(57)【要約】【課題】サンプルと照明領域の位置関係を容易に把握する。【解決手段】顕微鏡１は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する第１の方向からサンプルＳを照明し、サンプルＳ内に第１の照明領域を形成する照明光学系１１０と、対物レンズ１２１を含み、第１の照明領域から生じた光に基づいて、サンプルＳを撮像する撮像光学系１２０と、を備える。顕微鏡１は、さらに、対物レンズ１２１の光軸と略直交する第２の方向からサンプルＳを照明する照明光学系１３０と、対物レンズ１２１の光軸と略直交する光軸を有する対物レンズ１３５を含み、照明光学系１３０から出射された光に基づいて、サンプルＳを撮像する撮像光学系１４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対物レンズの光軸と略直交する第１の方向からサンプルを照明し、前記サンプル内に第１の照明領域を形成する第１の照明光学系と、
前記第１の対物レンズを含み、前記第１の照明光学系により形成された前記第１の照明領域から生じた光に基づいて、前記サンプルを撮像する第１の撮像光学系と、
前記第１の対物レンズの光軸と略直交する第２の方向から前記サンプルを照明する第２の照明光学系と、
前記第１の対物レンズの光軸と略直交する光軸を有する第２の対物レンズを含み、前記第２の照明光学系から出射された光に基づいて、前記サンプルを撮像する第２の撮像光学系と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡において、
前記第２の対物レンズと前記第１の照明光学系は、前記サンプルを挟んで対向するように配置されている
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡において、
前記第２の対物レンズの光軸と前記第１の照明光学系の照明光軸が同軸上に位置する
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記第２の照明光学系は、前記第２の撮像光学系と光学素子の一部を共有する反射照明光学系である
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記第１の方向と前記第２の方向は同方向であり、
前記第２の照明光学系は、前記第１の照明光学系と光学素子の一部を共有する透過照明光学系である
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡において、さらに、
前記第２の撮像光学系で撮像された前記サンプルの画像と、前記第１の照明領域の位置を示す位置情報とを、表示装置に表示させる表示制御装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項７】
請求項６に記載の顕微鏡において、
前記位置情報は、画像中の領域を区画するマークであり、
前記表示制御装置は、前記画像中の前記照明領域に対応する領域に前記位置情報を重ねた合成画像を、前記表示装置に表示させる
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項８】
請求項５に記載の顕微鏡において、さらに、
前記第１の照明光学系及び前記第２の照明光学系により前記サンプルを照明している間に前記第２の撮像光学系で撮像された前記サンプルの画像を、表示装置に表示させる表示制御装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記第２の照明光学系が前記サンプルに照射する光の波長は、前記第１の照明光学系が前記サンプルに照射する光の波長よりも長い
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９に記載の顕微鏡において、
前記第１の照明光学系は前記サンプルに可視光を照射し、
前記第２の照明光学系は前記サンプルに近赤外光を照射する
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡において、さらに、
前記第１の対物レンズの光軸と略平行な第３の方向から前記サンプルを照明する第３の照明光学系と、
前記サンプルを挟んで前記第１の対物レンズと対向するように配置された第３の対物レンズを含み、前記第３の照明光学系から出射された光に基づいて、前記サンプルを撮像する第３の撮像光学系と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１に記載の顕微鏡において、
前記第１の対物レンズの光軸と前記第３の対物レンズの光軸が同軸上に位置する
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の顕微鏡において、
前記第３の照明光学系は、前記第３の撮像光学系と光学素子の一部を共有する反射照明光学系である
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の顕微鏡において、
前記第３の照明光学系は、前記第１の撮像光学系と光学素子の一部を共有する透過照明光学系である
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記第２の撮像光学系の総合投影倍率は、前記第３の撮像光学系の総合投影倍率に等しい
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記第２の撮像光学系は、第１のズーム光学系を備え、
前記第３の撮像光学系は、第２のズーム光学系を備え、
前記顕微鏡は、さらに、
前記第２の撮像光学系の総合投影倍率と前記第３の撮像光学系の総合投影倍率が等しくなるように、前記第１のズーム光学系の倍率と前記第２のズーム光学系の倍率とを制御する倍率制御装置を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の顕微鏡において、さらに、
前記サンプルと前記照明領域の相対的な位置関係を変更する駆動装置と、を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記顕微鏡は、ライトシート顕微鏡であり、
前記第１の照明光学系は、光シートで前記第１の照明領域を形成する
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記顕微鏡は、ライトフィールド顕微鏡であり、
前記第１の撮像光学系は、
前記サンプルの像を形成する結像レンズと、
前記撮像装置と、
前記結像レンズと前記撮像装置の間に配置されたマイクロレンズアレイと、を備える
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２０】
第１の対物レンズと略直交する第１の方向から照明されたサンプルを前記第１の対物レンズを介して撮像する顕微鏡を用いて撮像対象領域の設定作業を支援する設定支援方法であって、
前記第１の対物レンズの光軸と略直交する第２の方向から前記サンプルを照明し、
