JP2018066848A - Sheet illumination microscope - Google Patents
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Abstract
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
In the present embodiment, the focal position at which the sheet-like illumination light formed by each set of the deflection
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
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
Moreover, although the thing which supports the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016205136A JP2018066848A (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Sheet illumination microscope |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2016205136A Pending JP2018066848A (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Sheet illumination microscope |
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Country | Link |
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2016
- 2016-10-19 JP JP2016205136A patent/JP2018066848A/en active Pending
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