(57)【要約】  【課題】    被写体に照射される励起光の光量を維持しつつ、励起光の照度ムラを低減する。  【解決手段】  光源ユニット５０が、励起光ＦＬを射出する励起光源５１と、励起光源５１から射出された励起光ＦＬを平行光にする光学素子５２と、光学素子５２を透過した励起光ＦＬを被写体配置部４０上に拡散させる拡散手段５３とを備えたものである。【選択図】  図３
2005283322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体が配置される被写体配置部と、該被写体配置部を内部に収容した筐体と、前記被写体配置部に配置された前記被写体を撮影する撮影部と、前記被写体に励起光を照射する、前記筐体内に配置された光源ユニットとを備えた撮影装置において、
前記光源ユニットが、
前記被写体配置部の上方に配置された、１つまたは複数の前記励起光を射出する励起光源と、
該励起光源から射出された前記励起光を平行光にする１つまたは複数の光学素子と、
該光学素子を透過した前記励起光を透過させて前記被写体配置部に配置された前記被写体上に拡散させる拡散手段と
を備えたものであることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記励起光を平行光にする前記光学素子が、コリメータレンズまたはファイバーオプティカルプレートであることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記励起光源と前記拡散手段との間に、前記励起光の色純度を高めるためのカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記拡散手段が拡散フィルムからなり、前記光源ユニットが、前記被写体の下方から該被写体に紫外線を照射する紫外線照射部と、該紫外線照射部と前記拡散手段との間に設けられた、前記拡散フィルムへの紫外線の照射を防止するための開閉可能なシャッターとをさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記励起光源が、光源板の表裏にそれぞれ異なる波長の励起光を射出する発光素子が設けられた発光部を備え、該発光部を反転させて異なる波長の励起光を前記被写体に照射可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記励起光源が、励起光を射出する発光素子が設けられた発光部と、該発光部の温度を調整する温度調整手段を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は筐体に配置された被写体を撮影する撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、筐体に被写体を配置し、筐体内に備えられた光源で被写体を照射して被写体を撮影する装置が色々な分野で利用されている。例えば、生化学の分野において、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光検出システムが知られている。この蛍光検出システムによれば、蛍光画像を読み取ることによって、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、蛋白質の分離、同定、あるいは分子量、特性の評価などを行うことができる。
【０００３】
具体的には、例えば、電気泳動させるべき複数のＤＮＡ断片を含む溶液の中に、蛍光色素を加えた後に、複数のＤＮＡ断片をゲル支持体上で電気泳動させる。あるいは、蛍光色素を含有させたゲル支持体上で、複数のＤＮＡ断片を電気泳動させる。そして、その複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を蛍光色素を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動されたＤＮＡ断片を標識し、励起光により、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することによって、画像を生成し、ゲル支持体上のＤＮＡ分布を検出することができる。
【０００４】
