JP2018081265A - Light generator, light irradiator, and light-sheet microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光生成装置、当該光生成装置を備えた光照射装置、及び当該光照射装置を備えたライトシート顕微鏡に関する。 The present invention relates to a light generation device, a light irradiation device including the light generation device, and a light sheet microscope including the light irradiation device.
非特許文献1には、線状の光(a line of light:ライン光)であるレーザビームを試料に照射し、このライン光をスキャナで走査し、これにより発生した蛍光を検出光学系により結像し、結像された光像を撮像する、スキャン型のライトシート顕微鏡が開示されている。このライトシート顕微鏡では、ガウシアンビームを用いてライン光を生成し、ライン光を走査することにより、面状の光(a plane of light:シート光)を形成している。特許文献1には、ベッセルビームを用いてライン光を生成し、試料内部にシート光を形成するライトシート顕微鏡が開示されている。また、特許文献2には、シリンドリカルレンズにより、試料内部に面状の光(シート光)を形成し、これにより発生した蛍光あるいは散乱光を検出光学系で結像し、結像された光像を撮像するライトシート顕微鏡が開示されている。
Non-Patent
従来のライトシート顕微鏡では、上述したように、ライン光を生成するための光として、ガウシアンビームやベッセルビームを用いている。また、従来のライトシート顕微鏡では、シート光を生成するために、シリンドリカルレンズを用いている。ガウシアンビームをライトシート顕微鏡に用いた場合、レーザビームの光径を小さくすると、光径が細い部分(ライン光の有効長)が短くなってしまう場合がある。また、ベッセルビームをライトシート顕微鏡に用いた場合、ベッセルビームは一般的にサイドローブの強度が大きいため、撮像装置で得る像におけるバックグランドが大きくなってしまう場合がある。さらに、シリンドリカルレンズによってシート光を生成した場合でも、シート光の有効長が短いという問題が生じる。このように、従来のライトシート顕微鏡では、ライン光又はシート光の有効長が制限され、又はサイドローブの影響が大きくなりバックグランドが大きくなってしまうといった問題があった。 In the conventional light sheet microscope, as described above, a Gaussian beam or a Bessel beam is used as light for generating line light. Moreover, in the conventional light sheet microscope, a cylindrical lens is used to generate sheet light. When a Gaussian beam is used in a light sheet microscope, if the light diameter of the laser beam is reduced, a portion with a thin light diameter (effective length of line light) may be shortened. Further, when a Bessel beam is used for a light sheet microscope, the Bessel beam generally has a high side lobe intensity, and therefore, the background in an image obtained by the imaging apparatus may increase. Furthermore, even when sheet light is generated by a cylindrical lens, there is a problem that the effective length of the sheet light is short. As described above, the conventional light sheet microscope has a problem that the effective length of the line light or the sheet light is limited, or the influence of the side lobe becomes large and the background becomes large.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、ライン光又はシート光の有効長を長くし、サイドローブの影響を抑えることを可能とする、光生成装置、光照射装置、及びライトシート顕微鏡を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and it is possible to lengthen the effective length of line light or sheet light, and to suppress the influence of side lobes, a light generation device, a light irradiation device, And it aims at providing a light sheet microscope.
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねる過程でステアステップデバイス(非特許文献2のFig.1〜Fig.4等を参照)に着目した。そして、このステアステップデバイスが所定の条件を有する場合に、そのステアステップデバイスを用いてライン光を生成すると、ライン光の有効長を比較的長くすることができると共にサイドローブによる影響を抑制することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors paid attention to a steer step device (see FIG. 1 to FIG. 4 of Non-Patent Document 2, etc.) in the course of intensive studies. And when this steer step device has a predetermined condition, if line light is generated using the steer step device, the effective length of the line light can be made relatively long and the influence of side lobes can be suppressed. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、その一側面として、ライン光又はシート光を生成するための光生成装置に関し、この光生成装置は、光源を有し、中心波長λ且つ波長幅wの光を出力する光生成部と、屈折率がnであり、光生成部から出力された光を選択的に干渉させて干渉光に変換するステアステップデバイスと、を備え、ステアステップデバイスは、互いの面が段差状となる第1及び第2の干渉面を少なくとも有し、第1及び第2の干渉面間の高さHが、以下の式(1)
を満たす。
That is, the present invention, as one aspect thereof, relates to a light generation device for generating line light or sheet light, and this light generation device has a light source and outputs light having a central wavelength λ and a wavelength width w. And a stair step device that has a refractive index of n and selectively interferes with the light output from the light generation unit and converts the light into interference light. The height H between the first and second interference surfaces is expressed by the following formula (1).
Meet.
この光生成装置では、ステアステップデバイスが上述した式(1)の要件を満たす高さHを有する段差状の第1及び第2の干渉面を有している。この場合、ステアステップデバイスへ入力する入力光のコヒーレント長よりも高さHが高く(長く)なり、異なる干渉面から出力される光同士の干渉が抑制される一方、同じ干渉面から出力される光は干渉するといったように、光生成部から出力される光を選択的に干渉させて干渉光を得るようになっている。つまり、通常の円形等の絞りではその円形の異なる領域からの光がコヒーレントに足し合わされるのに対し、このステアステップデバイスによれば、輪帯開口によるポイントスプレッドファンクション(PSF:Point Spread Function)により、各干渉面でそれぞれ選択的に干渉した光を重ね合わせることができる。この結果、この光生成装置を用いて光照射装置(又はライトシート顕微鏡)を構成した場合には、ライン光又はシート光の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。なお、ここで用いる「波長幅」とは、入力してくる光の半値全幅を用いている。 In this light generation device, the steer step device has step-shaped first and second interference surfaces having a height H that satisfies the requirement of the above-described formula (1). In this case, the height H becomes higher (longer) than the coherent length of the input light input to the steer step device, and interference between lights output from different interference surfaces is suppressed, while the light is output from the same interference surface. As light interferes, light output from the light generation unit is selectively interfered to obtain interference light. In other words, in a normal circular aperture or the like, light from different areas of the circle is coherently added, whereas this steer step device uses a point spread function (PSF) by an annular aperture. The light selectively interfered with each interference surface can be superimposed. As a result, when a light irradiation device (or a light sheet microscope) is configured using this light generation device, it becomes possible to increase the effective length of line light or sheet light and reduce the influence of side lobes. . The “wavelength width” used here is the full width at half maximum of the input light.