前記第２の方向から照明された前記サンプルを、前記第１の対物レンズの光軸と略直交する光軸を有する第２の対物レンズを介して撮像する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡、設定支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光顕微鏡の分野では、観察光軸（即ち、対物レンズの光軸）に略直交する方向からサンプルにレーザ光を照射して、サンプル中に光シートを形成するライトシート顕微鏡が知られている。ライトシート顕微鏡は、例えば、特許文献１に記載されている。ライトシート顕微鏡は、ポイントスキャンなどが行われる走査型顕微鏡に比べて高速に画像を取得することが可能であり、且つ、撮像平面以外の場所に光を照射しないため、蛍光物質の褪色を抑えて良好な３次元立体像を得ることができる。
【０００３】
近年では、ライトシート顕微鏡の用途は、蛍光タンパクをターゲット分子に標識したゼブラフィッシュのような生物の立体像を得るといった用途に限らない。ライトシート顕微鏡は、スフェロイド、オルガノイドのような３次元培養細胞の３次元立体像を取得し、画像解析技術を利用して薬効の評価を行う、所謂、“創薬スクリーニング”への適用を目的とした技術としても注目される等、幅広いアプリケーションへの応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１２５２０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ライトシート顕微鏡は通常、サンプル又はサンプルに照射する光シートを観察光軸に沿って移動させながら取得した複数の断層像を画像処理することで、３次元立体像を構築する。また、必ずしもサンプル全体の３次元立体像が構築されるわけではなく、撮像対象領域は、３次元立体像の使用目的や時間的制約などに応じて設定される。
【０００６】
しかしながら、撮像対象領域がサンプル中の所望の３次元領域となるように、撮像対象領域を正確に設定することは容易ではなく、特に深さ方向について正確に設定することは極めて難しい。これは、光シートが形成される照明領域がサンプル中のどの範囲（特に、深さ範囲）に位置するかを予め把握することが難しいためである。
【０００７】
例えば、特許文献１には、光シートと観察光学系の焦点面との相対位置関係を検出するための方法が開示されているが、特許文献１に記載の技術は、サンプルと照明領域の相対位置関係を把握することを支援するものではない。
【０００８】
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、サンプルと照明領域の相対位置関係を容易に把握する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る顕微鏡は、第１の対物レンズの光軸と略直交する第１の方向からサンプルを照明し、前記サンプル内に第１の照明領域を形成する第１の照明光学系と、前記第１の対物レンズを含み、前記第１の照明光学系により形成された前記第１の照明領域から生じた光に基づいて、前記サンプルを撮像する第１の撮像光学系と、前記第１の対物レンズの光軸と略直交する第２の方向から前記サンプルを照明する第２の照明光学系と、前記第１の対物レンズの光軸と略直交する光軸を有する第２の対物レンズを含み、前記第２の照明光学系から出射された光に基づいて、前記サンプルを撮像する第２の撮像光学系と、を備える。
【００１０】
本発明の一態様に係る設定支援方法は、第１の対物レンズと略直交する第１の方向から照明されたサンプルを前記第１の対物レンズを介して撮像する顕微鏡を用いて撮像対象領域の設定作業を支援する設定支援方法であって、前記第１の対物レンズの光軸と略直交する第２の方向から前記サンプルを照明し、前記第２の方向から照明された前記サンプルを、前記第１の対物レンズの光軸と略直交する光軸を有する第２の対物レンズを介して撮像する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の態様によれば、サンプルと照明領域の位置関係を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る顕微鏡１の構成を示した図である。
【図２】サンプル容器Ｈの構成を説明するための図である。
【図３】制御装置１０のハードウェアの構成を例示した図である。
【図４】３次元像構築処理のフローチャートの一例である。
【図５】設定支援のため表示装置３０に表示される画面の一例である。
【図６】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の別の例である。
【図７】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図８】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図９】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図１０】第２の実施形態に係る顕微鏡本体２００の構成を示した図である。
【図１１】第３の実施形態に係る顕微鏡本体３００の構成を示した図である。
【図１２】第４の実施形態に係る顕微鏡本体４００の構成を示した図である。
【図１３】絞り４１６の構成を説明するための図である。
【図１４】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図１５】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図１６】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図１７】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【図１８】設定支援のため表示装置３０に表示された画面の更に別の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る顕微鏡１の構成を例示した図である。図２は、サンプル容器Ｈの構成を説明するための図である。図３は、制御装置１０のハードウェアの構成を例示した図である。なお、図１及び図２に示すＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために設けられた直交座標系である。
【００１４】
顕微鏡１は、光シートＬＳを照射することで取得されるサンプルＳの断層像を用いて３次元像を構築するライトシート顕微鏡である。サンプルＳは、例えば、蛍光色素により標識されている生体細胞であり、サンプルＳとともにサンプル容器Ｈに収容された透明化溶液である媒質Ｍによって透明化処理されている。なお、光シートとはシート形状の照明領域を形成する照明光のことである。
【００１５】