あるいは、複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持体上で電気泳動させた後に、ＤＮＡを変性し、次いで、サザン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写し、目的とするＤＮＡと相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡを蛍光色素で標識して調製したプローブと変性ＤＮＡ断片とをハイブリダイズさせ、プローブＤＮＡもしくはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみを選択的に標識し、励起光によって蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより画像を生成し、転写支持体上の目的とするＤＮＡ分布を検出することができる。
【０００５】
また、近年、生化学解析システムとしてマイクロアレイ解析システムが注目を集めている。例えば、蛍光物質を標識物質として利用したマイクロアレイ解析システムにおいては、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他の蛋白質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、スポッター装置を用いて滴下して、多数の独立したスポットを形成し、次いで、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他の蛋白質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなど、抽出、単離などによって生体から採取され、あるいは、化学的、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、蛍光色素などの蛍光標識物質によって標識された物質を、ハイブリダイゼーションなどによって、特異的結合物質に、特異的に結合させたマイクロアレイに、励起光を照射して、蛍光物質、色素などの標識物質から発せられた蛍光などを光電的に検出して、生体由来の物質を解析するものである。
【０００６】
上述した生化学解析用システムにおいては、蛍光などを検出するために、筐体内に励起光源とＣＣＤを備えた撮影装置を利用し、上述したマイクロアレイやゲルなどを試料として筐体に収容して、励起光源から励起光を試料に照射することによって試料から生じた蛍光を撮影手段としてのＣＣＤにより撮影して検出している。
【０００７】
ところで、生化学解析システムに限らず、筐体に被写体を収容し、筐体に備え付けられた光源から被写体に光を照射しこの被写体を撮影部により撮影する撮影装置が提案されている。この撮影装置は、被写体が配置される被写体配置部と、被写体配置部を内部に収容した筐体と、被写体配置部に配置された被写体を撮影する撮影部と、被写体の上から被写体に励起光を照射する、筐体内に配置された光源ユニットとを備えている（たとえば特許文献１参照。）。さらに、光源ユニットから射出される励起光が被写体配置部上において照度ムラが生じるのを防止するために、光源ユニットと被写体配置部との間に、たとえば砂ずりガラス等からなる光を透過する拡散手段が配置された照明装置が提案されている（たとえば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２８７４９７号公報
【特許文献２】特開平９−２１７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２によれば励起光の照度ムラは解消することはできるが、励起光源から被写体に照射される光量が足りなくなってしまい、被写体から射出される発光（蛍光）の強度が弱くなってしまうという問題がある。すなわち、励起光は励起光源から拡散するように射出されるため、励起光源から射出される励起光の一部は拡散手段において反射してしまう。また、拡散手段に入射した励起光の一部は拡散手段から射出する際にその射出面において反射してしまう。結果として、被写体配置部に照射される励起光の光量が少なくなってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、被写体に照射される励起光の光量を維持しつつ、励起光の照度ムラを低減することができる撮影装置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】
【００１０】
