(57)【要約】【課題】  標本に対し２つの入射角で光を照射し、得られる２つの撮影画像を処理して鮮明な画像を作成する光学観察装置を、簡便な構造で、観察対象物を特定の器具に載置する必要がないようにする。【解決手段】  対物レンズ１０の光軸に沿ってＬＥＤ光を入射させることが可能な第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２に、第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４からＬＥＤ光を入射させ、それぞれのＬＥＤ光を第１反射部２３及び第２反射部２４で異なる角度で反射させて、横方向導光部材２５の下面において対物レンズ１０の光軸と交差する箇所付近に、異なる入射角で入射させる。ステージ３０と対物レンズ１０の間隔を変化させる機構により、横方向導光部材２５の下面をガラス皿Ｐの内側底面の近傍にし、対物レンズ１０を含む撮像ユニットにより撮影を行う。【選択図】図２
2017097343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物を撮像する撮像ユニットと、前記撮像ユニットを有する筐体に配設され、前記観察対象物に光を照射する光照射手段とを備えた光学観察装置において、
前記光照射手段は、
前記筐体の一端側において、前記観察対象物に対向する面を有し、その面内に前記光を導光する横方向導光部材と、
前記横方向導光部材に連設されると共に、前記筐体の一部から入射された光を、前記横方向導光部材へと導光する縦方向導光部材と、
前記縦方向導光部材に設けられ、前記入射された光を反射させて前記横方向導光部材に導光すると共に、前記光の反射位置に応じて前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面に異なった入射角で入射するよう、異なった反射角度の複数の反射部を備えていることを特徴とする光学観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学観察装置において、
前記横方向導光部材は、前記観察対象物に対向する面と該面の反対側にある裏面とを有する板状部を有し、
前記縦方向導光部材に備えられた複数の反射部の一部の反射部は、前記板状部の裏面側に向かって光を導くものであり、
前記板状部の裏面側に導かれた光は、前記板状部の裏面側で反射した後、前記観察対象物に対向する面に入射するように構成されていることを特徴とする光学観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学観察装置において、
前記横方向導光部材の前記板状部の裏面側で反射した後、前記観察対象物に対向する面に入射する光は、入射角が７５〜８５°であることを特徴とする光学観察装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の光学観察装置において、
前記縦方向導光部材は、第１の縦方向導光部材と第２の縦方向導光部材とを備え、これら複数の縦方向導光部材のそれぞれによって前記横方向導光部材へと光を導光するものであり、
前記第１の縦方向導光部材に光を入射させる第１光出射器と、前記第２の縦方向導光部材に光を入射させる第２光出射器とを備え、
前記反射部は、前記第１の縦方向導光部材および前記第２の縦方向導光部材のそれぞれに設けられると共に、前記第１の縦方向導光部材の反射部と前記第２の縦方向導光部材の反射部とは、反射角度が異なるものとされていることを特徴とする光学観察装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の光学観察装置において、
前記撮像ユニットの先端は対物レンズであり、
前記縦方向導光部材が配設された周壁部と、その周壁部の底面に配設された前記横方向導光部材とにより有底外囲体が形成されており、その有底外囲体の内部に、前記対物レンズが内包されていることを特徴とする光学観察装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学観察装置において、
前記縦方向導光部材は、板状である第１の縦方向導光部材と第２の縦方向導光部材とを備え、
前記光照射手段は、前記縦方向導光部材及び横方向導光部材に連結する２つの板状部材を備え、前記縦方向導光部材及び横方向導光部材は、２つの前記板状部材と一体で有底外囲体を形成していることを特徴とする光学観察装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の光学観察装置において、
前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面に着脱可能に形成された板状導光部材を備え、
前記板状導光部材は、前記横方向導光部材に装着された状態であるとき、前記横方向導光部材と一体で光を導光するものであることを特徴とする光学観察装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載の光学観察装置において、
前記撮像ユニットの先端から前記観察対象物までの距離を変化させる駆動機構と、
前記観察対象物を載置した器具をセットするステージとを備え、
前記駆動機構は、前記撮像ユニットの先端と前記ステージとの間隔を変化させることを特徴とする光学観察装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光学観察装置において、
前記筐体に取り付けられ、前記ステージにセットした器具の面から前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面までの距離を検出する複数の距離検出手段であって、前記撮像ユニットの光軸周りに配置された複数の距離検出手段と、
前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面と前記ステージとの間隔を微量に変化させると共に、前記複数の距離検出手段の距離検出位置から前記ステージの面の法線方向にある位置に配置された複数の間隔変化手段と、
前記複数の間隔変化手段に変化の指令を出力する間隔変化指令手段と、
前記駆動機構により、前記複数の距離検出手段により検出された複数の距離が設定された距離以下になった状態において、前記間隔変化指令手段より変化の指令が入力すると、前記複数の距離検出手段により検出された複数の距離が等しくなるとともに、前記複数の間隔変化手段が指令された値又は指令された正負側に変化するよう、前記複数の間隔変化手段を制御する間隔制御手段とを備えたことを特徴とする光学観察装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光学観察装置において、
前記観察対象物は生体組織又は細胞であり、
空間分解能の情報に基づいて、前記撮像ユニットの撮像範囲内にある前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面から前記観察対象物までの距離を計算し、前記距離に前記観察対象物の情報に基づいて算出される設定値を加算した値を最適距離とする最適距離計算手段と、
前記筐体に取り付けられ、前記ステージにセットした器具の面から前記撮像ユニットの撮像範囲内にある前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮像ユニットの撮像範囲内にある前記横方向導光部材の前記観察対象物に対向する面と前記ステージとの間隔を微量に変化させる間隔変化手段と、
前記駆動機構により、前記距離検出手段により検出された距離が設定された距離以下になった状態において、前記最適距離計算手段により計算された最適距離が入力されると、前記距離検出手段により検出された距離が前記最適距離になるよう、前記間隔変化手段を制御する間隔制御手段とを備えたことを特徴とする光学観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞組織等の微小な観察対象物に光を照射し、その観察を行う光学観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学顕微鏡のように細胞組織等の微小な生体試料に光を照射し、該生体試料を拡大して観察する光学観察装置は広く使用されている。このような光学観察装置の中に、例えば特許文献１に示すように、生体試料から放出される生理活性物質に酵素を作用させて蛍光物質を生成し、該生体試料に励起光を照射して発生する蛍光を撮像ユニットに取り込むことで蛍光画像を作成することができる光学観察装置がある。この光学観察装置によれば、生体試料における生理活性物質の濃度分布を観察することができる。しかし、この光学観察装置は生体試料からの目的の蛍光以外の光である背景光も撮像ユニットに取り込まれるため、観察画像がぼやけ、精細な情報が得られないことが多い。また、この光学観察装置に限らず、落射式顕微鏡など標本への光の照射と標本の観察とを同じ側で行う光学観察装置においても同様に、標本からの目的の光（以下、標的光という）とは別の背景光の影響があり、観察画像がぼやけ、精細な画像が得られないことが多い。
【０００３】
この問題に対応するため、本願発明者らは、特許文献２に示されるように、観察画像に含まれる背景光の影響を軽減して良好な観察画像を取得することのできる光学観察装置を発明した。この光学観察装置は、標本に対し入射角の異なる励起光をそれぞれ照射して２つの観察画像を得、それぞれの観察画像において標的光の成分と背景光の成分とが混在する割合が異なることを利用して、画像処理により背景光の成分を除去するものである。この光学観察装置によれば、鮮明な観察画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３９２８０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１４６３０号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示される光学観察装置は、標本を載置した平板状の透明基板の側面側から２つの入射角で励起光を入射させて透明基板表面から標本に照射する構造になっており、励起光照射器を平板状の透明基板側面近傍に、適正に配置されるよう装置を構成すると、装置の構造が複雑になるという問題がある。また、標本を平板状の透明基板に載置する必要があるため、生体組織をその場でそのまま観察することができず、また、複数の標本を連続して光学観察する場合、効率が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、観察対象物に対し複数の入射角で光を照射し、得られる複数の撮影画像を処理して鮮明な画像を作成する光学観察装置において、装置が簡便な構造で、観察対象物を特定の器具に載置する必要がなく、生体組織をそのまま観察することや、異なる観察対象物を連続して観察することが可能である光学観察装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、観察対象物を撮像する撮像ユニットと、撮像ユニットを有する筐体に配設され、観察対象物に光を照射する光照射手段とを備えた光学観察装置において、光照射手段は、筐体の一端側において、観察対象物に対向する面を有し、その面内に光を導光する横方向導光部材と、横方向導光部材に連設されると共に、筐体の一部から入射された光を、横方向導光部材へと導光する縦方向導光部材と、縦方向導光部材に設けられ、入射された光を反射させて横方向導光部材に導光すると共に、光の反射位置に応じて横方向導光部材の観察対象物に対向する面に異なった入射角で入射するよう、異なった反射角度の複数の反射部を備えているようにしたことにある。
【０００８】
これによれば、筐体の一部から入射された光が、縦方向導光部材から横方向導光部材へと導光される際、縦方向導光部材に設けられた反射部により光は反射されて導光される。ここで、異なった反射角度を有する複数の反射部が備えられているので、光は反射位置に応じて横方向導光部材の観察対象物に対向する面に、異なった入射角で入射することとなる。すなわち、反射角度が異なる複数の反射部を縦方向導光部材に設けるという簡素な構成で、横方向導光部材の面に対向している観察対象物に複数の入射角の光を照射する光路形成を実現できる。また、光照射手段を撮像ユニットと共に筐体に一体で設けることができるので、光照射手段を別体で設ける場合に比べて、装置全体を小型化することができ、取扱い性を向上させることができる。更に、観察対象物を特定の器具に載置する必要がないので生体組織をそのまま観察することや、効率よく複数の観察対象物を連続して観察することができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、横方向導光部材は、観察対象物に対向する面と該面の反対側にある裏面とを有する板状部を有し、縦方向導光部材に備えられた複数の反射部の一部の反射部は、板状部の裏面側に向かって光を導くものであり、板状部の裏面側に導かれた光は、板状部の裏面側で反射した後、観察対象物に対向する面に入射するように構成されるようにしたことにある。
【００１０】
