、第１７実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１７実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
次に、第１７実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１７実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第２実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第１７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光に対して位相変調を行うとともに、試料走査部１２５を通った検出光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系１２１と検出光学系１３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。
【0335】
照明光学系１２１のダイクロイックミラー１２３を透過した照明光は、位相変調ユニット７１０の第１リレーレンズ７１１に入射するが、その後は第１６実施形態と同様なので、説明を省略する。
【0336】
また、検出光学系１３１としての試料走査部１２５を通った検出光は、位相変調ユニット７１０に入射後、前述した照明光とは逆方向の経路を辿り、照明光と同様の位相変調を受けた検出光は、略平行で位相変調ユニット７１０からダイクロイックミラー１２３に向けて出射する。第１６実施形態と同様に、複数の観察領域に跨る走査とタイミングを合わせて、位相変調素子６１６において照明光および検出光が照射される照射領域を順次変化させることで、１つの観察領域に対して走査を行う毎に照射領域を変える場合と比較して、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0337】
また、第１７実施形態に係る顕微鏡を用いても、第２実施形態に係る顕微鏡１０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１７実施形態によれば、第１６実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１７実施形態によれば、位相変調ユニット７１０により、照明光に対する位相変調に加え、検出光に対する位相変調が行われるため、より高画質の試料ＴＰの画像を短時間で取得することが可能になる。
【0338】
第１７実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０が設けられるようにしてもよい。上述の
第１７実施形態の場合と同様にして、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０が設けられるようにしてもよい。
第１７実施形態の場合と同様にして、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０により、照明光および検出光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０が設けられるようにしてもよい。
【0339】
［第１８実施形態］
次に、第１８実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１８実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第１８実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１８実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第３実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0340】
第１８実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、照明光学系２２１のコリメータレンズ２２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系２２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第１６実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット７１０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第１８実施形態に係る顕微鏡を用いても、第３実施形態に係る顕微鏡２０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１８実施形態によれば、第１６実施形態および第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0341】
第１８実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０が設けられるようにしてもよい。上述の第１６実施形態の第１変形例の場合と同様にして、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０が設けられるようにしてもよい。