サンプル容器Ｈは、図２に示すように、１×４の領域に区画されたマルチウェル構造を有する。サンプル容器Ｈの各ウェルには、サンプル（サンプルＳ、サンプルＳ１、サンプルＳ２、サンプルＳ３）が媒質Ｍに浸された状態で収容されている。サンプル容器Ｈの複数のウェルは、光シートＬＳが入射するＸ方向と直交するＹ方向に整列している。このため、電動ステージ１０１がＹ方向に移動し、電動ステージ１０１に載置されたサンプル容器Ｈが電動ステージ１０１とともにＹ方向に移動することで、撮像対象となるサンプルを切り替えることができる。なお、光シートの入射面又は出射面であるサンプル容器Ｈの両側面は、ウェルが整列しているＹ方向と平行な面であり、光シートの入射方向（Ｘ方向）に直交している。また、サンプル容器Ｈのうち少なくとも光シートが通過する両側面は、光を透過させる材料からなる。
【００１６】
顕微鏡１は、図１に示すように、顕微鏡本体１００と、制御装置１０と、入力装置２０と、表示装置３０を備える。制御装置１０は、顕微鏡本体１００、入力装置２０、及び、表示装置３０に接続されていて、これらの動作を制御する。  
【００１７】
顕微鏡本体１００は、光シートＬＳをサンプルＳに照射する照明光学系１１０と、サンプルＳの蛍光画像を取得する撮像光学系１２０と、を備える。
【００１８】
照明光学系１１０は、顕微鏡１の第１の照明光学系であり、レーザ１１１と、光ファイバー１１２と、ターレット１１９に収容された光学系（レンズ１１３、シリンドリカルレンズ１１４、レンズ１１６、シリンドリカルレンズ１１７）と、絞り１１５を備える。ターレット１１９には、駆動装置１１８が設けられている。駆動装置１１８は、制御装置１０からの命令によりターレット１１９を回転させることで、照明光路上に配置される光学系を切り替える。なお、ターレット１１９には、射出開口数（射出ＮＡ）の異なる光学系が収容されている。射出ＮＡの異なる光学系を切り替えることで、後述するシート形状を有する照明領域のサイズ（厚さ、長さ）を変更することができる。
【００１９】
レーザ１１１は、可視光を出射する可視光レーザであり、例えば、４８８ｎｍの波長のレーザ光を出射する。レーザ１１１のＯＮ／ＯＦＦ、及び、レーザ光の強度は、制御装置１０によって制御される。レーザ光は図示しない集光光学系を介して光ファイバー１１２に導光される。光ファイバー１１２から出射したレーザ光は、ターレット１１９に収容された光学系に入射し、光シートＬＳに変換される。より詳細には、レンズ１１３（又はレンズ１１６）によりコリメートされて、シリンドリカルレンズ１１４（又はシリンドリカルレンズ１１７）によりＺ方向に薄いシート形状を有する光シートＬＳに変換される。その後、光シートＬＳは、絞り１１５で不要な領域（例えば、撮像光学系１２０の視野範囲外）を照明する光が遮断された後に、サンプルＳに照射される。これにより、サンプルＳ内にシート形状を有する照明領域（第１の照明領域）が形成される。即ち、照明光学系１１０は、光シートＬＳで照明領域を形成する。絞り１１５の開口径は、制御装置１０によって制御される。
【００２０】
撮像光学系１２０は、顕微鏡１の第１の撮像光学系であり、ターレット１２８に収容された対物レンズ（対物レンズ１２１、対物レンズ１２６）と、ミラー１２２と、結像レンズ１２３と、エミッションフィルタ１２４と、撮像装置１２５を備える。ターレット１２８には、駆動装置１２７が設けられている。駆動装置１２７は、制御装置１０からの命令によりターレット１２８を回転させることで、撮像光路上に配置される対物レンズを切り替える。なお、ターレット１２８には、倍率の異なる対物レンズ（例えば、１×と１０×の対物レンズ）が収容されている。
【００２１】
対物レンズ１２１、対物レンズ１２６は、無限遠補正型の対物レンズであり、顕微鏡１の第１の対物レンズである。照明光学系１１０により光シートＬＳが照射されたサンプルＳでは、光シートＬＳが照射された照明領域で蛍光が発生する。照明領域から生じた蛍光は、対物レンズ１２１に入射し、対物レンズ１２１で平行光束に変換されて、ミラー１２２を介して結像レンズ１２３に入射する。結像レンズ１２３は、蛍光を集光して撮像装置１２５上に光学像を形成する。なお、サンプルＳで散乱し蛍光とともに撮像光学系１２０に入射したレーザ光は、エミッションフィルタ１２４で遮断される。撮像装置１２５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの２次元イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置１２５は、光学像に基づいて蛍光画像データを生成し、生成した蛍光画像データを制御装置１０へ送信する。
【００２２】
以上のように構成された照明光学系１１０と撮像光学系１２０は、互いに光軸が略直交するように配置されている。より詳細には、照明光学系１１０の照明光軸が撮像光学系１２０に含まれる対物レンズ１２１の光軸と略直交するように、照明光学系１１０と撮像光学系１２０は設けられている。このため、顕微鏡本体１００では、照明光学系１１０は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向（第１の方向）からサンプルＳを照明し、サンプルＳ内に対物レンズ１２１の光軸方向に薄いシート形状を有する照明領域を形成する。
【００２３】
また、シリンドリカルレンズ（シリンドリカルレンズ１１４、シリンドリカルレンズ１１７）は、照明光学系１１０の照明光軸と撮像光学系１２０の光軸（対物レンズ１２１の光軸）がシリンドリカルレンズの焦点位置近傍で交わるように配置されている。これにより、顕微鏡本体１００では、撮像光学系１２０は、照明領域から生じた蛍光に基づいてサンプルＳを撮像し、サンプルＳの蛍光画像を取得することができる。
【００２４】
なお、照明光学系１１０が形成する照明領域は、対物レンズ１２１の光軸方向に薄いシート形状を有していることから、蛍光画像は、サンプルＳの断層像である。また、略直交とは、直交した状態から当業者が設定上又は製造上の誤差と認識し得るような範囲をいい、直交を含む。また、照明光学系１１０の照明光軸と撮像光学系１２０の光軸がシリンドリカルレンズの焦点位置近傍で交わるとは、少なくともシリンドリカルレンズが形成する照明領域内に撮像光学系１２０の光軸が位置することをいい、シリンドリカルレンズの焦点位置が撮像光学系１２０の光軸上に位置することを含む。
【００２５】
顕微鏡本体１００は、さらに、照明光学系１３０と、撮像光学系１４０を備える。照明光学系１３０は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳを照明する、顕微鏡１の第２の照明光学系である。撮像光学系１４０は、照明光学系１３０から出射された光に基づいてサンプルＳを撮像する、顕微鏡１の第２の撮像光学系である。
【００２６】
なお、照明光学系１１０、撮像光学系１２０は、サンプルＳの断層像を得るための構成であるのに対して、照明光学系１３０、撮像光学系１４０は、サンプルＳを側方から見た画像を得るための構成である。また、照明光学系１１０は、サンプルＳに可視光を照射するのに対して、照明光学系１３０は、サンプルＳに近赤外光を照射する。即ち、照明光学系１３０がサンプルＳに照射する光の波長は、照明光学系１１０がサンプルＳに照射する波長よりも長くなっている。
【００２７】
照明光学系１３０は、撮像光学系１４０と光学素子の一部を共有する反射照明光学系であり、光源１３１と、波長選択フィルタ１３２と、照明レンズ１３３と、ハーフミラー１３４と、対物レンズ１３５を備える。
【００２８】