これによれば、横方向導光部材の観察対象物に対向する面を１つの板状部で形成できるので、目視したときの観察対象物と横方向導光部材の観察対象物に対向する面との間隔がわかりやすくなる。更に、簡易な形状で横方向導光部材を形成できるので、横方向導光部材の加工を容易とし部品コストを低減できる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、横方向導光部材の板状部の裏面側で反射した後、観察対象物に対向する面に入射する光は、入射角が７５〜８５°であるようにしたことにある。
【００１２】
発明者らは、実験により確かめたところ、横方向導光部材の観察対象物に対向する面に入射する光において、１の光の入射角が９０°に近く、他の光の入射角が８０°付近であるときに、標的光と背景光の比率の差が最も大きく、画像処理により鮮明な画像を得ることができることを見出した。よって、少なくとも一部の光、即ち、板状部の裏面側で反射した光の入射角を７５〜８５°であるようにすれば、鮮明な画像を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、縦方向導光部材は、第１の縦方向導光部材と第２の縦方向導光部材とを備え、これら複数の縦方向導光部材のそれぞれによって横方向導光部材へと光を導光するものであり、第１の縦方向導光部材に光を入射させる第１光出射器と、第２の縦方向導光部材に光を入射させる第２光出射器とを備え、反射部は、第１の縦方向導光部材および第２の縦方向導光部材のそれぞれに設けられると共に、第１の縦方向導光部材の反射部と第２の縦方向導光部材の反射部と反射角度が異なるものとされているようにしたことにある。
【００１４】
これによれば、第１の縦方向導光部材と第２の縦方向導光部材とは、それぞれ独立に光を入射させることができるので、横方向導光部材を伝搬する光に対する外乱の影響を抑制できる。更には、第１光出射器と第1の縦方向導光部材、第２光出射器と第２の縦方向導光部材とのそれぞれにおいて光路調整が可能となるので、メンテナンスを容易化することができる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、撮像ユニットの先端は対物レンズであり、縦方向導光部材が配設された周壁部と、その周壁部の底面に配設された横方向導光部材とにより有底外囲体が形成されており、その有底外囲体の内部に、対物レンズが内包されているようにしたことにある。
【００１６】
これによれば、観察対象物が液中に浸漬されている場合であっても、対物レンズが液体に浸されることなく、横方向導光部材の観察対象物に対向する面を、観察対象物の近傍にすることができる。また、有底外囲体にて対物レンズを密封するようにすれば、生体組織内に対物レンズを挿入して、生体組織をそのまま観察することができる。
【００１７】
また、有底外囲体の形成における本発明の他の特徴は、縦方向導光部材は、板状である第１の縦方向導光部材と第２の縦方向導光部材とを備え、光照射手段は、縦方向導光部材及び横方向導光部材に連結する２つの板状部材を備え、縦方向導光部材及び横方向導光部材は、２つの板状部材と一体で有底外囲体を形成しているようにしたことにある。
【００１８】
これによれば、上記と同じ効果を得ることができるとともに、加工が容易化される。特に、縦方向導光部材、横方向導光部材及び板状部材をすべて板状とすれば最も加工が容易化され、製造コストを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、光学観察装置に、横方向導光部材の観察対象物に対向する面に着脱可能に形成された板状導光部材を備え、その板状導光部材は、横方向導光部材に装着された状態であるとき、横方向導光部材と一体で光を導光するようにしたことにある。
【００２０】
横方向導光部材は、観察対象物や化学物質に接触することにより汚れや汚染が発生したり、観察動作中の操作ミスや不測の事態により傷や欠損が生じる可能性があるが、汚染や欠損の生じやすい観察対象物の対向面に板状導光部材が装着されていれば、かかる部分に汚染や欠損が生じた場合でも、当該板状導光部材のみを交換すれば良い。これによれば、光学観察装置のメンテナンスを容易化し、導光部材全体の耐用年数を向上させることができる。また、例えば、先行技術文献に示されているように蛍光画像を得るため、観察対象物と酵素を反応させて蛍光物質を生成させる必要がある場合、板状導光部材に該酵素等を予め担持させておけば、観察対象物が存在する箇所に該酵素を添加したうえで光学観察装置により観察を行う必要がなく、観察の効率を改善することができる。すなわち、横方向導光部材に板状導光部材を装着し、板状導光部材の面を観察対象物に僅かに接触するまで接近させれば、蛍光物質を生成させることができるので、光学観察装置によりそのまま観察を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の他の特徴は、光学観察装置を、撮像ユニットの先端から観察対象物までの距離を変化させる駆動機構と、観察対象物を載置した器具をセットするステージとを備え、駆動機構は、撮像ユニットの先端とステージとの間隔を変化させるようにしたことにある。
【００２２】
これによれば、観察対象物を光学観察装置のステージにセットすれば、駆動機構により撮像ユニットの先端を観察対象物に対して適切な位置にして観察を行うことができる。また、撮像ユニットの先端とステージとの間隔を変化させる駆動機構は、通常の顕微鏡のように簡便な構造にすることができる。ここで、例えば、撮像ユニットに対物レンズを設けた場合など、微小である観察対象物を拡大して観察画像を得るためには、撮像ユニットの先端を観察対象物の近傍まで接近させる必要があるが、駆動機構によってマイクロメートルのオーダーで撮像ユニットの先端から観察対象物までの距離を制御し得るようにすれば、観察対象物の観察に最適な位置に撮像ユニットを配置し、観察対象物表面の性状や観察対象物表面から放出される蛍光物質の鮮明な観察画像を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の他の特徴は、ステージと駆動機構とを備えた光学観察装置において、筐体に取り付けられ、ステージにセットした器具の面から横方向導光部材の観察対象物に対向する面までの距離を検出する複数の距離検出手段であって、撮像ユニットの光軸周りに配置された複数の距離検出手段と、横方向導光部材の観察対象物に対向する面とステージとの間隔を微量に変化させると共に、複数の距離検出手段の距離検出位置からステージの面の法線方向にある位置に配置された複数の間隔変化手段と、複数の間隔変化手段に変化の指令を出力する間隔変化指令手段と、駆動機構により、複数の距離検出手段により検出された複数の距離が設定された距離以下になった状態において、間隔変化指令手段より変化の指令が入力すると、複数の距離検出手段により検出された複数の距離が等しくなるとともに、複数の間隔変化手段が指令された値又は指令された正負側に変化するよう、複数の間隔変化手段を制御する間隔制御手段とを備えたことにある。
【００２４】
これによれば、器具の面がステージ面に対して微少に平行からずれていても、器具の面と横方向導光部材の観察対象物に対向する面とを常に平行にしたたうえで、横方向導光部材の観察対象物に対向する面から観察対象物までの距離を最適になるよう変化させることができる。この場合、最適な距離とは、撮像ユニットの撮像画像が最も鮮明になる距離であり、この最適な距離は、間隔変化指令手段からの出力により撮像ユニットの先端から観察対象物までの距離が変化するごとに、撮像ユニットの撮像画像を確認することで決定することができる。
【００２５】
また、本発明の他の特徴は、ステージと駆動機構とを備えた光学観察装置において、観察対象物は生体組織又は細胞であり、空間分解能の情報に基づいて、撮像ユニットの撮像範囲内にある横方向導光部材の観察対象物に対向する面から観察対象物までの距離を計算し、その距離に観察対象物の情報に基づいて算出される設定値を加算した値を最適距離とする最適距離計算手段と、筐体に取り付けられ、ステージにセットした器具の面から撮像ユニットの撮像範囲内にある横方向導光部材の観察対象物に対向する面までの距離を検出する距離検出手段と、撮像ユニットの撮像範囲内にある横方向導光部材の観察対象物に対向する面とステージとの間隔を微量に変化させる間隔変化手段と、駆動機構により、距離検出手段により検出された距離が設定された距離以下になった状態において、最適距離計算手段により計算された最適距離が入力されると、距離検出手段により検出された距離が最適距離になるよう、間隔変化手段を制御する間隔制御手段とを備えたことにある。
【００２６】
これによれば、撮像ユニットの撮像範囲内にある横方向導光部材の観察対象物に対向する面から観察対象物までの距離を、最適距離計算手段により計算された値を用いることで短時間で最適な距離にすることができるので、観察対象物の撮影画像を短時間で得ることができ、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学観察装置の全体概略図である。
【図２】図１の光学観察装置の対物レンズ及びステージ付近の構造を示す部分断面図である。
【図３】図１の光学観察装置の対物レンズの周囲をステージ側から見た図である。
【図４】図１の光学観察装置の距離センサと距離検出装置の構成を示す図である。
【図５】図１の光学観察装置の制御システムを示す図である。
【図６】図５の制御システムにおけるステージ高さ制御装置が実行するプログラムのフロー図である。
【図７】本発明の別の実施形態において光学観察装置に板状導光部材を装着する様子を示した図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る光学観察装置の対物レンズ及びステージ付近の構造を示す部分断面図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る光学観察装置の対物レンズの周囲をステージ側から見た図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る光学観察装置の全体外略図である。
【図１１】本発明を生体組織に挿入して撮像を行う光学観察装置に適用した場合の、撮像ユニット先端の構造を示す部分断面図である。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る光学観察装置の構成について図１乃至図５を用いて説明する。図１は、光学観察装置の全体概略図である。この光学観察装置は、ステージ３０にセットされたガラス皿Ｐの内側底面に載置された観察対象物である標本Ｓに励起光を照射して撮像を行い、特許文献２に示される、入射角の異なる励起光において標的光成分と背景光成分の混在割合が異なることを利用して背景光の成分を除去する画像処理である、コンピュータ装置８０の画像処理により鮮明な画像を作成して表示する装置である。図１が示すように全体の外観は撮影機能のある光学顕微鏡とほぼ同じであるが、装置本体１に対物レンズ１０を囲むように導光部材２０が取り付けられ、この導光部材２０の内部に励起光を入射させる点と、標本Ｓと導光部材２０の底面（後述する、横方向導光部材２５の下面）との間隔を、高精度に制御するシステムを備えている点が特徴点としてある。なお、ガラス皿Ｐの内側には先行技術文献の特許文献１及び特許文献２に示されるように、標本Ｓが有する物質と反応して蛍光物質を生成させるための酵素や補酵素が添加される。よって、ガラス皿Ｐの内面に付着する標本Ｓは、蛍光物質を生成し、標本Ｓに励起光を照射すると蛍光が発生する。尚、標本Ｓはガラス皿Ｐの中で培養された物であっても良く、別の容器や検体から採取してガラス皿Ｐへ移したものであっても良い。
【００２９】
光学観察装置は通常の撮影機能のある光学顕微鏡と同じ機能を有する。図２は装置本体１の対物レンズ１０及びステージ３０付近の構造を示す部分断面図であるが、図２に示される対物レンズ１０から図１に示されるカメラ２までの構造は、通常の撮影機能のある光学顕微鏡の構造がそのまま適用されている。以下、この部分を撮像ユニットという。また、対物レンズ１０から接眼レンズ３までの構造も、同様に通常の光学顕微鏡の構造がそのまま適用されている。すなわち、この光学観察装置は通常の撮影機能のある光学顕微鏡と同様、対物レンズ１０の焦点付近にある観察領域（撮影領域）の目視による観察とカメラ２による撮影を行うことができる。また、光学観察装置は通常の光学顕微鏡と同様昇降機構を有し、昇降ハンドル４を回転させることで基台５が上下方向に移動する。
【００３０】
図２に示されるように、対物レンズ１０を装置本体１に取り付ける構造も、通常の光学顕微鏡と同じであり、対物レンズ１０の雄ネジを装置本体１の底面壁６に形成された円筒状の取付部７の内側に作製された雌ネジに捻じ込むことで取り付けられる。円筒状の取付部７の上方は先端が円筒状の光学系部１２が取付けられ、通常の撮影機能のある光学顕微鏡と同様、カメラ２および接眼レンズ３まで複数の光学部品が配置されている。
【００３１】
