JP2018066848A - Sheet illumination microscope - Google Patents

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Brinkman Brendan
ブレンダン ブリンクマン
島田 佳弘
Yoshihiro Shimada
佳弘 島田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of shadow arising from illumination without upsizing a device.SOLUTION: A sheet illumination microscope 1 is provided that comprises: an illumination optical system 3 that makes a sheet-like illumination light incident with respect to a sample X housed in a sample container 2; and an observation optical system 4 that includes an observation optical axis P orthogonal to an incidence plane of the illumination light to be incident made by the illumination optical system 3, and forms an image of the sample X by a light generating in the sample X due to irradiation of the illumination light, in which the illumination optical system 3 comprises: a cylindrical light flux formation optical system 8 that forms a cylindrical surface-like light flux having a center axis parallel with the observation optical axis P; a deflection optical system 9 that deflects a part of the light flux formed by the cylindrical light flux formation optical system 8 in a direction along the incidence plane to form the illumination light; and a movement mechanism 10 that moves the deflection optical system 9 around the center axis.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シート照明顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a sheet illumination microscope.

従来、試料の撮像平面以外の場所に照明光を照射させることなく、蛍光の褪色を抑えて試料の良好な3次元立体像を高速に取得することができるシート照明顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
特許文献1のシート照明顕微鏡では、試料中に吸収により照明光が透過しにくい部分や、光が散乱する部分が含まれている場合に、これらの部分の後方には照明光が入射せずに視野内に影ができてしまうという不都合を防止するために、試料容器を回転させている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sheet illumination microscope is known that can acquire a good three-dimensional stereoscopic image of a sample at a high speed while suppressing the fading of fluorescence without irradiating illumination light to a place other than the imaging plane of the sample (for example, , Patent Document 1 and Patent Document 2).
In the sheet illumination microscope of Patent Document 1, when a part that does not easily transmit illumination light due to absorption or a part that scatters light is included in the sample, the illumination light does not enter behind these parts. In order to prevent the inconvenience that a shadow is formed in the field of view, the sample container is rotated.

また、特許文献2のシート照明顕微鏡は、試料中に照明に起因して形成される影を低減する目的で、シート状の照明光内の光束成分の向きをガルバノミラーやポリゴンミラー等の光走査装置によって変更している。   In addition, the sheet illumination microscope of Patent Document 2 scans the direction of the light beam component in the sheet-like illumination light with a galvano mirror, a polygon mirror, or the like for the purpose of reducing shadows formed in the sample due to illumination. It is changed depending on the device.

特開2011−215644号公報JP 2011-215644 A 特許第5525136号公報Japanese Patent No. 5525136

しかしながら、特許文献1のシート照明顕微鏡では、試料が、例えば、ゼブラフィッシュのような生きた生物である場合に、試料容器の移動によって、試料に加速度による刺激や視覚的な刺激を与えてしまう可能性があり、観察に悪影響を及ぼす虞がある。また、複数の試料をアレイ状に配列した試料容器である場合には、試料容器を回転等させるために大きな空間が必要であり、装置が大型化するという不都合がある。   However, in the sheet illumination microscope disclosed in Patent Document 1, when the sample is a living organism such as a zebrafish, for example, the sample container may be moved to cause stimulation or visual stimulation due to acceleration. There is a possibility of adversely affecting the observation. In addition, in the case of a sample container in which a plurality of samples are arranged in an array, a large space is required for rotating the sample container, and there is a disadvantage that the apparatus becomes large.

また、特許文献2のシート照明顕微鏡では、シート状の照明光内の光束成分の角度を変更するためにガルバノミラーやポリゴンミラー等の光走査装置が必要であり、装置が大型化するとともに、高価になってしまうという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置を大型化することなく、照明に起因する影の発生を抑制することができるシート照明顕微鏡を提供することを目的としている。
Further, in the sheet illumination microscope of Patent Document 2, an optical scanning device such as a galvanometer mirror or a polygon mirror is required to change the angle of the light beam component in the sheet-like illumination light. There is an inconvenience that it becomes.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a sheet illumination microscope that can suppress generation of shadows due to illumination without increasing the size of the apparatus.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、試料容器に収容された試料に対し、シート状の照明光を入射させる照明光学系と、該照明光学系により入射される前記照明光の入射平面に直交する観察光軸を備え、前記照明光の照射によって前記試料において発生する光によって前記試料の像を形成する観察光学系とを備え、前記照明光学系が、前記観察光軸に平行な中心軸を有する円筒面状の光束を形成する円筒光束形成光学系と、該円筒光束形成光学系により形成された光束の一部を前記入射平面に沿う方向に偏向して前記照明光を形成する偏向光学系と、該偏向光学系を前記中心軸回りに移動させる移動機構とを備えるシート照明顕微鏡を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One embodiment of the present invention includes an illumination optical system that makes a sheet-shaped illumination light incident on a sample contained in a sample container, and an observation optical axis that is orthogonal to an incident plane of the illumination light that is incident by the illumination optical system. An observation optical system that forms an image of the sample by light generated in the sample by irradiation of the illumination light, and the illumination optical system has a cylindrical surface shape having a central axis parallel to the observation optical axis A cylindrical light beam forming optical system for forming the light beam, a deflection optical system for deflecting a part of the light beam formed by the cylindrical light beam forming optical system in a direction along the incident plane, and forming the illumination light, and the deflection Provided is a sheet illumination microscope including a moving mechanism for moving an optical system around the central axis.

本態様によれば、円筒光束形成光学系により形成された円筒面状の光束の一部が偏向光学系により偏向されることにより、観察光軸に直交する入射平面に沿って試料に入射されるシート状の照明光が形成される。試料においてシート状の照明光が照射される入射平面から発生した光の内、入射平面に直交する観察光軸に沿う方向に発せられた光から観察光学系によって試料の像が形成される。   According to this aspect, a part of the cylindrical surface light beam formed by the cylindrical light beam forming optical system is deflected by the deflection optical system, and is incident on the sample along the incident plane perpendicular to the observation optical axis. Sheet-like illumination light is formed. An image of the sample is formed by the observation optical system from light emitted from the incident plane on which the sheet-like illumination light is irradiated on the sample, and emitted from a direction along the observation optical axis perpendicular to the incident plane.

