JP6417262B2

JP6417262B2 - シート照明顕微鏡

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Publication number: JP6417262B2
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Inventors: 善仁井口; 由宇菊地
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Description

本発明は、シート照明顕微鏡の技術に関する。

蛍光顕微鏡の分野では、検出光学系の光軸に直交する方向から試料にレーザ光を照射して、試料中に検出光学系の光軸と直交する光シートを形成する技術が知られている。この技術は、試料に与えるダメージを抑えることができる、高い縦分解能を実現できるなどのメリットがあり、近年、注目を集めている。

ところで、上記の技術では、試料を検出光学系の光軸方向とは異なる方向から照明するため、吸収により試料を光が透過しにくい部分や光を散乱する部分が含まれている場合には、当該部分の後方に光が入射せず、視野内に影ができてしまう。

このような課題に関連する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、ウォブル板やスイング・ミラーの振動運動により、時間によって異なる角度で標本物質にシート光の放射成分を照射する技術が記載されている。

特開２００８−２５０３０３号公報

特許文献１に記載の技術では、ある角度の放射成分では光が透過しない部分に妨げられて照射し得ない領域についても、他の角度の放射成分によって照射し得る。このため、光が照射されない領域を小さくすることが可能であり、影が生じにくくすることができる。しかしながら、照射角度が変化するため、照明範囲内を均一に照明することが難しい。

以上のような実情を踏まえ、本発明では、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明顕微鏡の技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、検出光学系の光軸と略直交する方向から試料を照明する照明光学系を備え、前記照明光学系は、光源から出射した光を光シートに変換する第１の光学素子であって、前記光シートは前記試料に照射されたときに前記検出光学系の光軸と略直交するシート形状の照明領域を形成する、第１の光学素子と、前記光シートが前記光シートの幅方向に収斂または発散するように、前記光源から出射した光に作用する第２の光学素子と、備え、前記幅方向に異なる複数の位置から予め定められた角度で前記光シートを前記試料に入射させるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記第２の光学素子は、前記幅方向に整列した複数の光学素子要素を有する光学素子アレイであり、前記照明光学系は、前記光学素子アレイで形成された複数の光シートを前記試料に照射するシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記照明光学系は、さらに、前記光源から出射した光が集光する位置に配置された、前記複数の光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、前記走査手段で偏向された光を平行光束に変換する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備えるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載のシート照明顕微鏡において、前記第２の光学素子は、シリンドリカルレンズアレイであるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第５の態様は、第１の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記照明光学系は、さらに、光を偏向させる偏向面を有し、前記光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、前記走査手段で偏向された光が入射する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備え、前記第２の光学素子は、前記光源から出射した光を前記走査手段の前記偏向面上に直線状に集光させるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記第２の光学素子は、シリンドリカルレンズであるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第７の態様は、検出光学系の光軸と略直交する方向から試料を照明する照明光学系を備え、前記照明光学系は、光源から出射した光を光シートに変換する第１の光学素子であって、前記光シートは前記試料に照射されたときに前記検出光学系の光軸と略直交するシート形状の照明領域を形成する、第１の光学素子と、前記光シートの幅方向に整列した複数の光学素子要素を有する第２の光学素子であって、前記光シートが前記光シートの幅方向に収斂、発散または回折するように、前記光シートに作用する第２の光学素子と、備えるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第８の態様は、第７の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記照明光学系は、さらに、前記光源から出射した光が集光する位置に配置された、前記複数の光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、前記走査手段で偏向された光を平行光束に変換する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備えるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明の第９の態様は、第７の態様または第８の態様に記載のシート照明顕微鏡において、前記第２の光学素子は、回折光学素子またはシリンドリカルレンズアレイであるシート照明顕微鏡を提供する。

