(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる複数の方向から標本を照明するシート照明顕微鏡において、照明方向間での励起光のズレを補正可能な技術を提供する。【解決手段】シート照明顕微鏡１００は、複数の方向から標本へ向けて励起光を出射する照明光学系１５と、照明光学系１５が出射する励起光の出射位置、出射方向を変更する昇降ステージ１１及び傾斜ステージ１２と、照明光学系１５が出射する励起光の波長の切り替えに応じて、複数の方向から出射される励起光間での照射平面のズレを補正するように昇降ステージ１１及び傾斜ステージ１２を制御する制御装置２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の方向から標本へ向けて励起光を出射する照明光学系と、
前記照明光学系が出射する励起光の出射位置、出射方向を変更する光調節機構と、
前記照明光学系が出射する励起光の波長の切り替えに応じて、前記複数の方向から出射される励起光間での照射平面のズレを補正するように前記光調節機構を制御する制御装置と、を備える
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載のシート照明顕微鏡において、
前記光調節機構は、高さ方向に前記出射位置を変更し、
前記制御装置は、前記複数の方向から出射される励起光間での照射平面の高さ方向の位置ズレを補正するように前記光調節機構による前記出射位置の変更を制御する
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項３】
請求項１に記載のシート照明顕微鏡において、
前記光調節機構は、前記照明光学系が出射する励起光の出射方向を傾斜させるように前記出射方向を変更し、
前記制御装置は、前記複数の方向から出射される励起光間での照射平面の角度ズレを補正するように前記光調節機構による前記出射方向の変更を制御する
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のシート照明顕微鏡において、
前記光調節機構は、前記照明光学系の少なくとも一部を移動させる駆動ステージである
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のシート照明顕微鏡において、
前記光調節機構は、前記照明光学系内で励起光を偏向する駆動ミラーである
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のシート照明顕微鏡において、
前記制御装置は、規定の平面に対する、前記照明光学系が出射する励起光の波長に応じた照射平面のズレに基づき、該ズレを補正するように前記光調節機構を制御する
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のシート照明顕微鏡において、
前記制御装置は、前記照明光学系が前記標本へ向けて励起光を出射する一方向における照射平面に対する、前記照明光学系が他の方向から出射する励起光の波長に応じた照射平面のズレに基づき、該ズレを補正するように前記光調節機構を制御する
ことを特徴とするシート照明顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同一平面上の異なる方向から標本を照明するシート照明顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
同一平面上の異なる複数の方向から標本に対して励起光を照射するシート照明顕微鏡が知られている。例えば、特許文献１に記載されるような、検出光学系の光軸と直交する二方向から標本を照明する構成が一般的である。
【０００３】
同一平面上の二方向（複数の方向）から標本を照明することで、一方向から照明する構成において生じ得た、標本上の照明光学系から遠い領域での照明効率の低下を抑制できるとともに、縞消しの効果も奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／１１５８９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方で、励起光の波長を切り替えて観察を行ったとき、照明光学系内の光ファイバの研磨精度やレンズがもつ収差などにより、照明方向毎に照明光路のズレが生じ得る。その結果、標本上の異なる二平面を照明してしまうといった事態が起こり得る。そのような場合、シート照明顕微鏡において同一平面上の二方向から照明することによって本来奏するはずの上述の効果を得られなくなる。
【０００６】