これにより、試料の広い面積において発生した光に基づいて試料の広い範囲の像を一度に観察することができる。そして、移動機構の作動により、偏向光学系を中心軸回りに移動させることにより照明光の入射角度を変化させることによって、試料中に光が透過し難い部分や光が散乱される部分が存在しても、それらの部分の影となる領域に照明光を入射させることができ、観察される試料の像における影の発生を抑えることができる。すなわち、ガルバノミラーやポリゴンミラー等の光操作装置を必要とせず、装置を大型化することなく、照明に起因する影の発生を抑制することができる。   Thereby, an image of a wide range of the sample can be observed at a time based on light generated in a wide area of the sample. Then, by moving the deflection optical system around the central axis by operating the moving mechanism, the incident angle of the illumination light is changed, so that there is a portion in the sample where light is not easily transmitted or light is scattered. However, the illumination light can be incident on the shadow area of those portions, and the generation of shadows in the observed sample image can be suppressed. That is, an optical operation device such as a galvanometer mirror or a polygon mirror is not required, and generation of shadows due to illumination can be suppressed without increasing the size of the device.

上記態様においては、前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸に略一致する中心軸を有する円筒面状の光束を形成してもよい。
このようにすることで、観察光軸の周囲に観察光軸を中心軸とする円筒面状の光束が形成される。これにより、観察光軸回りの周方向の任意の位置に、入射平面に沿って径方向内方に向かう1以上のシート状の照明光を形成することができ、移動機構の作動によって中心軸回りに照明光を移動させて、入射角度を変更することができる。
In the above aspect, the cylindrical light beam forming optical system may form a cylindrical surface light beam having a central axis substantially coinciding with the observation optical axis.
By doing so, a cylindrical light beam having the observation optical axis as the central axis is formed around the observation optical axis. As a result, one or more sheet-shaped illumination lights directed radially inward along the incident plane can be formed at an arbitrary position in the circumferential direction around the observation optical axis, and the central axis is rotated by the operation of the moving mechanism. The incident angle can be changed by moving the illumination light.

上記態様においては、前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸を挟んで前記中心軸とは反対側に前記円筒面状の光束を形成してもよい。
このようにすることで、中心軸回りに照明光を移動させると、観察光軸を横切るようにシート状の照明光を入射平面内において移動させることができ、試料のより広い範囲に照明光を入射させることができる。
In the above aspect, the cylindrical light beam forming optical system may form the cylindrical light beam on the opposite side of the central axis across the observation optical axis.
In this way, when the illumination light is moved around the central axis, the sheet-like illumination light can be moved in the incident plane so as to cross the observation optical axis, and the illumination light is spread over a wider area of the sample. It can be made incident.

また、上記態様においては、前記照明光学系が、単一の前記円筒光束形成光学系に対し、複数組の前記偏向光学系および前記移動機構を備えていてもよい。
このようにすることで、単一の円筒光束形成光学系により形成された円筒面状の光束から複数の偏向光学系によって複数のシート状の照明光を形成し、各偏向光学系に設けられた移動機構によって各照明光の入射角度を変化させることができる。複数方向から試料を照明することにより、試料において散乱あるいは吸収されて照明がアンバランスになることを防止し、試料を均一に照明することができる。
In the above aspect, the illumination optical system may include a plurality of sets of the deflection optical system and the moving mechanism with respect to a single cylindrical light beam forming optical system.
In this way, a plurality of sheet-like illumination lights are formed by a plurality of deflection optical systems from a cylindrical surface light beam formed by a single cylindrical light beam forming optical system, and are provided in each deflection optical system. The incident angle of each illumination light can be changed by the moving mechanism. By illuminating the sample from a plurality of directions, it is possible to prevent the illumination from being unbalanced by being scattered or absorbed in the sample, and to illuminate the sample uniformly.

また、上記態様においては、少なくとも前記観察光軸と直交する方向に前記試料容器を移動させる可動ステージを備えていてもよい。
このようにすることで、可動ステージの作動により、試料容器を観察光軸と直交する方向に移動させて、試料自体、あるいは試料の観察範囲を変更することができる。
Moreover, in the said aspect, you may provide the movable stage which moves the said sample container to the direction orthogonal to the said observation optical axis at least.
In this way, the sample container or the observation range of the sample can be changed by moving the sample container in the direction orthogonal to the observation optical axis by the operation of the movable stage.

また、上記態様においては、前記試料容器が、前記可動ステージによる移動方向に沿って異なる位置に前記試料を収容可能であってもよい。
このようにすることで、可動ステージの作動により、試料容器を観察光軸と直交する方向に移動させて、異なる位置に収容された別の試料を観察光軸上に配置して観察を行うことができる。
Moreover, in the said aspect, the said sample container may be able to accommodate the said sample in a different position along the moving direction by the said movable stage.
In this way, by operating the movable stage, the sample container is moved in a direction perpendicular to the observation optical axis, and another sample accommodated in a different position is placed on the observation optical axis for observation. Can do.

また、上記態様においては、前記偏向光学系が、前記入射平面内において一定の幅を有する光束からなる前記照明光を形成してもよい。
このようにすることで、一定の幅を有するシート状の光束からなる照明光が試料に照射されて、試料内の一定の幅の照射範囲において光を発生させる。
Moreover, in the said aspect, the said deflection | deviation optical system may form the said illumination light which consists of a light beam which has a fixed width | variety in the said incident plane.
By doing in this way, the illumination light which consists of a sheet-like light beam which has a fixed width | variety is irradiated to a sample, and light is generated in the irradiation range of the fixed width | variety in a sample.

また、上記態様においては、前記偏向光学系が、前記入射平面に沿う前記照明光の照明光軸と前記観察光軸とを含む平面内において収斂する光束を形成してもよい。
このようにすることで、観察光軸に略一致する所定範囲においてシート状の照明光を薄く形成することができ、試料の像の空間分解能を向上することができる。
In the above aspect, the deflecting optical system may form a light beam that converges in a plane including the illumination optical axis of the illumination light and the observation optical axis along the incident plane.
By doing in this way, sheet-like illumination light can be formed thinly in a predetermined range substantially coinciding with the observation optical axis, and the spatial resolution of the sample image can be improved.

また、上記態様においては、前記偏向光学系を複数備え、各該偏向光学系が、異なる位置に集光する前記照明光を形成してもよい。
このようにすることで、各偏向光学系により形成されるシート状の照明光が、異なる位置において最も薄く形成されるので、より広い範囲において空間分解能の高い試料の像を観察することができる。
In the above aspect, a plurality of the deflection optical systems may be provided, and each of the deflection optical systems may form the illumination light condensed at different positions.
By doing in this way, the sheet-like illumination light formed by each deflection optical system is formed to be the thinnest at different positions, so that an image of the sample with high spatial resolution can be observed in a wider range.

また、上記態様においては、前記偏向光学系が、前記照明光を収斂させる正のパワーを有する光学素子を備え、前記照明光の焦点距離を切り替えるために、交換可能なモジュールにより構成されていてもよい。
このようにすることで、照明光の焦点距離が異なるように構成されたモジュールからなる偏向光学系を交換することにより、空間分解能の異なる試料の像の観察を容易に行うことができる。
In the above aspect, the deflection optical system may include an optical element having a positive power for converging the illumination light, and may be configured by a replaceable module for switching the focal length of the illumination light. Good.
By doing so, it is possible to easily observe images of samples having different spatial resolutions by exchanging the deflection optical system composed of modules configured to have different focal lengths of illumination light.