対物レンズ１０の周囲には、導光部材２０が取り付けられている。導光部材２０は、第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２、第１反射部２３、第２反射部２４、横方向導光部材２５、第３縦方向導光部材２６，第４縦方向導光部材２７及び捻込部２８から構成される枡状のものであり、対物レンズ１０を囲むようになっている。このため、導光部材２０を液中につけても導光部材２０の内側には液は浸入せず、対物レンズ１０は液体で汚染されないようになっている。導光部材２０は対物レンズ１０と同様、装置本体１からの着脱が可能であり、円筒状の取付部７の外周先端に形成された雄ネジに、中心の孔に雌ネジが形成された円盤状の捻込部２８を捻じ込むことで取り付けられる。
【００３２】
導光部材２０の材質は、捻込部２８を除いてＢＫ７等のガラスである。ただし、第１反射部２３、第２反射部２４、及び横方向導光部材２５の上面で光が反射する箇所は、面にアルミニウム又は銀など反射率が１００％に近い金属が蒸着され、光を反射するようになっている。また、導光部材２０は、その上端と、対物レンズ１０の先端の下方を除いて光が外に漏れないよう、導光部材２０の表面には、遮光材の塗布又は遮光シートの貼付がされている。これは、標本Ｓに照射される光が、図２に１点鎖線で示される光軸に沿って進んだ光のみにするためである。また、このような構成にすることで、標本Ｓからの観察光は、対物レンズ１０へと入射する。尚、横方向導光部材２５の上面については、上記のような金属蒸着などの処理を不要としてガラス面のままとしても良い。
【００３３】
第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２は板状に形成されており、装置本体１の第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４は、円筒状であって出射口の内径は第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２の厚みより小さくなっている。そして、導光部材２０を円筒状の取付部７の外周先端に形成された雄ネジに捻込部２８の雌ネジを螺合させて装置本体１に取り付け、捻込部２８の回転が停止するまで雌ねじを螺入させると、第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２の上端は、第１ＬＥＤ光照射器１３の出射口及び第２ＬＥＤ光照射器１４の出射口の極近傍に配置される。また、第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４の中心軸は、第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２の板厚方向の中心位置にある。これにより、導光部材２０を装置本体１に取り付け、第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４からＬＥＤ光が出射されると、殆どのＬＥＤ光は第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２に入射し、導光部材２０内を進行する。
【００３４】
第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４は、円筒状の枠体に第１ＬＥＤ光源１５及び第２ＬＥＤ光源１６と、コリメーティングレンズ１７，１８が取り付けられており、それぞれからＬＥＤ光が出射されたとき、おおよそ平行なＬＥＤ光が第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２の端面から導光部材２０内に侵入する。以下、第１ＬＥＤ光照射器１３から出射されたＬＥＤ光を第１ＬＥＤ光、第２ＬＥＤ光照射器１４から出射されたＬＥＤ光を第２ＬＥＤ光という。
【００３５】
第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２の端面から入射した第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光は、第１反射部２３及び第２反射部２４で反射し、それぞれ横方向導光部材２５へ進行する。横方向導光部材２５も板状に形成されており、上下の平面は対物レンズ１０の光軸（撮像ユニットの光軸）に対し垂直である。また、対物レンズ１０の光軸（撮像ユニットの光軸）は横方向導光部材２５の横方向の中心位置にある。また、導光部材２０を装置本体１に取り付けたとき、撮像ユニットの撮影領域の中心は横方向導光部材２５の下面と略一致しており、カメラ２は横方向導光部材２５の下面付近の撮影画像を得ることができる。以下、撮像ユニットの撮影領域の中心を撮影中心という。
【００３６】
第１反射部２３は第１縦方向導光部材２１の中心軸に対し４５°に近い角度であり、第１ＬＥＤ光は該中心軸に対し９０°に近い角度で反射し、横方向導光部材２５の横方向の中心位置の下面に９０°に近い入射角で入射する。第２反射部２４は第２縦方向導光部材２２の中心軸に対し約４０°の角度であり、第２ＬＥＤ光は該中心軸に対し約８０°の角度で反射し、約８０°の入射角で横方向導光部材２５の上面に入射して反射し、横方向導光部材２５の横方向の中心位置の下面に約８０°の入射角で入射する。すなわち、第１ＬＥＤ光は横方向導光部材２５の撮影中心に９０°に近い入射角で入射し、第２ＬＥＤ光は横方向導光部材２５の撮影中心に約８０°の入射角で入射する。
【００３７】
発明者らは、第１ＬＥＤ光の入射角を９０°に近くし、第２ＬＥＤ光の入射角を様々に変化させて撮影を行ったところ、第２ＬＥＤ光の入射角は８０°近辺のときが最も、第１ＬＥＤ光による撮影画像と第２ＬＥＤ光による撮影画像で標的光と背景光の比率に差が有り、画像処理により鮮明な画像が得られることを見出した。よって、第２ＬＥＤ光の入射角は７５〜８５°の範囲になるよう、第２反射部２４の角度及び横方向導光部材２５の厚さを設定するとよい。なお、図２においては、第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光が、横方向導光部材２５の下面に異なる入射角で入射することを強調するため、入射角は９０°及び８０°より大幅に小さくしてある。
【００３８】
第３縦方向導光部材２６，第４縦方向導光部材２７も板状に形成されており、その平面は図２の紙面に平行になっている。捻込部２８は、第１乃至第４縦方向導光部材２１，２２，２６，２７に固定された円盤状のものであり、中心の孔には装置本体１の円筒状の取付部７の外側先端に形成された雄ネジと迎合する雌ネジが作成されている。上述したように導光部材２０は、捻込部２８の雌ネジを円筒状の取付部７に合わせて捻じ込むことで装置本体１に取り付けられる。
【００３９】
図２に２点鎖線で記載されているものは、距離センサ取付部１９−１，１９−２であり、これらは図２の断面位置より手前にあるため仮想線である。また、距離センサ取付部１９−３は図２では対物レンズ１０及び第３縦方向導光部材２６により見えなくなっている。図３は、装置本体１に導光部材２０を取り付けたときの状態をステージ３０側から見た図である。対物レンズ１０、円筒状の取付部７及び捻込部２８等は、横方向導光部材２５と第１及び第２縦方向導光部材２１，２２で見えなくなっているため点線で示されている。図３に示されるように、３つの距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３は、対物レンズ１０の光軸（撮像ユニットの光軸）を中心として１２０°の間隔で配置されており、対物レンズ１０の光軸から半径方向において導光部材２０よりも僅かに外方となる位置に形成されている。また、図２に示されるように、距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３の先端は、横方向導光部材２５の下面より僅かに上方の位置になっている。この間隔は例えば２〜５ｍｍの範囲であり、横方向導光部材２５がガラス皿Ｐの内側底面に接触する寸前になっても、距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３の先端は接触しない、充分に安全な間隔である。尚、実際の間隔は、既知の値であり、後述のデータ処理装置６２にて利用されるようにデフォルト値として記憶されている。また、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面より１０ｍｍ程度上方にあっても、距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３に取り付けられた距離センサ４０−１，４０−２，４０−３と距離検出装置５０により、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の先端からガラス皿Ｐの内側底面までの距離測定が可能な間隔である。
【００４０】
図４は、距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３に取り付けられた距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の構造と、距離検出装置５０の構造を示す図である。距離検出装置５０は光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の測定原理を用いた装置である。光コヒーレンストモグラフィーは、人体（特に眼底）の断面方向像を検出する装置として用いられることが多いが、例えば特開２０１３−２２１８１１号公報に示されるように、距離センサ先端から対象物までの距離を検出する装置としても用いることができる。以下、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３と、距離検出装置５０の構造としくみについて説明するが、公知技術である箇所は簡単に説明するにとどめる。
【００４１】
距離検出装置５０は、レーザ光源５１、コリメーティングレンズ５２、集光レンズ５３、光カプラ５５、受光センサ５９及び光カプラ５５に接続される光ファイバー５４，５６，５７，５８を備える。レーザ光源５１は、スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）又はＬＥＤで構成されており、低コヒーレンスのレーザ光を出射する。コリメーティングレンズ５２は、このレーザ光を平行光に変換し、集光レンズ５３はコリメーティングレンズ５２からの平行光を集光して光ファイバー５４に入射させる。集光レンズ５３の焦点距離は、光ファイバー５４内に入射したレーザ光が光ファイバー５４内で全反射するように設定されており、光ファイバー５４に入射したレーザ光は、光カプラ５５に導かれる。
【００４２】
光カプラ５５は、光ファイバー５４を介して入射したレーザ光を２つに分岐し、一方を後述する光切替スイッチ６０に通じる光ファイバー５７に入射させ、他方を後述する光路長可変装置６１に通じる光ファイバー５６に入射させる。また、光カプラ５５は、光ファイバー５７を介して距離センサ４０−１，４０−２，４０−３から導かれる反射光、及び光ファイバー５６を介して光路長可変装置６１から導かれる反射光を、それぞれ２つに分岐させて、それらの各一方を光ファイバー５８を介して受光センサ５９に導く。なお、本実施形態では、光カプラ５５を用いて入射する光を２つに分岐させているが、入射する光を断面径の小さな平行光に変換して、ビームスプリッタを用いて２つに分岐させてもよい。
【００４３】
受光センサ５９は、受光したレーザ光の強度を表す大きさの信号を出力する。受光センサ５９に入射した２つの反射光は干渉し、レーザ光が低コヒーレンスであるため、受光センサ５９から出力される信号は、光カプラ５５で分岐した２つのレーザ光が光カプラ５５に戻ってくるまでの光路長が等しくなったときのみに強度が大きくなる。
【００４４】
距離検出装置５０は、さらに光切替スイッチ６０、光路長可変装置６１、データ処理装置６２、レーザ駆動回路６３及びコントローラ６４を備える。光切替スイッチ６０は、コントローラ６４から切替指令が入力すると、光ファイバー５７と光ファイバー６５−１，６５−２，６５−３の内の指令された光ファイバーとを接続する。光ファイバー６５−１，６５−２，６５−３の先は距離センサ４０−１，４０−２，４０−３に接続されており、レーザ光は距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の内のコントローラ６４から指令された距離センサから出射する。そして、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の内の指令された距離センサから出射したレーザ光は、ガラス皿Ｐの内側底面で反射し、同じ光路を逆に進んで光カプラ５５まで戻る。よって、コントローラ６４からの指令が微小時間の間隔ごとに、指令する光ファイバーを順に変更して光切替スイッチ６０に入力すると、光カプラ５５から光ファイバー５７に進んだレーザ光は、ガラス皿Ｐの内側底面の異なる反射位置で順に反射し、光カプラ５５まで戻る。この反射位置は対物レンズ１０の光軸に垂直な平面で見ると、図３に示す距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３の位置である。
【００４５】