上記の光生成装置において、第1及び第2の干渉面は、円形形状及び円環形状の何れかであってもよい。この場合、ポイントスプレッドファンクションによる効果をより一層発揮することができ、光照射装置(又はスキャン型ライトシート顕微鏡)を構成した場合に、ライン光の有効長をより長くすると共にサイドローブの影響をより低減することが可能となる。 In the light generation device described above, the first and second interference surfaces may be either a circular shape or an annular shape. In this case, the effect of the point spread function can be further exerted, and when the light irradiation device (or scan type light sheet microscope) is configured, the effective length of the line light is increased and the influence of the side lobe is further increased. It becomes possible to reduce.
上記の光生成装置において、光生成部は、光源から出力される光を中心波長λ且つ波長幅wの光に変換する光学フィルタを更に有していてもよい。この場合、波長選択性を向上させることができる。 In the light generation device, the light generation unit may further include an optical filter that converts light output from the light source into light having a center wavelength λ and a wavelength width w. In this case, wavelength selectivity can be improved.
上記の光生成装置において、光生成部は、ステアステップデバイスに入力される光の断面の大きさを調整する光調整素子を有していてもよい。この場合、入力光をステアステップデバイスの好適な位置又は領域に照射するように調整することが可能となる。なお、このような光調整素子は、ビームエキスパンダ及び絞りの少なくとも一方を含んでいてもよい。 In the light generation apparatus, the light generation unit may include a light adjustment element that adjusts a size of a cross section of light input to the steer step device. In this case, it is possible to adjust so that the input light is irradiated to a suitable position or region of the steer step device. Note that such a light adjustment element may include at least one of a beam expander and a stop.
上記の光生成装置において、入力光の中心波長λは300nm〜850nmの範囲内の何れかであり、且つ、入力光の波長幅wは1nm〜100nmの範囲内の何れかであってもよい。また、光源は、低コヒーレント光を出力する光源であってもよい。この場合、この光生成装置を例えばライトシート顕微鏡のような撮像装置に組み入れた場合、検査対象物の観察をより好適に行うことが可能となる。 In the light generation device described above, the center wavelength λ of the input light may be any of the range of 300 nm to 850 nm, and the wavelength width w of the input light may be any of the range of 1 nm to 100 nm. The light source may be a light source that outputs low coherent light. In this case, when this light generation device is incorporated into an imaging device such as a light sheet microscope, the inspection object can be observed more suitably.
上記の光生成装置において、ステアステップデバイスは、第3の干渉面を有してもよく、第2及び第3の干渉面間の高さHが上記の式(1)を満たしていてもよい。このように段差状の干渉面の数を増やすことにより、その段数に応じてライン光又はシート光の有効長を更に長くすることができる。なお、このように干渉面を3段以上設けることにより、より顕著にライン光又はシート光の有効長を長くすることが可能となる。 In the above light generation device, the steer step device may have a third interference surface, and the height H between the second and third interference surfaces may satisfy the above formula (1). . Thus, by increasing the number of stepped interference surfaces, the effective length of the line light or sheet light can be further increased according to the number of steps. In addition, by providing three or more interference surfaces in this way, the effective length of the line light or sheet light can be increased more remarkably.
上記の光生成装置において、第1の干渉面の面積が第2の干渉面の面積と等しくてもよい。この場合、各干渉面に入力する光が均等になり、ステアステップデバイスにより生成される干渉光をより好適な形態でライン光あるいはシート光とすることができる。 In the light generation device, the area of the first interference surface may be equal to the area of the second interference surface. In this case, the light input to each interference surface becomes uniform, and the interference light generated by the steer step device can be converted into line light or sheet light in a more suitable form.
また、本発明は、別の側面として、ライン光を観察対象物に照射するための光照射装置に関し、この光照射装置は、上記何れかの光生成装置と、光生成装置からの干渉光を走査する光走査部と、光走査部によって走査される干渉光が入力される第1のリレー光学系と、第1のリレー光学系によって導光された干渉光を集光し、ライン光を観察対象物に照射する対物レンズと、を備えている。この場合、上述したように、サイドローブの影響を低減して、ライン光の有効長を長くすることが可能となる。 Moreover, this invention relates to the light irradiation apparatus for irradiating an observation target object with line light as another aspect, This light irradiation apparatus is the interference light from one of said light generation apparatuses and a light generation apparatus. An optical scanning unit for scanning, a first relay optical system to which interference light scanned by the optical scanning unit is input, and interference light guided by the first relay optical system are collected, and line light is observed. And an objective lens for irradiating the object. In this case, as described above, it is possible to reduce the influence of the side lobe and increase the effective length of the line light.
上記の光照射装置において、ステアステップデバイスが光走査部の面上に配置されていてもよい。この場合、ステアステップデバイスを、対物レンズの瞳の位置に容易に設置することが可能となる。 In the above light irradiation apparatus, a steer step device may be arranged on the surface of the optical scanning unit. In this case, the steer step device can be easily installed at the position of the pupil of the objective lens.
上記の光照射装置は、第1のリレー光学系によってリレーされた対物レンズの瞳を更にリレーする第2のリレー光学系を更に備えていてもよく、ステアステップデバイスは、第2のリレー光学系によってリレーされた瞳の位置に配置されていてもよい。この場合、瞳位置と位相変調位置を合致させることができるため、素子による回折等の影響を抑え、より好適にスポット形状を改変することが可能となる。 The light irradiation device may further include a second relay optical system that further relays the pupil of the objective lens relayed by the first relay optical system, and the steer step device includes the second relay optical system. It may be arranged at the position of the pupil relayed by. In this case, since the pupil position and the phase modulation position can be matched, the influence of diffraction or the like by the element can be suppressed, and the spot shape can be more suitably modified.