また、上記態様においては、前記観察光学系を複数備えていてもよい。
このようにすることで、複数箇所に配置された試料容器内の複数の試料を同時に観察することができる。これにより、多量の試料の観察を高速に行うことができる。
In the above aspect, a plurality of the observation optical systems may be provided.
By doing in this way, the several sample in the sample container arrange | positioned in multiple places can be observed simultaneously. Thereby, a large amount of samples can be observed at high speed.

また、上記態様においては、前記偏向光学系が、直列に配置された2以上の偏向部材を備えていてもよい。
このようにすることで、円筒光束形成光学系により形成された円筒面状の光束を、直列に配置された2以上の偏向部材によって2回以上偏向することにより、円筒面状の光束が比較的大きな径寸法を有していても、観察光軸に直交する方向に配置されるシート状の照明光の観察光軸からの長さ寸法を十分に小さく抑えることができる。
In the above aspect, the deflecting optical system may include two or more deflecting members arranged in series.
By doing so, the cylindrical surface light beam formed by the cylindrical light beam forming optical system is deflected twice or more by two or more deflecting members arranged in series, so that the cylindrical surface light beam is relatively Even if it has a large diameter dimension, the length dimension from the observation optical axis of the sheet-like illumination light arranged in the direction orthogonal to the observation optical axis can be suppressed sufficiently small.

本発明によれば、装置を大型化することなく、照明に起因する影の発生を抑制することができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that generation of shadows due to illumination can be suppressed without increasing the size of the apparatus.

本発明の一実施形態に係るシート照明顕微鏡の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the whole composition of the sheet illumination microscope concerning one embodiment of the present invention. 図1のシート照明顕微鏡を示す平面図である。It is a top view which shows the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第1の変形例を示す部分的な縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows the 1st modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第2の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd modification of the sheet illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第3の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 3rd modification of the sheet illumination microscope of FIG. 図5のシート照明顕微鏡の矢視A−B−C−Dを示す図である。It is a figure which shows the arrow A-B-C-D of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図5のシート照明顕微鏡の矢視D−Eを示す図である。It is a figure which shows arrow view DE of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第4の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 4th modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第5の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 5th modification of the sheet illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第6の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 6th modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図10のシート照明顕微鏡を示す平面図である。It is a top view which shows the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第7の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 7th modification of the sheet illumination microscope of FIG. 図12のシート照明顕微鏡を示す平面図である。It is a top view which shows the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第8の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 8th modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図14のシート照明顕微鏡を示す平面図である。It is a top view which shows the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図1のシート照明顕微鏡の第9の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 9th modification of the sheet illumination microscope of FIG. 図16のシート照明顕微鏡を示す平面図である。It is a top view which shows the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図16のシート照明顕微鏡の偏向光学系の他のモジュールを示す縦断面図である。FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing another module of the deflection optical system of the sheet illumination microscope of FIG. 16. 図1のシート照明顕微鏡の第10の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 10th modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG. 図19のシート照明顕微鏡を示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing the sheet illumination microscope of FIG. 19. 図1のシート照明顕微鏡の第11の変形例を示す部分的な縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows the 11th modification of the sheet | seat illumination microscope of FIG.

本発明の一実施形態に係るシート照明顕微鏡1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るシート照明顕微鏡1は、図1および図2に示されるように、ゼブラフィッシュのような試料Xを収容する試料容器2にシート状の照明光を照射する照明光学系3と、該照明光学系3により照明光が照射された試料Xから発せられる光、例えば、蛍光を撮影する観察光学系4と、試料容器2を水平方向に移動可能に支持する可動ステージ5とを備えている。
A sheet illumination microscope 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the sheet illumination microscope 1 according to the present embodiment includes an illumination optical system 3 that irradiates a sample container 2 containing a sample X such as zebrafish with sheet-like illumination light, and An observation optical system 4 for photographing light emitted from the sample X irradiated with illumination light by the illumination optical system 3, for example, fluorescence, and a movable stage 5 that supports the sample container 2 movably in the horizontal direction are provided. Yes.

試料容器2は、試料Xを収容する複数の収容部6を備えている。可動ステージ5の作動により試料容器2を水平方向に移動することにより、照明光学系3によってシート状の照明光が形成される位置に配置される収容部6を変更することができるようになっている。   The sample container 2 includes a plurality of storage units 6 that store the sample X. By moving the sample container 2 in the horizontal direction by the operation of the movable stage 5, it is possible to change the accommodating portion 6 arranged at the position where the illumination optical system 3 forms the sheet-like illumination light. Yes.

照明光学系3は、図示しないビームエキスパンダを含み、所定の光束径の略平行光束からなるレーザ光を鉛直上方に射出する光源部7と、該光源部7から射出されたレーザ光から全周にわたる円筒面状の光線を形成する円筒光束形成光学系8と、該円筒光束形成光学系8により形成された円筒面状の光束の一部を偏向して、円筒面状の光束の径方向内方に向かうシート状の照明光を形成する偏向光学系9と、移動機構10とを備えている。   The illumination optical system 3 includes a beam expander (not shown). The illumination optical system 3 emits a laser beam composed of a substantially parallel beam having a predetermined beam diameter vertically upward, and the entire circumference from the laser beam emitted from the light source unit 7. A cylindrical light beam forming optical system 8 that forms a cylindrical surface light beam, and a part of the cylindrical surface light beam formed by the cylindrical light beam forming optical system 8 is deflected so as to be within the radial direction of the cylindrical light beam. A deflecting optical system 9 that forms sheet-shaped illumination light traveling in the direction and a moving mechanism 10 are provided.

円筒光束形成光学系8は、光源部7から後述する対物レンズ11の光軸に一致する鉛直上方に射出されたレーザ光が、頂点にその軸線と一致する方向から入射されることにより、全周にわたる放射状に偏向する円錐ミラー12と、該円錐ミラー12によって放射状に偏向されたレーザ光を、再度鉛直上方に偏向することにより、全周にわたる一定の径方向の幅を有する円筒面状の光束を形成する円錐内面を有する円環状ミラー14とを備えている。   The cylindrical light beam forming optical system 8 is configured such that laser light emitted from the light source unit 7 vertically upward corresponding to the optical axis of an objective lens 11 to be described later is incident on the apex from the direction corresponding to the axis, thereby The conical mirror 12 that deflects radially and the laser light radially deflected by the conical mirror 12 are deflected vertically upward again to produce a cylindrical light beam having a constant radial width over the entire circumference. And an annular mirror 14 having a conical inner surface to be formed.