【0342】
［第１９実施形態］
次に、第１９実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１９実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
次に、第１９実施形態に係る顕微鏡について説明する。第１９実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第１６実施形態に係る位相変調ユニット７１０が設けられる他は、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様の構成であり、位相変調ユニット７１０以外の共通する各部に第４実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。
【0343】
第１９実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０は、照明光学系３２１のコリメータレンズ３２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系３２１と検出光学系３３１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。このとき、第１６実施形態の場合と同様にして、位相変調ユニット７１０による照明光に対する位相変調が行われる。また、第１９実施形態に係る顕微鏡を用いても、第４実施形態に係る顕微鏡３０１と同様、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。従って、第１９実施形態によれば、第１６実施形態および第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0344】
第１９実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０が設けられるようにしてもよい。上述の第１６実施形態の第１変形例の場合と同様にして、第１６実施形態の第１変形例に係る位相変調ユニット７３０により、照明光に対する位相変調を行うことが可能である。また、位相変調ユニット７１０に代えて、第１６実施形態の第２変形例に係る位相変調ユニット７５０が設けられるようにしてもよい。
【0345】
［第２０実施形態］
次に、図３７を参照しながら、第２０実施形態に係る顕微鏡について説明する。第２０実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第２０実施形態に係る位相変調ユニット８１０が設けられる他は、第１１実施形態に係る顕微鏡５０１と同様の構成であり、位相変調ユニット８１０以外の共通する各部に第１１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第２０実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット８１０は、照明光学系５２１のコリメータレンズ５２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系５２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図３７に示すように、第２０実施形態に係る位相変調ユニット８１０は、第１リレーレンズ８１１と、第１ミラー８１２と、第２リレーレンズ８１３と、シリンドリカルレンズアレイ８１４と、第３リレーレンズ８１５と、位相変調用スキャナ８１６と、第４リレーレンズ８１７と、位相変調素子８１８と、第２ミラー８１９と、第５リレーレンズ８２０とを有するが、位相変調素子８１８以外の各機能、各構成は、図３２に示す位相変調ユニット７１０に含まれる第１リレーレンズ７１１と、第１ミラー７１２と、第２リレーレンズ７１３と、シリンドリカルレンズアレイ７１４と、第３リレーレンズ７１５と、位相変調用スキャナ７１６と、第４リレーレンズ７１７と、第２ミラー７１９と、第５リレーレンズ７２０と同じなので、説明を省略する。なお、図３７において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット８１０の一部を図３７に対して垂直な方向から見た図である。
次に、図３７を参照しながら、第２０実施形態に係る顕微鏡について説明する。第２０実施形態に係る顕微鏡は、位相変調ユニット６０に代えて、第２０実施形態に係る位相変調ユニット８１０が設けられる他は、第１１実施形態に係る顕微鏡５０１と同様の構成であり、位相変調ユニット８１０以外の共通する各部に第１１実施形態の場合と同じ符号を付して、詳細な図示および説明を省略する。第２０実施形態に係る顕微鏡において、位相変調ユニット８１０は、照明光学系５２１のコリメータレンズ５２２を透過した照明光に対して位相変調を行い、試料ＴＰと照明光学系５２１で生じる収差のうち、少なくとも一部を補正する。図３７に示すように、第２０実施形態に係る位相変調ユニット８１０は、第１リレーレンズ８１１と、第１ミラー８１２と、第２リレーレンズ８１３と、シリンドリカルレンズアレイ８１４と、第３リレーレンズ８１５と、位相変調用スキャナ８１６と、第４リレーレンズ８１７と、位相変調素子８１８と、第２ミラー８１９と、第５リレーレンズ８２０とを有するが、位相変調素子８１８以外の各機能、各構成は、図３２に示す位相変調ユニット７１０に含まれる第１リレーレンズ７１１と、第１ミラー７１２と、第２リレーレンズ７１３と、シリンドリカルレンズアレイ７１４と、第３リレーレンズ７１５と、位相変調用スキャナ７１６と、第４リレーレンズ７１７と、第２ミラー７１９と、第５リレーレンズ７２０と同じなので、説明を省略する。なお、図３７において破線で囲まれた部分は、位相変調ユニット８１０の一部を図３７に対して垂直な方向から見た図である。