また、本発明は、別の側面として、シート光を観察対象物に照射するための光照射装置に関し、この光照射装置は、光源を有し中心波長λ且つ波長幅wの光を出力する光生成部、光生成部から出力される光を受けるシリンドリカルレンズ、及び、屈折率がnであり光生成部から出力される光を選択的に干渉させて干渉光に変換するステアステップデバイスを備える光生成装置と、光生成装置から出力される干渉光を集光し、シート光を観察対象物に照射する対物レンズと、を備えていてもよく、光生成装置のステアステップデバイスは、互いの面が段差状となる第1及び第2の干渉面を少なくとも有し、第1及び第2の干渉面間の高さHが、以下の式(1)
を満たし、且つ、ステアステップデバイスの第1及び第2の干渉面が矩形形状であってもよい。この場合、上記同様に、サイドローブの影響を低減して、シート光の有効長を長くすることができる。なお、この光照射装置に用いられる光生成装置については、上述した光生成装置の追加構成の何れかを適宜適用できることが当業者には明らかであり、必要に応じて、適宜追加することが可能である。
Moreover, this invention relates to the light irradiation apparatus for irradiating an observation target object with sheet | seat light as another side surface, This light irradiation apparatus has a light source, and outputs the light of central wavelength (lambda) and wavelength width w Light including a generation unit, a cylindrical lens that receives light output from the light generation unit, and a steer step device that has a refractive index of n and selectively interferes with the light output from the light generation unit and converts the light into interference light A generation device and an objective lens that collects interference light output from the light generation device and irradiates an observation object with sheet light, and the steer step device of the light generation device has a mutual surface. Has at least a first interference surface and a second interference surface having a step shape, and a height H between the first and second interference surfaces is expressed by the following equation (1):
And the first and second interference surfaces of the steer step device may be rectangular. In this case, the effective length of the sheet light can be increased by reducing the influence of the side lobe as described above. In addition, it is obvious to those skilled in the art that any of the above-described additional configurations of the light generation device can be appropriately applied to the light generation device used in this light irradiation device, and can be added as necessary. It is.
また、本発明は、更に別の側面として、ライトシート顕微鏡に関し、このライトシート顕微鏡は、上述した何れかの光照射装置と、光照射装置によるライン光又はシート光の照射に伴い、観察対象物から発生する観察光を結像する検出光学系と、検出光学系によって結像された観察光の像を撮像する撮像装置と、を備えている。このような構成を備えたライトシート顕微鏡により、サイドローブの影響を抑えながら、有効長をより長くしたライン光又はシート光を用いて対象物の観察を行うことができ、より鮮明な像を撮像することが可能となる。 The present invention also relates to a light sheet microscope as another aspect, and this light sheet microscope is an observation object in accordance with any of the light irradiation devices described above and line light or sheet light irradiation by the light irradiation device. A detection optical system that forms an image of observation light generated from the image sensor, and an imaging device that captures an image of the observation light imaged by the detection optical system. The light sheet microscope with such a configuration can observe the object using line light or sheet light with a longer effective length while suppressing the influence of side lobes, and captures clearer images. It becomes possible to do.
本発明によれば、ライトシート顕微鏡に用いるライン光又はシート光の有効長を長くでき、サイドローブの影響を抑えてバックグランドを抑制することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the effective length of the line light used for a light sheet microscope or sheet light can be lengthened, and it becomes possible to suppress the influence of a side lobe and to suppress a background.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
[第1実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係るライトシート顕微鏡の構成を模式的に示すブロック図である。図1に示すように、ライトシート顕微鏡1は、光生成装置10、光スキャナ20(光走査部)、照射光学系30、検出光学系40、撮像装置50、及びコンピュータ60を含んで構成されている。ライトシート顕微鏡1は、コンピュータ60により光生成装置10、光スキャナ20及び撮像装置50を制御し、この制御により光生成装置10からの光を光スキャナ20により走査しつつ照射光学系30により集光し、観察対象物である試料Sにライン光を照射する。そして、検出用の対物レンズを有する検出光学系40によりライン光の照射に伴って試料Sで発生した蛍光又は散乱光などの観察光を結像し、その観察光の像を撮像装置50で撮像し画像データを出力する。撮像装置50は、例えばCMOSイメージセンサ又はCCDイメージセンサなどのエリアイメージセンサを含んで構成されている。コンピュータ60は、光生成装置10の光源11、光径調整器、光スキャナ20及び撮像装置50を制御し、撮像装置50から出力される画像データを処理し、試料Sの画像を作成する。コンピュータ60としては、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォンやタブレット端末などのスマートデバイス、又はクラウドサーバなどを用いることができる。なお、ライトシート顕微鏡1では一般的に照射光学系の光軸と検出光学系の光軸とが交差するように(例えば、直交するように)各装置が配置されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a light sheet microscope according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
次に、図2を参照して、ライトシート顕微鏡1の光照射装置R1について、より詳細に説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図である。光照射装置R1は、光生成装置10、光スキャナ20及び照射光学系30を含んで構成されている。光生成装置10は、光源11と、コリメータ12と、波長選択フィルタ13と、ビームエキスパンダ14と、ミラー15と、ステアステップデバイス100とを備えている。光源11と、コリメータ12と、波長選択フィルタ13と、ビームエキスパンダ14と、ミラー15とにより、所望の光を生成して出力する光生成部が構成される。