光源１３１は、例えば、ハロゲンランプであり、光源１３１の発光は、制御装置１０によって制御される。波長選択フィルタ１３２は、光源１３１から出射した光のうち、サンプルＳ中の蛍光物質を励起しない波長の光、より具体的には、サンプルＳの励起波長よりも長い波長を有する近赤外光を透過させる。その後、近赤外光は、照明レンズ１３３、ハーフミラー１３４を介して、対物レンズ１３５に入射する。対物レンズ１３５は、低倍（例えば、１×）の無限遠補正型の対物レンズであり、顕微鏡１の第２の対物レンズである。対物レンズ１３５は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する光軸を有するように、配置されている。近赤外光は、対物レンズ１３５によりサンプルＳに照射される。これにより、サンプルＳが対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向から照明される。
【００２９】
撮像光学系１４０は、対物レンズ１３５と、ハーフミラー１３４と、結像レンズ１４１と、撮像装置１４２を備える。対物レンズ１３５とハーフミラー１３４は、照明光学系１３０と共有されている。
【００３０】
照明光学系１３０により照射された近赤外光のうちサンプルＳで反射した近赤外光は、対物レンズ１３５、ハーフミラー１３４を介して結像レンズ１４１に入射する。結像レンズ１４１は、近赤外光を集光して撮像装置１４２上に光学像を形成する。撮像装置１４２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの２次元イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置１４２は、光学像に基づいて明視野画像データを生成し、生成した明視野画像データを制御装置１０へ送信する。
【００３１】
以上のように照明光学系１３０及び撮像光学系１４０は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する光軸を有する対物レンズ１３５を共有している。このため、顕微鏡本体１００は、サンプルＳを対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向（第２の方向）から照明し、サンプルＳを側方から見た画像を取得することができる。また、対物レンズ１３５が低倍の対物レンズであるため、サンプルＳ全体の画像を得ることができる。
【００３２】
さらに、対物レンズ１３５と照明光学系１１０は、サンプルＳを挟んで対向するように配置されている。より詳細には、対物レンズ１３５の光軸と照明光学系１１０の照明光軸は同軸上に位置している。対物レンズ１３５のこのような配置は、サンプル容器Ｈに収容されている複数のサンプルのうちのどのサンプルを観察する場合であっても、サンプルを側方から照明して撮像することを可能とする。
【００３３】
制御装置１０は、例えば、標準的なコンピュータである。制御装置１０は、図３に示すように、プロセッサ１１、メモリ１２、入出力インターフェース１３、ストレージ１４、及び、可搬記録媒体１６が挿入される可搬記録媒体駆動装置１５を備え、これらがバス１７によって相互に接続されている。
【００３４】
プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであり、プログラムを実行してプログラムされた処理、例えば、後述する３次元像構築処理を行う。メモリ１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、プログラムの実行の際に、ストレージ１４または可搬記録媒体１６に記録されているプログラムまたはデータを一時的に記憶する。
【００３５】
入出力インターフェース１３は、制御装置１０以外の装置（例えば、顕微鏡本体１００、入力装置２０、表示装置３０など）と信号をやり取りする回路である。ストレージ１４は、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリであり、主に各種データやプログラムの記録に用いられる。可搬記録媒体駆動装置１５は、光ディスクやコンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体１６を収容するものである。可搬記録媒体１６は、ストレージ１４を補助する役割を有する。ストレージ１４及び可搬記録媒体１６は、それぞれプログラムを記録した非一過性のコンピュータ読取可能媒体の一例である。
【００３６】
なお、図３は、制御装置１０のハードウェア構成の一例であり、制御装置１０はこの構成に限定されるものではない。制御装置１０は、汎用装置ではなく専用装置であってもよい。制御装置１０は、プログラムを実行するプロセッサの代わりに又は加えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの電気回路を備えてもよく、それらの電気回路により、後述する３次元像構築処理が行われてもよい。
【００３７】
入力装置２０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。表示装置３０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイである。
【００３８】
図４は、３次元像構築処理のフローチャートの一例である。図５から図９は、撮像対象領域の設定作業を支援するために表示装置３０に表示される画面例である。以下、図４から図９を参照しながら、顕微鏡１で行われる３次元像構築処理について具体的に説明する。なお、図１に示すように、対物レンズ１２１が撮像光路上に配置され、且つ、レンズ１１３及びシリンドリカルレンズ１１４が照明光路上に配置されている状態から３次元像構築処理が開始される場合を例にして説明する。
【００３９】
顕微鏡１は、まず、第２の照明光学系である照明光学系１３０でサンプルＳを照明する（ステップＳ１０１）。ここでは、照明光学系１３０が対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳを照明する。
【００４０】
次に、顕微鏡１は、第２の撮像光学系である撮像光学系１４０でサンプルＳを撮像する（ステップＳ１０２）。ここでは、対物レンズ１２１の光軸と略直交する対物レンズ１３５を含む撮像光学系１４０が、照明光学系１３０から出射されサンプルＳで反射した近赤外光に基づいて、サンプルＳを撮像し、明視野画像を生成する。なお、撮像光学系１４０の総合投影倍率は、例えば１×であり、明視野画像は、例えば１×の画像である。
【００４１】
その後、顕微鏡１は、撮像光学系１４０で撮像されたサンプルＳの画像を表示する（ステップＳ１０３）。ここでは、制御装置１０は、まず、撮像光学系１４０からサンプルＳの明視野画像Ｍ１を取得する。さらに、制御装置１０は、明視野画像Ｍ１と、照明光学系１３０が形成する照明領域の位置を示す位置情報である照明マークＬ１とを、表示装置３０に表示させる。より具体的には、例えば、図５に示すように、制御装置１０は、明視野画像Ｍ１中の照明領域に対応する領域（以降、照明対応領域と記す）に照明マークＬ１を重ねた合成画像を、表示装置３０に表示させる。照明マークＬ１は、画像中の領域を区画する情報であればよい。なお、照明マークＬ１の幅は、照明光学系１１０が形成する光シートの幅Ｗに相当する。これにより、顕微鏡１の利用者は、照明光学系１１０を用いてサンプルＳを照明した場合に、サンプルＳのどの範囲が照明されるかを容易に把握することができる。