【0346】
シリンドリカルレンズアレイ８１４は、照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１と垂直な方向に１列に並ぶ複数のシリンドリカルレンズ（例えば、４個のシリンドリカルレンズ）を含む。また、位相変調用スキャナ８１６は、試料ＴＰと光学的に共役な位置Ｂ５１に配置される。シリンドリカルレンズアレイ８１４および位相変調用スキャナ８１６は、図３２に示す位相変調ユニット７１０に含まれるシリンドリカルレンズアレイ７１４および位相変調用スキャナ７１６と同じなので、説明を省略する。
【0347】
位相変調素子８１８は、対物レンズ５２８の瞳位置と光学的に共役な位置Ｈ５１に配置される。位相変調素子８１８が表示する各部分領域の長手方向の１次元位相変調パターンは計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いて構成され、位相変調素子６５における複数の照射領域のうちいずれかの照射領域に照明光が照射されると、回折現象により、照明光が照射された照射領域から複数の反射光（回折光）が生じる（図３７では２本の回折光が生じた例を図示）。このとき、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いることで、回折現象により生じる複数の反射光それぞれに対し、各反射光（回折光）で照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布を付与することが可能である。なお、計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）は、第１１実施形態と同様の方法で計算することが可能である。
【0348】
複数の照射領域および各照射領域を構成する複数個の部分領域の配置は、第１６実施形態に係る位相変調素子７１８の場合と同様に設定される。第２０実施形態に係る位相変調素子８１８は、第ｎ照射領域ＳＥｎ（ｎ＝１～６）の位相変調パターンを、第ｎ照射領域ＳＥｎにおける第１～第４部分領域ＳＥｎＡ～ＳＥｎＤに分割して表示する。シリンドリカルレンズアレイ８１４により分かれた４本の照明光は、第ｎ照射領域ＳＥｎにおける第１～第４部分領域ＳＥｎＡ～ＳＥｎＤ、すなわち、第１～第６照射領域のうちいずれかの照射領域における第１～第４部分領域に照射される。なお、第２０実施形態に係る位相変調素子８１８は、回折光を発生させることが可能な位相変調パターンを表示する。
【0349】
第１～第６照射領域のうちいずれかの照射領域に設定された第１～第４部分領域に、分かれた４本の照明光が照射されると、各照明光の位相分布が変化（変調）する。具体的には、照明光が照射された部分領域に設定された位相変調パターン（位相分布）に応じて、
回折現象により複数の方向（例えば、２方向）に反射光（回折光）が生じる。複数の回折光には、それぞれ異なる位相分布が付与される。第１～第４部分領域のそれぞれにおいて同一の方向に回折された回折光がシリンドリカルレンズアレイ８１４で１つの照明光に結合され（後述）、位相変調ユニット８１０から射出される照明光に、第１～第４部分領域からなる照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子８１８の部分領域で生じる回折光の数だけ、位相変調ユニット８１０から複数の照明光（例えば、２本の照明光）が射出される。位相変調ユニット８１０から出射する複数の照明光のそれぞれに、照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布が付与される。位相変調素子８１８において照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第４部分領域の組）を変えることで、位相変調ユニット８１０から射出される複数の照明光のそれぞれに付与する位相分布を変えることが可能である。
回折現象により複数の方向（例えば、２方向）に反射光（回折光）が生じる。複数の回折光には、それぞれ異なる位相分布が付与される。第１～第４部分領域のそれぞれにおいて同一の方向に回折された回折光がシリンドリカルレンズアレイ８１４で１つの照明光に結合され（後述）、位相変調ユニット８１０から射出される照明光に、第１～第４部分領域からなる照射領域に設定された位相変調パターンに応じた位相分布が付与される。また、位相変調素子８１８の部分領域で生じる回折光の数だけ、位相変調ユニット８１０から複数の照明光（例えば、２本の照明光）が射出される。位相変調ユニット８１０から出射する複数の照明光のそれぞれに、照明する試料の観察位置に応じた異なる位相分布が付与される。位相変調素子８１８において照明光が照射される照射領域（すなわち、第１～第４部分領域の組）を変えることで、位相変調ユニット８１０から射出される複数の照明光のそれぞれに付与する位相分布を変えることが可能である。
【0350】