以上の実情を鑑みて、本発明では、異なる複数の方向から標本を照明するシート照明顕微鏡において、励起光の波長の切り替え時に生じる照明方向間での励起光のズレを補正可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様におけるシート照明顕微鏡は、複数の方向から標本へ向けて励起光を出射する照明光学系と、前記照明光学系が出射する励起光の出射位置、出射方向を変更する光調節機構と、前記照明光学系が出射する励起光の波長の切り替えに応じて、前記複数の方向から出射される励起光間での照射平面のズレを補正するように前記光調節機構を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、異なる複数の方向から標本を照明するシート照明顕微鏡において、励起光の波長の切り替え時に生じる照明方向間での励起光のズレを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態におけるシート照明顕微鏡の構成を示す図
【図２】規定の平面に対する励起光の角度を測定する様子を示す図
【図３】制御装置が有する機能をまとめた図
【図４】観察中、励起光の波長が切り替えられた際に、制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャート
【図５】第２の実施形態におけるシート照明顕微鏡の構成を示す図
【図６】第３の実施形態におけるシート照明顕微鏡の構成の一部を示す図
【図７】第３の実施形態におけるシート照明顕微鏡の構成の一部を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施形態におけるシート照明顕微鏡１００について説明する。図１は、シート照明顕微鏡１００の構成を示す図である。
【００１１】
シート照明顕微鏡１００は、照明光学系１５、昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２、標本等を固定する不図示のステージ、Z方向（高さ方向）から標本からの蛍光を取り込み検出する不図示の検出光学系、制御装置２０を備えている。
【００１２】
照明光学系１５は、光源ユニット１、挿脱可能なミラー２、レンズ３、４、光ファイバ５、６、レンズ７、９、シリンドリカルレンズ８、１０、を有している。
【００１３】
光源ユニット１は、標本へ照射するための励起光を出力する。また、光源ユニット１は、異なる波長の蛍光観察に対応するため、複数の波長の励起光を切り替えることが可能であるものとする。
【００１４】
光源ユニット１からの励起光は、ミラー２が挿脱されることにより二方向に分離されてそれぞれ、レンズ３、光ファイバ５、レンズ７、シリンドリカルレンズ８を介して標本へ照射されるものと、レンズ４、光ファイバ６、レンズ９、シリンドリカルレンズ１０を介して標本へ照射されるものとにわけられる。即ち、照明光学系１５は、複数の方向（二方向）から標本へ向けて励起光を照射する。
【００１５】
シリンドリカルレンズ８、１０は、Z方向にのみパワーを有し、平面上に広がりを有した励起光（シート光）を標本へ照射する。また、照明光軸方向をX方向としたとき、シート光が広がりを有する方向であるY方向をシート光の幅方向とも表記する。
【００１６】
昇降ステージ１１は、照明光学系１５の一部の構成（レンズ７、９、シリンドリカルレンズ８、１０）の下部に備え付けられており、Z方向に駆動することで照明光学系１５の一部の構成（レンズ７、９、シリンドリカルレンズ８、１０）とともに昇降する。即ち、昇降ステージ１１は、照明光学系１５が出射する励起光の出射位置を高さ方向であるZ方向に変更する駆動ステージである。
【００１７】
傾斜ステージ１２は、昇降ステージ１１と同様に照明光学系１５の一部の構成（レンズ７、９、シリンドリカルレンズ８、１０）の下部に備え付けられており、駆動により、照明光学系１５の一部の構成（レンズ７、９、シリンドリカルレンズ８、１０）とともに傾斜する。即ち、傾斜ステージ１２は、照明光学系１５が出射するシート光の照射平面を傾斜させるように、励起光の出射方向を変更する駆動ステージである。
【００１８】
尚、昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２のように、照明光学系が出射する励起光の出射位置、出射方向を変更する構成を光調節機構とも表記する。
【００１９】
また、本実施形態では、照明光学系１５の各照明方向に昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２が二つずつ設けられており、それらは互いに独立に駆動する。また、昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２は、照明光学系１５の一部の構成を駆動に伴い移動させるものとしたが、照明光学系１５全てを移動させてもよい。
【００２０】
一般に、上記のように二方向から励起光を出射する構成において光源ユニット１が出力する励起光の波長の切り替えを行った場合、光ファイバ５、６の研磨精度や各レンズがもつ収差などにより、二方向間で照明光路のズレが生じ、標本上でシート光の照射平面がズレてしまう問題が発生する。
【００２１】
一方で、本発明の実施形態のように、光調節機構（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２）を有する構成によれば、上記のようなシート光の照射平面のズレが起こった際、励起光の出射位置を変更することで、そのようなズレをなくすることが可能である。