偏向光学系9は、円筒面状の光束を入射させて、径方向の光束幅を漸次小さくする収斂光を形成する円環状のレンズ15と、該レンズ15による収斂の途中で、光束の一部を径方向内方に偏向する円錐内面を有する凹面ミラー16と、該凹面ミラー16により偏向された収斂光を一定の幅寸法を有する収斂光にするシリンドリカルレンズ17とを備えている。これにより、水平方向の光束幅が一定で、鉛直方向の厚さが、観察光軸Pに交差する位置の近傍において最も小さくなるシート状の照明光が形成されるようになっている。   The deflection optical system 9 includes an annular lens 15 that makes a cylindrical surface-shaped light beam incident to form a convergent light that gradually decreases the radial light beam width, and a part of the light beam in the middle of the convergence by the lens 15. Are provided with a concave mirror 16 having a conical inner surface that deflects inward in the radial direction, and a cylindrical lens 17 that converts the convergent light deflected by the concave mirror 16 into convergent light having a certain width dimension. As a result, sheet-like illumination light is formed in which the horizontal light flux width is constant and the thickness in the vertical direction is the smallest in the vicinity of the position intersecting the observation optical axis P.

本実施形態においては、偏向光学系9を構成している凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17は、試料容器2を挟んで対向する位置に2組配置され、試料Xを挟んで両方向から照明光を照射することができるようになっている。   In the present embodiment, two sets of the concave mirror 16 and the cylindrical lens 17 constituting the deflection optical system 9 are arranged at positions facing each other with the sample container 2 interposed therebetween, and illumination light is irradiated from both directions with the sample X interposed therebetween. Can be done.

移動機構10は、偏向光学系9の2組の凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17を支持する光学素子台座18をベース19に対して観察光軸P回りに回転可能に支持するベアリング20と、ベース19に固定されたモータ21と、該モータ21によって水平回転させられる駆動ギヤ22と、光学素子台座18に固定され駆動ギヤ22に噛み合う従動ギヤ23とを備えている。   The moving mechanism 10 includes a bearing 20 that supports an optical element base 18 that supports the two concave mirrors 16 and the cylindrical lens 17 of the deflecting optical system 9 so as to be rotatable around the observation optical axis P, and a base 19. , A drive gear 22 that is rotated horizontally by the motor 21, and a driven gear 23 that is fixed to the optical element base 18 and meshes with the drive gear 22.

モータ21の駆動により駆動ギヤ22が水平回転させられると、駆動ギヤ22に噛み合う従動ギヤ23が観察光軸P回りに水平回転させられる結果、従動ギヤ23が固定されている光学素子台座18が観察光軸P回りに水平回転し、光学素子台座18に固定されている凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17が観察光軸P回りに回転させられるようになっている。
また、モータ21は後述するカメラ25の露光時間に合わせて、予め設定された角度範囲で光学素子台座18を観察光軸P回りに回転させるように図示しない制御部によって制御されるようになっている。
When the drive gear 22 is rotated horizontally by driving the motor 21, the driven gear 23 that meshes with the drive gear 22 is rotated horizontally around the observation optical axis P. As a result, the optical element base 18 to which the driven gear 23 is fixed is observed. The concave mirror 16 and the cylindrical lens 17 that rotate horizontally around the optical axis P and are fixed to the optical element base 18 are rotated around the observation optical axis P.
The motor 21 is controlled by a control unit (not shown) so as to rotate the optical element base 18 around the observation optical axis P within a preset angle range in accordance with the exposure time of the camera 25 described later. Yes.

観察光学系4は、円筒光束形成光学系8により構成される円筒面状の光束の中心軸に一致する位置に鉛直方向に配置される光軸を備え、試料Xにおいて発生した蛍光を集光する対物レンズ11と、該対物レンズ11により集光された蛍光を撮像するカメラ25とを備えている。図中、符号27はミラー、符号28はレーザ光を遮断するフィルタである。   The observation optical system 4 includes an optical axis arranged in the vertical direction at a position that coincides with the central axis of the cylindrical surface light beam constituted by the cylindrical light beam forming optical system 8, and condenses the fluorescence generated in the sample X. The objective lens 11 and a camera 25 that captures fluorescence condensed by the objective lens 11 are provided. In the figure, reference numeral 27 denotes a mirror, and reference numeral 28 denotes a filter that blocks laser light.

このように構成された本実施形態に係るシート照明顕微鏡1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るシート照明顕微鏡1を用いてゼブラフィッシュのような生きた試料Xを観察するには、可動ステージ5を作動させて観察したい試料Xが収容されている収容部6が観察光軸P上に配置されるように試料容器2を位置決めする。
The operation of the sheet illumination microscope 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe a living sample X such as a zebrafish using the sheet illumination microscope 1 according to the present embodiment, the accommodating portion 6 in which the sample X to be observed by accommodating the movable stage 5 is accommodated is an observation optical axis. The sample container 2 is positioned so as to be placed on P.

この状態で、光源部7からレーザ光を射出させると、光源部7から鉛直上方に射出されたレーザ光が、円筒光束形成光学系8の円錐ミラー12の円錐面に入射することにより、全周方向に放射状に均等に偏向され、円錐ミラー12の全周を取り囲む位置に配置された円環状ミラー14によって鉛直上方に偏向される。これにより、観察光軸Pの径方向外方を全周にわたって取り囲み、一定の径方向の幅寸法を有する円筒面状の光束が形成される。   In this state, when laser light is emitted from the light source unit 7, the laser light emitted vertically upward from the light source unit 7 is incident on the conical surface of the conical mirror 12 of the cylindrical light beam forming optical system 8. The beam is uniformly deflected radially in the direction, and is deflected vertically upward by an annular mirror 14 disposed at a position surrounding the entire circumference of the conical mirror 12. As a result, a cylindrical surface light beam is formed that surrounds the outer periphery of the observation optical axis P in the entire radial direction and has a constant radial width.

円筒面状の光束は、円環状ミラー14の鉛直上方に配置されている偏向光学系9の円環状のレンズ15によって集光され、径方向の幅寸法が上方に向かって漸次縮小する収斂光に変換される。そして、円筒状の光束は、その周方向の一部のみが、凹面ミラー16によって略90°偏向されるとともに、シリンドリカルレンズ17を通過させられることにより、水平面に沿って径方向内方に向かう照明光が形成される。照明光は、水平方向の幅寸法が一定で、鉛直方向の厚さ寸法が漸次小さくなるシート状に形成され、2組の凹面ミラー16によって偏向された照明光が試料容器2内の試料Xに、水平面に沿って試料Xを挟む両方向からそれぞれ入射される。   The cylindrical surface light beam is condensed by the annular lens 15 of the deflection optical system 9 arranged vertically above the annular mirror 14 and converged light whose radial width dimension gradually decreases upward. Converted. Further, only a part of the cylindrical light beam in the circumferential direction is deflected by approximately 90 ° by the concave mirror 16 and is passed through the cylindrical lens 17 so that the illumination is directed radially inward along the horizontal plane. Light is formed. The illumination light is formed in a sheet shape having a constant horizontal width dimension and gradually decreasing the vertical thickness dimension, and the illumination light deflected by the two sets of concave mirrors 16 is applied to the sample X in the sample container 2. , And incident from both directions across the sample X along the horizontal plane.

