JP2009092868A - 光学装置およびコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を向上させる。
【解決手段】顕微鏡１１には、標本を全反射観察するための電動全反射光源ユニット１３が装着されている。また、電動全反射光源ユニット１３には、光ファイバ２３を介して光源１２が接続されており、光源１２からの励起光は、電動全反射光源ユニット１３および対物レンズ２４を介して標本に照射される。ユーザは、コントロールユニット１４を操作して、電動全反射光源ユニット１３と光ファイバ２３との接続部を電動駆動により移動させ、励起光が標本において全反射するように、励起光の標本への入射角度を調整する。本発明は、顕微鏡を用いた観察システムに適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は光学装置およびコントローラに関し、特に、操作性を向上させることができるようにした光学装置およびコントローラに関する。

従来、観察対象となる標本への励起光の照明方法として、顕微鏡のステージに配置されたカバーガラスと、カバーガラス上の標本との境界面で励起光を全反射させ、これにより生じたエバネッセント光により標本から蛍光を発現させる全反射照明が知られている。

このような全反射照明を利用して標本を蛍光観察する顕微鏡では、励起光の光源と、顕微鏡に挿入される光源ユニットとが例えば光ファイバにより接続され、光源から射出された励起光は、光ファイバを介して光源ユニット内に設けられた照明光学系に入射する。

そしてユーザは、光ファイバと光源ユニットとの接続部分を手動で移動させることで、励起光が照明光学系に入射する位置を照明光学系の光軸と垂直な方向に移動させ、励起光が境界面で全反射するように、励起光の境界面への入射角度を調整する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２００４−８５７９６号公報

特開２００３−９８４３９号公報

しかしながら、光ファイバと光源ユニットの接続部分は、顕微鏡における接眼レンズの反対側に位置するため、ユーザが接眼レンズで標本を見ながら、手動で接続部分の位置を調整することは困難であった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、全反射照明を利用して標本を観察する装置の操作性を向上させることができるようにするものである。

本発明の光学装置は、観察対象の標本を照明光で全反射照明して、前記標本を顕微鏡で全反射観察するための光学系と、前記光学系に配置された光学部材を所定の方向に移動させるときに操作される操作手段と、前記操作手段の操作に応じて電動で駆動し、前記照明光の光路が変更されて前記照明光の前記標本への入射角度が変化するように前記光学部材を移動させる第１の駆動手段とを備えることを特徴とする。

本発明のコントローラは、観察対象の標本を全反射照明するために、前記標本への照明光の入射角度の制御を目的として全反射照明を行う光学系の少なくとも１つの部材を少なくとも全反射照明が可能な位置に移動させる第１の駆動部への操作と、顕微鏡が有する電動駆動可能な部材を駆動させる第２の駆動部への操作との両操作を切り換えて駆動させる共通操作部を有することを特徴とする。

本発明によれば、全反射観察時に、電動で光学部材を移動させて励起光の入射角度を調整するようにしたので、操作性を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した観察システムの一実施の形態の構成例を示す図である。この観察システムは、顕微鏡１１、光源１２、電動全反射光源ユニット１３、コントロールユニット１４、およびドライバ１５から構成される。

顕微鏡１１には、電動ステージ２１および接眼レンズ２２が設けられており、ユーザは電動ステージ２１上に配置された標本を、接眼レンズ２２で観察する。また、顕微鏡１１には、顕微鏡１１に着脱自在の電動全反射光源ユニット１３が装着されており、電動全反射光源ユニット１３と光源１２とは光ファイバ２３により接続されている。

光源１２は、例えば、レーザ光源であり、標本から蛍光を発現させる励起光（照明光）として、レーザ光を射出する。光源１２から射出された励起光は光ファイバ２３により伝送され、電動全反射光源ユニット１３に入射する。

電動全反射光源ユニット１３は、例えばレンズやフィルタ、視野絞り、電動全反射光源ユニット１３と光ファイバ２３との接続部などの光学部材から構成され、光ファイバ２３から出射した励起光は、これらの光学部材からなる照明光学系に入射する。電動全反射光源ユニット１３は、光ファイバ２３から入射した励起光を、顕微鏡１１内の図示せぬ光学系を介して対物レンズ２４に入射させる。

対物レンズ２４は、電動全反射光源ユニット１３から入射した励起光を標本に照射するとともに、標本から入射した蛍光（観察光）を図示せぬ光学系を介して接眼レンズ２２に入射させる。これにより、ユーザは、接眼レンズ２２で標本から発現した蛍光の像を観察することができる。