Next, the light irradiation device R1 of the
光源11は、例えば、低コヒーレント(インコヒーレント)な光を出力する光源である。低コヒーレント光源としては、例えば、スーパールミネッセントダイオード(SLD:Super Luminescent Diode)、ASE光源(Amplified Spontaneous Emission)、スーパーコンティニュウム光源(SC:Supercontinuum)又はランプ型光源などを用いることが可能である。また、光源11は、レーザダイオード(LD:Laser Diode)などの光源であってもよい。コリメータ12は、光源11から出力された光を平行化して、平行光L1を出力する。
The
波長選択フィルタ13は、コリメータ12を介して光源11から出力された平行光L1の波長幅wを所定の波長範囲に選択する光学フィルタである。例えば、光源11としてランプ型光源又はスーパーコンティニュウム光源などの低コヒーレント光源を用いる場合、入力される光の波長幅が一般的に広域であるため、波長選択フィルタ13を用いて波長幅を狭めることができる。波長選択フィルタ13により波長幅を狭められた入力光L2としては、例えば中心波長λが300nm(0.30μm)〜850nm(0.85μm)の範囲内の何れかであり、且つ、入力光L2の波長幅wが1nm(0.001μm)〜100nm(0.1μm)の範囲内の何れかであることが好ましい。なお、ここで用いる「波長幅」は、入力してくる光の半値全幅を意味している。波長選択フィルタ13に入力され所定の波長幅となった入力光L2は、ビームエキスパンダ14に出力される。
The
ビームエキスパンダ14は、光源11からコリメータ12及び波長選択フィルタ13を介して入力される入力光L2の光径を、後述するステアステップデバイス100の大きさに対応するように調整するための光径調整機能を備えた光学素子である。なお、入力光L2の光径調整部としては、ビームエキスパンダ14に代えて、絞り(アパーチャ)を用いてもよい。ビームエキスパンダ14により所定の光径に拡張された入力光L2は、ミラー15により反射されて、ステアステップデバイス100に入力される。
The
ステアステップデバイス100は、その全体が光透過性の材料(例えばガラス、石英、樹脂等の入力光に対して透明な材料)からなり、ビームエキスパンダ14によって光径が調整された入力光L2を、それぞれが平坦面の各干渉面によって選択的に干渉させ、入力光L2を選択に干渉させた光を重ね合せた干渉光L3として出力する光学素子である。ステアステップデバイス100は、入力光L2の光軸とステアステップデバイス100の中心軸とが一致するように配置される。図3は、ステアステップデバイスの外観を示す斜視図であり、図4は、ステアステップデバイスの外観を示す図であり、(a)はその側面図を示し、(b)はその平面図を示す。図3及び図4に示すように、ステアステップデバイス100は、外径の異なる透明な円板形状の部材が同心状となるように重ねられた段差形状を呈しており、例えば第1の干渉部101、第2の干渉部102、第3の干渉部103、第4の干渉部104、及び第5の干渉部105の5段形状から構成されている。ステアステップデバイス100の段数Nは、図3及び図4に示す実施形態では5段(N=5)となっているが、これに限定されるわけではなく、段数Nが2以上(整数)であればよい。なお、後述する照射光学系30によって集光して形成されるライン光L4の有効長は、この段数Nを大きくすることにより、より長くすることができる。
The
ステアステップデバイス100では、各干渉部101〜105は、入力光L2の入力側の表面に、干渉面101a,102a,103a,104a及び105aを有しており、干渉面101a〜105aのうち光の透過方向に隣接する干渉面(例えば第1及び第2の干渉面101a,102a)間の高さH(距離)が以下の式(1)を満たすように、その外形が形成されている。つまり、この高さH(干渉面間の距離)は、入力光L2のコヒーレント長よりも長くなるように設定されている。なお、第1〜第4の干渉面101a〜104aは、円環形状になっており、第5の干渉面105aは円形形状となっている。
ここで、上記した式(1)で用いる「λ」は、ステアステップデバイス100に入力される入力光L2の中心波長(μm)であり、「w」は、ステアステップデバイス100に入力される入力光L2の波長幅(μm)であり、「n」は、ステアステップデバイス100の屈折率を意味している。また、第2及び第3の干渉面102a,103a間の高さH、第3及び第4の干渉面103a,104a間の高さH、第4及び第5の干渉面104a,105a間の高さHも同様に上記の式(1)を満たすように形成されている。なお、各高さHは、上記の式(1)を満たせばよく、各高さHが同じであることが好ましいが、各高さHが相互に異なっていてもよい。
In the
Here, “λ” used in the above formula (1) is the center wavelength (μm) of the input light L2 input to the
ここで、ステアステップデバイス100による作用について説明する。ステアステップデバイス100では、上述したように、ステアステップデバイス100へ入力する入力光L2のコヒーレント長よりも干渉面間の高さHが高く(長く)なるように設定されている。このため、ステアステップデバイス100に入力して異なる干渉面から出力される光同士の干渉が抑制される一方、同じ干渉面から出力される光は干渉するといったように、入力光L2を選択的に干渉させて干渉光L3を得るようになっている。つまり、通常の円形等の絞りではその円形の異なる領域からの光がコヒーレントに足し合わされるのに対し、ステアステップデバイス100によれば、輪帯開口によるポイントスプレッドファンクション(PSF:Point Spread Function)により、各干渉面でそれぞれ選択的に干渉した光を重ね合わせることができる。この結果、この光照射装置R1(又はライトシート顕微鏡1)を構成した場合には、ライン光の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
Here, the operation of the
ステアステップデバイス100は、このように、各干渉面101a〜105aで選択的に干渉した干渉光L3を光スキャナ20へ出力する。なお、ステアステップデバイス100の段数N(Nは正の整数)とすると、照射光学系30によって集光して形成されるライン光の有効長は、ステアステップデバイス100を用いない場合に比べて、N倍程度とすることができる。
In this way, the
このようなステアステップデバイス100は、例えば径の異なる所定厚Hの円板形状のガラスをその中心が同軸状となるように貼り合わせて作製してよいし、円柱形状の透明樹脂を光学的な性能を発揮できるレベルで削り出して作製してもよい。また、ステアステップデバイス100としては、図3及び図4に示すような凸型のステアステップデバイスでもよいし、逆に図5に示すように凹型のステアステップデバイス110であってもよい。凹型のステアステップデバイス110は、例えば段数Nが5の場合、上記と同様に、干渉部111〜115を有し、各干渉部111〜115はそれぞれ干渉面111a〜115aを有するように形成して用いることができる。この場合も各干渉面111a〜115aのうち互いに隣接する干渉面間の高さHは、上記の式(1)を満たすようになっている。また、ステアステップデバイス100,110としては、透過型でも反射型でもよく、透過型の場合は、各干渉面に反射防止処理を施すことが好ましく、反射型の場合は、各干渉面に反射処理を施すことが好ましい。
Such a
ここで、図2に戻る。光スキャナ20は、ステアステップデバイス100による選択的な干渉により生成された干渉光L3を少なくとも一方向に走査する部材である。光スキャナ20としては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラー又はMEMSミラーによって構成されるスキャナを用いることができる。光スキャナ20は、観察対象物の試料Sに対して照射するライン光L4となる干渉光L3を走査することにより、観察対象物の試料S内部にシート光を形成する。詳細すると、干渉光L3は、後述するリレー光学系31及び対物レンズ32を経由して試料Sに集光され、ライン光L4となる。光スキャナ20による走査により、面状の光(a plane of light)であるシート光が擬似的に形成される。光スキャナ20によって走査される干渉光L3は、照射光学系30、より具体的には、リレー光学系31に入力される。
Returning now to FIG. The
リレー光学系31は、リレーレンズを含んで構成されており、照射光学系30の対物レンズ32と光スキャナ20とを共役な関係とし、対物レンズ32の瞳の位置を光スキャナ20の走査素子面にリレーする。
The relay
対物レンズ32は、照射用の対物レンズであり、リレー光学系31によって導光された干渉光L3を観察対象物の試料Sの内部に集光し、対物レンズ32の光軸方向に延びるライン光L4を形成するレンズである。対物レンズ32により試料S内に集光されたライン光L4により試料Sから発生する観察光(例えば、蛍光あるいは散乱光)は、検出光学系40の対物レンズ41等により結像される。撮像装置50は、検出光学系40により結像された像を撮像する。撮像装置50がいわゆるローリング読み出し(ローリングシャッタ)が可能である場合、コンピュータ60により光スキャナ20によるライン光の走査と撮像装置50によるローリング読み出しとのタイミングを同期させるようにしてもよい。例えば、ローリング読み出しが可能な撮像装置50では、複数の画素列ごとにローリング読み出しによる信号読み出しが行われ、所定の画像が生成される。従って、このローリング読み出しのスピードとライン光L4の走査の速度を同期させることにより、ライン光L4により試料Sから発生する観察光に伴う光像のみを撮像することができる。なお、検出光学系40や撮像装置50等については、ライトシート顕微鏡として一般的なものを適宜用いることができるため、より詳細な説明はここでは省略する。