【００４２】
なお、明視野画像Ｍ１中の照明対応領域は、顕微鏡１の設定に基づいて算出される。具体的には、例えば、照明光学系１１０の照明光路上に配置される光学系と絞り１１５の開口径に応じて照明領域のサイズが決定され、撮像光学系１４０の総合投影倍率に基づいて明視野画像Ｍ１中の照明対応領域のサイズが決定される。さらに、照明光学系１１０の照明光軸と対物レンズ１３５の光軸の位置関係から照明対応領域の位置が決定される。顕微鏡１では、照明光学系１１０の照明光軸と対物レンズ１３５の光軸が同軸上に位置することから、照明対応領域は、明視野画像Ｍ１の中心に位置する。
【００４３】
表示装置３０に表示された画像を見た利用者から照明領域の位置を調整する指示があれば（ステップＳ１０４ＹＥＳ）、顕微鏡１は、電動ステージ１０１を移動する（ステップＳ１０５）。ここでは、制御装置１０が電動ステージ１０１を制御する。なお、制御装置１０は、電動ステージ１０１の移動に伴い、照明マークＬ１に対して明視野画像Ｍ１を相対的に移動させて、表示装置３０に表示されている合成画像を更新してもよい。
【００４４】
次に、顕微鏡１は、第１の照明光学系である照明光学系１１０でサンプルＳを照明し（ステップＳ１０６）、第１の撮像光学系である撮像光学系１２０でサンプルＳを撮像する（ステップＳ１０７）。ここでは、照明光学系１１０が対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳを照明し、光シートＬＳで照明領域を形成する。そして、撮像光学系１２０が照明領域から生じた蛍光に基づいてサンプルＳを撮像し蛍光画像を生成する。なお、撮像光学系１２０の総合投影倍率は、例えば１×であり、蛍光画像は、例えば１×の画像である。
【００４５】
その後、顕微鏡１は、表示装置３０の画像表示を更新する（ステップＳ１０８）。ここでは、制御装置１０は、まず、撮像光学系１２０からサンプルＳの蛍光画像Ｍ２を取得する。さらに、制御装置１０は、図６に示すように、明視野画像Ｍ１と照明マークＬ１からなる合成画像の隣に、蛍光画像Ｍ２が表示されるように、表示装置３０の画像表示を更新する。これにより、顕微鏡１の利用者は、サンプルＳの断層像（蛍光画像Ｍ２）と、サンプルＳを側方から見た画像（明視野画像Ｍ１）を同時に確認して、サンプルＳの形状等を把握することができる。
【００４６】
表示装置３０に表示された画像を見た利用者から倍率変更の指示があれば（ステップＳ１０９ＹＥＳ）、顕微鏡１は、倍率を変更する（ステップＳ１１０）。ここでは、制御装置１０は、駆動装置１２７を制御して、利用者に指示された倍率（例えば、１０×）に対応する対物レンズ１２６が撮像光路上に位置するように駆動装置１２７にターレット１２８を回転させる。また、制御装置１０は、駆動装置１１８を制御して、撮像光路上に配置された対物レンズ１２６に対応する光学系（例えば、レンズ１１６、シリンドリカルレンズ１１７）が照明光路上に位置するようにターレット１１９を回転させる。さらに、制御装置１０は、絞り１１５の開口径を対物レンズ１２６に応じた開口径に変更する。
【００４７】
倍率が変更されると、顕微鏡１は、表示装置３０の画像表示を更新する（ステップＳ１１１）。ここでは、制御装置１０は、まず、明視野画像Ｍ１上の照明対応領域のサイズと蛍光画像Ｍ２中の照明対応領域のサイズを計算し、さらに、蛍光画像Ｍ２中の実視野に対応する領域（以降、視野対応領域と記す）のサイズを計算する。その後、制御装置１０は、図７に示すように、明視野画像Ｍ１中の算出された照明対応領域に照明マークＬ１を重ねた合成画像を、表示装置３０に表示させる。なお、照明マークＬ１の幅は、照明光学系１１０が形成する光シートの幅Ｗに相当する。さらに、制御装置１０は、図７に示すように、蛍光画像Ｍ２中の算出された照明対応領域に照明マークＬ２を重ね、算出された視野対応領域に視野マークＦを重ねた合成画像を、表示装置３０に表示させる。
【００４８】
その後、顕微鏡１は、利用者からの撮像対象領域の指定を受け付ける。利用者は、入力装置２０を用いて画面上で撮像対象領域を指定する。３次元領域である撮像対象領域は、蛍光画像Ｍ２上の２次元領域と明視野画像Ｍ１上の２次元領域を利用者がそれぞれ指定することで、指定される。図８には、利用者によって２つの離間した３次元領域（領域Ｒ１、領域Ｒ２）が撮像対象領域として指定された例が示されている。なお、蛍光画像Ｍ２上で指定された２次元領域を構成する小領域は、視野対応領域のサイズを示している。
【００４９】
指定された撮像対象領域が設定される（ステップＳ１１２ＹＥＳ）と、顕微鏡１は、表示装置３０の画像表示を更新する（ステップＳ１１３）。ここでは、制御装置１０は、明視野画像Ｍ１上で指定された２次元領域を撮像ピッチ（断層像間の間隔）で分割して複数の小領域に区画する。なお、撮像ピッチは、自動又は手動で顕微鏡１に設定される。そして、制御装置１０は、図９に示すように、サンプルＳ外の小領域を除外した領域（領域Ｒ１ａ、領域Ｒ２ａ）が表示されるように、表示装置３０の画像表示を更新する。
【００５０】
更新された画像表示を確認した利用者によって撮像対象領域が確定されると（ステップＳ１１４ＹＥＳ）、顕微鏡１は、設定された撮像対象領域の３次元像を構築する（ステップＳ１１５）。ここでは、顕微鏡本体１００が撮像対象領域内で複数の断層像を撮像し、顕微鏡本体１００で取得した複数の断層像を制御装置１０が画像処理することで、３次元像を構築する。
【００５１】
以上のように顕微鏡１では、照明光学系１３０と撮像光学系１４０を備えることで、サンプルＳを側方から見た画像を取得することができる。このため、画像上に照明領域を表示することで、サンプルＳと照明領域の位置関係、特に深さ方向についての位置関係を容易に把握することができる。従って、３次元像を構築する際の撮像対象領域の正確な設定を支援することができる。
【００５２】
また、顕微鏡１では、照明光学系１１０から出射される光の波長よりも長い、サンプルＳ中の蛍光物質を励起しない波長の光を照明光学系１３０が照射する。このため、サンプルＳの褪色を避けながら、サンプルＳと照明領域の位置関係を把握することができる。従って、３次元像の構築に用いられる断層像の劣化を抑制しながら、撮像対象領域を正確に設定することが可能となる。
【００５３】
また、顕微鏡１では、撮像光学系１４０で撮像したサンプルＳの画像に加えて、撮像光学系１２０で撮像したサンプルＳの画像を表示装置３０に表示させる。このため、サンプルＳの３次元形状を把握することが可能であり、撮像対象領域をさらに容易に設定することができる。また、顕微鏡１では、視野マークＦや照明マーク（Ｌ１、Ｌ２）が画像上に表示される。これらのマークは、利用者が目的に応じた対物レンズを選択する助けとなるという点で有益である。
【００５４】
なお、表示装置３０に表示される２つの画像の倍率は等しいことが望ましい。これは、異なる方向から撮像された画像の倍率が同じであれば、サンプルＳの全体形状の把握が容易となるからである。このため、撮像光学系１４０の総合投影倍率は、複数の対物レンズを備える撮像光学系１２０の最も低い総合投影倍率と等しいことが望ましい。換言すると、撮像光学系１４０の撮像範囲は、撮像光学系１２０の撮像範囲以上であることが望ましい。