本発明によれば、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明顕微鏡の技術を提供することができる。

実施例１に係るシート照明顕微鏡１の構成を示した図である。シート照明顕微鏡１に含まれるシリンドリカルレンズアレイ１４の斜視図である。照明光学系１０から出射した光シートによる試料Ｓの照明状態を示した図である。実施例２に係る照明光学系２０の構成を示した図である。実施例３に係る照明光学系３０の構成を示した図である。照明光学系３０に含まれる回折光学素子３１の斜視図である。照明光学系３０から出射した光シートによる試料Ｓの照明状態を示した図である。実施例４に係る照明光学系４０の構成を示した図である。実施例５に係る照明光学系５０の構成を示した図である。実施例６に係る照明光学系６０の構成を示した図である。実施例７に係る照明光学系７０の構成を示した図である。

図１は、本実施例に係るシート照明顕微鏡１の構成を示した図である。図１（ａ）には、シート照明顕微鏡１を側方から見たときの構成が、図１（ｂ）には、シート照明顕微鏡１を上方から見たときの構成が示されている。シート照明顕微鏡１は、例えば、生体標本である試料Ｓからの蛍光を検出する蛍光顕微鏡であり、照明光学系１０と、光源８０と、検出光学系９０と、カメラ１００と、コンピュータ１１０と、モニタ１２０を備えている。ただし、図１（ｂ）では、検出光学系９０、カメラ１００、コンピュータ１１０、モニタ１２０については記載が省略されている。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すｘｙｚ座標系は、明細書における方向参照の便宜のために定義した直交座標系である。図２は、シート照明顕微鏡１に含まれるシリンドリカルレンズアレイ１４の斜視図である。図３は、照明光学系１０から出射した光シートによる試料Ｓの照明状態を示した図である。

シート照明顕微鏡１は、検出光学系９０の光軸Ｘ１と略直交するシート形状の照明領域を形成する照明光（以降、光シートと記す）を試料Ｓに照射する。ここで、シート形状とは、長手方向（照明光学系１０の射出側の光軸方向、即ち、光の進行方向）に対して直交する断面が互いに直交する一方向に長く他方向に短い二次元形状を有する形状をいう。以降では、断面内の長い方向を光シートの幅方向、短い方向を光シートの厚さ方向と記す。また、検出光学系９０の光軸Ｘ１と略直交するシート形状とは、長手方向と幅方向で定義される光シート面が検出光学系９０の光軸Ｘ１と略直交するようなシート形状をいう。本実施例では、長手方向がｘ軸方向、幅方向がｙ軸方向、厚さ方向がｚ軸方向であるシート形状をいう。

照明光学系１０は、検出光学系９０の光軸Ｘ１と略直交する方向から試料Ｓを照明する光学系であり、光源８０側から順に、レンズ１１、レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、シリンドリカルレンズアレイ１４を含んでいる。

光源８０は、照明光を出射する光源であり、例えば、レーザ光源である。検出光学系９０は、試料Ｓからの光（例えば、蛍光）を集光して試料Ｓの光学像をカメラ１００が有するイメージセンサの受光面に形成する光学系である。検出光学系９０は、試料Ｓ側から順に、対物レンズ９１と、波長選択素子９２と、結像レンズ９３を含んでいる。波長選択素子９２は、例えば、照明光がカメラ１００に入射することを防止するためのバリアフィルタである。

カメラ１００は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの２次元イメージセンサを備えた撮像装置であり、検出光学系９０を介して入射する光を検出して試料Ｓを撮像する。コンピュータ１１０は、シート照明顕微鏡１を制御する制御装置である。コンピュータ１１０では、例えば、カメラ１００の露光時間の制御、モニタ１２０の表示制御などが行われる。モニタ１２０は、カメラ１００が取得した試料Ｓの画像を表示する。

照明光学系１０では、光源８０から入射した照明光は、まず、レンズ１１及びレンズ１２に入射し、所望の光束径を有する平行光束に変換される。なお、平行光束の光束径が試料Ｓに照射される光シートの幅となるため、レンズ１１及びレンズ１２は、光シートの幅を決定するための手段である。