The
以上説明した光生成装置10を備えた光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1によれば、光生成装置10のステアステップデバイス100(又は110)が上述した式(1)の要件を満たす高さHを有する段差状の複数の干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)を有している。このため、ステアステップデバイス100(又は110)へ入力する入力光L2のコヒーレント長よりも干渉面間の高さHが高く(長く)なり、異なる干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)から出力される光同士の干渉が抑制される一方、同じ干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)から出力される光は干渉するといったように、入力光L2を選択的に干渉させて干渉光L3を得るようになっている。つまり、通常の円形等の絞りではその円形の異なる領域からの光がコヒーレントに足し合わされるのに対し、本実施形態のステアステップデバイス100(又は110)によれば、輪帯開口によるポイントスプレッドファンクション(PSF:Point Spread Function)により、各干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)でそれぞれ選択的に干渉した光を重ね合わせることができる。この結果、光生成装置10を用いて光照射装置R1(又はライトシート顕微鏡1)を構成した場合には、後述する実施例にも示す通り、ライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
According to the light irradiation apparatus R1 or the
ここで、図2に示す構成の光照射装置R1を簡素化した光照射装置Rを用いて、本実施形態による作用効果を具体的に説明する。但し本発明はこれらに限定されるものではない。 Here, the effect by this embodiment is demonstrated concretely using the light irradiation apparatus R which simplified the light irradiation apparatus R1 of the structure shown in FIG. However, the present invention is not limited to these.
まず、実施例として、図6に示す構成の光照射装置Rを準備した。光照射装置Rは、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ステアステップデバイス100、及び、照射光学系30の対物レンズ32を備えており、更に、ビームエキスパンダ14とステアステップデバイス100との間に絞り15aを設けた構成とした。そして、対物レンズ32から出力される光Lを二次元撮像装置であるカメラCで撮像し、ライン光の伸長及び径を、ステアステップデバイスがない場合の光(従来と同じガウシアンビーム)の伸長及び径と比較して評価した。なお、実施例に用いるステアステップデバイスとしては、製造方法が異なる2種類のデバイスを準備した。実施例1のステアステップデバイス100は、ガラス製の異なる径の円板を貼り合せて作製し、実施例2のステアステップデバイス100は、円柱形状の透明樹脂から削り出しにより作製した。
First, as an example, a light irradiation apparatus R having the configuration shown in FIG. 6 was prepared. Similar to the light irradiation apparatus R1 of the first embodiment, the light irradiation apparatus R includes the
また、計測方法としては、それぞれの条件でライン光を形成し、ステージに固定されたカメラCを対物レンズ32の光軸方向に移動させて、各位置におけるライン光を撮像した。なお、対物レンズ32の焦点距離は100mm、対物レンズの瞳径(2NAf)は11mmであり、絞りの開口は5.2mmであり、Effective NAは0.026であり、DOF=+/‐466μmであり、ビーム径は29.6μmであった。また、波長選択フィルタ13は、透過する光の中心波長が630nm、波長幅92nmとなるように設定されたものを用いた。
Moreover, as a measuring method, line light was formed on each condition, the camera C fixed to the stage was moved to the optical axis direction of the
まず、2種類のステアステップデバイスを用いた実施例1,2と、ステアステップデバイスを用いなかった比較例とについて、シート用ビームの伸長度を求めた。伸長度を求めた結果、図7に示すように、ステアステップデバイスがない比較例(SSDなし)では、2000μm程度からFWHM(半値全幅)が急激に大きくなってしまったが、これに対し、ステアステップデバイスを用いた実施例1及び実施例2では、7000μm程度から急激に大きくなり、伸長度を3倍以上に長くすることができることが確認された。 First, the extension degree of the sheet beam was determined for Examples 1 and 2 using two types of steer step devices and a comparative example using no steer step device. As a result of obtaining the degree of elongation, as shown in FIG. 7, in the comparative example without a steer step device (without SSD), the FWHM (full width at half maximum) suddenly increased from about 2000 μm. In Example 1 and Example 2 using a step device, it was confirmed that it was suddenly increased from about 7000 μm, and the degree of elongation could be increased to 3 times or more.
また、2種類のステアステップデバイスを用いた実施例1,2と、ステアステップデバイスを用いなかった比較例とについて、サイドローブ(sidelobe)とピークとの比率(サイドローブ/ピーク×100(%))を求めた。なお、サイドローブとピークとの比率を求めたのは、以下の理由による。すなわち、一般的にライン光の周りにはリング状のサイドローブが現れる(図8(a)参照)。しかしながら、ライン光のピーク強度に対してサイドローブの強度が大きいと(例えばその比率が50%以上)となると、かかる光照射装置をライトシート顕微鏡に組み入れた場合、サイドローブによって生じる観察光(例えば蛍光)がノイズとなってしまい、鮮明な画像を得ることが難しくなる。そのため、ピークに対するサイドローブの割合が小さい部分が長いライン光がライトシート顕微鏡に適していることになる。 Moreover, about Example 1, 2 using two types of steer step devices, and the comparative example which did not use a steer step device, the ratio of a side lobe (sidelobe) and a peak (side lobe / peak × 100 (%)) ) The reason for determining the ratio between the side lobe and the peak is as follows. That is, generally, ring-shaped side lobes appear around the line light (see FIG. 8A). However, when the intensity of the side lobe is large with respect to the peak intensity of the line light (for example, the ratio is 50% or more), when such a light irradiation apparatus is incorporated in the light sheet microscope, the observation light generated by the side lobe (for example, Fluorescence) becomes noise, making it difficult to obtain a clear image. Therefore, line light with a long portion where the ratio of the side lobe to the peak is small is suitable for the light sheet microscope.