試料Xにおいてシート状の照明光が通過した入射平面においては、蛍光物質が励起されることによって蛍光が発生し、発生した蛍光の内、下方に放射された蛍光の一部が対物レンズ11によって集光されて、フィルタ28によってレーザ光が除去された後にカメラ25によって撮影されることにより蛍光画像が取得される。   In the incident plane through which the sheet-like illumination light passes in the sample X, fluorescence is generated by exciting the fluorescent material, and a part of the generated fluorescence emitted downward is collected by the objective lens 11. The fluorescence image is obtained by being photographed by the camera 25 after being irradiated with light and the laser light being removed by the filter 28.

照明光は、観察光軸Pに交差する位置近傍で鉛直方向の厚さ寸法が最も小さくなるので、試料Xの十分に薄い領域のみにレーザ光を照射することができ、観察光学系4により観察される蛍光の空間分解能を向上することができる。   Since the illumination light has the smallest thickness in the vertical direction in the vicinity of the position intersecting the observation optical axis P, only a sufficiently thin region of the sample X can be irradiated with the laser light. The spatial resolution of the fluorescence emitted can be improved.

そして、本実施形態に係るシート照明顕微鏡1によれば、カメラ25の露光時間内で、モータ21の作動によって光学素子台座18が一方向に所定の角度範囲にわたって回転させられるので、カメラ25の露光時間内にシート状の照明光の試料Xへの入射角度が変化する。これにより、試料X中に、吸収によって光が透過し難い部分や、光が散乱する部分に照明光が照射されることにより生ずる縞状の影の発生を抑えることができるという利点がある。   According to the sheet illumination microscope 1 according to the present embodiment, the optical element base 18 is rotated in one direction over a predetermined angular range by the operation of the motor 21 within the exposure time of the camera 25. The incident angle of the sheet-like illumination light on the sample X changes in time. Thereby, there is an advantage that it is possible to suppress the occurrence of stripe-like shadows that occur when the illumination light is irradiated on the portion of the sample X where it is difficult for light to transmit due to absorption or where the light is scattered.

また、2組の凹面ミラー16とシリンドリカルレンズ17によって、試料Xを挟んで両方向から照明光を入射させるので、試料Xにおける散乱や吸収によって照明がアンバランスになることを抑制できるという利点がある。   Further, since the illumination light is incident from both directions with the sample X sandwiched between the two sets of the concave mirror 16 and the cylindrical lens 17, there is an advantage that it is possible to prevent the illumination from being unbalanced due to scattering and absorption in the sample X.

1つの試料Xの観察が終了すると可動ステージ5の作動によって試料容器2を移動させて、観察使用とする試料X自体あるいは試料Xの観察位置を変更し、シート状の照明光の照射による観察を繰り返す。この場合に、時間的に隣り合う観察においては、モータ21の回転方向を逆転させることにより、無駄なく、高速に試料Xの観察を行うことができる。   When the observation of one sample X is completed, the sample container 2 is moved by the operation of the movable stage 5, the observation sample X itself or the observation position of the sample X is changed, and the observation by irradiation with the sheet-like illumination light is performed. repeat. In this case, in observations that are temporally adjacent, the sample X can be observed at high speed without waste by reversing the rotation direction of the motor 21.

このように、本実施形態に係るシート照明顕微鏡1によれば、試料容器2を回転させることなく照明光の入射角度を変化させることができて、縞状の影の発生を抑えるとともに、ゼブラフィッシュのような生きた試料Xに加速度による刺激や視覚的な刺激を与えずに済むという利点がある。さらに、照明光の入射角度を変化させるために、ガルバノミラーやポリゴンミラー等の光走査装置が不要であり、装置を小型かつ安価に構成することができるという利点がある。   As described above, according to the sheet illumination microscope 1 according to the present embodiment, the incident angle of the illumination light can be changed without rotating the sample container 2, and the occurrence of striped shadows can be suppressed and the zebrafish can be changed. There is an advantage that it is not necessary to give a stimulus or a visual stimulus by acceleration to the living sample X. Further, since the incident angle of the illumination light is changed, an optical scanning device such as a galvanometer mirror or a polygon mirror is unnecessary, and there is an advantage that the device can be configured in a small size and at low cost.

なお、本実施形態においては、凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17を2組設けた例を説明したが、これに代えて、1組または3組以上設けてもよい。
また、本実施形態においては、各組の偏向光学系9により形成されるシート状の照明光が最も薄くなる焦点位置を観察光学系4の光軸にほぼ一致させることとしたが、これに代えて、図3に示されるように、焦点位置を異なる位置に配置してもよい。このようにすることで、より広い範囲にわたって照明することができる。
In this embodiment, an example in which two sets of the concave mirror 16 and the cylindrical lens 17 are provided has been described, but instead of this, one set or three or more sets may be provided.
In the present embodiment, the focal position at which the sheet-like illumination light formed by each set of the deflection optical systems 9 becomes the thinnest is made to substantially coincide with the optical axis of the observation optical system 4. Thus, as shown in FIG. 3, the focal positions may be arranged at different positions. By doing in this way, it can illuminate over a wider range.

また、移動機構10として、光学素子台座18に固定された従動ギヤ23に噛み合う駆動ギヤ22をモータ21によって正逆回転させることにより、照明光の試料Xへの入射角度を変化させることとしたが,これに代えて、図4に示されるように、一方向に回転するモータ21とクランク機構26とによって、光学素子台座18を往復移動させることにしてもよい。   In addition, as the moving mechanism 10, the incident angle of the illumination light on the sample X is changed by rotating the drive gear 22 meshing with the driven gear 23 fixed to the optical element base 18 by the motor 21. Alternatively, as shown in FIG. 4, the optical element base 18 may be reciprocated by the motor 21 and the crank mechanism 26 that rotate in one direction.

また、本実施形態においては、円錐ミラー12と円環状ミラー14とによって全周にわたる円筒面状の光束を形成したが、凹面ミラー16の動作範囲外となる光束については円錐ミラー12の表面等の任意の位置に設けたマスク(図示略)によって光束が形成されないようにしてもよい。
また、可動ステージ5として、試料容器2を水平方向に移動可能に支持するものを例示したが、これに代えて、3次元方向に移動可能に支持するものを採用してもよい。
In the present embodiment, the conical mirror 12 and the annular mirror 14 form a cylindrical light beam over the entire circumference. However, for the light beam outside the operating range of the concave mirror 16, the surface of the conical mirror 12, etc. The light beam may not be formed by a mask (not shown) provided at an arbitrary position.
Moreover, although the thing which supports the sample container 2 so that a movement in a horizontal direction was supported was illustrated as the movable stage 5, it may replace with this and the thing supported so that a movement in a three-dimensional direction may be employ | adopted.