【００５５】
［第２の実施形態］
図１０は、本実施形態に係る顕微鏡本体２００の構成を示した図である。本実施形態に係る顕微鏡は、ライトシート顕微鏡であり、顕微鏡本体１００の代わりに顕微鏡本体２００を備える点が、顕微鏡１とは異なる。その他の構成は、顕微鏡１と同様である。
【００５６】
顕微鏡本体２００は、照明光学系１３０と撮像光学系１４０の代わりに照明光学系２３０と撮像光学系２４０を備える点と、照明光学系２５０と撮像光学系２６０を備える点が、顕微鏡本体１００とは異なる。その他の構成は、顕微鏡本体１００と同様である。
【００５７】
照明光学系２３０は、対物レンズ１２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳを照明する、本実施形態に係る顕微鏡の第２の照明光学系である。また、撮像光学系２４０は、照明光学系２３０から出射された光に基づいてサンプルＳを撮像する、本実施形態に係る顕微鏡の第２の撮像光学系である。
【００５８】
照明光学系２３０、撮像光学系２４０は、対物レンズ１３５の代わりに対物レンズ２３５を備える点が、照明光学系１３０、撮像光学系１４０と異なる。対物レンズ２３５は、倍率を連続的に変更するズーム機能を備えるズーム対物レンズであり、本実施形態に係る顕微鏡の第１のズーム光学系である。対物レンズ２３５の倍率は、制御装置１０によって制御される。
【００５９】
照明光学系２５０は、対物レンズ１２１の光軸と略平行な方向からサンプルＳを照明する、本実施形態に係る顕微鏡の第３の照明光学系である。照明光学系２５０は、撮像光学系２６０と光学素子の一部を共有する反射照明光学系であり、光源２５１と、波長選択フィルタ２５２と、照明レンズ２５３と、ハーフミラー２５４と、対物レンズ２５５を備える。
【００６０】
光源２５１は、例えば、ハロゲンランプであり、光源２５１の発光は、制御装置１０によって制御される。波長選択フィルタ２５２は、光源２５１から出射した光のうち、サンプルＳ中の蛍光物質を励起しない波長の光、より具体的には、サンプルＳの励起波長よりも長い波長を有する近赤外光を透過させる。その後、近赤外光は、照明レンズ２５３、ハーフミラー２５４を介して、対物レンズ２５５に入射する。
【００６１】
対物レンズ２５５は、倍率を連続的に変更するズーム機能を備えるズーム対物レンズであり、本実施形態に係る顕微鏡の第３の対物レンズであり、且つ、第２のズーム光学系である。対物レンズ２５５の倍率は、制御装置１０によって制御される。また、対物レンズ２３５は、サンプルＳを挟んで対物レンズ１２１と対向するように配置される。より詳細には、対物レンズ２３５は、対物レンズ１２１の光軸と対物レンズ２３５の光軸が同軸上に位置するように、配置される。近赤外光は、対物レンズ２３５によりサンプルＳに照射される。これにより、サンプルＳが対物レンズ１２１の光軸と略平行な方向から照明される。また、略平行とは、平行状態から当業者が設定上又は製造上の誤差と認識し得るような範囲をいい、平行を含む。
【００６２】
撮像光学系２６０は、照明光学系２５０から出射された光に基づいてサンプルＳを撮像する、本実施形態に係る顕微鏡の第３の撮像光学系である。撮像光学系２６０は、対物レンズ２５５と、ハーフミラー２５４と、結像レンズ２６１と、撮像装置２６２を備える。対物レンズ２５５とハーフミラー２５４は、照明光学系２５０と共有されている。
【００６３】
照明光学系２５０により照射された近赤外光のうちサンプルＳで反射した近赤外光は、対物レンズ２５５、ハーフミラー２５４を介して結像レンズ２６１に入射する。結像レンズ２６１は、近赤外光を集光して撮像装置２６１上に光学像を形成する。撮像装置２６１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの２次元イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置２６１は、光学像に基づいて明視野画像データを生成し、生成した明視野画像データを制御装置１０へ送信する。
【００６４】
なお、顕微鏡本体２００では、撮像光学系２４０の総合投影倍率は、撮像光学系２６０の総合投影倍率に等しい。具体的には、制御装置１０が、撮像光学系２４０の総合投影倍率が撮像光学系２６０の総合投影倍率に等しくなるように、対物レンズ２３５の倍率と対物レンズ２５５の倍率を制御する。即ち、制御装置１０は、対物レンズ２３５と対物レンズ２５５の倍率を制御する倍率制御装置である。
【００６５】
本実施形態に係る顕微鏡も、ステップＳ１０６で第３の照明光学系が照明し、ステップＳ１０７で第３の撮像光学系が撮像する点を除き、図４に示す３次元像構築処理と同様の処理を行う。これにより、顕微鏡１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
さらに、本実施形態に係る顕微鏡では、撮像対象領域の設定を支援するために表示装置３０に表示される画像が、照明光学系１１０及び撮像光学系１２０の代わりに照明光学系２５０及び撮像光学系２６０によって取得される。撮像対象領域の設定のために蛍光画像が取得されることがないため、サンプルＳの褪色を避けながら、撮像対象領域を正確に設定する可能となる。また、撮像光学系２４０と撮像光学系２６０がズーム光学系を備えているため、様々なサイズを有するサンプルに対応可能である。また、撮像光学系２４０と撮像光学系２６０の総合投影倍率が等しくなるように制御されるため、サンプルＳの３次元形状を容易に把握することができる。
【００６７】
［第３の実施形態］
図１１は、本実施形態に係る顕微鏡本体３００の構成を示した図である。本実施形態に係る顕微鏡は、ライトシート顕微鏡であり、顕微鏡本体２００の代わりに顕微鏡本体３００を備える点が、第２の実施形態に係る顕微鏡とは異なる。その他の構成は、第２の実施形態に係る顕微鏡と同様である。
【００６８】
顕微鏡本体３００は、対物レンズ１２１の光軸方向からサンプルＳを照明する第３の照明光学系（照明光学系３５０）を備える点は顕微鏡本体２００と同様である。ただし、第３の照明光学系が第３の撮像光学系と光学素子の一部を共有する反射照明光学系として構成される代わりに、第１の撮像光学系と光学素子の一部を共有する透過照明光学系として構成される点が、顕微鏡本体２００とは異なる。
【００６９】
照明光学系３５０は、光源３５１と、波長選択フィルタ３５２と、照明レンズ３５３と、ダイクロイックミラー３５４と、対物レンズ（対物レンズ１２１、対物レンズ１２６）を備える。なお、ダイクロイックミラー３５４と対物レンズは、第１の撮像光学系である撮像光学系３２０と共有されている。
【００７０】
光源３５１は、例えば、ハロゲンランプであり、光源３５１の発光は、制御装置１０によって制御される。波長選択フィルタ３５２は、光源３５１から出射した光のうち、サンプルＳ中の蛍光物質を励起しない波長の光、より具体的には、サンプルＳの励起波長よりも長い波長を有する近赤外光を透過させる。波長選択フィルタ３５２を透過した近赤外光は、照明レンズ３５３、ダイクロイックミラー３５４を介して、対物レンズ１２１に入射する。なお、照明レンズ３５３は、制御装置１０によって制御されるズームレンズであり、ダイクロイックミラー３５４は、赤外光を反射し可視光を透過させる特性を有する。近赤外光は、対物レンズ１２１によりサンプルＳに照射される。これにより、サンプルＳが対物レンズ１２１の光軸方向から照明される。