本発明の撮影装置は、被写体が配置される被写体配置部と、被写体配置部を内部に収容した筐体と、被写体配置部に配置された被写体を撮影する撮影部と、被写体に励起光を照射する、筐体内に配置された光源ユニットとを備えた撮影装置において、光源ユニットが、被写体配置部の上方に配置された、励起光を射出する励起光源と、励起光源から射出された励起光を平行光にする光学素子と、光学素子を透過した励起光を被写体配置部に配置された被写体上に拡散させる拡散手段とを備えたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、拡散手段は、光学素子を透過した励起光を被写体配置部に配置された被写体上に拡散させるものであればその構造を問わず、たとえば砂ずりガラス、ホログラフィックフィルタ、拡散フィルム等からなっていてもよい。ここで、拡散手段が拡散フィルムからなり、光源ユニットが被写体の下から紫外線を照射する紫外線照射部を有するときには、光源ユニットは紫外線照射部と拡散手段との間に設けられた、拡散フィルムへの紫外線の照射を防止するための開閉可能なシャッターを有するものであってもよい。なお、このシャッターは、被写体への紫外線の照射を妨げないようにたとえば拡散フィルムの紫外線照射部側近傍に設けるのが好ましい。
【００１２】
また、励起光源は、励起光を射出するものであればその構成を問わず、たとえば光源板の表裏にそれぞれ異なる波長の励起光を射出する発光素子が設けられた発光部を備えたものであってもよい。さらに、励起光源は、励起光を射出する発光素子が設けられた発光部の温度を調整する温度調整手段を有しているものであってもよい。
【００１３】
また、光学素子は、励起光を平行光にするものであればなんでもよく、たとえばコリメータレンズやＦＯＰ（ファイバーオプティカルプレート）等を用いることができる。
【００１４】
さらに、励起光源と拡散手段との間に、励起光の色純度を高めるためのカラーフィルタが配置されているものであってもよい。このとき、カラーフィルタは、励起光源と光学素子との間に設けられていてもよいし、光学素子と拡散手段との間に設けられていてもよい。
【００１５】
また、励起光源は、励起光を射出する発光素子が設けられた発光部と、発光部の温度を調整する温度調整手段を有しているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の撮影装置によれば、光源ユニットが、励起光を射出する励起光源と、励起光源から射出された励起光を平行光にする光学素子と、光学素子を透過した励起光を被写体配置部上に拡散させる拡散手段とを備えたことにより、光源ユニットから被写体に励起光を照射する際に、励起光源から射出された励起光は光学素子により平行光になった状態で拡散手段に入射されるため、拡散手段において励起光が反射するのを抑制して高照度な励起光を均一に照射することができる。
【００１７】
なお、励起光源と光学素子との間に、励起光の色純度を高めるためのカラーフィルタが配置されている構成であれば、色純度の高い高照度な励起光を被写体に均一に照射することができる。
【００１８】
さらに、拡散手段が拡散フィルムからなり、光源ユニットが、被写体の下方から紫外線を照射する紫外線照射部と、紫外線照射部と拡散手段との間に設けられた、拡散フィルムへの紫外線の照射を防止するための開閉可能なシャッターとをさらに有する構成にすれば、紫外線照射部から被写体に紫外線を照射した際、紫外線が拡散フィルムに照射されることにより拡散フィルムの特性が劣化するのをシャッターを閉じることにより防止することができる。
【００１９】
また、励起光源が、発光部の温度を調整する温度調整手段を有しているものであれば、温度により発光部から射出される励起光の波長をナノ単位で調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の撮像装置を用いた撮像システムの一例を示す斜視図である。図１の撮像システム１はたとえば蛍光物質を被写体として、被写体に励起光を照射することにより蛍光画像を表示する蛍光検出システムであって、撮影装置１０と画像処理装置１００を有する。撮影装置１０および画像処理装置１００は机上に配置されるものであって、撮影装置１０が被写体を撮影し取得した被写体の画像情報を画像処理装置１００に送り、画像処理装置１００が画像情報を画像処理して表示部２０２により表示するようになっている。なお、被写体は、たとえば化学発光基質と接触して発光している検体であってもよいし（化学発光法）、励起光が照射されることにより蛍光を射出する、蛍光色素で標識された蛍光標識検体であってもよい（蛍光法）。
【００２１】
図２は本発明の撮影装置の好ましい実施の形態を示す平面図であり、図１と図２を参照して撮影装置１０について説明する。撮影装置１０は、被写体ＰＳが配置される被写体配置部４０と、被写体配置部４０を内部に収容した筐体２０と、被写体配置部４０に配置された被写体ＰＳを撮影する撮影部３０と、被写体ＰＳに励起光を照射する、前記筐体内に配置された光源ユニット５０とを備えている。
【００２２】