また、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３には、それらを駆動するためのドライバ１５が接続されており、さらにドライバ１５にはコントロールユニット１４が接続されている。ユーザは、このコントロールユニット１４を操作することにより、電動ステージ２１を移動させたり、光ファイバ２３と電動全反射光源ユニット１３との接続部分を移動させたりする。

すなわち、コントロールユニット１４は、ユーザの操作に応じたパルス信号を出力し、ドライバ１５は、コントロールユニット１４から供給されたパルス信号に基づいて、電動ステージ２１または電動全反射光源ユニット１３を駆動させる。

また、ユーザにより操作されるコントロールユニット１４には、例えば、図２に示すように、ジョイスティック５１、駆動装置切り換えスイッチ５２、および速度切り換えスイッチ５３が設けられている。

ユーザは、棒状のジョイスティック５１を任意の方向に傾斜させることで、電動ステージ２１を移動させて標本の観察位置を調整したり、光ファイバ２３と電動全反射光源ユニット１３との接続部分を移動させて励起光の標本への入射角度を調整したりする。

ここで、ジョイスティック５１の操作により、電動ステージ２１が駆動されるか、または電動全反射光源ユニット１３が駆動されるかは、ユーザが駆動装置切り換えスイッチ５２を操作することによって切り換えられる。

例えば、図１の奥行き方向をｘ方向とし、ｘ方向と垂直な方向であり、図１中、左方向をｙ方向とする。このとき、ユーザが駆動装置切り換えスイッチ５２を操作して、電動ステージ２１が駆動されるように設定し、ジョイスティック５１を図２中、右方向に傾斜させると、電動ステージ２１はｘ方向と反対の方向（以下、＋ｘ方向とも称する）に移動する。また、ユーザがジョイスティック５１を図中、左方向に傾斜させると、電動ステージ２１はｘ方向（以下、−ｘ方向とも称する）に移動する。

さらに、ユーザがジョイスティック５１を図中、上方向に傾斜させると、電動ステージ２１は、ｙ方向と反対の方向（以下、＋ｙ方向とも称する）に移動し、図中、下方向に傾斜させると、電動ステージ２１は、ｙ方向（以下、−ｙ方向とも称する）に移動する。

なお、ユーザがジョイスティック５１を上下左右ではなく、斜め方向に傾斜させた場合には、その傾斜させた方向に応じて電動ステージ２１が移動する。例えば、ジョイスティック５１が、図２中、右斜め上に傾斜されると、電動ステージ２１は、＋ｘ方向および＋ｙ方向に移動する。また、電動ステージ２１は、ジョイスティック５１の傾斜角度に応じた速度で移動する。具体的には、ジョイスティック５１の傾斜角度が大きいほど、つまりユーザがより大きくジョイスティック５１を傾斜させるほど、電動ステージ２１は、より速い速度で移動する。

また、例えば、図１における上方向をｙ’方向とし、ｙ’方向に垂直であり、図１における奥行き方向をｘ’方向とし、ｘ’方向およびｙ’方向は、電動全反射光源ユニット１３内の照明光学系の光軸に垂直であるとする。そして、ユーザが駆動装置切り換えスイッチ５２を操作し、電動全反射光源ユニット１３が駆動されるように設定したとする。

このとき、ユーザがジョイスティック５１を図２中、右方向に傾斜させると、電動全反射光源ユニット１３、より詳細には、電動全反射光源ユニット１３と光ファイバ２３との接続部分は、ｘ’方向（以下、＋ｘ’方向とも称する）に移動する。換言すれば、光ファイバ２３の電動全反射光源ユニット１３側の端が、照明光学系に対して＋ｘ’方向に移動する。また、ユーザがジョイスティック５１を図中、左方向に傾斜させると、電動全反射光源ユニット１３はｘ’方向と反対の方向（以下、−ｘ’方向とも称する）に移動する。

さらに、ユーザがジョイスティック５１を上方向に傾斜させると、電動全反射光源ユニット１３は、ｙ’方向（以下、＋ｙ’方向とも称する）に移動し、下方向に傾斜させると、電動全反射光源ユニット１３は、ｙ’方向と反対の方向（以下、−ｙ’方向とも称する）に移動する。この場合も、電動ステージ２１における場合と同様に、電動全反射光源ユニット１３は、ジョイスティック５１が傾斜された方向に応じて移動し、また、電動全反射光源ユニット１３は、ジョイスティック５１の傾斜角度に応じた速度で移動する。