【００７１】
さらに、第３の照明光学系が透過照明光学系として構成されていることに伴い、顕微鏡本体３００は、撮像光学系１２０の代わりに撮像光学系３２０を備える点、撮像光学系２６０の代わりに撮像光学系３６０を備える点も、顕微鏡本体２００とは異なっている。
【００７２】
なお、撮像光学系３２０は、ダイクロイックミラー３５４を有する点が撮像光学系１２０とは異なり、その他の点は撮像光学系１２０と同様である。また、撮像光学系３６０は、ハーフミラー２５４を有しない点が撮像光学系２６０とは異なり、その他の点は撮像光学系２６０と同様である。
【００７３】
本実施形態に係る顕微鏡でも、ステップＳ１０６で第３の照明光学系が照明し、ステップＳ１０７で第３の撮像光学系が撮像する点を除き、図４に示す３次元像構築処理と同様の処理を行う。これにより、第２の実施形態に係る顕微鏡と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
［第４の実施形態］
図１２は、本実施形態に係る顕微鏡本体４００の構成を示した図である。図１３は、絞り４１６の構成を説明するための図である。本実施形態に係る顕微鏡は、ライトフィールド顕微鏡であり、顕微鏡本体１００の代わりに顕微鏡本体４００を備える点が、顕微鏡１とは異なる。その他の構成は、顕微鏡１と同様である。
【００７５】
顕微鏡本体４００は、断面形状が矩形形状の平行光束ＰＬをサンプルＳに照射する照明光学系４１０と、サンプルＳの蛍光画像を取得する撮像光学系４２０と、を備える。
【００７６】
照明光学系４１０は、本実施形態に係る顕微鏡の第１の照明光学系であり、レーザ４１１と、ダイクロイックミラー４１２と、ミラー４１３と、光ファイバー４１４と、レンズ４１５と、絞り４１６と、ミラー４１７を備える。絞り４１６は、図１３に示すように、制御装置１０によって制御される４枚のブレード（ブレード４１６ａ、ブレード４１６ｂ、ブレード４１６ｃ、ブレード４１６ｄ）を含んでいる。制御装置１０は、開口の中心がレンズ４１５の光軸上に維持されるように、４枚のブレードを制御する。
【００７７】
レーザ４１１は、可視光を出射する可視光レーザであり、例えば、４８８ｎｍの波長のレーザ光を出射する。レーザ４１１のＯＮ／ＯＦＦ、及び、レーザ光の強度は、制御装置１０によって制御される。レーザ光は図示しない集光光学系、ダイクロイックミラー４１２、ミラー４１３を介して光ファイバー４１４に導光される。光ファイバー４１４から出射したレーザ光は、レンズ４１５で平行光束に変換される。絞り４１６を通過した断面形状が矩形の平行光束ＰＬは、ミラー４１７で反射し、対物レンズ４２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳに照射される。絞り４１６の開口のサイズは、制御装置１０によって予め後述する撮像光学系４２０の焦点深度に応じたサイズに調整されている。これにより、サンプルＳ内に撮像光学系４２０の焦点深度に応じた厚さを有する照明領域（第１の照明領域）が形成される。
【００７８】
撮像光学系４２０は、本実施形態に係る顕微鏡の第１の撮像光学系であり、ライトフィールド光学系である。撮像光学系４２０は、対物レンズ４２１と、ダイクロイックミラー４２２と、サンプルＳの光学像を形成する結像レンズ４２３と、エミッションフィルタ４２４と、マイクロレンズアレイ４２５と、撮像装置４２６を備える。
【００７９】
対物レンズ４２１は、無限遠補正型の対物レンズであり、本実施形態に係る顕微鏡の第１の対物レンズである。照明光学系４１０により平行光束ＰＬが照射されたサンプルＳでは、その照明領域で蛍光が発生する。照明領域から生じた蛍光は、対物レンズ４２１に入射し、対物レンズ４２１で平行光束に変換されて、ダイクロイックミラー４２２を介して結像レンズ４２３に入射する。その後、蛍光は、結像レンズ４２３、エミッションフィルタ４２４、結像レンズ４２３と撮像装置４２６の間であって結像レンズ４２３の焦点面近傍に配置されたマイクロレンズアレイ４２５を介して、撮像装置４２６に入射する。なお、サンプルＳで散乱し蛍光とともに撮像光学系４２０に入射したレーザ光は、ダイクロイックミラー４２２及びエミッションフィルタ４２４で遮断される。撮像装置４２６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの２次元イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置４２６は、マイクロレンズアレイ４２５を介して入射した蛍光に基づいて蛍光画像データを生成し、生成した蛍光画像データを制御装置１０へ送信する。なお、撮像光学系４２０で生成される蛍光画像データには、三次元データが含まれている。
【００８０】
以上のように構成された照明光学系４１０と撮像光学系４２０は、互いに光軸が略直交するように配置されている。より詳細には、照明光学系４１０の照明光軸が撮像光学系４２０に含まれる対物レンズ４２１の光軸と略直交するように、照明光学系４１０と撮像光学系４２０は設けられている。このため、顕微鏡本体４００では、照明光学系４１０は、対物レンズ４２１の光軸と略直交する方向（第１の方向）からサンプルＳを照明し、サンプルＳ内に撮像光学系４２０の焦点深度に応じた厚さを有する照明領域を形成する。
【００８１】
顕微鏡本体４００は、さらに、顕微鏡本体１００と同様に、照明光学系１３０と、撮像光学系１４０を備える。照明光学系１３０は、対物レンズ４２１の光軸と略直交する方向からサンプルＳを照明する、本実施形態に係る顕微鏡の第２の照明光学系である。撮像光学系１４０は、照明光学系１３０から出射された光に基づいてサンプルＳを撮像する、本実施形態に係る顕微鏡の第２の撮像光学系である。
【００８２】
顕微鏡本体４００は、さらに、照明光学系４３０を備える。照明光学系４３０は、対物レンズ４２１の光軸と略直交する方向であって、第１の照明光学系である照明光学系４１０と同じ方向からサンプルＳを照明する照明光学系である。照明光学系４３０は、照明光学系１３０と同様に、第２の照明光学系として機能する。
【００８３】
照明光学系４３０は、第１の照明光学系４１０と光学素子の一部を共有する透過照明光学系であり、レーザ４３１と、ダイクロイックミラー４１２と、ミラー４１３と、光ファイバー４１４と、レンズ４１５と、絞り４１６と、ミラー４１７を備える。レーザ４３１以外の光学素子は、照明光学系４１０と共有されている。
【００８４】
レーザ４３１は、近赤外光を出射するレーザであり、レーザ４３１の発光は、制御装置１０によって制御される。レーザ４３１から出射した近赤外光は、ダイクロイックミラー４１２、ミラー４１３を介して、光ファイバー４１４に導光される。光ファイバー４１４から出射したレーザ光は、レンズ４１５で平行光束に変換される。制御装置１０は、絞り４１６の開口を十分に大きさサイズ（例えば、最大サイズ）に調整した後にレーザ４３１を発光させる。このため、大きな光束径を有する近赤外光がミラー４１７を介して、サンプルＳに照射される。撮像光学系１４０は、照明光学系４３０から出射された光に基づいて、つまり、サンプルＳを透過した近赤外光に基づいて、サンプルＳを撮像してもよい。