距離センサ４０−１，４０−２，４０−３は、円筒状の距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３の内部に取り付けられている。距離センサ４０−１，４０−２，４０−３は、すべて同じ構造であるので、図４では距離センサ４０−１の構造のみを示し、距離センサ４０−２，４０−３は、省略されている。距離センサ４０−１は、コリメーティングレンズ４１、対物レンズ４２及び基準透光体４３を有する。コリメーティングレンズ４１は、光ファイバー６５−１から出射されたレーザ光を平行光にして対物レンズ４２に導き、対物レンズ４２は、平行光であるレーザ光を集光し、基準透光体４３を介してガラス皿Ｐの内側底面に向けて出射する。基準透光体４３を介することで、レーザ光は基準透光体４３の入射面、基準透光体４３の出射面で反射し、さらにガラス皿Ｐに入れられている液の液面、ガラス皿Ｐの内側底面及びガラス皿Ｐの外側底面で反射する。よって、後述する光路長可変装置６１により光路長を最小から最大まで変化させたとき、光カプラ５５に戻る光の光路長が等しくなるときは、上述した反射する箇所が異なる５つの場合があり、光路長可変装置６１による光路長の変化量を横軸にし、受光センサ５９が出力する信号強度を縦軸にして、光路長を最小から最大まで変化させたときの変化曲線（以下、受光強度変化曲線という）を作成すると、５つのピーク点が生じる。尚、各距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３の先端と各距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の先端とは、面一となるように形成されている。
【００４６】
距離センサ取付部１９−１と距離センサ４０−１の先端は防水処理がされており、距離センサ取付部１９−１がガラス皿Ｐに入れられている液の中に入っても、液は距離センサ取付部１９−１と距離センサ４０−１の内部には浸入しないようになっている。よって、ガラス皿Ｐに入れられている液が多くても、横方向導光部材２５の下面をガラス皿Ｐの内側底面に接触する寸前まで近づけることができる。なお、距離センサ４０−１の先端が液中に入れば、距離センサ４０−１に入射したレーザ光が反射する箇所は４箇所になるが、受光強度変化曲線において最も光路長が小さいときのピークと最も光路長が大きいときのピークに対応する反射箇所は決まっているので、受光強度変化曲線におけるそれぞれのピークと反射箇所を対応づけることは可能である。
【００４７】
また、対物レンズ４２の開口数は小さく、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面に接近した状態であれば、対物レンズ４２からガラス皿Ｐの内側底面までの距離が変化しても、ガラス皿Ｐの内側底面は常に対物レンズ４２の焦点深度内にあるようになっている。また、基準透光体４３は光の透過率が高ければ、どのような材質のものでもよく、例えばガラスでよい。
【００４８】
光路長可変装置６１は、光路長を変化させ、光路長の変化量を表す信号を出力する装置であれば、どのようなものでも使用することができる。例えば、特開２０１３−２２１８１１号公報に示されているように、円盤状プレートに三角状反射体を配置し、円盤状プレートを回転させて三角状反射体でレーザ光を反射させる装置であると、高速で光路長を変化させることができ、バックラッシュがないので好ましい。光路長可変装置６１は、コントローラ６４から作動指令が入力すると作動を開始し、光路長を変化させ、光路長の変化量を表す信号を後述するデータ処理装置６２とコントローラ６４に出力する。
【００４９】
データ処理装置６２は、コントローラ６４から作動指令が入力すると作動を開始し、コントローラ６４から開始の指令と終了の指令が入力する間に、光路長可変装置６１から光路長の変化量を表す信号と受光センサ５９から受光強度に相当する信号を入力し、光路長の変化量のデジタルデータと信号強度のデジタルデータを対にして記憶する。コントローラ６４は後述するように、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の内の１つにレーザ光が入射し、光路長が最少から最大まで変化するときのデジタルデータがデータ処理装置６２に記憶されるよう、開始の指令と終了の指令を出力するので、データ処理装置６２には、受光強度変化曲線のデジタルデータが記憶される。なお、コントローラ６４は、開始の指令の際、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３のいずれにレーザ光が入射されるかを示す信号も出力するので、データ処理装置６２にはその信号も記憶される。
【００５０】
データ処理装置６２は、コントローラ６４から終了の指令が入力すると、記憶した受光強度変化曲線のデジタルデータを用いて、受光強度曲線のすべてのピーク点の内、最小と最大の光路長のピーク点を除くピーク点の光路長を検出する。そして、ガラス皿Ｐに入れられている液の屈折率ｎ（水の屈折率でよい）と空気の屈折率ｎ０を用いて基準透光体４３の出射面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離Ｄを計算する。検出した光路長を小さい順にＰ１、Ｐ２、Ｐ３とすると、距離Ｄの計算式は以下の数１である。２で除算するのは、レーザ光は反射して元に戻るため、２点間の光路長の差はレーザ光が往復したことによる差になり、２点間の距離は光路長の差の半分になるためである。
（数１）
Ｄ＝｛（Ｐ２−Ｐ１）＋（Ｐ３−Ｐ２）・（ｎ０／ｎ）｝／２
なお、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の先端が液中になると、受光強度変化曲線のピークは４つになり、最小と最大の光路長のピーク点を除くと検出する光路長は小さい順にＰ１、Ｐ２の２つになるが、そのときは、計算式は以下の数２である。
（数２）
Ｄ＝｛（Ｐ２−Ｐ１）・（ｎ０／ｎ）｝／２
【００５１】
データ処理装置６２は、距離Ｄが計算されると、予め精度よく求められ記憶されている距離センサ４０−１，４０−２，４０−３ごとの、基準透光体４３の出射面から横方向導光部材２５の下面までの距離を減算し、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離Ｗを算出する。そして、算出した距離Ｗのデジタルデータをコントローラ６４に出力する。データ処理装置６２は、コントローラ６４から停止の指令が入力するまで、コントローラ６４から開始の指令と終了の指令が入力するごとに上述した演算処理を行い、コントローラ６４に算出した距離Ｗのデジタルデータを出力する。
【００５２】
レーザ駆動回路６３はコントローラ６４から作動指令が入力すると作動を開始し、レーザ光源５１に一定強度のレーザ光が出射するための電圧及び電流を出力する。コントローラ６４はマイクロコンピュータであり、後述するステージ高さ制御装置７５から作動指令が入力すると、光路長可変装置６１、データ処理装置６２及びレーザ駆動回路６３に作動指令を出力し、光路長可変装置６１から入力する光路長の変化量を表す信号から、最小の光路長と最大の光路長になったタイミングを検出して開始の指令と終了の指令をデータ処理装置６２に出力する。また、開始の指令を出力するごとに、光切替スイッチ６０に光ファイバー６５−１，６５−２，６５−３の内の１つに入射しているレーザ光を、光ファイバー６５−１，６５−２，６５−３の内の別のものに切り替える指令を出力し、レーザ光を入射させた光ファイバーを判別できる信号をデータ処理装置６２に出力する。この切り替えの指令は、光ファイバー６５−１，６５−２，６５−３に順にレーザ光が入射されるよう、すなわち、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３から順にレーザ光が出射されるよう行われる。コントローラ６４は上述した処理を、ステージ高さ制御装置７５から停止の指令が入力するまで繰り返し実行し、微小時間間隔で距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の位置における、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を出力することを繰り返す。そして、後述するステージ高さ制御装置７５から停止の指令が入力したとき、光路長可変装置６１、データ処理装置６２及びレーザ駆動回路６３に停止の指令を出力し、上述した処理を停止する。
【００５３】
図５は、光学観察装置の制御システムを示す図である。装置本体１の内部に備えられている制御装置７０は、第１ＬＥＤ駆動回路７３、第２ＬＥＤ駆動回路７４、ステージ高さ制御装置７５及び駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３を備えている。また、装置本体１の外面には制御装置７０に指令を入力する入力装置７１と、制御装置７０からの信号により点灯、消灯するランプ７７，７８が備えられている。
【００５４】
第１ＬＥＤ駆動回路７３は、入力装置７１から点灯の指令が入力されると、第１ＬＥＤ光源１５に設定された光量のＬＥＤ光を出射するための電圧及び電流を出力し、入力装置７１から消灯の指令が入力されると、電圧及び電流の出力を停止する。また、第２ＬＥＤ駆動回路７４も、入力装置７１からの入力により、第２ＬＥＤ光源１６に同様の出力を行う。これにより、入力装置７１を操作することで、第１ＬＥＤ光又は第２ＬＥＤ光を導光部材２０を介して標本Ｓに照射することができる。
【００５５】
また、第１ＬＥＤ駆動回路７３および第２ＬＥＤ駆動回路７４は、コンピュータ装置８０からの指令によっても同様に、電圧及び電流の出力と出力停止を行う。また、カメラ２はコンピュータ装置８０から指令が入力すると撮影画像データを、コンピュータ装置８０に出力する。コンピュータ装置８０には第１ＬＥＤ駆動回路７３および第２ＬＥＤ駆動回路７４をそれぞれ順に駆動させ、カメラ２から撮影画像データを順に入力するプログラムがインストールされており、入力装置８１からの入力によりこのプログラムは実行される。すなわち、入力装置８１からの入力により、第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光を標本Ｓに照射したときの撮影画像データが、それぞれコンピュータ装置８０に取り込まれ、コンピュータ装置８０は先行技術文献の特許文献２に示された画像処理を実行して、鮮明な標本Ｓの画像を表示装置８２に表示する。
【００５６】
駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３は、伸び幅と信号強度の関係テーブル又は関係式が記憶されており、後述するステージ高さ制御装置７５から入力した伸び幅のデジタルデータに基づいて、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が入力した伸び幅になる強度の駆動信号を出力する。なお、伸び幅とは圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が駆動信号が入力していない状態から伸びた長さをいい、後述する図６のプログラムのフローの説明においても、伸び幅はその意味で用いている。圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３はステージ３０と基台５の間に取り付けられており、入力した電圧により微小に伸縮がされるものである。圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３のステージ３０における取り付け位置は、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の中心軸がステージ３０と交差する位置であり、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が伸縮すると、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３および距離検出装置５０が検出する距離に伸縮量がそのまま加算される。そして、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸縮により、ステージ３０と基台５の間隔及び基台５に対するステージ３０の傾きは変化し、ガラス皿Ｐの内側底面と横方向導光部材２５の下面の間隔、及びガラス皿Ｐの内側底面に対する横方向導光部材２５の傾きも変化する。
【００５７】
位置検出センサ７２は、装置本体１の基台５の昇降機構に取り付けられており、昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させ、基台５が設定された高さ以上の高さになると作動開始を意味する信号を後述するステージ高さ制御装置７５に出力する。また、基台５を下降させ、基台５が設定された高さ以下になると作動停止を意味する信号をステージ高さ制御装置７５に出力する。
【００５８】