なお、以下の説明において、電動ステージ２１が＋ｘ方向に移動するか、または−ｘ方向に移動するかを特に区別する必要のない場合、単にｘ方向に移動するとも称する。また、電動ステージ２１が＋ｙ方向に移動するか、または−ｙ方向に移動するかを特に区別する必要のない場合、単にｙ方向に移動するとも称する。

同様に、電動全反射光源ユニット１３が＋ｘ’方向に移動するか、または−ｘ’方向に移動するかを区別する必要のない場合、単にｘ’方向に移動するとも称し、＋ｙ’方向に移動するか、または−ｙ’方向に移動するかを区別する必要のない場合、単にｙ’方向に移動するとも称する。

さらに、ユーザは、速度切り換えスイッチ５３を操作することにより、電動ステージ２１または電動全反射光源ユニット１３の移動速度に可変幅を持たせることができる。例えば、ユーザは速度切り換えスイッチ５３を操作することにより、粗動、微動、極微動のうちのいずれかを設定することができ、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３を移動させる速度を変えることができる。

具体的には、ジョイスティック５１が同じ角度で傾斜している場合、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３は、設定が極微動とされているときよりも微動とされているときの方がより速い速度で移動し、設定が微動とされているときよりも粗動とされているときの方がより速い速度で移動する。

次に、図３を参照して、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３の駆動について説明する。

図３に示すように、コントロールユニット１４には、CPU（Central Processing Unit）８１が内蔵されており、CPU８１がプログラムを実行することにより、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部９１およびパルス信号出力部９２が実現される。

ユーザがジョイスティック５１を傾斜させると、ジョイスティック５１は、傾斜角度に応じたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部９１に出力する。すると、Ａ／Ｄ変換部９１は、ジョイスティック５１から供給されたアナログ信号をデジタル信号であるパルス信号に変換する。これにより、ジョイスティック５１の傾斜方向ごとに傾斜角度に応じたパルス信号が得られる。

つまり、ジョイスティック５１の図２の左右方向への傾斜方向および傾斜角度に応じて、電動ステージ２１をｘ方向に移動させるか、または電動全反射光源ユニット１３をｘ’方向に移動させるためのパルス信号が生成される。また、ジョイスティック５１の図２の上下方向への傾斜方向および傾斜角度に応じて、電動ステージ２１をｙ方向に移動させるか、または電動全反射光源ユニット１３をｙ’方向に移動させるためのパルス信号が生成される。なお、これらのパルス信号は、ジョイスティック５１の傾斜角度に応じた速度で、電動ステージ２１または電動全反射光源ユニット１３を移動させるための信号とされる。

このようにして得られたパルス信号は、パルス信号出力部９２において、さらに速度切り換えスイッチ５３の設定に応じたパルス信号に変換される。すなわち、パルス信号出力部９２は、電動ステージ２１または電動全反射光源ユニット１３が、速度切り換えスイッチ５３の設定に応じた速度で移動するように、その設定に応じてパルス信号を逓倍または分周する。これにより、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３を、粗動、微動、極微動のうちの何れかの設定に応じた速度で移動させることができる。

パルス信号出力部９２は、変換により得られたパルス信号をドライバ１５に出力する。また、パルス信号出力部９２は、ユーザにより駆動装置切り換えスイッチ５２が操作されると、その操作に応じて、駆動する電動駆動装置の切り換えを指示するための切り換え信号をドライバ１５に出力する。すなわち、この切り換え信号により、電動ステージ２１を駆動させるか、電動全反射光源ユニット１３を駆動させるかが切り換えられる。

ドライバ１５には、切り換え部９３、パルスモータドライバ９４、およびパルスモータドライバ９５が設けられており、切り換え部９３には、コントロールユニット１４からパルス信号および切り換え信号が供給される。

切り換え部９３は、例えば、パルス信号を電動ステージ２１駆動用のパルス信号、または電動全反射光源ユニット１３駆動用のパルス信号に変換する変換回路と、パルス信号の出力先（供給先）を切り換える切り換え回路とを備えている。

切り換え部９３の変換回路は、パルス信号出力部９２から供給された切り換え信号により設定された出力先に応じて、パルス信号出力部９２から供給されたパルス信号を変換する。すなわち、変換回路は、パルス信号出力部９２から供給されたパルス信号を、パルス信号の出力先に応じて逓倍または分周する。

このように、出力先に応じてパルス信号を変換することにより、パルス信号出力部９２から供給された変換前のパルス信号の１パルスに対する電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３の移動量を変更することができる。このように、パルス信号の出力先の移動精度（ピッチ）に合わせてパルス信号を変換することにより、ジョイスティック５１の操作性を向上させることができる。