【００２２】
一方法を挙げると、照明光学系１５によって本来照射されるべき平面を規定の平面として、波長毎の規定の平面からのズレを補正するように、左右の光調節機構（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２）を動作させる。このとき、照明光学系１５が出射する励起光の各照射平面が同平面へ補正されることから、二方向の照射平面間のズレについても補正される。ここでは、規定の平面は、検出光学系の焦点面Aとする。
【００２３】
規定の平面に対するズレ量は、例えば以下のように測定される。
【００２４】
最初に、両照明方向での昇降ステージ１１の高さを規定の平面の高さと同一とし、傾斜ステージ１２の角度を規定の平面に対する傾きがゼロ度となるように、昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２のそれぞれを移動させる。使用する波長が選択された状態において、図２に示すように、照射平面上のX方向の異なる２点に光検出器S1、S2を置き、励起光が各光検出器へ入射した高さの差ｈ及び光検出器間の距離ｌにより規定の平面に対する励起光の角度θを測定する。この規定の平面に対する角度θを打ち消すような回動量が、傾斜ステージ１２が行うべき移動量である。尚、角度の測定は、二方向それぞれにおいて実行する。
【００２５】
次に、昇降ステージ１１の座標を記録し、同状態から、観察者が画像を見ながら昇降ステージ１１を駆動させ、ピントが合った状態における昇降ステージ１１の座標を記録する。昇降ステージ１１の駆動前の座標とピントが合った状態における座標の差が、現在の波長における昇降ステージ１１が行うべき移動量である。尚、座標の測定は、二方向それぞれにおいて実行する。
【００２６】
以上のような方法により、各励起光の波長毎に規定の平面に対するズレ量を予め測定することができる。そして、励起光の波長切り替え時のズレ量（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２の移動量）を制御装置２０に記憶させることで、その対応関係に基づき、観察時に出力する励起光が指示されたときに、自動的に規定の平面に対するズレ量を補正する（即ち左右の照射平面間のズレを補正することに等しい）ことが可能である。昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２等の制御については、制御装置２０の機能構成とともに後述する。
【００２７】
制御装置２０は、シート照明顕微鏡１００の各種構成を制御するためのコンピュータである。図３は、制御装置２０が有する機能をまとめた図である。
【００２８】
制御装置２０は、光源制御部２１、光調節機構制御部２２、記憶部２３を有している。
【００２９】
光源制御部２１は、光源ユニット１の励起光の切り替えやON、OFFを制御する。
【００３０】
記憶部２３には、上述した方法等により、予め各励起光の波長間で波長の切り替えを実行した際の規定の平面に対するズレ量が記憶されている。
【００３１】
光調節機構制御部２２は、光調節機構（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２）の駆動を制御する。このとき、光調節機構制御部２２は、使用する励起光の波長と、記憶部２３に記憶されている励起光の波長とズレ量（補正量）の関係とに基づいて、光調節機構を制御し、照明光学系１５が出射する励起光の出射位置を変更する。即ち、照明光学系１５が出射する励起光の波長の切り替えに応じて、複数の方向から出射される励起光間での照射平面のズレ（高さ方向の位置ズレ、及び、角度ズレ）を補正するように光調節機構による出射位置の変更を制御するものともいえる。光調節機構制御部２２による制御を行うタイミングは、例えば、光源制御部２１によって励起光が切り替えられたときである。
【００３２】
図４は、観察中、励起光の波長が切り替えられた際に、制御装置２０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
ステップS１では、光源ユニット１が出力する励起光の波長の切り替えを検知する。
【００３４】
ステップS２では、出射位置が合うように、即ち両照明方向での昇降ステージ１１の高さを同一とし、傾斜ステージ１２の角度を規定の平面に対しゼロ度とするように各方向の昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２の移動を制御する。
【００３５】
ステップS３では、現在使用している励起光の波長に対応するズレ量を記憶部２３から読み取り、そのズレ量に基づいて昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２の移動を制御する。
【００３６】