平行光束に変換された照明光は、その後、シリンドリカルレンズ１３に入射する。シリンドリカルレンズ１３は、ｘｚ平面内で屈折力を有し、ｘｙ平面内で屈折力を有しないように配置されている。このため、シリンドリカルレンズ１３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ｘｚ平面内において照明光を収斂させる一方で、ｘｙ平面内においては照明光に実質的に作用することなくその光束径を維持する。これにより、照明光が光シートに変換される。即ち、シリンドリカルレンズ１３は、光源から出射した照明光を光シートに変換する光学素子（第１の光学素子）であり、その光シートは、後述するように、試料Ｓに照射されたときに検出光学系９０の光軸Ｘ１と略直交するシート形状の照明領域を形成する。なお、試料Ｓに照射される光シートの厚さは照明光学系１０の射出側の開口数に依存する。このため、レンズ１１、レンズ１２及びシリンドリカルレンズ１３は、光シートの厚さを決定するための手段である。

シリンドリカルレンズ１３で光シートに変換された照明光は、シリンドリカルレンズアレイ１４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１４は、図２に示すように、複数の光学素子要素１４ａを有する光学素子アレイであり、複数の光学素子要素１４ａは、ｙ方向（即ち、光シートの幅方向）に整列している。各光学素子要素１４ａは、ｘｙ平面内で屈折力を有しｘｚ平面内で屈折力を有しない、ｘ軸と平行な光軸を有するシリンドリカルレンズである。このため、シリンドリカルレンズアレイ１４は、図１（ａ）に示すように、ｘｚ平面内において光シートに実質的に作用することなく光シートを透過させる。一方で、シリンドリカルレンズアレイ１４は、図１（ｂ）に示すように、ｘｙ平面内においては、入射した光シートを、光シートが入射した光学素子要素１４ａと同数の、幅方向に整列した複数の光シートに分割し、複数の光シートの各々を、対応する光学素子要素１４ａによりその光シートの幅方向に収斂させる。これにより、シリンドリカルレンズアレイ１４により形成された幅方向に整列した複数の光シートが、幅方向の異なる複数の位置から予め定められた一定の角度で試料Ｓに入射する。即ち、シリンドリカルレンズアレイ１４は、光シートを幅方向に整列した複数の光シートに分割するように照明光に作用する光学素子（第２の光学素子）であり、各光シートを光シートの幅方向に収斂させるように照明光に作用する光学素子（第２の光学素子）である。

以上のように構成されたシート照明顕微鏡１では、照明光学系１０から出射した複数の光シートの各々は、図３に示すように、ｘｙ平面内において一旦集光し、その後、幅方向に発散しながら試料Ｓに入射する。これにより、試料Ｓ上に例えば散乱体Ｓ１が存在する場合であっても、光シート（厳密には光シートを構成する従属光線）が散乱体Ｓ１の背後の領域に回り込むことができる。このため、散乱体Ｓ１の後方に生じる影Ｓ２を小さくすることができる。また、発散しながら試料Ｓに入射する複数の光シートは、互いに幅方向に平行移動した関係を有していて、同じ角度で試料Ｓに入射する。このため、照明範囲で複数の光シートが同じように重なり合うことになるため、照明範囲内を均一な照明強度で照明することができる。従って、シート照明顕微鏡１によれば、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。

なお、本実施例ではシリンドリカルレンズアレイ１４はｘｙ平面内において凸レンズ形状であるものとしたが、集光するものに限らず、平行光束を収斂発散などの非平行光束とするものであればよい。例えば、ｘｙ平面内において凹レンズ形状のシリンドリカルレンズアレイでもよく、このシリンドリカルレンズアレイから直接発散光とするものとしてもよい。

図４は、本実施例に係る照明光学系２０の構成を示した図である。図４（ａ）には、照明光学系２０を側方から見たときの構成が、図４（ｂ）には、照明光学系２０を上方から見たときの構成が示されている。また、図４（ａ）では、照明光学系２０に加えて検出光学系９０及びカメラ１００も記載されている。さらに、図４（ｂ）では、照明光学系２０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系１０の代わりに照明光学系２０を備える点を除き、シート照明顕微鏡１と同様である。