ステージ高さ制御装置７５はマイクロコンピュータであり、位置検出センサ７２から作動開始の信号を入力すると、インストールされている図６に示すフローのプログラムをスタートさせ、入力装置７１から入力する指令またはコンピュータ装置８０から入力する指令により、ステージ３０と基台５の間隔を制御するとともに、基台５に対するステージ３０の傾きが最適になるよう制御する。これは、入力する指令によりガラス皿Ｐの内側底面と横方向導光部材２５の下面の間隔を制御し、ガラス皿Ｐの内側底面と横方向導光部材２５の下面が平行になるよう制御するものである。以下、作業者が昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させたとき、ステージ高さ制御装置７５が行う制御について、図６に示すフローのプログラムに沿って説明する。
【００５９】
位置検出センサ７２から作動開始の指令を入力すると、ステップＳ１０でプログラムはスタートし、ステップＳ１２で距離検出装置５０のコントローラ６４に作動指令を出力する。これにより、上述したように、距離検出装置５０からは距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の位置における、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離Ｗが、微小時間間隔で順に入力し続ける。次にステップ１４にて時間計測を開始する。時間計測を行うのは、後述するが、駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３への出力を時間間隔をおいて行い、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離Ｗの変化を低速度で行うようにするためである。次に、ステップＳ１６にて、伸び幅（１）〜伸び幅（３）を「０」にし、ステップＳ１７にて伸び幅（１）〜伸び幅（３）を駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力する。ただし、プログラムのスタート時点では、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸び幅は「０」であるので、変化はない。
【００６０】
次にステップＳ１８で距離検出装置５０から入力している距離Ｗを取り込む。ステップＳ１８では、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の位置における距離Ｗをすべて取り込む。以後、この３つの距離Ｗを距離（１）〜距離（３）という。次にステップＳ２０にて距離（１）〜距離（３）の最大値が設定値Ａ以下になったか判定し、なっていなければ、Ｎｏと判定して、ステップＳ２２、ステップＳ２３及びステップＳ２４を経由してステップＳ１８に戻る。ステップＳ２２は、装置本体１の外面に取り付けられている、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離の調整が可能であることを示すランプ７７（以下、調整可表示ランプ７７という）を消灯させる処理であるが、プログラムがスタートした段階では、消灯されているので、この場合は関係ない。また、ステップＳ２３は、位置検出センサ７２から作動停止の信号が入力したか判定するものであるが、プログラムがスタートした段階では、昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させているので、Ｎｏと判定されてステップＳ２４へ行く。また、ステップＳ２４は、伸び幅（１）〜伸び幅（３）の最大値が「０」でない場合、ステップ１６に戻る処理であるが、プログラムがスタートした段階では、伸び幅（１）〜伸び幅（３）はすべて「０」であるのでＹｅｓと判定されてステップＳ２４へ行く。
【００６１】
ステップＳ１８及びステップＳ２０の処理は、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離が、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸縮により調整できる距離まで狭まったか判定する処理である。プログラムがスタートした段階では、基台５は上昇し続けているので、ステップＳ１８及びステップＳ２０の処理を繰り返していると、距離（１）〜距離（３）は小さくなり続け、やがて、距離（１）〜距離（３）の最大値が設定値Ａ以下になるので、ステップＳ２０にてＹｅｓと判定されて、ステップＳ２６へ行く。この時点で、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離が、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸縮により調整できる距離になる。
【００６２】
ステップＳ２６にて、装置本体１の外面に取り付けられている、調整可表示ランプ７７を点灯させる。これは、上述したように圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸縮により調整できるようになったことを示すものであるので、作業者は、ランプ点灯を見て昇降ハンドル４の回転をやめる。言い換えれば作業者は、調整可表示ランプ７７が点灯するまで、昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させる。
【００６３】
次に、ステップＳ２８にて、距離（１）〜距離（３）の最小値が設定値Ｂ以下であるか判定する。設定値Ｂはこれ以上距離（１）〜距離（３）を小さくすると、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面に接触する危険がある距離であり、ステージ３０の上昇の上限、すなわち、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸び量の上限を定めるための値である。尚、横方向導光部材２５の下面とガラス皿Ｐの内側底面との間には、標本Ｓが存在するので、標本Ｓが繊細な物質である場合にはこれを圧壊させないため、また、標本Ｓが剛直な場合には距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の破損を回避するため、遊間を加味して設定値Ｂを定めても良い。調整可表示ランプ７７が点灯した時点では、距離（１）〜距離（３）の最小値が設定値Ｂ以下になることはないため、ステップＳ２８にてＮｏと判定してステップＳ３２へ行く。ステップＳ３２にて、装置本体１の外面に取り付けられている、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離が最小の限界であることを示すランプ７８（以下、限界表示ランプ７８という）を消灯させる処理であるが、この時点では限界表示ランプ７８は消灯されているので、そのままステップＳ３４へ進む。
【００６４】
ステップＳ３４にて、距離（１）〜距離（３）のそれぞれの値の、距離（１）〜距離（３）の最小値との差Δｄｃ（１）〜Δｄｃ（３）を計算する。これは、Δｄｃ（１）＝｛距離（１）−最小値｝、Δｄｃ（２）＝｛距離（２）−最小値｝、Δｄｃ（３）＝｛距離（３）−最小値｝の３つの値を計算することであり、当然１つの値は０になる。次にステップＳ３６にて、伸び幅（１）〜伸び幅（３）にΔｄｃ（１）〜Δｄｃ（３）を加算し、ステップＳ３８にて、伸び幅（１）〜伸び幅（３）を駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力する。これにより、距離（１）〜距離（３）にあった差が、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が伸びることによりなくなり、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面に平行になる。なお、ステップＳ３４にて距離（１）〜距離（３）の全ての値が一致している場合は、一致している値を最小値とする。この場合は、Δｄｃ（１）〜Δｄｃ（３）は０であり、ステップＳ３６，Ｓ３８は実質的には実施されない。よって、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面に平行になった後は、ステップＳ３４〜ステップＳ３８の処理はガラス皿Ｐの姿勢が変化しなければ実施されない。
【００６５】
ステップＳ４０〜ステップＳ５８の処理は、入力装置７１からの入力又はコンピュータ装置８０からの入力により、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３を伸縮させて、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を変更する処理である。入力装置７１にはステージ３０を上方向に移動させる入力（圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３を伸ばす入力）と、ステージ３０を下方向に移動させる入力（圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３を縮める入力）があり、この入力に従ってステージ高さ制御装置７５に上方向移動又は下方向移動の指令を出力する。また、コンピュータ装置８０は、後述するように演算処理により横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの最適距離を求め出力する。以下、ケースごとに処理を説明する。
【００６６】
入力装置７１から上方向移動の入力がされた場合は、ステップＳ４０にてＮｏと判定し、ステップＳ４２にてＹｅｓと判定し、ステップＳ４４にて現時点の伸び幅（１）〜伸び幅（３）に予め設定されている微小長さΔｄｔを加算して、ステップＳ５８にて伸び幅（１）〜伸び幅（３）を駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力する。これにより、Δｄｔだけ圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が伸び、ステージ３０がΔｄｔだけ上昇する。言い換えれば、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面にΔｄｔだけ接近する。
【００６７】
入力装置７１から下方向移動の入力がされた場合は、ステップＳ４０にてＮｏと判定し、ステップＳ４２にてＮｏと判定し、ステップＳ４６にてＹｅｓと判定し、ステップＳ４８にて現時点の伸び幅（１）〜伸び幅（３）の最小値がΔｄｔ以上あるか判定する。そして、大きければＹｅｓと判定し、ステップＳ５０にて伸び幅（１）〜伸び幅（３）から予め設定されている微小長さΔｄｔを減算して、ステップＳ５８にて伸び幅（１）〜伸び幅（３）を駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力する。これにより、Δｄｔだけ圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３が縮み、ステージ３０がΔｄｔだけ下降する。言い換えれば、横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面からΔｄｔだけ遠ざかる。なお、ステップＳ４８にて現時点の伸び幅（１）〜伸び幅（３）の最小値がΔｄｔより小さい場合は、Δｄｔ縮むことは不可能であるためＮｏと判定し、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸縮はせず、ステップＳ１８に戻る。例えば、ステップＳ２６にて調整可表示ランプ７７を点灯させた直後の最初のステージ３０の移動において、伸び幅（１）〜伸び幅（３）のいずれかは「０」になっているので、入力装置７１から下方向移動の入力をしても、何も変化せずステップＳ１８に戻る。
【００６８】
コンピュータ装置８０から、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの最適距離が入力した場合は、ステップＳ４０にてＹｅｓと判定し、ステップＳ５２にて最適距離が設定値Ｂより大きければＹｅｓと判定して、ステップＳ５４にて距離（１）〜距離（３）の最小値における最適距離との差ｄｓを計算し、ステップＳ５６にて現時点の伸び幅（１）〜伸び幅（３）に差ｄｓを加算し、ステップＳ５８にて伸び幅（１）〜伸び幅（３）を駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力する。このとき、ステップＳ５４にて距離（１）〜距離（３）の全ての値が一致している場合は、一致している値を最小値とする。これにより、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離は、コンピュータ装置８０から入力した最適距離になる。なお、ステップＳ５２にて最適距離が設定値Ｂ以下であるときは、Ｎｏと判定してステップＳ４２へ行き、上述した入力装置７１からの入力による移動を行う。これは、コンピュータ装置８０から横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面に接触する危険がある距離が最適距離として入力されても、ステージ３０の上昇は行わないようにするためである。
【００６９】