サイドローブとピークとの比率を求めた結果、図8(b)に示すように、ステアステップデバイスがない比較例(SSDなし)では、閾値(例えば比率50%)以下のライン光の中心からの距離は2000μm程度と短く、2000μmを超えると、サイドローブの強度が急激に大きくなってしまった。これに対し、第1のステアステップデバイスを用いた実施例1と、第2のステアステップデバイスを用いた実施例2とでは、閾値(例えば比率50%)以下のライン光の中心からの距離は8000μm弱と、ステアステップデバイスを用いない場合に比べて、ピークに対するサイドローブの割合が小さい部分を3倍以上に長くすることができることが確認された。つまり、ステアステップデバイスを用いて生成されたライン光は、ピークに対するサイドローブの影響を抑制しながら、ライン光の有効長を長くでき、ライトシート顕微鏡により適した光照射装置であることが確認できた。このように、図2等に示す光生成装置10を含む光照射装置R1によれば、ライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
As a result of obtaining the ratio between the side lobe and the peak, as shown in FIG. 8B, in the comparative example without the steer step device (without SSD), the light from the center of the line light below the threshold (for example, the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、各干渉面101a〜105a,111a〜115aは、円形形状及び円環形状の何れかである。このため、特に円環形状の部分により、ポイントスプレッドファンクションによる効果をより一層発揮することができ、光照射装置R1(又はライトシート顕微鏡1)を構成した場合に、ライン光L4の有効長をより長くすると共にサイドローブの影響をより低減することが可能となる。
Further, in the light irradiation device R1 including the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、光生成装置10が光源11から出力される光L1を中心波長λ且つ波長幅wの光に変換する波長選択フィルタ13を更に有している。このため、波長選択性を向上させることができる。
In the light irradiation device R1 or the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、光生成装置10は、入力光L2の断面の大きさを調整する光調整素子としてビームエキスパンダ14を有している。このため、入力光L2をステアステップデバイス100の好適な位置又は領域に照射するように光を調整することが可能となる。なお、このような光調整素子としては、ビームエキスパンダの代わりに、絞りを用いてもよい。
In the light irradiation device R1 or the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、入力光L2の中心波長λは300nm〜850nmの範囲内の何れかであり、且つ、入力光L2の波長幅wは1nm〜100nmの範囲内の何れかであるようにすることができる。この場合、この光生成装置10を例えばライトシート顕微鏡1のような撮像装置に組み入れた場合、検査対象物の観察をより好適に行うことが可能となる。
Further, in the light irradiation device R1 including the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、ステアステップデバイス100は、第1〜第5の干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)といった5段の干渉面を有し、各干渉面間の高さHが式(1)を満たしている。このように段差状の干渉面の数を増やすことにより、その段数に応じてライン光の有効長を更に長くすることができる。なお、このように干渉面を3段以上設けることにより、より顕著にライン光の有効長を長くすることが可能となる。非特許文献2のFig.2に示されているように、輪帯は細くかつ周辺に配置されているほど、細くかつ長いビームを生成するが、干渉面を3段以上設けることにより細い輪帯が周辺に配置されることになり、顕著にシート用ビームの有効長を長くすることが可能となる。
Further, in the light irradiation device R1 including the
また、光生成装置10を含む光照射装置R1又はライトシート顕微鏡1では、ステアステップデバイス100の第1〜第5の干渉面101a〜105a(又は111a〜115a)のそれぞれの面積が互いに等しくなっている。このため、各干渉面に入力する光が均等になり、ステアステップデバイス100により生成される干渉光L3をより好適な形態でライン光L4とすることができる。
Further, in the light irradiation device R1 including the
[第2実施形態]
次に図9を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る光照射装置R2及び光照射装置R2を備えるライトシート顕微鏡について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図である。光照射装置R2は、図9に示すように、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ミラー15、ステアステップデバイス100、光スキャナ20、及び、照射光学系30のリレー光学系31及び対物レンズ32(図9では図示を省略)を備えており、更に、光スキャナ20とステアステップデバイス100との間に、第2のリレー光学系16を備えている。光照射装置R2は、図1に示す検出光学系40、撮像装置50及びコンピュータ60と共にライトシート顕微鏡を構成する。なお、光照射装置R2のうち、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ミラー15、ステアステップデバイス100、及び第2のリレー光学系16から光生成装置10が構成される。
[Second Embodiment]
Next, a light irradiation microscope R2 and a light sheet microscope including the light irradiation device R2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 9, the light irradiation device R2 includes a
この光照射装置R2では、ステアステップデバイス100と光スキャナ20とを共役な関係とするリレーレンズを含む第2のリレー光学系16を有している。このため、本実施形態に係る光照射装置R2によれば、第2のリレー光学系16により、対物レンズ32の瞳がステアステップデバイス100の位置までリレーされることになるため、検査対象の試料Sに対して、より理想的に集光したライン光を照射することが可能となる。なお、上記以外の構成は第1実施形態と略同様のためその説明を省略するが、このような光照射装置R2を用いてライトシート顕微鏡を構成した場合、第1実施形態と同様にライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。また、第2のリレー光学系16は、縮小光学系でもよく、この場合、光スキャナ20の走査素子面を小さくすることができ、装置の小型化が可能となる。また、瞳位置と位相変調位置を合致させることができるため、素子による回折等の影響を抑え、より好適にスポット形状を改変することが可能となる。
The light irradiation device R2 includes a second relay
[第3実施形態]
次に図10を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る光照射装置R3及び光照射装置R3を備えるライトシート顕微鏡について説明する。図10は、本発明の第3実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図である。光照射装置R3は、図10に示すように、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ミラー15、ステアステップデバイス100、光スキャナ20、及び、照射光学系30のリレー光学系31及び対物レンズ32(図10では図示を省略)を備えている。但し、第3実施形態に係る光照射装置R3では、光スキャナ20の表面にステアステップデバイス100を配置するようにしている。このステアステップデバイス100は、反射型でもよいし、透過型でもよい、また、光スキャナ20の表面に反射型の凹型ステアステップデバイス110(図5参照)を配置してもよい。このような光照射装置R3は、第2実施形態の光照射装置R2と同様に、図1に示す検出光学系40、撮像装置50及びコンピュータ60と共に、ライトシート顕微鏡を構成する。なお、この場合、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ミラー15、ステアステップデバイス100、及び光スキャナ20を含めて光生成装置としてもよい。
[Third Embodiment]