すなわち、電動全反射光源ユニット１３では、照明光学系と光ファイバ２３との光軸の位置調整（調芯）が行われるため、電動ステージ２１と比べて、より高い精度での位置調整が要求される。したがって、例えば、電動ステージ２１の移動精度に合った周期のパルス信号が生成され、そのパルス信号が電動全反射光源ユニット１３の駆動にそのまま用いられると、ジョイスティック５１をわずかに傾斜させただけで、電動全反射光源ユニット１３が大きく移動してしまう。この場合、ユーザは、容易に電動全反射光源ユニット１３における調芯を行うことができない。

これに対して、切り換え部９３では、コントロールユニット１４から供給されたパルス信号が、出力先の移動精度に合った周期のパルス信号に変換される。そのため、ユーザがジョイスティック５１をわずかに動かしただけで、電動全反射光源ユニット１３が動き過ぎてしまったり、ジョイスティック５１を大きく傾斜させても電動ステージ２１が少ししか移動しなかったりするようなこともない。

切り換え部９３の切り換え回路は、パルス信号出力部９２から供給された切り換え信号に基づいて、パルス信号の出力先を切り換える。すなわち、切り換え回路は、切り換え信号に基づいて出力先を電動ステージ２１とするか、または電動全反射光源ユニット１３とするかを設定する。そして、切り換え回路は、その設定に応じて変換回路により変換されたパルス信号を、電動ステージ２１を駆動させるパルスモータドライバ９４、または電動全反射光源ユニット１３を駆動させるパルスモータドライバ９５の何れか一方に供給する。

パルスモータドライバ９４は、電動ステージ２１に設けられたアクチュエータを電動で駆動させ、電動ステージ２１の移動を制御する。すなわち、パルスモータドライバ９４は、切り換え部９３から供給されたパルス信号を電動ステージ２１に供給し、電動ステージ２１を移動させる。ここで、パルスモータドライバ９４から電動ステージ２１には、電動ステージ２１をｘ方向に移動させるためのパルス信号と、電動ステージ２１をｙ方向に移動させるためのパルス信号とが供給される。

パルスモータドライバ９５は、電動全反射光源ユニット１３に設けられたアクチュエータを電動で駆動させ、電動全反射光源ユニット１３の移動を制御する。すなわち、パルスモータドライバ９５は、切り換え部９３から供給されたパルス信号を電動全反射光源ユニット１３に供給し、電動全反射光源ユニット１３を移動させる。ここで、パルスモータドライバ９５から電動全反射光源ユニット１３には、電動全反射光源ユニット１３をｘ’方向に移動させるためのパルス信号と、電動全反射光源ユニット１３をｙ’方向に移動させるためのパルス信号とが供給される。

電動ステージ２１には、電動ステージ２１を電動で駆動するアクチュエータとして、ｘ軸パルスモータ９６とｙ軸パルスモータ９７とが設けられており、パルスモータドライバ９４は、パルス信号をｘ軸パルスモータ９６およびｙ軸パルスモータ９７に供給する。

ｘ軸パルスモータ９６は、パルスモータドライバ９４から供給されたパルス信号に基づいて、電動ステージ２１を＋ｘ方向または−ｘ方向に移動させる。このとき、ｘ軸パルスモータ９６は、パルス信号に応じて電動ステージ２１を移動させる速度を変化させる。

ｙ軸パルスモータ９７は、パルスモータドライバ９４から供給されたパルス信号に基づいて、電動ステージ２１を＋ｙ方向または−ｙ方向に移動させる。このとき、ｙ軸パルスモータ９７は、パルス信号に応じて電動ステージ２１を移動させる速度を変化させる。

また、電動ステージ２１には、電動ステージ２１の過度な移動を防止するためのｘ軸リミットセンサ９８、ｘ軸リミットセンサ９９、ｙ軸リミットセンサ１００、およびｙ軸リミットセンサ１０１が設けられている。

ｘ軸リミットセンサ９８は、電動ステージ２１の＋ｘ方向への移動を監視し、電動ステージ２１の所定の位置がｘ軸リミットセンサ９８の位置に達したとき、電動ステージ２１がそれ以上、＋ｘ方向に移動しないように、ｘ軸パルスモータ９６を制御する。ｘ軸リミットセンサ９９は、電動ステージ２１の−ｘ方向への移動を監視し、電動ステージ２１の所定の位置がｘ軸リミットセンサ９９の位置に達したとき、電動ステージ２１がそれ以上−ｘ方向に移動しないように、ｘ軸パルスモータ９６を制御する。