なお、第４リレーレンズ８１７は、位相変調素子８１８で反射した複数の回折光を重ねる。位相変調用スキャナ８１６は、第４リレーレンズ８１７から位相変調用スキャナ８１６に入射した回折光が第３リレーレンズ８１５に向けて進むように、すなわち位相変調ユニット８１０から射出される照明光が照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１に沿って進むように照明光および回折光の進行方向を変化させる。第３リレーレンズ８１５に入射した複数の回折光は、第３リレーレンズ８１５を透過してシリンドリカルレンズアレイ８１４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ８１４に入射した複数の回折光のうち、進行方向が同一の回折光は、シリンドリカルレンズアレイ８１４を透過して略平行な１つの照明光に結合される。一方で、進行方向が異なる回折光はシリンドリカルレンズアレイ８１４で結合されないため、リンドリカルレンズアレイ８１４に入射する回折光の進行方向の数の分だけ、略平行な照明光が出射する。第２リレーレンズ８１３は、シリンドリカルレンズアレイ８１４から出射した複数の照明光を複数の位置へ集光する。第２ミラー８１９は、第２リレーレンズ８１３を透過して第２ミラー８１９に入射した複数の照明光を第５リレーレンズ８２０に向けて反射させる。第５リレーレンズ８２０は、第２ミラー８１９で反射した照明光を略平行光にする。位相変調ユニット８１０から射出した２本の照明光は、照明光学系５２１のダイクロイックミラー５２４に入射する。このようにして、位相変調ユニット８１０による照明光の分割と位相変調が行われる。
【0351】
なお、第２０実施形態に係る顕微鏡を用いても、第１実施形態で述べた画像取得方法により、試料ＴＰの画像を取得することが可能である。第２０実施形態によれば、位相変調ユニット８１０は、照明光が照射され得る複数の照射領域を有し、複数の照射領域における照明光の照射位置に応じて照明光に対して位相分布を付与する位相変調素子８１８と、照明光が照射される照射領域を変える位相変調用スキャナ８１６とを有している。位相変調用スキャナ８１６により、位相変調素子８１８に対する照明光の照射領域を変えることで、照明光の位相を変化させる位相変調パターンを変更するようにすれば、位相変調素子８１８で表示する位相変調パターンを切り替える場合よりも、短時間で位相変調パターンを変更することができる。
【0352】
また、位相変調ユニット８１０は、各照射領域における複数個の部分領域に、照明光をライン状の複数の照明光に分けて照射するシリンドリカルレンズアレイ８１４（光学素子アレイ）を有している。従って、位相変調用スキャナ８１６により、照明光学系５２１の試料走査部５２５が試料ＴＰを走査するのに応じて、複数の照明光が照射される複数個の部分領域に分割された照射領域を変えることで、試料ＴＰにおける複数の観察領域に起因する収差が個々に補正された、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。また、位相変調素子８１８の照射領域における各部分領域の長手方向において滑らかな位相分布を有する位相変調パターンを付与することが可能になる。
【0353】
また、位相変調用スキャナ８１６は、位相変調素子８１８に対する照明光の照射領域を
変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１に沿った方向）にする。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
変えるのに拘わらず、照射領域に照射されて位相が変化した照明光の進行方向を一定の方向（照明光学系５２１の光軸ＡＸ５１に沿った方向）にする。これにより、照明光の光路を変えることなく、照明光の位相のみを変化させることができる。
【0354】
また、位相変調素子８１８が表示する位相変調パターンは計算機生成ホログラム（ＣＧＨ）を用いて構成される。これにより、照明光学系５２１は、位相変調素子８１８の回折によって分けられた複数の（例えば２本の）照明光により試料ＴＰを照明することが可能になり、高画質の試料ＴＰの画像をより短時間で取得することが可能になる。
【0355】
上述の各実施形態において、顕微鏡として倒立顕微鏡を例示しているが、これに限られるものではなく、各実施形態に係る顕微鏡は正立顕微鏡であってもよい。
【符号の説明】
【0356】
１ 顕微鏡（第１実施形態）
２１ 照明光学系 ３１ 検出光学系
６０ 位相変調ユニット（第１実施形態）
６３ 第１位相変調用スキャナ ６５ 位相変調素子
６６ 第２位相変調用スキャナ
８０ 位相変調ユニット（第１実施形態の変形例）
８３ 位相変調用スキャナ
１０１ 顕微鏡（第２実施形態）
１２１ 照明光学系 １３１ 検出光学系
２０１ 顕微鏡（第３実施形態）
２２１ 照明光学系 ２３１ 検出光学系
３０１ 顕微鏡（第４実施形態）
３２１ 照明光学系 ３３１ 検出光学系
４０１ 顕微鏡（第５実施形態）
４２１ 照明光学系 ４３１ 検出光学系
１６０ 位相変調ユニット（第６実施形態）
１６４ 第１シリンドリカルレンズ １６５ 第２シリンドリカルレンズ
１６７ 位相変調用スキャナ １６９ 位相変調素子
１８０ 位相変調ユニット（第６実施形態の変形例）
１８４ 第１シリンドリカルレンズ １８５ 第２シリンドリカルレンズ
１８７ 位相変調用スキャナ
５０１ 顕微鏡（第１１実施形態）