Next, a light irradiation microscope R3 and a light sheet microscope including the light irradiation device R3 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the light irradiation device R3 includes a
光照射装置R3では、光スキャナ20の表面にステアステップデバイス100を配置していることから、ステアステップデバイス100を対物レンズ32の瞳の位置に容易に設置することができ、光学系をシンプルにすることができる。このため、検査対象の試料Sに対して、より理想的に集光したライン光を照射することが可能となる。なお、上記以外の構成は第1実施形態と略同様のためその説明を省略するが、このような光照射装置R3を用いてライトシート顕微鏡を構成した場合、第1実施形態と同様にライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
In the light irradiation apparatus R3, since the
[第4実施形態]
次に図11を参照しながら、本発明の第4実施形態に係る光照射装置R4及び光照射装置R4を備えるライトシート顕微鏡について説明する。図11は、本発明の第4実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図である。光照射装置R4は、図11に示すように、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ミラー15、ステアステップデバイス100(100a〜100c)、光スキャナ20、及び照射光学系30のリレー光学系31を備えており、更に、SSD切替機構17及び対物レンズ切替機構33を備えている。光照射装置R4では、異なるNA(高NA及び低NA)の対物レンズ32a,32bを対物レンズ切替機構33により、切り替えることができるように構成されている。光照射装置R4では、この対物レンズ切替機構33により、高NAの対物レンズ32aにより薄いライン光L4aを比較的狭い範囲で実現し、また、低NAの対物レンズ32bによりやや厚いライン光L4bを広い範囲で実現するといったことが可能となる。これにより、観察対象の試料Sに合せて対物レンズを選択することが可能となる。
[Fourth Embodiment]
Next, a light irradiation microscope R4 and a light sheet microscope including the light irradiation device R4 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the light irradiation device R4 includes a
また、光照射装置R4では、干渉光L3を生成するステアステップデバイスとして、3つのステアステップデバイス100a,100b,100cが設けられており、SSD切替機構17により、その内の1つのステアステップデバイスが選択されるように構成されている。これらのステアステップデバイス100a〜100cは、その段数や径(円環)の大きさがそれぞれ異なっており、使用される対物レンズ32a,32b、ビーム条件や観察対象の試料Sにより、好適なステアステップデバイスを選択可能となっている。なお、上記以外の構成は第1実施形態と略同様のためその説明を省略するが、このような光照射装置R4を用いてライトシート顕微鏡を構成した場合、第1実施形態と同様にライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
In the light irradiation apparatus R4, three
[第5実施形態]
次に図12を参照しながら、本発明の第5実施形態に係る光照射装置R5及び光照射装置R5を備えるライトシート顕微鏡について説明する。図12は、本発明の第5実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図である。光照射装置R5は、図12に示すように、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ミラー15、ステアステップデバイス100、及び、光スキャナ20を備えており、更に、第4実施形態と同様の対物レンズ32a,33bと、対物レンズ切替機構33とを備えている。また、光照射装置R5は、ズームビームエキスパンダ14a、電動式絞り18、及び、ズーム瞳リレーレンズ34を更に備えている。この光照射装置R5では、ズームビームエキスパンダ14aや電動式絞り18による光の光径の調整により、ステアステップデバイス100のうちの何段までを使用するかを調整することが可能となっている。光の利用効率を考慮する場合には電動式絞り18を用いるよりもズームビームエキスパンダ14aを用いた方が好ましいが、シャープな光径とするためには電動絞り18を用いることが好ましく、ズームビームエキスパンダ14aと電動式絞り18を併用することで使用するステアステップデバイス100の段数を正確に選択することが可能となる。なお、電動式絞り18に代えて、手動の絞り機構を用いてもよい。
[Fifth Embodiment]
Next, a light irradiation microscope R5 and a light sheet microscope including the light irradiation device R5 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a light irradiation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the light irradiation device R5 is similar to the light irradiation device R1 of the first embodiment. The
また、光照射装置R5は、ズーム瞳リレーレンズ34を備えており、対物レンズ32a,32bの瞳径を調整することができるようになっている。このため、この光照射装置R4では、ズーム瞳リレーレンズ34を用いることで、ある対物レンズをその最大NAで使用して(つまりその対物レンズの最大の瞳径で使用して)、その対物レンズにおける最も薄いライン光L4を実現することが可能となる。なお、ズーム瞳リレーレンズ34がない場合、その対物レンズの瞳径と同じサイズのステアステップデバイスを準備して最も薄く且つ長いライン光を生成することになるが、本実施形態に係る光照射装置R5では、ズーム瞳リレーレンズ34を備えていることにより、ステアステップデバイスに対して瞳径の方を調整することができる。つまり、ステアステップデバイスを切り替えなくてもよい。ただし、変更された瞳径の大きさに合せて、入力光の断面の大きさを変更できる絞りがあると好ましい。なお、上記以外の構成は第1実施形態と略同様のためその説明を省略するが、このような光照射装置R5を用いてライトシート顕微鏡を構成した場合、第1実施形態と同様にライン光L4の有効長を長くすると共にサイドローブの影響を低減することが可能となる。
In addition, the light irradiation device R5 includes a zoom
[第6実施形態]
次に図13を参照しながら、本発明の第6実施形態に係る光照射装置R6及び光照射装置R6を備えるライトシート顕微鏡について説明する。図13は、本発明の第6実施形態に係る光照射装置の概略構成を示す図であり、(a)は、側面から視た図であり、(b)は上面から視た図(マスク以降の構成)であり、(c)は、マスクの平面図であり、(d)は、シリンドリカルレンズとステアステップデバイスとが一体となった部材の斜視図である。光照射装置R6は、図13(a)及び(b)に示すように、第1実施形態の光照射装置R1と同様に、光源11、コリメータ12、波長選択フィルタ13、ビームエキスパンダ14、ステアステップデバイス120、対物レンズ32、及びレンズ35を備えおり、更に、マスク19a及びシリンドリカルレンズ19bを備えている。この光照射装置R6では、図13(c)に示すように、略矩形の開口19cを備えたマスク19aをビームエキスパンダ14の後に配置している。また、図13(d)及び図14(a)(b)に示すように、ステアステップデバイス120の各干渉部121〜125の各干渉面121a〜125aが矩形形状になっている。なお、ステアステップデバイス120の各干渉面121a〜125aの各干渉面間の高さH(距離)は、上述した第1実施形態等と同様に式(1)を満たすようになっており、入力した光が選択的に干渉できるように構成されている。
[Sixth Embodiment]
Next, a light irradiation microscope R6 and a light sheet microscope including the light irradiation device R6 according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13A and 13B are diagrams showing a schematic configuration of a light irradiation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention, where FIG. 13A is a view seen from the side, and FIG. 13B is a view seen from the top (after the mask). (C) is a plan view of the mask, and (d) is a perspective view of a member in which the cylindrical lens and the steer step device are integrated. As shown in FIGS. 13A and 13B, the light irradiation device R6 includes a