また、ｙ軸リミットセンサ１００は、電動ステージ２１の＋ｙ方向への移動を監視し、電動ステージ２１の所定の位置がｙ軸リミットセンサ１００の位置に達したとき、電動ステージ２１がそれ以上、＋ｙ方向に移動しないように、ｙ軸パルスモータ９７を制御する。ｙ軸リミットセンサ１０１は、電動ステージ２１の−ｙ方向への移動を監視し、電動ステージ２１の所定の位置がｙ軸リミットセンサ１０１の位置に達したとき、電動ステージ２１がそれ以上−ｙ方向に移動しないように、ｙ軸パルスモータ９７を制御する。

さらに、電動全反射光源ユニット１３には、電動全反射光源ユニット１３、より詳細には、電動全反射光源ユニット１３と光ファイバ２３との接続部分を電動で駆動するアクチュエータとして、ｘ’軸パルスモータ１０２と、ｙ’軸パルスモータ１０３とが設けられている。パルスモータドライバ９５は、パルス信号をｘ’軸パルスモータ１０２およびｙ’軸パルスモータ１０３に供給する。

ｘ’軸パルスモータ１０２は、パルスモータドライバ９５から供給されたパルス信号に基づいて、電動全反射光源ユニット１３を＋ｘ’方向または−ｘ’方向に移動させる。このとき、ｘ’軸パルスモータ１０２は、パルス信号に応じて電動全反射光源ユニット１３を移動させる速度を変化させる。

ｙ’軸パルスモータ１０３は、パルスモータドライバ９５から供給されたパルス信号に基づいて、電動全反射光源ユニット１３を＋ｙ’方向または−ｙ’方向に移動させる。このとき、ｙ’軸パルスモータ１０３は、パルス信号に応じて電動全反射光源ユニット１３を移動させる速度を変化させる。

また、電動全反射光源ユニット１３には、電動全反射光源ユニット１３の過度な移動を防止するためのｘ’軸リミットセンサ１０４、ｘ’軸リミットセンサ１０５、ｙ’軸リミットセンサ１０６、およびｙ’軸リミットセンサ１０７が設けられている。

ｘ’軸リミットセンサ１０４は、電動全反射光源ユニット１３の＋ｘ’方向への移動を監視し、電動全反射光源ユニット１３の所定の位置がｘ’軸リミットセンサ１０４の位置に達したとき、電動全反射光源ユニット１３がそれ以上、＋ｘ’方向に移動しないように、ｘ’軸パルスモータ１０２を制御する。ｘ’軸リミットセンサ１０５は、電動全反射光源ユニット１３の−ｘ’方向への移動を監視し、電動全反射光源ユニット１３の所定の位置がｘ’軸リミットセンサ１０５の位置に達したとき、電動全反射光源ユニット１３がそれ以上−ｘ’方向に移動しないように、ｘ’軸パルスモータ１０２を制御する。

また、ｙ’軸リミットセンサ１０６は、電動全反射光源ユニット１３の＋ｙ’方向への移動を監視し、電動全反射光源ユニット１３の所定の位置がｙ’軸リミットセンサ１０６の位置に達したとき、電動全反射光源ユニット１３がそれ以上、＋ｙ’方向に移動しないように、ｙ’軸パルスモータ１０３を制御する。ｙ’軸リミットセンサ１０７は、電動全反射光源ユニット１３の−ｙ’方向への移動を監視し、電動全反射光源ユニット１３の所定の位置がｙ’軸リミットセンサ１０７の位置に達したとき、電動全反射光源ユニット１３がそれ以上−ｙ’方向に移動しないように、ｙ’軸パルスモータ１０３を制御する。

より詳細には、光ファイバ２３は、電動全反射光源ユニット１３に設けられた図示せぬ接続部に固定されることで、電動全反射光源ユニット１３に接続される。例えば、接続部には、光ファイバ２３の端を嵌合するための溝が設けられており、光ファイバ２３は、その端が溝に嵌合されることで接続部に固定される。

そして、接続部は、ｘ’軸パルスモータ１０２およびｙ’軸パルスモータ１０３によって移動される。これにより、接続部は、電動全反射光源ユニット１３の筐体に対して、ｘ’方向およびｙ’方向に移動する。したがって、光ファイバ２３の端の位置は、電動全反射光源ユニット１３内に設けられた照明光学系に対して移動することになり、光ファイバ２３から照明光学系に入射する励起光の入射位置も移動することになる。つまり、励起光の照明光学系への入射位置が、照明光学系（光ファイバ２３）の光軸に対して垂直な方向に移動し、励起光の光路が変化する。