ステップＳ５８にて、伸び幅（１）〜伸び幅（３）の駆動信号出力回路７６−１，７６−２，７６−３に出力がされると、ステップＳ６０にて計測時間をリセットして０にし、ステップＳ６２にて計測時間がΔＴだけ経過するのを待って、ステップＳ１８に戻る。ステップＳ１８に戻ると、上述したステップＳ１８乃至ステップＳ６２の処理が再び行われるので、ステップＳ１８乃至ステップＳ６２の処理は、ステップＳ２３でＹｅｓと判定されない限り繰り返される。これにより、横方向導光部材２５の下面とガラス皿Ｐの内側底面が平行になるよう制御された上で、入力装置７１からの入力又はコンピュータ装置８０からの入力により、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離が変化する。ステップＳ６２にて計測時間がΔＴだけ経過するのを待つのは、時間を経過させないと、入力装置７１に上方向移動、下方向移動の入力が連続してされている場合、ステージ３０の移動が一気に行われてしまうためである。
【００７０】
そして、入力装置７１に上方向移動の入力を行い続けていると、距離（１）〜距離（３）の最小値が設定値Ｂ以下になるときがあるので、このときは、ステップＳ２８にてＹｅｓと判定してステップＳ３０へ行き、限界表示ランプ７８を点灯させ、ステップＳ４６へ行く。これにより、限界表示ランプ７８が点灯したときは、入力装置７１からの下方向移動入力しか、ステージ３０は移動しなくなる。そして、ステージ３０が下方向に移動し、距離（１）〜距離（３）の最小値が設定値Ｂより大きくなると、ステップＳ２８にてＮｏと判定してステップＳ３２へ行き、限界表示ランプ７８を消灯する。
【００７１】
また、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を調整しているときに、昇降ハンドル４を回転させて基台５を下降させると、距離（１）〜距離（３）の最大値が設定値Ａより大きくなるので、ステップＳ２０にてＮｏと判定してステップＳ２２へ行き、ステップＳ２２にて調整可表示ランプ７７を消灯させ、ステップＳ２３でＮｏ、ステップＳ２４でＮｏと判定してステップＳ１６へ行く。そして、ステップＳ１６にて、伸び幅（１）〜伸び幅（３）が０にされてステップＳ１７にて出力されるので、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸び幅は「０」にされる。この後、昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させると、上述した処理と同じ処理が最初から行われる。
【００７２】
また、昇降ハンドル４を回転させて基台５を下降させ続けると、位置検出センサ７２から作動停止の信号が入力し、ステップＳ２３にてＹｅｓと判定されてステップＳ６４へ行き、ステップＳ６４にて距離検出装置５０のコントローラ６４に作動停止の出力をし、ステップＳ６６にて時間計測を停止して、ステップＳ６８にてプログラムを停止する。これにより、ステージ高さ制御装置７５が作動する前と同じ状態に戻る。
【００７３】
コンピュータ装置８０は、入力装置８１からの入力により、演算処理とカメラ２、ステージ高さ制御装置７５及び表示装置８２への指令又は演算結果の出力を行う。入力装置８１から撮影画像表示の指令を入力すると、カメラ２に作動指令を出力して作動させ、カメラ２から入力する撮影画像データから表示画像データを作成して表示装置８２へ出力し、表示装置８２に撮影画像を表示させる。また、入力装置８１から処理画像表示の指令を入力すると、予めインストールされているプログラムをスタートさせ、第１ＬＥＤ駆動回路７３および第２ＬＥＤ駆動回路７４をそれぞれ順に駆動させ、カメラ２から撮影画像データを順に入力し、先行技術文献の特許文献２に示された画像処理を実行して作成した画像データを表示装置８２に出力し、表示装置８２に鮮明な標本Ｓの画像を表示させる。
【００７４】
さらに、コンピュータ装置８０は、入力装置８１から標本Ｓの特性データと空間分解能に関する情報を入力し、最適距離計算の指令を入力すると、演算処理により設定値と横方向導光部材２５の下面から標本Ｓまでの距離とを計算し、算出した距離に算出された設定値を加算した値を最適距離として、ステージ高さ制御装置７５に出力する。例えば標本Ｓが生体組織又は細胞である場合、ステージ高さ制御装置７５に出力される最適距離は以下の演算により求められる。
【００７５】
標本Ｓの特性データには、例えば、標本Ｓが生体組織又は細胞である場合には、その細胞の標準的な厚み（高さ）が含まれる。演算処理により計算される設定値は、ガラス皿Ｐの内側底面から標本Ｓの上面までの距離であり、言い換えれば、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離であって、横方向導光部材２５の下面が標本Ｓの上面におおよそ当接する値である。ここで、標本Ｓが標準的な厚み以上であった場合に横方向導光部材２５の下面により標本Ｓが極度に強く圧接されることを回避するため、標本Ｓの特性データとして、標本Ｓの厚みのばらつきを示す値（例えば、加算する値や倍率）の入力も求められるようになっている。かかる標本Ｓの標準的な厚みと厚みのばらつきを示す値から、ガラス皿Ｐの内側底面から標本Ｓの上面までの距離が設定値としてコンピュータ装置８０の演算処理により計算される。
【００７６】
横方向導光部材２５の下面から標本Ｓまでの距離は、求める空間分解能に応じて決定される値である。ここで、励起光を照射して標本Ｓから放出される蛍光物質を観察する場合には、放出された蛍光物質は放出点から離れるに従い拡散し、濃度は低くなる。従って標本Ｓと横方向導光部材２５の下面との距離が長くなると、蛍光観察の空間分解能は低下し、感度も低下する。放出された蛍光物質が単純に放射状に拡散すると仮定すると、空間分解能は標本Ｓからの距離の程度となり、感度は概ねその距離の２乗に逆比例して低下する。よって求める分解能に合わせて、標本Ｓと横方向導光部材２５の下面との間の距離を適切に設定する必要がある。具体的には、例えば、１０μｍの空間分解能を実現するためには、標本Ｓから横方向導光部材２５の下面までの距離を空間分解能と同様の１０μｍ程度以下にとる必要がある。空間分解能と距離との関係は予めコンピュータ装置８０にデフォルト値として記憶されている。そして、作業者の入力操作により空間分解能が指定されると、指定された空間分解能に対応する距離が、横方向導光部材２５の下面から標本Ｓまでの距離として算出される。そして、算出された距離に上記の演算処理にて算出された設定値を加算することで最適距離が導出される。上述したように、最適距離がステージ高さ制御装置７５に出力されると、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離Ｗが、最適距離になるよう制御がされ、横方向導光部材２５の下面から標本Ｓまでの距離は、指定された空間分解能に対応する距離となる。上述したように、第１ＬＥＤ光は横方向導光部材２５の横方向の中心位置の下面に９０°に近い入射角で入射するようになっているので、上述したように横方向導光部材２５の下面から標本Ｓまでの距離が設定されると、ＬＥＤ光は標本Ｓの表面（上面）の浅い位置に照射され、標本Ｓの表面（上面）の鮮明な観察画像を得ることができる。
【００７７】
このように構成された光学観察装置により標本Ｓの鮮明な画像を得る場合、作業者は以下のように操作を行う。まず、対物レンズ１０を装置本体１に捻じ込んで固定し、次に導光部材２０の捻込部２８を装置本体１に捻じ込んで導光部材２０を装置本体１に固定する。次に、ガラス皿Ｐの内側底面に付着する標本Ｓを、ステージ３０に載置する。続いて、装置本体１の入力装置７１からの入力により、第１ＬＥＤ光又は第２ＬＥＤ光を照射し、コンピュータ装置８０の入力装置８１からの入力により、撮影画像を表示装置８２に表示させる。次に、昇降ハンドル４を回転させて基台５を上昇させ、目視で導光部材２０の横方向導光部材２５の下面がガラス皿Ｐの内側底面の近くにする。このとき、ステージ高さ制御装置７５のプログラムがスタートし、調整可表示ランプ７７が点灯するので、表示装置８２に表示される撮影画像を見ながら装置本体１の入力装置７１からの入力により、ステージ３０を微小に上下させ（横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を微小に変化させ）、最適と判断する位置にする。また、このときコンピュータ装置８０の入力装置８１から標本Ｓの特性データと空間分解能を入力し、最適距離計算の指令を入力すると、コンピュータ装置８０が演算した最適距離によりステージ３０の位置（横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離）が定まる。よって、この場合は撮影画像を見ながらステージ３０の位置調整をすることなく、単純に第１ＬＥＤ光又は第２ＬＥＤ光を照射すれば標本Ｓ表面の自家蛍光の観察画像を得ることができる。更に、標本Ｓが有する特定の生理活性物資の放出状態を観察したい場合には、先行技術文献の特許文献２に示されるような、酵素と補酵素とをガラス皿Ｐの内側に添加し、特定の生理活性物質との特異的な酵素反応に応じて補酵素から蛍光物質を生じさせれば、標本Ｓ表面の特定の生理活性物質の二次元空間分布画像を得ることができる。尚、標本Ｓが生体組織又は細胞である場合、光毒性の影響を軽減するため、第１ＬＥＤ光および第２ＬＥＤ光の照射は、ステージ３０の位置が定まった後に実行されてよい。
【００７８】
作業者は次に、コンピュータ装置８０の入力装置８１から処理画像表示の指令を入力すると、先行技術文献の特許文献２に示された画像処理を実行して作成された画像が表示装置８２に表示される。これにより、作業者は画像を分析するまたはコンピュータ装置８０内に記憶させる等の処理を行うことができる。そして、昇降ハンドル４を回転させて基台５を下降させると、調整可表示ランプ７７が消灯し、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３へ出力される電圧は「０」になり、距離検出装置５０の作動が停止する。作業者は、装置本体１の入力装置７１からの入力により、第１ＬＥＤ光又は第２ＬＥＤ光の照射を停止すれば、光学観察装置は元の状態になる。これ以降は、別の標本Ｓを付着させたガラス皿Ｐに対して上述した操作を繰り返し行うことができる。
【００７９】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態において光学観察装置は、標本Ｓを撮像する対物レンズ１０、カメラ２及びこの間の光学部材等からなる撮像ユニットと、撮像ユニットを有する装置本体１に配設され、標本ＳにＬＥＤ光を照射するＬＥＤ光照射機構とを備え、ＬＥＤ光照射機構は、装置本体１の一端側において、標本Ｓに対向する面を有し、その面内にＬＥＤ光を導光する横方向導光部材２５と、横方向導光部材２５に連設されると共に、装置本体１の一部から入射されたＬＥＤ光を、横方向導光部材２５へと導光する縦方向導光部材２１，２２と、縦方向導光部材２１，２２に設けられ、入射されたＬＥＤ光を反射させて横方向導光部材２５に導光すると共に、ＬＥＤ光の反射位置に応じて横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面に異なった入射角で入射するよう、異なった反射角度の複数の反射部２３，２４を備えている。
【００８０】
これによれば、装置本体１の一部から入射されたＬＥＤ光が、縦方向導光部材２１，２２を経由して横方向導光部材２５へと導光される際、縦方向導光部材２１，２２に設けられた反射部２３，２４により、ＬＥＤ光は反射されて導光される。ここで、異なった反射角度を有する複数の反射部２３，２４が備えられているので、ＬＥＤ光は反射位置に応じて横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面に、異なった入射角で入射することとなる。すなわち、反射角度が異なる複数の反射部２３，２４を縦方向導光部材２１，２２に設けるという簡素な構成で、横方向導光部材２５の面に対向している標本Ｓに複数の入射角のＬＥＤ光を照射する光路形成を実現できる。また、ＬＥＤ光照射機構を対物レンズ１０、カメラ２及びこの間の光学部材等からなる撮像ユニットと共に装置本体１に一体で設けることができるので、ＬＥＤ光照射機構を別体で設ける場合に比べて、装置全体を小型化することができ、取扱い性を向上させることができる。また、標本Ｓを特定の器具に載置する必要がないので、複数の標本Ｓを異なった器具に載置しておけば、ステージ３０に置く器具を替えながら観察を繰り返すことで、効率よく複数の標本Ｓを観察することができる。
【００８１】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５は、標本Ｓに対向する面と該面の反対側にある裏面とを有する板状部分を有し、縦方向導光部材２１，２２に備えられた複数の反射部２３，２４の内、反射部２４は、横方向導光部材２５の板状部分の裏面側に向かってＬＥＤ光を導くものであり、板状部分の裏面側に導かれたＬＥＤ光は、板状部分の裏面側で反射した後、標本Ｓに対向する面に入射するようになっている。
【００８２】
