(57)【要約】【課題】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。【解決手段】試料容器２に収容された試料Ｘに対し、シート状の照明光を入射させる照明光学系３と、照明光学系３により入射される照明光の入射平面に直交する観察光軸Ｐを備え、照明光の照射によって試料Ｘにおいて発生する光によって試料Ｘの像を形成する観察光学系４とを備え、照明光学系３が、観察光軸Ｐ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８と、円筒光束形成光学系８により形成された光束の一部を入射平面に沿う方向に偏向して照明光を形成する偏向光学系９と、偏向光学系９を中心軸回りに移動させる移動機構１０とを備えるシート照明顕微鏡１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸に略一致する中心軸を有する円筒面状の光束を形成する請求項１に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項３】
前記円筒光束形成光学系が、前記観察光軸を挟んで前記中心軸とは反対側に前記円筒面状の光束を形成する請求項１に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項４】
前記照明光学系が、単一の前記円筒光束形成光学系に対し、複数組の前記偏向光学系および前記移動機構を備える請求項３に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項５】
少なくとも前記観察光軸と直交する方向に前記試料容器を移動させる可動ステージを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。
【請求項６】
前記試料容器が、前記可動ステージによる移動方向に沿って異なる位置に前記試料を収容可能である請求項５に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項７】
前記偏向光学系が、前記入射平面内において一定の幅を有する光束からなる前記照明光を形成する請求項１から請求項６のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。
【請求項８】
前記偏向光学系が、前記入射平面に沿う前記照明光の照明光軸と前記観察光軸とを含む平面内において収斂する光束を形成する請求項１から請求項７のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。
【請求項９】
前記偏向光学系を複数備え、
各該偏向光学系が、異なる位置に集光する前記照明光を形成する請求項８に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項１０】
前記偏向光学系が、前記照明光を収斂させる正のパワーを有する光学素子を備え、前記照明光の焦点距離を切り替えるために、交換可能なモジュールにより構成されている請求項８または請求項９に記載のシート照明顕微鏡。
【請求項１１】
前記観察光学系を複数備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。
【請求項１２】
前記偏向光学系が、直列に配置された２以上の偏向部材を備える請求項１から請求項１１のいずれかに記載のシート照明顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート照明顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１５６４４号公報
【特許文献２】特許第５５２５１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るシート照明顕微鏡の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図３】図１のシート照明顕微鏡の第１の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【図４】図１のシート照明顕微鏡の第２の変形例を示す平面図である。
【図５】図１のシート照明顕微鏡の第３の変形例を示す縦断面図である。
【図６】図５のシート照明顕微鏡の矢視Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄを示す図である。
【図７】図５のシート照明顕微鏡の矢視Ｄ−Ｅを示す図である。
【図８】図１のシート照明顕微鏡の第４の変形例を示す縦断面図である。
【図９】図１のシート照明顕微鏡の第５の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】図１のシート照明顕微鏡の第６の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図１２】図１のシート照明顕微鏡の第７の変形例を示す縦断面図である。
【図１３】図１２のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図１４】図１のシート照明顕微鏡の第８の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】図１４のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図１６】図１のシート照明顕微鏡の第９の変形例を示す縦断面図である。
【図１７】図１６のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図１８】図１６のシート照明顕微鏡の偏向光学系の他のモジュールを示す縦断面図である。
【図１９】図１のシート照明顕微鏡の第１０の変形例を示す縦断面図である。
【図２０】図１９のシート照明顕微鏡を示す平面図である。
【図２１】図１のシート照明顕微鏡の第１１の変形例を示す部分的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
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
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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