筐体２０は略直方体に形成された中空部２１を有するものであって、内部に被写体ＰＳが配置される被写体配置部４０を有している。また、筐体２０には蓋２２が開閉可能に取り付けられており、ユーザーが蓋２２を開けて筐体２０内に被写体ＰＳを収容することができるようになっている。このように、筐体２０は中空部２１内に外光が入らないような暗箱を構成している。
【００２３】
撮影部３０は筐体２０の上面２０ａに固定されており、たとえばＣＣＤカメラ等からなっている。撮影部３０には図示しない冷却部が取り付けられており、撮影部３０を冷却することによりＣＣＤカメラから得られる画像情報に暗電流によるノイズ成分が含まれるのを防止している。撮影部３０にはレンズ部３１が取り付けられており、このレンズ部３１は被写体ＰＳにフォーカスを合わせるために、矢印Ｚ方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
なお、レンズ部３１にはフィルターが着脱可能に取り付けられており、このフィルターにフィルターの種類等のデータが記憶されたＩＣタグが設けられている。一方、レンズ部３１にはＩＣタグと無線により情報の送受信を行うアンテナが設けられており、アンテナは撮影制御装置１００に接続されている。そして、アンテナがＩＣタグからフィルターの種類等を受信することにより、撮影制御装置１００側において、レンズ部３１に取り付けられているフィルターの種類等を自動認識することができる。すなわち、レンズ部３１のフィルターのようなレンズ部３１との電気的接点を持たせることが困難な形状を有するものであっても、ＩＣタグを用いることにより、フィルターの種類等を自動認識することができる。
【００２５】
光源ユニット５０Ａは、被写体配置部４０の上に配置された励起光を射出する落射光源５０と、被写体ＰＳの下から励起光を照射する底部光源６０とを有している。図３は光源ユニット５０Ａにおける落射光源５０の一例を示す模式図である。図３の落射光源５０は、被写体ＰＳである発光物質を発光させるための励起光を射出するものであって、被写体配置部４０の上方に配置された、励起光ＦＬを射出する励起光源５１と、励起光源５１から射出された励起光ＦＬを平行光にする光学素子５２と、光学素子５２を透過した励起光ＦＬを被写体配置部４０に配置された被写体ＰＳ上に拡散させる拡散手段５３とを備えている。
【００２６】
ここで、励起光源５１は、たとえば複数のＬＥＤが格子状に配列された構造を有しており、各ＬＥＤから所定の波長の励起光が被写体配置部４０に配置された被写体ＰＳに向かって射出されるようになっている。光学素子５２は、たとえば凸レンズを各ＬＥＤに対応するように複数有するレンズアレイからなっており、励起光源５１の各ＬＥＤから拡散しながら入射される励起光ＦＬを平行光にして射出するようになっている。
【００２７】
拡散手段５３は、たとえば砂ずりガラス、ホログラフィックフィルタ、拡散フィルム等からなっており、光学素子５２により平行光になった励起光ＦＬを射出面５３ｂにおいて拡散させて射出するようになっている。このとき、光学素子５２と拡散手段５３との間には励起光ＦＬの色純度を上げるためのカラーフィルタ５４が配置されており、平行光の励起光ＦＬはカラーフィルタ５４を介して拡散手段５３に入射される。これにより、色純度の高い高照度な励起光ＦＬを被写体ＰＳに均一に照射することができる。なお、この拡散手段５３は、入射面５３ａが平行光である励起光ＦＬに対して直交するように配置されることが望ましい。
【００２８】
このように、励起光源５１と拡散手段５３との間に光学素子５２を配置することにより、被写体ＰＳに照射される励起光ＦＬの光量を多く保ちつつ、被写体ＰＳ上における励起光ＦＬの照度ムラを抑制することができる。すなわち、図４に示すような従来の照明装置において、励起光源５１から射出された励起光をそのまま拡散手段５３を用いて拡散したとき、被写体ＰＳ上における照度ムラは抑制することはできるが、励起光ＦＬの光量が少なくなってしまうという問題がある。
【００２９】
具体的には、励起光源５１から拡散しながら射出された励起光ＦＬが拡散手段５３に入射する際、励起光ＦＬの入射面５３ａに対する入射角が不均一であるため、励起光ＦＬの一部が入射面５３ａにおいて反射してしまう。さらに、拡散手段５３に入射した励起光ＦＬが射出面５３ｂから射出する際、励起光ＦＬは射出面５３ｂに対する入射角が不均一であるため、励起光ＦＬの一部が射出面５３ｂにおいて反射してしまう。結果として、拡散手段５３を透過する励起光ＦＬの光量は少なくなってしまう。
【００３０】