照明光学系２０は、レンズ１１とレンズ１２の間にガルバノミラー２１を備える点が、照明光学系１０とは異なっている。ガルバノミラー２１は、シリンドリカルレンズアレイ１４が形成する複数の光シートで試料Ｓを幅方向に走査するための走査手段であり、光源８０から出射した光が集光する位置に配置されている。また、ガルバノミラー２１の配置される位置は、レンズ１２の前側焦点位置でもある。なお、ガルバノミラー２１は、光を偏向させる偏向面を有する回転自在なミラーである。ガルバノミラー２１は、ミラーの回転軸にほぼ一致する位置がレンズ１２に前側焦点位置となっていて、偏向面の角度を変更することで、ガルバノミラー２１で偏向された光の進行方向が変化する。

照明光学系２０では、レンズ１１がガルバノミラー２１上にスポット状に集光させた照明光を、ガルバノミラー２１が偏向する。図４（ｂ）には、ガルバノミラー２１が回転することで異なる方向に偏向された照明光（実線と破線）が示されている。図４（ｂ）に示すように、ガルバノミラー２１により偏向された照明光は、偏向された方向によらず集光レンズとして機能するレンズ１２で照明光学系２０の光軸と平行な平行光束に変換される。その後、照明光学系１０の場合と同様に、シリンドリカルレンズ１３及びシリンドリカルレンズアレイ１４により幅方向に整列した複数の光シートが形成され、それらの光シートが幅方向の異なる複数の位置から試料Ｓに入射する。

カメラ１００は、検出光学系９０を介して入射する試料Ｓからの光を検出し、試料Ｓを撮像する。その際、カメラ１００の露光時間は、ガルバノミラー２１が回転してシート光が試料Ｓの観察領域を少なくとも一度通過する時間に制御される。

以上のように構成された本実施例に係るシート照明顕微鏡によれば、シート照明顕微鏡１と同様に、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。また、本実施例に係るシート照明顕微鏡では、ガルバノミラー２１によりレンズ１２から出射する平行光束を幅方向に移動させて、光シートで照明される照明範囲全体を幅方向に移動させることができる。このため、より広い範囲を照明することができる。

図５は、本実施例に係る照明光学系３０の構成を示した図である。図５（ａ）には、照明光学系３０を側方から見たときの構成が、図５（ｂ）には、照明光学系３０を上方から見たときの構成が示されている。また、図５（ａ）には、照明光学系３０に加えて、光源８０、検出光学系９０、及びカメラ１００も記載されている。さらに、図５（ｂ）には、照明光学系３０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系１０の代わりに照明光学系３０を備える点を除き、シート照明顕微鏡１と同様である。図６は、照明光学系３０に含まれる回折光学素子３１の斜視図である。図７は、照明光学系３０から出射した光シートによる試料Ｓの照明状態を示した図である。

照明光学系３０は、シリンドリカルレンズアレイ１４の代わりに、回折光学素子３１を備える点が、照明光学系１０とは異なっている。回折光学素子３１は、図６に示すように、複数の回折光学素子３１ａを有する光学素子アレイである。複数の光学素子要素３１ａは、ｙ方向（即ち、光シートの幅方向）に整列している。

回折光学素子３１は、光シートが光シートの幅方向に回折するように、照明光に作用する。これにより、図７に示すように、複数の特定方向（図７では２方向）に進行する光シートが試料Ｓに照射される。このため、試料Ｓ上に散乱体Ｓ１が存在する場合であっても、光シートが散乱体Ｓ１の背後の領域に回り込むことができる。また、複数の特定方向に進行する回折光が重なり合うことで、回折光が重なり合っている照明範囲内を均一な照明強度で照明することができる。従って、本実施例に係るシート照明顕微鏡によっても、シート照明顕微鏡１と同様に、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。