また、本実施形態においては、観察光軸Pに一致する方向に光源部7からレーザ光を射出し、円錐ミラー12によって全周にわたって放射状に偏向されたレーザ光を円環状ミラー14によって円筒面状の光束に形成した。これに代えて、図5から図7に示されるように、観察光軸Pの径方向外方から水平方向にレーザ光を入射させてもよい。   Further, in the present embodiment, laser light is emitted from the light source unit 7 in a direction coinciding with the observation optical axis P, and the laser light radially deflected by the conical mirror 12 is cylindrically shaped by the annular mirror 14. Formed into a luminous flux. Instead, as shown in FIGS. 5 to 7, laser light may be incident in the horizontal direction from the outside of the observation optical axis P in the radial direction.

この場合には、円筒光束形成光学系8が、点光源である光ファイバ30の射出端30aから射出されたレーザ光を略平行光にするコリメートレンズ31と、該コリメートレンズ31により略平行光に変換されたレーザ光の光束を、一旦水平方向に広げる負のパワーを有する第1シリンドリカルレンズ32と、該第1シリンドリカルレンズ32によって広げられたレーザ光を、観察光軸Pに集光する収斂光に変換する正のパワーを有する第2シリンドリカルレンズ33と、観察光軸Pを中心とする円錐外面によって第2シリンドリカルレンズ33からのレーザ光を90°偏向して、鉛直上方に向かう部分的な円筒面状の光束を形成する円環状ミラー14とを備えていればよい。   In this case, the cylindrical light beam forming optical system 8 makes the laser light emitted from the exit end 30a of the optical fiber 30 that is a point light source substantially parallel light, and the collimating lens 31 makes the light substantially parallel light. The first cylindrical lens 32 having a negative power that once spreads the converted laser beam in the horizontal direction, and the convergent light that condenses the laser beam spread by the first cylindrical lens 32 on the observation optical axis P. A second cylindrical lens 33 having a positive power to be converted into a second cylindrical lens 33 and a partial cylinder heading vertically upward by deflecting the laser light from the second cylindrical lens 33 by 90 ° by the outer surface of the cone centered on the observation optical axis P What is necessary is just to provide the annular mirror 14 which forms a planar light beam.

これにより、図1と同様の偏向光学系9を用いて、図7に示されるように、図2と同様の、一定幅を有し、観察光軸P近傍に焦点を有するシート状の照明光を形成することができる。そして、移動機構10により、部分的な円筒面状の光束の範囲内で凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17を移動させて、照明光の入射角度を変化させることができる。なお、円環状ミラー14および円環状のレンズ15は円筒面状の光束を形成するのに必要な範囲の円弧状に構成してもよい。   Thereby, using the deflection optical system 9 similar to that in FIG. 1, as shown in FIG. 7, the sheet-like illumination light having a constant width and having a focal point near the observation optical axis P as in FIG. Can be formed. The moving mechanism 10 can change the incident angle of the illumination light by moving the concave mirror 16 and the cylindrical lens 17 within the range of the partial cylindrical light beam. The annular mirror 14 and the annular lens 15 may be formed in an arc shape in a range necessary for forming a cylindrical surface light beam.

また、図5においては、円環状ミラー14によって円筒面状の光束を形成し、円環状のレンズ15によって光束を収斂させることとしたが、これに代えて、図8に示されるように、円環状ミラー14および円環状のレンズ15の機能を一体化した放物面状の凹面からなる反射面を有する円環状あるいは円弧状のミラー34を採用してもよい。これにより部品点数を削減することができる。   Further, in FIG. 5, a cylindrical surface-shaped light beam is formed by the annular mirror 14 and the light beam is converged by the annular lens 15, but instead, as shown in FIG. An annular or arcuate mirror 34 having a reflecting surface composed of a parabolic concave surface in which the functions of the annular mirror 14 and the annular lens 15 are integrated may be employed. Thereby, the number of parts can be reduced.

また、図9に示されるように、円環状のレンズ15および凹面ミラー16の機能を一体化して、円環状ミラー14によって形成された一定の厚さの円筒面状の光束から観察光軸P近傍で焦点を結ぶシート状の照明光を形成する放物面ミラー35を採用してもよい。これによっても、部品点数を削減することができるとともに、より大きな射出NAの照明光を形成することができ、焦点位置での照明光をよい薄くして空間分解能の高いシート照明顕微鏡を提供することができるという利点がある。   Further, as shown in FIG. 9, the functions of the annular lens 15 and the concave mirror 16 are integrated, and the vicinity of the observation optical axis P is obtained from a cylindrical surface-shaped light beam having a constant thickness formed by the annular mirror 14. Alternatively, a parabolic mirror 35 that forms a sheet-like illumination light that is focused on may be employed. This also reduces the number of components, and can form illumination light with a larger emission NA, and provide a sheet illumination microscope with high spatial resolution by making the illumination light at the focal position thin and good. There is an advantage that can be.

また、本実施形態においては、円筒面状の光束の中心軸を単一の観察光軸Pに一致させることとしたが、これに代えて、図10および図11に示されるように、観察光学系4を複数備えていてもよい。
図10および図11に示す例では、円筒面状の光束の中心軸に平行な観察光軸Pを有する4つの対物レンズ11を、周方向に等間隔に配置している。図中、符号36は円筒状の遮光板である。
In the present embodiment, the central axis of the cylindrical light beam is made to coincide with the single observation optical axis P. However, instead of this, as shown in FIGS. A plurality of systems 4 may be provided.
In the example shown in FIGS. 10 and 11, the four objective lenses 11 having the observation optical axis P parallel to the central axis of the cylindrical light beam are arranged at equal intervals in the circumferential direction. In the figure, reference numeral 36 denotes a cylindrical light shielding plate.

このようにすることで、試料容器2として、円筒面状の光束の中心軸を中心とする円筒状の試料容器2を採用することができる。試料容器2には周方向に区画された8個の収容部6が設けられており、周方向に隣接する収容部6に収容されている試料Xを観察するために、可動ステージ5によって45°だけ試料容器2を1回だけ移動すれば、8個の収容部6内の全ての試料Xを観察することができる。   By doing in this way, the cylindrical sample container 2 centering on the central axis of a cylindrical surface light beam is employable as the sample container 2. The sample container 2 is provided with eight storage sections 6 that are partitioned in the circumferential direction, and is 45 ° by the movable stage 5 in order to observe the sample X stored in the storage section 6 adjacent in the circumferential direction. If the sample container 2 is moved only once, all the samples X in the eight accommodating portions 6 can be observed.