【００８５】
顕微鏡本体４００は、さらに、照明光学系４５０と撮像光学系４６０を備える。照明光学系４５０は、対物レンズ４２１の光軸方向からサンプルＳを照明する、本実施形態に係る顕微鏡の第３の照明光学系である。撮像光学系４６０は、照明光学系４５０から出射された光に基づいてサンプルＳを撮像する、本実施形態に係る顕微鏡の第３の撮像光学系である。
【００８６】
照明光学系４５０は、撮像光学系４２０と光学素子の一部を共有する透過照明光学系であり、光源４５１と、波長選択フィルタ４５２と、照明レンズ４５３と、ダイクロイックミラー４２２と、対物レンズ４２１を備える。対物レンズ４２１とダイクロイックミラー４２２は、撮像光学系４２０と共有されている。
【００８７】
光源４５１は、例えば、ハロゲンランプであり、光源４５１の発光は、制御装置１０によって制御される。波長選択フィルタ４５２は、光源４５１から出射した光のうち、サンプルＳ中の蛍光物質を励起しない波長の光、より具体的には、サンプルＳの励起波長よりも長い波長を有する近赤外光を透過させる。その後、近赤外光は、照明レンズ４５３、ダイクロイックミラー４２２を介して、対物レンズ４２１に入射し、対物レンズ４２１によりサンプルＳに照射される。これにより、サンプルＳが対物レンズ４２１の光軸方向から照明される。  
【００８８】
撮像光学系４６０は、対物レンズ４６１と、結像レンズ４６２と、撮像装置４６３を備える。照明光学系４５０により照射された近赤外光のうちサンプルＳを透過した近赤外光は、対物レンズ４６１を介して結像レンズ４６２に入射する。結像レンズ４６２は、近赤外光を集光して撮像装置４６３上に光学像を形成する。撮像装置４６３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの２次元イメージセンサを備えたデジタルカメラである。撮像装置４６３は、光学像に基づいて明視野画像データを生成し、生成した明視野画像データを制御装置１０へ送信する。
【００８９】
本実施形態に係る顕微鏡も、ステップＳ１０６で第３の照明光学系が照明し、ステップＳ１０７で第３の撮像光学系が撮像する点を除き、図４に示す３次元像構築処理と同様の処理を行う。図１４から図１８は、撮像対象領域の設定作業を支援するために表示装置３０に表示される画面例である。図１４、図１５、図１６は、それぞれ、ステップＳ１０３、ステップＳ１０８、ステップＳ１１１において表示される画面の一例である。また、図１７は、ステップＳ１１２において利用者が撮像対象領域を指定中に表示される画面の一例であり、図１８は、ステップＳ１１３において表示される画面の一例である。図１８には、撮像光学系４２０の焦点深度に基づいて、明視野画像Ｍ１上で指定された２次元領域Ｒ３をＺ方向に２分割して複数の小領域に区画した例が示されている。本実施形態に係る顕微鏡によっても、第２の実施形態に係る顕微鏡と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
照明光学系４１０と照明光学系１３０は、サンプルＳを同時に照明してもよい。制御装置１０は、照明光学系４１０及び照明光学系１３０によりサンプルＳを照明している間に撮像光学系１４０で撮像されたサンプルＳの画像を、表示装置３０に表示させてもよい。この場合、制御装置１０は、画像中の照明対応領域が明るくなるため、実際に照明領域が形成された位置を確認することができる。また、撮像光学系１４０で取得した画像に照明マークＬ１を重ねて表示する必要もない。
【００９１】
また、褪色を抑制するため、照明光学系４１０の代わりに照明光学系４３０を用いてもよい。つまり、制御装置１０は、照明光学系４３０及び照明光学系１３０によりサンプルＳを照明している間に撮像光学系１４０で撮像されたサンプルＳの画像を、表示装置３０に表示させてもよい。この場合、制御装置１０は、絞り４１６の開口のサイズを撮像光学系４２０の被写界深度（焦点深度）に応じたサイズに調整した後に、照明光学系４１０と照明光学系４３０によりサンプルＳを照明すればよい。
【００９２】
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。顕微鏡、及び設定支援方法は、特許請求の範囲の記載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。第１から第三の照明光学系は、透過照明光学系として構成しても、反射照明光学系として構成してもよい。また、透過照明光学系と反射照明光学系の両方を設けて、観察対象のサンプルの反射率や透過率に基づいて使用する照明光学系を選択できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１・・・顕微鏡、１０・・・制御装置、１１・・・プロセッサ、１２・・・メモリ、１３・・・入出力インターフェース、１４・・・ストレージ、１５・・・可搬記録媒体駆動装置、１６・・・可搬記録媒体、１７・・・バス、２０・・・入力装置、３０・・・表示装置、１００、２００、３００、４００・・・顕微鏡本体、１０１・・・電動ステージ、１１０、１３０、２３０、２５０、３５０、４１０、４３０、４５０・・・照明光学系、１１１、４１１、４３１・・・レーザ、１１２、４１４・・・光ファイバー、１１３、１１６、４１５・・・レンズ、１１４、１１７・・・シリンドリカルレンズ、１１５、４１６・・・絞り、１１８、１２７・・・駆動装置、１１９、１２８・・・ターレット、１２０、１４０、２４０、２６０、３２０、３６０、４２０、４６０・・・撮像光学系、１２１、１２６、１３５、２３５、２５５、４２１、４６１・・・対物レンズ、１２２、４１３、４１７・・・ミラー、１２３、１４１、２６１、４２３、４６２・・・結像レンズ、１２４、４２４・・・エミッションフィルタ、１２５、１４２。２６２、４２６、４６３・・・撮像装置、１３１、２５１、３５１、４５１・・・光源、１３２、２５２、３５２、４５２・・・波長選択フィルタ、１３３、２５３、３５３、４５３・・・照明レンズ、１３４、２５４・・・ハーフミラー、３５４、４１２、４２２・・・ダイクロイックミラー、４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１７ｄ・・・ブレード、４２５・・・マイクロレンズアレイ、Ｆ・・・視野マーク、Ｈ・・・サンプル容器、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・照明マーク、ＬＳ・・・光シート、Ｍ・・・媒質、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・画像、ＰＬ・・・平行光束、Ｒ１、Ｒ１ａ、Ｒ２、Ｒ３・・・領域、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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