図８は、本実施例に係る照明光学系４０の構成を示した図である。図８（ａ）には、照明光学系４０を側方から見たときの構成が、図８（ｂ）には、照明光学系４０を上方から見たときの構成が示されている。また、図８（ａ）では、照明光学系４０に加えて、検出光学系９０及びカメラ１００も記載されている。さらに、図８（ｂ）では、照明光学系４０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系３０の代わりに照明光学系４０を備える点を除き、実施例３に係るシート照明顕微鏡と同様である。

照明光学系４０は、レンズ１１とレンズ１２の間にガルバノミラー２１を備える点が、照明光学系３０とは異なっている。ガルバノミラー２１は、回折光学素子３１が形成する複数の光シートで試料Ｓを幅方向に走査するための走査手段であり、光源８０から出射した光が集光する位置に配置されている。また、ガルバノミラー２１の配置される位置は、レンズ１２の前側焦点位置でもある。なお、ガルバノミラー２１は、実施例２に係るガルバノミラー２１と同じものであり、同様に作用する。

従って、本実施例に係るシート照明顕微鏡によれば、シート照明顕微鏡１と同様に、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。また、実施例２に係るシート照明顕微鏡と同様に、ガルバノミラー２１によりレンズ１２から出射する平行光束を幅方向に移動させて、光シートで照明される照明範囲全体を幅方向に移動させることができる。このため、より広い範囲を照明することができる。

図９は、本実施例に係る照明光学系５０の構成を示した図である。図９（ａ）には、照明光学系５０を側方から見たときの構成が、図９（ｂ）には、照明光学系５０を上方から見たときの構成が示されている。また、図９（ａ）では、照明光学系５０に加えて、検出光学系９０及びカメラ１００も記載されている。さらに、図９（ｂ）では、照明光学系５０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系２０の代わりに照明光学系５０を備える点を除き、実施例２に係るシート照明顕微鏡と同様である。

照明光学系５０は、シリンドリカルレンズアレイ１４の代わりに、レンズ１１とガルバノミラー２１の間にシリンドリカルレンズ５１を備える点が、照明光学系２０とは異なっている。

シリンドリカルレンズ５１（第２の光学素子）は、ｘｙ平面内で屈折力を有し、ｙｚ平面内で屈折力を有しないように配置されている。このため、レンズ１１により収斂光に変換された照明光は、ｘｙ平面内において、シリンドリカルレンズ５１で更に収斂する。そして、ガルバノミラー２１の手前で集光し、ｘ方向（ｚ方向と直交する方向）に広がってガルバノミラー２１に入射する。一方、ｙｚ平面内においては、シリンドリカルレンズ５１は照明光に実質的に作用しない。その結果、図９（ａ）に示すように、照明光は、ガルバノミラー２１の偏向面上にｚ方向と直交する直線状に集光する。

照明光学系５０では、シリンドリカルレンズ５１がガルバノミラー２１の偏向面上に直線状に集光させた照明光を、ガルバノミラー２１が偏向する。図９（ｂ）には、ガルバノミラー２１が回転することで異なる方向に偏向された照明光（実線と破線）が示されている。図９（ｂ）に示すように、ガルバノミラー２１により偏向された照明光は、偏向された方向によらず集光レンズとして機能するレンズ１２で照明光学系５０の光軸と平行な主光線を有する光束に変換される。なお、レンズ１２から出射した照明光（即ち、光軸と平行な主光線を有する光束）は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、ｘｚ平面内において平行光束であり、ｘｙ平面内において収斂光束である。

レンズ１２から出射した照明光は、その後、シリンドリカルレンズ１３に入射する。シリンドリカルレンズ１３は、ｘｚ平面内で屈折力を有し、ｘｙ平面内で屈折力を有しないように配置されている。シリンドリカルレンズ１３は、図９（ａ）に示すように、ｘｚ平面内において照明光を収斂させる一方で、図９（ｂ）に示すように、ｘｙ平面内においては照明光に実質的に作用しない。このため、照明光は、シリンドリカルレンズ１３で光シートに変換される。光シートは、試料Ｓの手前で幅方向に一旦集光し、その後、幅方向に発散しながら試料Ｓに照射される。