これによれば、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面を１つの板状部分で形成できるので、目視したときの標本Ｓと横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面との間隔がわかりやすくなる。更に、簡易な形状で横方向導光部材２５を形成できるので、横方向導光部材２５の加工を容易とし部品コストを低減できる。
【００８３】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５の板状部分の裏面側で反射した後、標本Ｓに対向する面に入射するＬＥＤ光は、入射角が７５〜８５°であるようにしている。
【００８４】
発明者らは、実験により確かめたところ、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面に入射するＬＥＤ光において、１のＬＥＤ光の入射角が９０°に近く、他のＬＥＤ光の入射角が８０°付近であるときに、標的光と背景光の比率の差が最も大きく、画像処理により鮮明な画像を得ることができることを見出した。よって、少なくとも一部のＬＥＤ光、即ち、横方向導光部材２５の板状部分の裏面側で反射したＬＥＤ光の入射角を７５〜８５°であるようにすれば、鮮明な画像を得ることができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、縦方向導光部材２１，２２は、第１縦方向導光部材２１と第２縦方向導光部材２２とを備え、これら複数の縦方向導光部材２１，２２のそれぞれによって横方向導光部材２５へとＬＥＤ光を導光するものであり、第１縦方向導光部材２１にＬＥＤ光を入射させる第１ＬＥＤ光照射器１３と、第２縦方向導光部材２２にＬＥＤ光を入射させる第２ＬＥＤ光照射器１４とを備え、反射部２３，２４は、第１縦方向導光部材２１および第２縦方向導光部材２２のそれぞれに設けられると共に、第１縦方向導光部材２１の第１反射部２３と第２の縦方向導光部材２２の第２反射部２４とは、反射角度が異なるものとされている。
【００８６】
これによれば、第１縦方向導光部材２１と第２縦方向導光部材２２とは、それぞれ独立にＬＥＤ光を入射させることができるので、横方向導光部材２５を伝搬するＬＥＤ光に対する外乱の影響を抑制できる。更には、第１ＬＥＤ光照射器１３と第１縦方向導光部材２１、第２ＬＥＤ光照射器１４と第２縦方向導光部材２２とのそれぞれにおいて光路調整が可能となるので、メンテナンスを容易化することができる。
【００８７】
また、上記実施形態においては、撮像ユニットの先端は対物レンズ１０であり、縦方向導光部材２１，２２が配設された周壁部分と、その周壁部分の底面に配設された横方向導光部材２５とにより有底外囲体が形成されており、その有底外囲体の内部に、対物レンズ１０が内包されている。
【００８８】
これによれば、標本Ｓが液中に浸漬されている場合であっても、対物レンズ１０が液体に浸されることなく、横方向導光部材２５の観察対象物に対向する面を、標本Ｓの近傍にすることができる。
【００８９】
また、上記実施形態においては、対物レンズ１０の先端から標本Ｓまでの距離を変化させる昇降機構と、標本Ｓを載置した器具をセットするステージ３０とを備え、昇降機構は、対物レンズ１０の先端とステージ３０との間隔を変化させるようにされている。
【００９０】
これによれば、標本Ｓをステージ３０にセットすれば、昇降機構により対物レンズ１０の先端を標本Ｓに対して適切な位置にして観察を行うことができる。また、対物レンズ１０の先端とステージ３０との間隔を変化させる昇降機構は、通常の顕微鏡のように簡便な構造にすることができる。  すなわち、上記実施形態のように対物レンズ１０を設けた撮像ユニットにより、微小である標本Ｓを拡大して観察画像を得る場合は、対物レンズ１０の先端を標本Ｓの近傍まで接近させる必要があるが、昇降機構によってマイクロメートルのオーダーで対物レンズ１０の先端から標本Ｓまでの距離を制御し得るようにすれば、標本Ｓの観察に最適な位置に対物レンズ１０を配置し、標本Ｓの性状や標本Ｓ表面から放出される蛍光物質の鮮明な観察画像を得ることができる。
【００９１】
また、上記実施形態においては、装置本体１に取り付けられ、ステージ３０にセットしたガラス皿Ｐの内側底面から横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面までの距離を検出する、センサ及び装置であって、対物レンズ１０の光軸周りに配置された距離センサ４０−１，４０−２，４０−３及び距離検出装置５０と、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面とステージ３０との間隔を微量に変化させる圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３であって、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３の距離検出位置からステージ３０の面の法線方向にある位置に配置された圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３と、圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３に変化の指令を出力する入力装置７１と、昇降機構により、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３により検出された距離が設定された距離以下になった状態において、入力装置７１より変化の指令が入力すると、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３及び距離検出装置５０により検出された複数の距離が等しくなるとともに、圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３が指令された正負側に変化するよう、圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３を制御するステージ高さ制御装置７５とを備えている。
【００９２】
これによれば、標本Ｓを載置した器具の面がステージ３０の面に対して微少に平行からずれていても、標本Ｓを載置した器具の面と横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面とを常に平行にしたたうえで、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面から標本Ｓまでの距離を最適になるよう変化させることができる。この場合、最適な距離とは、カメラ２の撮影画像が最も鮮明になる距離であり、この最適な距離は、入力装置７１からの出力により対物レンズ１０の先端から標本Ｓまでの距離が変化するごとに、カメラ２の撮影画像を確認することで決定することができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、標本Ｓは生体組織又は細胞であり、空間分解能の情報に基づいて、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面から標本Ｓの観察箇所までの距離を計算し、その距離に標本Ｓの情報に基づいて算出される設定値を加算した値を最適距離とするコンピュータ装置８０と、装置本体１に取り付けられ、ステージ３０にセットした器具の面から横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面までの距離を検出する距離センサ４０−１，４０−２，４０−３及び距離検出装置５０と、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面とステージ３０との間隔を微量に変化させる圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３と、昇降機構により、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３により検出された距離が設定された距離以下になった状態において、コンピュータ装置８０により計算された最適距離が入力すると、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３及び距離検出装置５０により検出された距離が最適距離になるよう、圧電アクチュエーター３１−１，３１−２，３１−３を制御するステージ高さ制御装置７５とを備えている。
【００９４】
これによれば、横方向導光部材２５の標本Ｓに対向する面から標本Ｓまでの距離を、コンピュータ装置８０により計算された値を用いることで短時間で最適な距離にすることができるので、標本Ｓの撮影画像を短時間で得ることができ、作業効率を向上させることができる。
【００９５】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００９６】
上記実施形態においては、横方向への導光は、板状に形成された横方向導光部材２５のみで行うようにした。しかし、図７に示すように、横方向導光部材２５の下面に着脱可能に形成した板状導光部材１３０を装着して、横方向への導光を、横方向導光部材２５と板状導光部材１３０とにより行われるように構成してもよい。この場合、導光部材同士の接合面で屈折や散乱等が起こらないようにし、板状導光部材１３０の横方向導光部材２５への着脱を容易に行えるようにするには、板状導光部材１３０の素材を横方向導光部材２５と同じものにするとともに、接合面に屈折率が横方向導光部材２５と同程度のワセリンを塗布すればよい。また、これに代えて屈折率が横方向導光部材２５と同程度のマッチングオイルを塗布してもよい。また、これに代えて接合面に屈折率が横方向導光部材２５と同じ屈折率接合フィルムを貼付してもよい。また、図７に示すように、横方向導光部材２５の下面は板状導光部材１３０の縦横どちらかの幅より微小量だけ大きな幅で板状導光部材１３０の厚さと同じ深さの溝１３３が、撮像箇所となる横方向導光部材２５の下面の一部を切り取るように形成されているとよい。横方向導光部材２５がこの形状であると、板状導光部材１３０を撮像箇所に嵌め込むように装着することができ、取り外しも容易に行うことができる。また、横方向導光部材２５内におけるＬＥＤ光の光路は上記実施形態と変わらないようにすることができる。これにより、汚染や欠損の生じやすい観察対象物の対向面を、板状導光部材１３０の適切な交換により常に良好な状態に維持することができる。
【００９７】
更には、板状導光部材１３０に標本Ｓが有する特定の物質と反応して蛍光物質を生成させるための酵素１３２や補酵素を、予め、板状導光部材１３０に付着させておくことで、上記実施形態と同様に観察画像を得るようにしてもよい。この場合において、板状導光部材１３０に酵素１３２や補酵素を付着させるには、板状導光部材１３０の装着面側を下側にして清潔な布の上に載置し、カバーをしたうえで霧状にした酵素液を吹き付ければよい。尚、アミノシラン化合物のシランカップリング剤を用い、反応により酵素１３２を板状導光部材１３０に結合させても良い。また、横方向導光部材２５に板状導光部材１３０を装着するときは、まず、導光部材２０を装置本体１から取り外し、横方向導光部材２５を上向きにして横方向導光部材２５の溝１３３の中央部分にワセリン又はマッチングオイルを塗布或いは屈折率接合フィルムを貼付する。次に、酵素１３２を付着させた板状導光部材１３０の端部分をピンセット等で摘み、横方向導光部材２５の溝１３３に嵌め込んでスライドさせ、適切な位置にする。そして、導光部材２０を装置本体１に取り付ければよい。また、観察画像を得た後、板状導光部材１３０を横方向導光部材２５から取り外すときは、導光部材２０を装置本体１から取り外し、横方向導光部材２５に付着したガラス皿Ｐ内の液を純水で洗い流し、横方向導光部材２５を上向きにして、ピンセット等で板状導光部材１３０と横方向導光部材２５の接合部分の端をこじ開けるようにして接合を外せばよい。これにより板状導光部材１３０は適宜交換することができる。横方向導光部材２５の溝にワセリン又はマッチングオイル或いは屈折率接合フィルムが残った場合は、アルコール等の洗浄液を染み込ませた布でふき取り、必要であればアルコール等の洗浄液を入れた容器に漬けて所定時間保持すればよい。
【００９８】
なお、横方向導光部材２５に溝１３３を設けず、板状導光部材１３０を装着させて観察画像を得る場合は、板状導光部材１３０を極力薄く作成し、上記実施形態と同様の横方向導光部材２５の中央部分にワセリン又はマッチングオイルを塗布或いは屈折率接合フィルムを介して装着させればよい。なお、この場合は、横方向導光部材２５からガラス皿Ｐの内側底面までの距離に代えて、板状導光部材１３０の面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を制御する必要がある。このためには、データ処理装置６２に記憶されている、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３ごとの、基準透光体４３の出射面から横方向導光部材２５の下面までの距離を、板状導光部材１３０の厚さを加算した距離に変更すればよい。また、板状導光部材１３０を装着させる場合と、装着させない場合があるので、入力装置８１から板状導光部材１３０の装着の有無を入力すると、コンピュータ装置８０からデータ処理装置６２に装着有無の情報が入力し、データ処理装置６２は装着有りの場合は、記憶されている該距離を板状導光部材１３０の厚さを加算した距離に変更するようにすればよい。上記実施形態と同様の横方向導光部材２５に板状導光部材１３０を装着させるとＬＥＤ光の光路が変化するが、板状導光部材１３０の厚さを極力薄くすれば、その影響は殆ど無視することができる。