５２１ 照明光学系 ５３１ 検出光学系
５６０ 位相変調ユニット（第１１実施形態）
５６４ 第１シリンドリカルレンズ ５６５ 第２シリンドリカルレンズ
５６７ 位相変調用スキャナ ５６９ 位相変調素子
５７２ マイクロレンズアレイ
５８０ 位相変調ユニット（第１１実施形態の変形例）
５８４ 第１シリンドリカルレンズ ５８５ 第２シリンドリカルレンズ
５８７ 位相変調用スキャナ ５９２ マイクロレンズアレイ
６１０ 位相変調ユニット（第１２実施形態）
６１１ 第１マイクロレンズアレイ ６１４ 第１位相変調用スキャナ
６１６ 位相変調素子 ６１７ 第２位相変調用スキャナ
６２０ 第２マイクロレンズアレイ
６３０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第１変形例）
６３１ マイクロレンズアレイ ６３４ 位相変調用スキャナ
６４０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第２変形例）
６４１ 第１マイクロレンズアレイディスク
６４９ 第２マイクロレンズアレイディスク
６５０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第３変形例）
６５４ マイクロレンズアレイディスク
６６０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第４変形例）
６６４ マイクロレンズアレイディスク
７１０ 位相変調ユニット（第１６実施形態）
７１４ シリンドリカルレンズアレイ ７１６ 位相変調用スキャナ
７１８ 位相変調素子
７３０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第１変形例）
７３４ シリンドリカルレンズアレイ ７３５ リニアモータ
７５０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第２変形例）
７５４ シリンドリカルレンズアレイ ７５５ リニアモータ
８１０ 位相変調ユニット（第２０実施形態）
８１４ シリンドリカルレンズアレイ ８１６ 位相変調用スキャナ
８１８ 位相変調素子
２１ 照明光学系 ３１ 検出光学系
６０ 位相変調ユニット（第１実施形態）
６３ 第１位相変調用スキャナ ６５ 位相変調素子
６６ 第２位相変調用スキャナ
８０ 位相変調ユニット（第１実施形態の変形例）
８３ 位相変調用スキャナ
１０１ 顕微鏡（第２実施形態）
１２１ 照明光学系 １３１ 検出光学系
２０１ 顕微鏡（第３実施形態）
２２１ 照明光学系 ２３１ 検出光学系
３０１ 顕微鏡（第４実施形態）
３２１ 照明光学系 ３３１ 検出光学系
４０１ 顕微鏡（第５実施形態）
４２１ 照明光学系 ４３１ 検出光学系
１６０ 位相変調ユニット（第６実施形態）
１６４ 第１シリンドリカルレンズ １６５ 第２シリンドリカルレンズ
１６７ 位相変調用スキャナ １６９ 位相変調素子
１８０ 位相変調ユニット（第６実施形態の変形例）
１８４ 第１シリンドリカルレンズ １８５ 第２シリンドリカルレンズ
１８７ 位相変調用スキャナ
５０１ 顕微鏡（第１１実施形態）
５２１ 照明光学系 ５３１ 検出光学系
５６０ 位相変調ユニット（第１１実施形態）
５６４ 第１シリンドリカルレンズ ５６５ 第２シリンドリカルレンズ
５６７ 位相変調用スキャナ ５６９ 位相変調素子
５７２ マイクロレンズアレイ
５８０ 位相変調ユニット（第１１実施形態の変形例）
５８４ 第１シリンドリカルレンズ ５８５ 第２シリンドリカルレンズ
５８７ 位相変調用スキャナ ５９２ マイクロレンズアレイ
６１０ 位相変調ユニット（第１２実施形態）
６１１ 第１マイクロレンズアレイ ６１４ 第１位相変調用スキャナ
６１６ 位相変調素子 ６１７ 第２位相変調用スキャナ
６２０ 第２マイクロレンズアレイ
６３０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第１変形例）
６３１ マイクロレンズアレイ ６３４ 位相変調用スキャナ
６４０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第２変形例）
６４１ 第１マイクロレンズアレイディスク
６４９ 第２マイクロレンズアレイディスク
６５０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第３変形例）
６５４ マイクロレンズアレイディスク
６６０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第４変形例）
６６４ マイクロレンズアレイディスク
７１０ 位相変調ユニット（第１６実施形態）
７１４ シリンドリカルレンズアレイ ７１６ 位相変調用スキャナ
７１８ 位相変調素子
７３０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第１変形例）
７３４ シリンドリカルレンズアレイ ７３５ リニアモータ
７５０ 位相変調ユニット（第１２実施形態の第２変形例）
７５４ シリンドリカルレンズアレイ ７５５ リニアモータ
８１０ 位相変調ユニット（第２０実施形態）
８１４ シリンドリカルレンズアレイ ８１６ 位相変調用スキャナ
８１８ 位相変調素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】