[发明专利]相位调制设备及激光显微镜

说明书

本发明的相位调制设备(3)具有：第1相位调制元件(11)，其根据施加至多个第1电极中的各电极的电压来调制光束的相位，所述多个第1电极形成为，将与由包含物镜(4)的光学系统产生的波像差的第2像差成分相对于第1像差成分的第1比所对应的相位分布反极性的相位调制量赋予光束；第2相位调制元件(12)，其根据施加至多个第2电极中的各电极的电压来调制光束的相位，所述多个第2电极形成为，将与第2像差成分相对于第1像差成分的第2比所对应的相位分布反极性的相位调制量赋予光束；以及控制电路(13)，其根据从物镜到光束的聚光位置为止的距离来控制施加至多个第1电极及多个第2电极的电压。

技术领域

本发明涉及一种对显微镜等当中所使用的光学系统中产生的像差进行补偿的相位调制设备以及使用这种相位调制设备的激光显微镜。

背景技术

共聚焦激光显微镜通过物镜将激光会聚在试样上，利用光学系统来传送由试样产生的反射光、散射光或荧光，并利用检测器来接收穿过配置在与试样上的聚光点在光学上共轭的位置的针孔之后的光束。通过配置针孔，可过滤掉产生自试样上的聚光点以外的光，因此共聚焦激光显微镜可获取到SN比良好的图像。

此外，共聚焦激光显微镜通过沿两个方向(X方向、Y方向)对试样扫描激光来获取试样的平面图像，所述两个方向(X方向、Y方向)沿着与光轴垂直的面且相互正交。另一方面，共聚焦激光显微镜通过改变沿着光轴方向(Z方向)的物镜与试样间的间隔来获取Z方向的多个断层像(Z-Stack)，由此生成试样的3D图像。

在观察生物体试样的情况下，大多是以浸没在培养液中的状态透过盖玻片来观察该生物体试样。此外，通常而言，物镜是设计成在盖玻片正下方成像性能最佳。在观察生物体试样内部的情况下，需要获取透过培养液或生物体组织的、具有纵深的观察位置的图像，从而会与从盖玻片正下方到观察位置为止的距离成比例地产生像差，结果导致分辨率降低。

进而，盖玻片的厚度也在公差的范围内与设计值(例如0.17mm)存在偏差，而盖玻片折射率1.525与生物体试样折射率1.38～1.39的差会导致和盖玻片的实际厚度与设计厚度的差成比例地产生像差。此外，在物镜为浸没物镜的情况下，同样会因生物体试样折射率与水的折射率(1.333)的差异而导致与到观察位置为止的生物体深度成比例地产生像差。因此，在观察生物体深部时，分辨率会降低。

解决该缺点的手段之一有校正环(例如，参考专利文献1)。校正环是设置在物镜上的环状的转动构件，通过转动校正环，构成物镜的透镜组的间隔得到变更。由此，因盖玻片的厚度的误差或者观察生物体深部的情况下所产生的像差得以消除。校正环上标有刻度，例如，像0、0.17、0.23这样大致标注有盖玻片厚度的数值。于是，根据实际使用的盖玻片的厚度来调节校正环的刻度，由此，透镜组的间隔以在该厚度下被最佳化的方式得到调整。

但是，校正环的操作是通过用手转动附在物镜上的环状的调整机构来进行的。因此，会发生因该调整机构的调整所引起的焦点的偏移或者视野的偏移。此外，要确定物镜的最佳位置，需要反复进行校正环的操作和调焦，从而存在最佳化的过程较为繁杂的问题。由于过程较为繁杂，因此达到最佳位置的调整较为费事，从而还存在荧光色素褪色的问题。荧光色素的褪色是指持续照射激发光而导致所产生的荧光强度变弱的问题。

此外，校正环的操作较为精密，目前，该操作下的调焦的调整结果的判断是由对图像进行目视观察的人来进行，极难判断是否为最佳位置。尤其是在Z-Stack的拍摄中，须以与纵深方向的获取图像数量相当的次数反复进行该作业，极为繁杂。因此，目前能够充分运用校正环的使用者较少。进而，在某些试样的情况下，因手的触碰所引起的振动会对观察位置产生影响，因此，期望以手不触碰物镜的方式自动调整焦点。