以上のシート照明顕微鏡１００によれば、昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２を有していることで、異なる複数の方向から標本を照明する場合でも出射位置、出射方向を調整することができる。また、出射する励起光に応じた補正量（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２の移動量）を予め測定し、記憶しておくことで、制御装置２０によって波長の切り替えに際して自動的に、照明方向間での励起光の照射平面のズレを補正することができる。
【００３７】
以下、本発明の第２の実施形態におけるシート照明顕微鏡２００について説明する。図５は、シート照明顕微鏡２００の構成を示す図である。
【００３８】
シート照明顕微鏡２００は、異なる二方向の照射方向のうち一方の照明光路について、励起光の出射位置、出射方向を変更する光調節機構（昇降ステージ１１、傾斜ステージ１２）を有していない点でシート照明顕微鏡１００と異なるが、それ以外の構成については同様である。シート照明顕微鏡１００でレンズ７、シリンドリカルレンズ８下部に光調節機構が設けられていた位置には、シート照明顕微鏡２００では光学系を固定するための土台１３が設けられている。また、本構成では、挿脱可能なミラー２に代わり、ビームスプリッタ２０２が設けられている。ビームスプリッタ２０２は、例えばハーフミラーである。
【００３９】
本構成では、二つの照明方向間でのシート光の照射平面のズレをなくすための方法として、光調節機構による調整がきかない光学系（シリンドリカルレンズ８を含む）からのシート光の照射平面Bに対して、照射平面が一致するように昇降ステージ１１、及び、傾斜ステージ１２による照射位置の変更を実行する。この場合においても、波長毎の、二方向での照射平面のズレ（照射平面Bに対するズレ）は一定であり、事前に測定をしておくことで、シート照明顕微鏡１００と同様に標本の観察時における補正を自動化することができる。
【００４０】
以下、発明の第３の実施形態におけるシート照明顕微鏡３００について説明する。図６、７は、シート照明顕微鏡３００の構成の一部を示す図である。
【００４１】
シート照明顕微鏡３００は、光調節機構の構成が異なっている点を除いてシート照明顕微鏡１００の構成と等しい。シート照明顕微鏡３００は、光源ユニット１側を前段として、光ファイバ６（５）より後段側に、レンズ３１、３２、ガルバノミラー３３、レンズ３４、ガルバノミラー３５、シリンドリカルレンズ３６を備えている。
【００４２】
図６に示すように、ガルバノミラー３５を駆動することで、シート光の照射平面がZ方向に変化するように、照明光学系１５内で励起光を偏向し、励起光の出射位置を変更する。即ち、ガルバノミラー３５は、昇降ステージ１１と同様の役割を有する。
【００４３】
図７に示すように、ガルバノミラー３３を駆動することで、シート光の照射平面を傾斜させるように、照明光学系１５内で励起光を偏向し、励起光の出射方向を変更する。即ち、ガルバノミラー３３は、傾斜ステージ１２と同様の役割を有する。
【００４４】
以上のように駆動ミラーであるガルバノミラー３３、３５を光調節機構として用いる構成とすることもできる。本実施形態のようなガルバノミラーを用いた構成とすることで、ステージを駆動させる構成と比較して、より高速に励起光の出射位置、出射方向の調節を行うことができるとともに、駆動時の振動等が装置や標本へ与える影響を少なくできる。
【００４５】
上述した実施形態は、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形態に限定されるものではない。上述したシート照明顕微鏡は、特許請求の範囲に記載した本発明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。
【符号の説明】
【００４６】
１００、２００、３００            シート照明顕微鏡
１                                光源ユニット
２                                ミラー
３、４、７、９、３１、３２、３４  レンズ
５、６                            光ファイバ
８、１０、３６                    シリンドリカルレンズ
１１                              昇降ステージ
１２                              傾斜ステージ
１３                              土台
１５                              照明光学系
２０                              制御装置
３３、３５                        ガルバノミラー
２０２                            ビームスプリッタ
【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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