また、顕微鏡１１には、コリメータレンズ１０８、ダイクロイックミラー１０９、集光レンズ１１０、および対物レンズ２４が設けられており、これらの光学部材は、励起光の光路上に配置されている。

コリメータレンズ１０８は、電動全反射光源ユニット１３の照明光学系から入射した励起光を視準して平行光とし、平行光とした励起光をダイクロイックミラー１０９に入射させる。ダイクロイックミラー１０９は、コリメータレンズ１０８から入射した励起光を反射して、集光レンズ１１０に入射させる。ここで、ダイクロイックミラー１０９の反射面は、励起光（照明光）の波長の光を反射して、蛍光（観察光）の波長の光を透過させるようになされている。

集光レンズ１１０は、ダイクロイックミラー１０９から入射した励起光を対物レンズ２４の瞳面（後方焦点面）上に集光し、励起光を対物レンズ２４に入射させる。対物レンズ２４は、集光レンズ１１０から入射した励起光を、電動ステージ２１上に配置された観察対象の標本１１１に照射する。

なお、図３においては、説明のため標本１１１は電動ステージ２１上に配置されていないが、実際には、例えば電動ステージ２１にカバーガラスが配置され、そのカバーガラス上に標本１１１が配置される。

対物レンズ２４から標本１１１に励起光が照射されると、標本１１１は、蛍光を発現する。そして、この蛍光は、対物レンズ２４および集光レンズ１１０を介してダイクロイックミラー１０９に入射する。さらに、ダイクロイックミラー１０９に入射した蛍光は、ダイクロイックミラー１０９をそのまま透過し、図示せぬ観察光学系を介して接眼レンズ２２に入射する。

ところで、標本１１１を全反射観察、つまり全反射照明を利用して蛍光観察する場合、ユーザはコントロールユニット１４を操作して接続部の位置調整を行うことで、カバーガラスと標本１１１との境界面への励起光の入射角度を調整する必要がある。

例えば、接続部が移動される前の状態、つまり光ファイバ２３の光軸が照明光学系の光軸と同じである状態において、励起光は、図中、実線で示されるように、その光路が対物レンズ２４の光軸と平行となるように対物レンズ２４から出射して標本１１１に到達する。

ユーザは、この状態からコントロールユニット１４を操作し、図中、点線で示されるように、対物レンズ２４から出射した励起光がカバーガラスと標本１１１との境界面において全反射するように、つまり境界面（標本１１１）に対する励起光の入射角が臨界角となるように接続部を移動させて励起光の光路を変更させる。このとき、励起光のごく一部は境界面から標本１１１方向ににじみ出て、このにじみ出たエバネッセント光と呼ばれる光により、標本１１１から蛍光が発現する。この蛍光は、対物レンズ２４、集光レンズ１１０、ダイクロイックミラー１０９、および観察光学系を介して接眼レンズ２２に入射し、接眼レンズ２２により結像される。

このようにして、標本１１１を全反射観察する場合、ユーザは、電動で接続部を移動させて、励起光が境界面を透過する角度から臨界角の間で励起光の入射角度を連続的に変化させる。この観察システムでは、ユーザがコントロールユニット１４を操作して、電動で励起光の入射角度を調整することができるので、ユーザは直感的かつ簡単な操作で標本１１１を全反射観察することができる。しかも、コントロールユニット１４をユーザの近くの任意の位置に配置することができるので、ユーザが接眼レンズ２２から標本１１１を見ながら励起光の入射角度を調整するときに、コントロールユニット１４に手が届かなくなるようなこともない。このように、電動で接続部を移動させて、励起光の入射角度を調整することで、標本１１１を観察する装置の操作性を向上させることができる。

なお、以上においては、光学部材として接続部（光ファイバ２３の端）を移動させて励起光の入射角度を調整すると説明したが、ｘ’軸パルスモータ１０２やｙ’軸パルスモータ１０３により、他の光学部材を移動させて励起光の入射角度を調整してもよい。例えば、照明光学系内にスリットの設けられたスリット板を配置し、このスリット板を移動させたり、ダイクロイックミラー１０９などのミラーを移動させたりして、励起光の入射角度を調整するようにしてもよい。つまり、標本１１１を全反射照明するための光学系に配置された光学部材であって、その移動により励起光の入射角度を調整できる光学部材であれば、どのようなものでもよい。