一方、図３に示すように、励起光源５１と拡散手段５３との間に光学素子５２を配置し、光学素子５２において平行光になった励起光ＦＬを拡散手段５３に入射することにより、拡散手段５３の入射面５３ａおよび射出面５３ｂにおいて励起光ＦＬが反射するのを防止することができるため、射出面５３ｂにおいて拡散手段５３を透過する励起光ＦＬの光量を多く維持しながら、高照度な励起を均一に照射することができる。
【００３１】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。たとえば、図３において光学素子５２がレンズアレイからなっている場合について例示しているが、図５に示すように、ＦＯＰ（ファイバオプティカルプレート）等により構成されていてもよい。
【００３２】
また、図３において拡散手段５３が砂ずりガラス等からなっている場合について例示しているが、図６に示すように、カラーフィルタ５４が拡散フィルムからなるものであってもよい。但し、光源ユニット５０の底部光源６０が紫外線を射出する紫外線照射部である場合、紫外線や被写体ＰＳから発生する蒸気等により拡散フィルムの特性が劣化してしまう場合がある。そこで、紫外線等から拡散フィルムを保護するため、拡散手段５３と被写体配置部４０との間に開閉可能なシャッター７０を設けるようにしてもよい。このシャッター７０は、底部光源（紫外線照射部）６０から紫外線が射出されているときには、拡散手段５３を保護するために閉じた状態になり、底部光源（紫外線照射部）６０からの紫外線の照射が停止し、励起光源５１から励起光ＦＬが射出されるときには開く状態になる。
【００３３】
さらに、図３においては、励起光源５１は特定の波長からなる励起光ＦＬのみを射出するものである場合について例示しているが、図７に示すように、励起光源１５０が、光源板１６０の表裏にそれぞれ異なる波長の励起光ＦＬ１０、ＦＬ２０を射出する発光素子１５１ａ、１５１ｂが設けられた発光部１６１、１６２と、光源板１６０の表裏にそれぞれ対面するように設けられた複数のカラーフィルタ１５４ａ、１５４ｂとを備えたものであってもよい。
【００３４】
そして、たとえば発光素子１５１ａから射出される励起光ＦＬ１０を用いる場合には、図７（ａ）に示すように、発光素子１５１ａを光学素子５２および拡散手段５３に対面するように配置する。一方、発光素子１５１ｂから射出される励起光ＦＬ２０を用いるときには、励起光源１５１を裏返しにして筐体２０に取り付け、図７（ａ）に示すように、発光素子１５１ｂを光学素子５２および拡散手段５３に対面するように配置する。これにより、異なる波長の発光部１６１、１６２を１つにまとめることができるため、光源ユニットの交換が楽になり撮影装置１０の使い勝手を向上させることができる。
【００３５】
また、上記実施の形態において、励起光源５１、１５１が、発光素子が設けられた発光部の温度を調整する、たとえば光源板１６０に取り付けられた温度調整手段を有しているものであってもよい。これにより、ナノ単位での波長調整を行うことがでるようになり、たとえば最もバックグラウンドが宰相となるように温度調整をし、もしくは最もＳ／Ｎ比が最大となるような温度調整をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の撮影装置を用いた撮影システムの好ましい実施の形態を示す斜視図
【図２】本発明の撮影装置の好ましい実施の形態を示す模式図
【図３】図２の撮影装置における光源ユニットの一例を示す模式図
【図４】従来の撮影装置における光源ユニットの一例を示す模式図
【図５】本発明の撮影装置における光源ユニットの別の一例を示す模式図
【図６】本発明の撮影装置における光源ユニットの別の一例を示す模式図
【図７】本発明の撮影装置における光源ユニットの別の一例を示す模式図
【符号の説明】
【００３７】
１０   撮影装置
２０   筐体
３０   撮影部
４０   被写体配置部
５０   光源ユニット
５１、１５１   励起光源
５２   光学素子
５３   拡散手段
５３ａ 入射面
５３ｂ 射出面
５４   カラーフィルタ
６０   底部光源
７０   シャッター
１５１ａ       発光素子
１５１ｂ       発光素子
１６０ 光源板
ＦＬ   励起光
ＰＳ   被写体
【図１】
2005283322.tif 000003
【図２】
2005283322.tif 000004
【図３】
2005283322.tif 000005
【図４】
2005283322.tif 000006
【図５】
2005283322.tif 000007
【図６】
2005283322.tif 000008
【図７】
2005283322.tif 000009