また、図12および図13に示されるように、観察光学系4を2組設けることとしてもよい。このようにすることで、4行2列の8個のウェル(収容部)6を有するマルチウェルプレート(試料容器)37を用いて同時に2個の試料Xを観察し、可動ステージ5によってマルチウェルプレート37をウェル6の列に沿う方向に並進移動させることにより、全てのウェル6内の試料Xを観察することができる。対物レンズ11の間隔を通常のマルチウェルプレートのウェル間隔に一致させておくことで、既存の分注装置等を利用することができるという利点がある。   Also, as shown in FIGS. 12 and 13, two sets of observation optical systems 4 may be provided. In this way, two samples X are observed simultaneously using a multi-well plate (sample container) 37 having eight wells (accommodating portions) 6 in 4 rows and 2 columns, and the multi-well is moved by the movable stage 5. By translating the plate 37 in the direction along the row of the wells 6, the samples X in all the wells 6 can be observed. By making the interval of the objective lens 11 coincide with the well interval of a normal multiwell plate, there is an advantage that an existing dispensing device or the like can be used.

また、本実施形態においては、凹面ミラー16およびシリンドリカルレンズ17を取り付けた光学素子台座18を観察光軸P回りに回転移動させることとしたが、これに代えて、図14および図15に示されるように、観察光軸Pを挟んでシリンドリカルレンズ17とは反対側に配置されている中心軸回りに回転移動させることにしてもよい。この場合においても、シート状の照明光の焦点位置は、観察光軸Pに交差する位置近傍に配置されていることが好ましい。   Further, in this embodiment, the optical element base 18 to which the concave mirror 16 and the cylindrical lens 17 are attached is rotated around the observation optical axis P. Instead, this is shown in FIGS. In this manner, the observation optical axis P may be sandwiched between the cylindrical lens 17 and the center lens disposed on the opposite side. Even in this case, the focal position of the sheet-like illumination light is preferably arranged in the vicinity of the position intersecting the observation optical axis P.

このようにすることで、観察光軸Pを横切るようにシート状の照明光の入射角度を変化させることができ、より大きな試料Xを観察する場合にも、可動ステージ5を作動させることなく、試料Xの全体に照明光を照射することができる。XYステージのような直動機構を用いた可動ステージよりも簡易かつ安価に構成することができる。   By doing so, the incident angle of the sheet-like illumination light can be changed so as to cross the observation optical axis P, and even when observing a larger sample X, the movable stage 5 is not operated. The entire sample X can be irradiated with illumination light. It can be configured more simply and at a lower cost than a movable stage using a linear motion mechanism such as an XY stage.

図14および図15に示す例では、2組の円筒光束形成光学系8および偏向光学系9を有する場合について説明した。これに代えて、1組または3組以上の円筒光束形成光学系8および偏向光学系9を有する場合に適用してもよい。2組以上の円筒光束形成光学系8および偏向光学系9を用いることにより、中心軸からの距離の違いによる照明光の移動速度の差によって生じる試料Xへの単位時間当たりの照明光の照射量の差を低減することができる。   In the example shown in FIGS. 14 and 15, the case where two sets of cylindrical light beam forming optical system 8 and deflecting optical system 9 are provided has been described. Instead of this, the present invention may be applied to the case where one set or three or more sets of cylindrical light beam forming optical system 8 and deflection optical system 9 are provided. By using two or more sets of cylindrical light beam forming optical system 8 and deflecting optical system 9, the irradiation amount of illumination light per unit time to sample X caused by the difference in moving speed of illumination light due to the difference in distance from the central axis Can be reduced.

また、偏向光学系9として、図16および図17に示されるように、2以上の凹面ミラー(偏向部材)16、円錐面ミラー(偏向部材)29や放物面ミラー(偏向部材、光学素子)35を直列に配列することにしてもよい。図16に示す例では、3つのミラー16,29,35を直列に配列している。ここで、凹面ミラー16は負のパワー、円錐面ミラー29は正のパワー、放物面ミラー35は正のパワーを有する。   Also, as shown in FIGS. 16 and 17, the deflection optical system 9 includes two or more concave mirrors (deflection members) 16, a conical surface mirror (deflection member) 29, and a parabolic mirror (deflection members, optical elements). 35 may be arranged in series. In the example shown in FIG. 16, three mirrors 16, 29, and 35 are arranged in series. Here, the concave mirror 16 has negative power, the conical mirror 29 has positive power, and the parabolic mirror 35 has positive power.

このようにすることで、円環状ミラー14によって形成される円筒面状の光束の径寸法が、対物レンズ11の近傍に配置される補正環調整ユニット38等を回避するために比較的大きく形成せざるを得ない場合においても、シート状の照明光が射出される上端部の外径寸法を小さく構成することができる。これにより、図16および図17のように、収容部6間の間隔が狭い試料容器2に収容された試料Xの観察も行うことができる。   In this way, the diameter of the cylindrical surface light beam formed by the annular mirror 14 is made relatively large in order to avoid the correction ring adjustment unit 38 and the like disposed in the vicinity of the objective lens 11. Even in the case where it is unavoidable, the outer diameter of the upper end where the sheet-like illumination light is emitted can be reduced. Thereby, as shown in FIGS. 16 and 17, it is possible to observe the sample X accommodated in the sample container 2 in which the interval between the accommodating portions 6 is narrow.

図16に示す例では、3つのミラー16,29,35を光学素子台座18に固定したものをモジュールとして、ネジ等により交換可能にベアリング20の内輪に固定することとすれば、図18に示されるように、焦点距離(射出NA)の異なる照明光を射出する他のモジュールに交換して、空間分解能を切り替えることができる。   In the example shown in FIG. 16, if the three mirrors 16, 29, and 35 are fixed to the optical element base 18 as a module and fixed to the inner ring of the bearing 20 in a replaceable manner with screws or the like, it is shown in FIG. As described above, the spatial resolution can be switched by switching to another module that emits illumination light having a different focal length (exit NA).