また、光ファイバ２３や、コリメータレンズ１０８、ダイクロイックミラー１０９などを電動全反射光源ユニット１３に設け、このユニットを移動するようにしてもよい。

さらに、電動ステージ２１または電動全反射光源ユニット１３を駆動するアクチュエータは、パルスモータに限らず、ＤＣ（Direct Current）モータなどとされてもよい。なお、ドライバ１５の簡素化を図るためには、電動ステージ２１を駆動するアクチュエータと、電動全反射光源ユニット１３を駆動するアクチュエータとが同じものであることが望ましい。

また、観察システムでは、ユーザは、コントロールユニット１４に設けられた１つのジョイスティック５１を操作するだけで、顕微鏡の電動駆動可能な部材、例えば電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３の両方を駆動することができる。したがって、操作性を向上させることができるだけでなく、標本１１１を観察するための装置の配線の煩雑性を解消できるとともに、標本１１１を観察するための装置の机上占有面積を軽減させることができる。

すなわち、通常、電動ステージや、電動レボルバ等のレンズ交換ユニットなどの電動駆動装置を駆動する場合、それらの電動駆動装置ごとにコントロールユニットとドライバとが必要であった。したがって、顕微鏡などを配置する机（台）には、電動駆動装置ごとのコントロールユニットとドライバとが配置されるため、それらの配線が煩雑になるばかりでなく、それらの装置を配置するために広いスペースが必要であった。

一方、この実施の形態の観察システムでは、電動ステージ２１も電動全反射光源ユニット１３の接続部も、パルス信号により２次元平面上を移動し、リミットセンサによりその移動が制限されるという駆動構成が一致している。すなわち、ユーザは、電動ステージ２１も電動全反射光源ユニット１３の接続部も同じような操作感覚で操作し、移動させる。

そこで、観察システムでは、電動ステージ２１と電動全反射光源ユニット１３のコントロールユニット１４の共通化が図られており、１つのコントロールユニット１４およびドライバ１５を利用して、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３を駆動することができる。したがって、ユーザは、１つのコントロールユニット１４を用いて、簡単な操作で電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３を移動させることができる。また、観察システムの配線が煩雑になるようなこともなく、標本１１１を観察するための装置を配置するために必要となる机上の面積もより小さくすることができる。

さらに、以上においては、コントロールユニット１４として、ジョイスティック５１を例に説明したが、その他、例えば図４に示すように、ハンドル型のコントロールユニットが用いられるようにしてもよい。

図４に示すコントロールユニット１４１には、回転アーム１４２、およびハンドル軸１４３が設けられ、コントロールユニット１４１には、図示せぬ駆動装置切り換えスイッチ５２、および速度切り換えスイッチ５３が設けられている。

また、コントロールユニット１４１の図中、上側には、縦方向に平行な直線を軸とし、コントロールユニット１４１に対して回動可能な回転アーム１４２が設けられており、回転アーム１４２のコントロールユニット１４１と接続されている端とは反対側の端には、図中、下方向に突出したハンドル軸１４３が設けられている。

ハンドル軸１４３には、ｙ軸ハンドル１５１およびｘ軸ハンドル１５２が設けられており、ｙ軸ハンドル１５１およびｘ軸ハンドル１５２は、ハンドル軸１４３を軸として回動可能とされている。

ｙ軸ハンドル１５１は、ユーザにより回動（回転）されると、その回動方向および回動速度に応じたパルス信号を生成する。すると、さらにコントロールユニット１４１は、生成されたパルス信号を速度切り換えスイッチ５３の設定に応じたパルス信号に変換し、ドライバ１５に出力する。つまり、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３は、ｙ軸ハンドル１５１の回動方向に応じた方向（ｙ方向およびｙ’方向）に、ｙ軸ハンドル１５１の回動速度および速度切り換えスイッチ５３の設定に応じた速度で移動する。

ｘ軸ハンドル１５２は、ユーザにより回動（回転）されると、その回動方向および回動速度に応じたパルス信号を生成する。すると、さらにコントロールユニット１４１は、生成されたパルス信号を速度切り換えスイッチ５３の設定に応じたパルス信号に変換し、ドライバ１５に出力する。つまり、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３は、ｘ軸ハンドル１５２の回動方向に応じた方向（ｘ方向およびｘ’方向）に、ｘ軸ハンドル１５２の回動速度および速度切り換えスイッチ５３の設定に応じた速度で移動する。

また、コントロールユニット１４１では、ユーザが回転アーム１４２を回動させて、ｙ軸ハンドル１５１およびｘ軸ハンドル１５２を任意の位置に移動させることができる。これにより、ユーザはより簡単にコントロールユニット１４１を操作することができる。