従って、本実施例に係るシート照明顕微鏡では、試料Ｓ上に散乱体Ｓ１が存在する場合であっても、光シート（厳密には光シートを構成する従属光線）が散乱体Ｓ１の背後の領域に回り込むことができる。このため、散乱体Ｓ１の後方に生じる影Ｓ２を小さくすることができる。また、ガルバノミラー２１を回転させることで光シートは幅方向に平行移動するため、幅方向に異なる複数の位置から同じ角度で光シートを試料Ｓに入射させることができる。このため、露光時間などの所定時間内で積算して算出される照明強度を照明範囲内で均一にすることができる。従って、本実施例に係るシート照明顕微鏡によれば、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。

図１０は、本実施例に係る照明光学系６０の構成を示した図である。図１０（ａ）には、照明光学系６０を側方から見たときの構成が、図１０（ｂ）には、照明光学系６０を上方から見たときの構成が示されている。また、図１０（ａ）では、照明光学系６０に加えて、検出光学系９０及びカメラ１００も記載されている。さらに、図１０（ｂ）では、照明光学系６０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系５０の代わりに照明光学系６０を備える点を除き、実施例５に係るシート照明顕微鏡と同様である。

照明光学系６０は、シリンドリカルレンズ１３と試料Ｓの間に、シリンドリカルレンズアレイ１４を備える点が、照明光学系５０とは異なっている。シリンドリカルレンズアレイ１４の配置は、実施例１に係るシリンドリカルレンズアレイ１４の配置と同様である。

本実施例に係るシート照明顕微鏡によれば、実施例５に係るシート照明顕微鏡と同様に、照明範囲内を均一に照明しつつ影が生じにくいシート照明を実現することができる。また、シリンドリカルレンズアレイ１４が作用することで、光シートがより強く幅方向に発散することになるため、実施例５に係るシート照明顕微鏡に比べて、更に影が生じにくくすることができる。

図１１は、本実施例に係る照明光学系７０の構成を示した図である。図１１（ａ）には、照明光学系７０を側方から見たときの構成が、図１１（ｂ）には、照明光学系７０を上方から見たときの構成が示されている。また、図１１（ａ）では、照明光学系７０に加えて、検出光学系９０及びカメラ１００も記載されている。さらに、図１１（ｂ）では、照明光学系７０に加えて光源８０も記載されている。なお、本実施例に係るシート照明顕微鏡は、照明光学系６０の代わりに照明光学系７０を備える点を除き、実施例６に係るシート照明顕微鏡と同様である。

照明光学系７０は、シリンドリカルレンズアレイ１４の代わりに回折光学素子３１を備える点が、照明光学系６０とは異なっている。なお、回折光学素子３１の配置は、実施例３に係る回折光学素子３１の配置と同様である。
本実施例に係るシート照明顕微鏡によっても、実施例６に係るシート照明顕微鏡と同様の効果を得ることができる。

上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。シート照明顕微鏡は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。この明細書で説明される個別の実施例の文脈におけるいくつかの特徴を組み合わせて単一の実施例としてもよい。

以上の実施例では、試料中の光を透過しない物質の背後に光を入射させることで影の発生を抑える例が示されているが、光を透過しない物質そのものを除去することによって影の発生を抑えてもよい。特に、光を透過しない物質が気泡などの散乱体の場合には、シート照明顕微鏡が、試料Ｓを超音波振動させる超音波振動装置、試料Ｓの周囲の雰囲気を減圧する減圧装置などの除去機構を備えてもよい。