このような光照射装置R6では、マスク19aにより、入力光L2が略矩形形状の断面を有するように調整され、その調整された入力光L2aがシリンドリカルレンズ19bに入力する。そして、シリンドリカルレンズ19bで集光される際にステアステップデバイス120により入力光が選択的に干渉させられ、面状の光であるシート光L4cが対物レンズ32により生成される。このように、本実施形態に係る光照射装置R6では、矩形状のステアステップデバイス120とシリンドリカルレンズ19bとを用いているため、有効長が比較的長いシート光L4cを対物レンズ32の光軸方向に沿って生成することができる。このシート光L4cは試料Sに照射され、検出光学系40の対物レンズ41等によりその観察光を結像して、撮像装置50により撮像される。この光照射装置R6でも、第1実施形態等と同様に、シート光L4cのビームを対物レンズ32の光軸方向に延伸し、ライトシート顕微鏡の有効視野を広げることができるようになっている。なお、ここで用いられるステアステップデバイスとしては、図15に示す、凹型の矩形形状のステアステップデバイス130であってもよく、ステアステップデバイス130の各干渉面131a〜135aの各干渉面間の高さH(距離)は、上述した第1実施形態等と同様に式(1)を満たすようになっている。
In such a light irradiation apparatus R6, the input light L2 is adjusted by the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
1…ライトシート顕微鏡、10…光生成装置、11…光源、13…波長選択フィルタ(光学フィルタ)、14,14a…ビームエキスパンダ(光調整素子)、16…リレー光学系、17…SSD切替機構、18…絞り、20…光スキャナ(光走査部)、30…照射光学系、31…リレー光学系、32,32a,32b…対物レンズ、33…対物レンズ切替機構、34…ズーム瞳リレーレンズ、40…検出光学系、50…撮像装置、60…コンピュータ、100,110,120、130…ステアステップデバイス、101a〜105a,111a〜115a、121a〜125a,131a〜135a…干渉面、H…干渉面間の高さ、L2…入力光、L3…干渉光、L4,L4a,L4b…ライン光、L4c…シート光、R,R1〜R6…光照射装置、S…試料(観察対象物)。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
光源を有し、中心波長λ且つ波長幅wの光を出力する光生成部と、
屈折率がnであり、前記光生成部から出力される光を選択的に干渉させて干渉光に変換するステアステップデバイスと、を備え、
前記ステアステップデバイスは、互いの面が段差状となる第1及び第2の干渉面を少なくとも有し、前記第1及び第2の干渉面間の高さHが、以下の式(1)
を満たす光生成装置。 A light generating device for generating line light or sheet light,
A light generation unit having a light source and outputting light having a center wavelength λ and a wavelength width w;
A steer step device having a refractive index of n and selectively interfering light output from the light generation unit into interference light, and
The steer step device has at least first and second interference surfaces whose surfaces are stepped, and a height H between the first and second interference surfaces is expressed by the following formula (1):
A light generator that satisfies the requirements.
前記ステアステップデバイスの前記第1及び第2の干渉面が矩形形状である、請求項1〜8の何れか一項に記載の光生成装置。 A cylindrical lens that receives the light output from the light generation unit;
The light generation apparatus according to claim 1, wherein the first and second interference surfaces of the steer step device have a rectangular shape.
請求項1〜9の何れか一項に記載の光生成装置と、
前記光生成装置から出力される前記干渉光を走査する光走査部と、
前記光走査部によって走査される前記干渉光が入力される第1のリレー光学系と、
前記第1のリレー光学系によって導光された干渉光を集光し、ライン光を観察対象物に照射する対物レンズと、
を備える光照射装置。 A light irradiation device for irradiating an observation object with line light,
The light generation device according to any one of claims 1 to 9,
An optical scanning unit that scans the interference light output from the light generation device;
A first relay optical system to which the interference light scanned by the optical scanning unit is input;
An objective lens that collects the interference light guided by the first relay optical system and irradiates the observation object with line light;
A light irradiation apparatus comprising:
前記ステアステップデバイスは、前記第2のリレー光学系によってリレーされた瞳の位置に配置されている、請求項11又は12に記載の光照射装置。 A second relay optical system that further relays the pupil of the objective lens relayed by the first relay optical system;
The light irradiation apparatus according to claim 11 or 12, wherein the steer step device is disposed at a position of a pupil relayed by the second relay optical system.
請求項10に記載の光生成装置と、
前記光生成装置から出力される前記干渉光を集光し、シート光を観察対象物に照射する対物レンズと、
を備える光照射装置。 A light irradiation device for irradiating an observation object with sheet light,
The light generation device according to claim 10;
An objective lens that collects the interference light output from the light generation device and irradiates an observation object with sheet light; and
A light irradiation apparatus comprising:
前記光照射装置によるライン光又はシート光の照射に伴い、前記観察対象物から発生する観察光を結像する検出光学系と、
前記検出光学系によって結像された前記観察光の像を撮像する撮像装置と、
を備えるライトシート顕微鏡。 The light irradiation device according to any one of claims 11 to 14,
A detection optical system that forms an image of observation light generated from the observation object in accordance with irradiation of line light or sheet light by the light irradiation device,
An imaging device that captures an image of the observation light imaged by the detection optical system;
Light sheet microscope equipped with.
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