なお、以上においては、コントロールユニット１４またはコントロールユニット１４１とは別にドライバ１５が設けられると説明したが、ドライバ１５がこれらのコントロールユニットと一体となる構成とされてもよい。また、コントロールユニット１４またはコントロールユニット１４１内に切り換え部９３が設けられるようにし、電動ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３に対してそれぞれドライバが設けられるようにしてもよい。

さらに、対物レンズ２４ごとの接続部の位置、つまり励起光の光路上に対物レンズ２４が配置されたときに、励起光がカバーガラスと標本１１１との境界面で全反射するような接続部の位置をコントロールユニット１４が記憶しておくようにしてもよい。そのような場合、例えば、顕微鏡１１において複数の対物レンズ２４のうちの何れかが励起光の光路上に配置されたときに、ユーザがコントロールユニット１４を操作して、接続部の記憶されている位置への移動を指示するだけで、簡単に標本１１１を観察することができる。この場合、コントロールユニット１４により、記憶さている位置に対応するパルス信号がドライバ１５を介して電動全反射光源ユニット１３に供給される。

また、電動全反射光源ユニット１３がｘ’方向およびｙ’方向に電動で移動されると説明したが、何れかの方向にだけ電動で移動され、もう一方の方向には、ユーザが手動で、例えばハンドルを回動させることにより移動させるようにしてもよい。

さらに、ステージ２１および電動全反射光源ユニット１３を電動駆動装置の例として説明したが、励起光の光路上に配置されたミラーやレンズの位置を移動させる電動駆動装置がコントロールユニット１４により駆動されるようにしてもよい。また、ターレット上に配置された複数のレンズのうちのいずれかが励起光の光路上に配置されるように、ターレットを回動させる電動駆動装置がコントロールユニット１４により駆動されるようにしてもよい。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した観察システムの一実施の形態の構成例を示す図である。 コントロールユニットの外観の構成例を示す図である。 観察システムのより詳細な構成例を示す図である。 コントロールユニットの他の外観の構成例を示す図である。

符号の説明

１１ 顕微鏡， １２ 光源， １３ 電動全反射光源ユニット， １４ コントロールユニット， １５ ドライバ， ２１ 電動ステージ， ２３ 光ファイバ， ２４ 対物レンズ， ５１ ジョイスティック， ５２ 駆動装置切り換えスイッチ， ５３ 速度切り換えスイッチ， ９２ パルス信号出力部， ９３ 切り換え部， ９４ パルスモータドライバ， ９５ パルスモータドライバ， ９６ ｘ軸パルスモータ， ９７ ｙ軸パルスモータ， １０２ ｘ’軸パルスモータ， １０３ ｙ’軸パルスモータ

Claims (7)

1. 観察対象の標本を照明光で全反射照明して、前記標本を顕微鏡で全反射観察するための光学系と、
   前記光学系に配置された光学部材を所定の方向に移動させる操作手段と、
   前記操作手段の操作に応じて電動で駆動し、前記照明光の光路が変更されて前記照明光の前記標本への入射角度が変化するように前記光学部材を移動させる第１の駆動手段と
   を備えることを特徴とする光学装置。
2. 顕微鏡が備える電動駆動可能な部材と、
   前記操作手段の操作に応じて電動で駆動し、前記電動駆動可能な部材を移動させる第２の駆動手段と、
   前記操作手段が操作された場合に、前記操作手段から供給された前記光学部材または前記電動駆動可能な部材を移動させるための制御信号を、前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段の何れか一方に供給する切り換え手段と、
   前記制御信号の供給先を前記第１の駆動手段または前記第２の駆動手段の何れに切り換えるかを指示するときに操作される切り換え指示手段と
   をさらに備え、
   前記切り換え手段は、前記切り換え指示手段の操作に応じて、前記制御信号の供給先を切り換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記切り換え手段は、さらに前記制御信号の供給先に応じて前記制御信号を変換する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 前記電動駆動可能な部材は、電動ステージまたは電動レボルバである
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光学装置。
5. 前記光学装置は、顕微鏡の対物レンズを有し、前記全反射照明のための前記照明光は、前記対物レンズを透過して前記標本を照明する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光学装置。
6. 前記光学系に配置された前記光学部材は、全反射照明のための照明を行う光ファイバである
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光学装置。
7. 観察対象の標本を全反射照明するために、前記標本への照明光の入射角度の制御を目的として全反射照明を行う光学系の少なくとも１つの部材を少なくとも全反射照明が可能な位置に移動させる第１の駆動部への操作と、顕微鏡が有する電動駆動可能な部材を駆動させる第２の駆動部への操作との両操作を切り換えて駆動させる共通操作部を有する
   ことを特徴とするコントローラ。

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