なお、各実施例では、シート照明顕微鏡が正立顕微鏡である場合を想定し、図面の（ａ）は、シート照明顕微鏡を側方から見たときの構成、図面の（ｂ）は、シート照明顕微鏡を上方から見たときの構成が示されていると説明した。しかしながら、シート照明顕微鏡は正立顕微鏡に限られず、倒立型顕微鏡であってもよく、また、検出光学系の光軸Ｘ１と照明光学系の光軸が共に水平となる顕微鏡であってもよい。そのため、各実施例の図面の（ａ）は、シート照明顕微鏡を検出光学系の光軸Ｘ１と照明光学系の射出側の光軸との両方に垂直な方向から見たときの構成、各実施例の図面の（ｂ）は、シート照明顕微鏡を検出光学系の光軸Ｘ１の方向のカメラ側から見たときの構成と表現することもできる。また、試料Ｓの手前に配置されたシリンドリカルレンズアレイ１４及び回折光学素子３１は、試料Ｓを入れる容器に設置されていてもよく、また、容器自体がシリンドリカルレンズアレイ１４及び回折光学素子３１を備えてもよい。

１・・・シート照明顕微鏡、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０・・・照明光学系、１１、１２・・・レンズ、９１・・・対物レンズ、９３・・・結像レンズ、１３、５１・・・シリンドリカルレンズ、１４・・・シリンドリカルレンズアレイ、１４ａ、３１ａ・・・光学素子要素、２１・・・ガルバノミラー、３１・・・回折光学素子、８０・・・光源、９０・・・検出光学系、９２・・・波長選択素子、１００・・・カメラ、１１０・・・コンピュータ、１２０・・・モニタ、Ｓ・・・試料、Ｓ１・・・散乱体、Ｓ２・・・影、Ｘ１・・・光軸

Claims

検出光学系の光軸と略直交する方向から試料を照明する照明光学系を備え、
前記照明光学系は、
光源から出射した光を光シートに変換する第１の光学素子であって、前記光シートは前記試料に照射されたときに前記検出光学系の光軸と略直交するシート形状の照明領域を形成する、第１の光学素子と、
前記光シートが前記光シートの幅方向に収斂または発散するように、前記光源から出射した光に作用する第２の光学素子と、備え、
前記幅方向に異なる複数の位置から予め定められた角度で前記光シートを前記試料に入射させる
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項１に記載のシート照明顕微鏡において、
前記第２の光学素子は、前記幅方向に整列した複数の光学素子要素を有する光学素子アレイであり、
前記照明光学系は、前記光学素子アレイで形成された複数の光シートを前記試料に照射する
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項２に記載のシート照明顕微鏡において、
前記照明光学系は、さらに、
前記光源から出射した光が集光する位置に配置された、前記複数の光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、
前記走査手段で偏向された光を平行光束に変換する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備える
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシート照明顕微鏡において、
前記第２の光学素子は、シリンドリカルレンズアレイである
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項１に記載のシート照明顕微鏡において、
前記照明光学系は、さらに、
光を偏向させる偏向面を有し、前記光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、
前記走査手段で偏向された光が入射する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備え、
前記第２の光学素子は、前記光源から出射した光を前記走査手段の前記偏向面上に直線状に集光させる
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項５に記載のシート照明顕微鏡において、
前記第２の光学素子は、シリンドリカルレンズである
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
検出光学系の光軸と略直交する方向から試料を照明する照明光学系を備え、
前記照明光学系は、
光源から出射した光を光シートに変換する第１の光学素子であって、前記光シートは前記試料に照射されたときに前記検出光学系の光軸と略直交するシート形状の照明領域を形成する、第１の光学素子と、
前記光シートの幅方向に整列した複数の光学素子要素を有する第２の光学素子であって、前記光シートが前記光シートの幅方向に収斂、発散または回折するように、前記光シートに作用する第２の光学素子と、備える
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項７に記載のシート照明顕微鏡において、
前記照明光学系は、さらに、
前記光源から出射した光が集光する位置に配置された、前記複数の光シートで前記試料を前記幅方向に走査する走査手段と、
前記走査手段で偏向された光を平行光束に変換する集光レンズであって、前記走査手段が前記集光レンズの前側焦点位置に位置するように配置された集光レンズと、を備える
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
請求項７または請求項８に記載のシート照明顕微鏡において、
前記第２の光学素子は、回折光学素子またはシリンドリカルレンズアレイである
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。