また、図19および図20に示されるように、試料容器2を光学的に透明な溶液内に浸漬させる溶液チャンバ39を設け、光学素子台座18を溶液チャンバ39の溶液内に配置してもよい。そして、対物レンズとして、液浸対物レンズ40を採用し、溶液チャンバ39の底面を光学的に透明な材質によって構成することにしてもよい。溶液チャンバ39内の溶液、試料容器2内の溶液および液浸対物レンズ40と溶液チャンバ39の底面との間に介在させる液体として、屈折率がほぼ同等の液体を用いることにより、移動機構10の作動によって照明光の入射角度が変化しても、収差の発生を抑制して良好な画像を取得することができるという利点がある。   Further, as shown in FIGS. 19 and 20, a solution chamber 39 for immersing the sample container 2 in an optically transparent solution may be provided, and the optical element base 18 may be arranged in the solution in the solution chamber 39. . Then, an immersion objective lens 40 may be employed as the objective lens, and the bottom surface of the solution chamber 39 may be configured with an optically transparent material. The liquid in the solution chamber 39, the solution in the sample container 2, and the liquid interposed between the immersion objective lens 40 and the bottom surface of the solution chamber 39 are used as liquids having substantially the same refractive index. Even if the incident angle of the illumination light is changed by the operation, there is an advantage that a good image can be acquired while suppressing the occurrence of aberration.

この場合に、溶液チャンバ39全体を回転させる場合の他、図21に示されるように、液体シールドベアリング47によって溶液チャンバ39の底面の一部のみを回転可能に設け、偏向光学系9の、ミラー16,42間において、光束が溶液チャンバ39の底面を通過するように構成してもよい。このようにすることで、溶液チャンバ39全体を回転させる場合と比較して、大きな質量の溶液全体を移動させる必要がないとともに、移動による波の発生等を防止して安定した観察を行うことができるという利点がある。   In this case, in addition to rotating the entire solution chamber 39, as shown in FIG. 21, only a part of the bottom surface of the solution chamber 39 is rotatably provided by the liquid shield bearing 47, and the mirror of the deflection optical system 9 is provided. 16 and 42 may be configured such that the light beam passes through the bottom surface of the solution chamber 39. By doing so, it is not necessary to move the entire solution with a large mass as compared with the case where the entire solution chamber 39 is rotated, and it is possible to perform stable observation by preventing generation of waves due to the movement. There is an advantage that you can.

1 シート照明顕微鏡
2 試料容器
3 照明光学系
4 観察光学系
5 可動ステージ
8 円筒光束形成光学系
9 偏向光学系
10 移動機構
16 凹面ミラー(モジュール、偏向部材)
29 円錐面ミラー(偏向部材)
33 第2シリンドリカルレンズ(光学素子)
35 放物面ミラー(モジュール、偏向部材、光学素子)
P 観察光軸
X 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sheet illumination microscope 2 Sample container 3 Illumination optical system 4 Observation optical system 5 Movable stage 8 Cylindrical light beam formation optical system 9 Deflection optical system 10 Movement mechanism 16 Concave mirror (module, deflection member)
29 Conical mirror (deflection member)
33 Second cylindrical lens (optical element)
35 Parabolic mirror (module, deflection member, optical element)
P Observation optical axis X Sample

Claims (12)

試料容器に収容された試料に対し、シート状の照明光を入射させる照明光学系と、
該照明光学系により入射される前記照明光の入射平面に直交する観察光軸を備え、前記照明光の照射によって前記試料において発生する光によって前記試料の像を形成する観察光学系とを備え、
前記照明光学系が、前記観察光軸に平行な中心軸を有する円筒面状の光束を形成する円筒光束形成光学系と、該円筒光束形成光学系により形成された光束の一部を前記入射平面に沿う方向に偏向して前記照明光を形成する偏向光学系と、該偏向光学系を前記中心軸回りに移動させる移動機構とを備えるシート照明顕微鏡。
An illumination optical system that makes sheet-like illumination light incident on the sample contained in the sample container;
An observation optical axis perpendicular to an incident plane of the illumination light incident by the illumination optical system, and an observation optical system that forms an image of the sample by light generated in the sample by irradiation of the illumination light,
The illumination optical system forms a cylindrical light beam forming optical system that forms a cylindrical surface light beam having a central axis parallel to the observation optical axis, and a part of the light beam formed by the cylindrical light beam forming optical system is the incident plane. A sheet illumination microscope comprising: a deflection optical system that deflects in a direction along the axis to form the illumination light; and a moving mechanism that moves the deflection optical system around the central axis.
前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸に略一致する中心軸を有する円筒面状の光束を形成する請求項1に記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 1, wherein the cylindrical light beam forming optical system forms a cylindrical light beam having a central axis substantially coinciding with the observation optical axis. 前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸を挟んで前記中心軸とは反対側に前記円筒面状の光束を形成する請求項1に記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 1, wherein the cylindrical light beam forming optical system forms the cylindrical surface light beam on the opposite side of the central axis across the observation optical axis. 前記照明光学系が、単一の前記円筒光束形成光学系に対し、複数組の前記偏向光学系および前記移動機構を備える請求項3に記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 3, wherein the illumination optical system includes a plurality of sets of the deflection optical system and the moving mechanism with respect to a single cylindrical light beam forming optical system. 少なくとも前記観察光軸と直交する方向に前記試料容器を移動させる可動ステージを備える請求項1から請求項4のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 1, further comprising a movable stage that moves the sample container in a direction orthogonal to at least the observation optical axis. 前記試料容器が、前記可動ステージによる移動方向に沿って異なる位置に前記試料を収容可能である請求項5に記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 5, wherein the sample container can accommodate the sample at different positions along a moving direction of the movable stage. 前記偏向光学系が、前記入射平面内において一定の幅を有する光束からなる前記照明光を形成する請求項1から請求項6のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to any one of claims 1 to 6, wherein the deflection optical system forms the illumination light including a light beam having a certain width in the incident plane. 前記偏向光学系が、前記入射平面に沿う前記照明光の照明光軸と前記観察光軸とを含む平面内において収斂する光束を形成する請求項1から請求項7のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination according to any one of claims 1 to 7, wherein the deflection optical system forms a light beam that converges in a plane including an illumination optical axis of the illumination light and the observation optical axis along the incident plane. microscope. 前記偏向光学系を複数備え、
各該偏向光学系が、異なる位置に集光する前記照明光を形成する請求項8に記載のシート照明顕微鏡。
A plurality of the deflection optical systems;
The sheet illumination microscope according to claim 8, wherein each of the deflection optical systems forms the illumination light condensed at different positions.
前記偏向光学系が、前記照明光を収斂させる正のパワーを有する光学素子を備え、前記照明光の焦点距離を切り替えるために、交換可能なモジュールにより構成されている請求項8または請求項9に記載のシート照明顕微鏡。   10. The deflecting optical system includes an optical element having a positive power for converging the illumination light, and is configured by a replaceable module for switching a focal length of the illumination light. The sheet illumination microscope described. 前記観察光学系を複数備える請求項1から請求項10のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to any one of claims 1 to 10, comprising a plurality of the observation optical systems. 前記偏向光学系が、直列に配置された2以上の偏向部材を備える請求項1から請求項11のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。   The sheet illumination microscope according to claim 1, wherein the deflection optical system includes two or more deflection members arranged in series.
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