【００９９】
また、蛍光物質を生成させる場合に限らず、観察対象物と特定の物質を反応させて別の物質を生成させる場合においても、板状導光部材１３０に必要な反応物質を担持させ、同様に観察を行ってよい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、第２ＬＥＤ光は横方向導光部材２５の上面で反射した後、横方向導光部材２５の下面の対物レンズ１０の光軸が交差する箇所付近に入射するようにした。しかし、導光部材２０の製造コストや取扱いやすさを考慮する必要がなければ、図８に示すように、第２反射部２４で反射した後、直接横方向導光部材２５の同じ箇所に入射するようにし、横方向導光部材２５の下面は２つの平面からなるようにしてもよい。これによっても、装置本体１を簡便な構造にできるという効果、及び標本Ｓを特定の器具に載置する必要がないので、複数の標本Ｓを異なった器具に載置しておけば、ステージ３０に置く器具を替えながら観察を繰り返すことで、効率よく複数の標本Ｓを観察することができるという効果を得ることができる。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、導光部材２０は第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２、横方向導光部材２５、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７により、対物レンズ１０を囲むように形成されているようにした。しかし、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７にはＬＥＤ光が入射するわけではないので、第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２及び横方向導光部材２５に材質の異なる板状物体を接着し、対物レンズ１０を囲むようにしてもよい。また、ステージ３０に載置されるガラス皿Ｐ等の器具に入れられる液の液深は、小さい場合しかないよう限定され、対物レンズ１０が液と接触しなければ、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７をなくし、第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２及び横方向導光部材２５のみで、導光部材２０を形成するようにしてもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態においては、導光部材２０を第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２、横方向導光部材２５、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７により、直方体形状にした。しかし、第１縦方向導光部材２１、第２縦方向導光部材２２に入射したＬＥＤ光が第１反射部２３、第２反射部２４で反射して横方向導光部材２５に導かれるならば、導光部材２０は直方体形状以外の形状でもよい。例えば、装置本体１に導光部材２０を取り付けたときの状態をステージ３０側から見た図である図９に示すように、導光部材２０を円柱形状であるようにしてもよい。この場合、第１乃至第４縦方向導光部材２１，２２，２６，２７は１つの縦方向導光部材２９になる。また、この場合の図２に対応する断面図は図２と同一である。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３を上記実施形態より導光部材２０に近づける構造にすることができるので、径が小さいガラス皿Ｐ等の器具でも標本Ｓの載置に用いることができる。
【０１０３】
また、導光部材２０を円柱形状の側面の一部を平面にした形状にしてもよい。例えば、第１縦方向導光部材２１及び第２縦方向導光部材２２を図９と同様に円柱形状にし、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７を上記実施形態と同様に板状にしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができ、図９に示す形状のように、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３を上記実施形態より導光部材２０に近づける構造にすることができる。
【０１０４】
また、上記実施形態においては、３つの圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３と３つの距離センサ４０−１，４０−２，４０−３を設け、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３により検出される距離が等しくなるよう、圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸び幅を制御して、ガラス皿Ｐ等の器具がどのようなものでも、常に内側底面と横方向導光部材２５の下面とが平行になるようにした。しかし、ガラス皿Ｐ等の器具が限定され、ステージ３０に載置した際、内側底面が横方向導光部材２５の下面と高精度で平行になっていれば、圧電アクチュエータと距離センサは１つにし、ステージ３０の高さ（圧電アクチュエータの伸び幅）を調整するようにしてもよい。この場合、圧電アクチュエータと同程度の精度でステージ３０の高さを調整することができるならば、圧電アクチュエータを別の昇降機構に変えてもよい。別の昇降機構としては、２つの楔形の剛体の片方をスライドさせる自動又は手動の昇降機構などが考えられる。
【０１０５】
また、上記実施形態においては、入力装置７１から上方向移動、下方向移動の２つの指令を入力することで、Δｄｔごとに圧電アクチュエータ３１−１，３１−２，３１−３の伸び幅（ステージ３０の高さ）を変化させるようにした。しかし、入力装置７１から入力することができるものは、ステージ３０の移動方向以外のものであってもよい。例えば、移動方向と移動距離を入力できるようにしてもよいし、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を入力できるようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を検出する距離センサ４０−１，４０−２，４０−３及び距離検出装置５０を、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）の測定原理を用いた装置とした。しかし、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を高精度で検出でき、距離検出可能範囲が１０ｍｍ以上あり、距離センサ４０−１，４０−２，４０−３が距離センサ取付部１９−１，１９−２，１９−３に取り付けることができる程度まで小型化することができるものであれば、どのような測定原理を用いた装置を採用してもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態においては、本発明が適用される光学観察装置を撮影機能がある光学顕微鏡としたが、他の光学観察装置にも本発明は適用することができる。例えば、図１０に示すように移動ステージ９１により次々に送られてくるガラス皿Ｐに載置されている標本を、自動で写真撮影して表示するシステムにも適用することができる。このシステムは、上記実施形態と同様のカメラ２、対物レンズ１０、導光部材２０、第１及び第２ＬＥＤ光照射器１３，１４、距離センサ４０−１〜３及び制御装置７０に昇降装置１０１を加えた撮像装置１００と、上記実施形態と同様の距離検出装置５０と、上記実施形態と同様のコンピュータ装置８０、入力装置８１及び表示装置８２と、移動ステージ９１、駆動装置９２及び駆動制御装置９３からなる移動装置９０とから構成される。そして、入力装置８１からの入力により、コンピュータ装置８０にインストールされているプログラムを実行させることで、コンピュータ装置８０から指令が撮像装置１００と駆動制御装置９３に出力し、移動ステージ９１の移動と停止、昇降装置１０１の上下移動、第１及び第２ＬＥＤ光照射器１３，１４の点灯と消灯、及びカメラ２による撮影が行われる。そして、上記実施形態と同様にコンピュータ装置８０にて画像処理が行われ、表示装置に８２に画像が表示される。この場合は、上記実施形態のように微量に高さと傾きを調整できるステージはないため、昇降装置１０１に微量高さ調整機構と微量傾き調整機構とを備える。そして、制御装置７０内にあるステージ高さ制御装置７５は、圧電アクチュエータの替わりに微量高さ調整機構と微量傾き調整機構を制御し、横方向導光部材２５の下面からガラス皿Ｐの内側底面までの距離を予め設定されている値になるよう制御する。かかる変形例によれば、効率よく複数の標本Ｓを連続して観察することができる。
【０１０８】
また、内視鏡のように生体組織に挿入して撮影を行う光学観察装置にも本発明は適用することができる。この装置の撮像ユニットの先端は、図１１に示すように通常の内視鏡における撮像ユニット先端の構造に、上記実施形態の導光部材２０、第１及び第２ＬＥＤ光照射器１３，１４を小型にした導光部材１２０、第１及び第２ＬＥＤ光照射器１１３，１１４を加えた構造になっている。また、この撮像ユニット先端の対物レンズ１１０は導光部材１２０により密封されており、対物レンズ１１０と導光部材１２０の間には液が侵入しないようになっている。また、この装置は、上記実施形態のように生体組織Ｂｉまでの距離を検出し、横方向導光部材１２５の下面と生体組織Ｂｉの間隔を制御したり、生体組織Ｂｉの面に対する横方向導光部材１２５の下面の傾きを調整したりすることはできないため、撮影画像を見ながら生体組織Ｂｉに対する撮像ユニット先端の位置と姿勢を調整する。かかる変形例によれば、標本Ｓを特定の器具に載置する必要がないので、生体組織をそのまま観察することができる。
【０１０９】
また、上記実施形態においては、導光部材２０に入射させる励起光はＬＥＤ光としたが、ガラス皿Ｐの内側底面に付着させた標本Ｓの撮影画像を鮮明に得ることができるならば、励起光は蛍光灯光又はランプ光であってもよい。また、蛍光物質を観察する場合には励起光を照射する必要があるが、本発明は蛍光観察に限られるものではなく、通常光での光学観察に適応しても良い。
【０１１０】
また、上記実施形態においては、導光部材２０に入射させる励起光は第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光の２つとしたが、３つ以上のＬＥＤ光を入射角度を変えて横方向導光部材１２５の下面に入射させるようにしてもよい。この場合は、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７に第３反射部及び第４反射部を設け、第３縦方向導光部材２６及び第４縦方向導光部材２７からも励起光を入射させてもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、導光部材２０はほぼ左右対称にし、第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光が入射する、横方向導光部材２５の下面の対物レンズ１０の光軸が交差する箇所は、導光部材２０の中心付近にしたが、第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光が横方向導光部材２５の下面において対物レンズ１０の光軸が交差する箇所付近に入射すればよいので、導光部材２０の中心からずれていてもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５の下面は１つの平面であるようにしたが、第１ＬＥＤ光及び第２ＬＥＤ光が伝搬する箇所のみを１つの平面にし、他の横方向導光部材２５の下面は、この平面と角度を成す平面又は曲面にしてもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５は下面と上面が平行である板状であるようにしたが、ＬＥＤ光が横方向導光部材２５の上面で反射した後、横方向導光部材２５の下面の対物レンズ１０の光軸が交差する箇所付近に入射するようになっていれば、横方向導光部材２５の上面は下面に対し平行からずれていてもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態においては、第１ＬＥＤ光照射器１３及び第２ＬＥＤ光照射器１４から出射したＬＥＤ光が導光部材２０に入射するようにした。しかし、複数のＬＥＤ光のそれぞれが単独で異なった光路で導光部材２０に入射し、上記実施形態又は図７に示す形態のように横方向導光部材２５に異なった入射角で入射するならば、ＬＥＤ光を導光部材２０に入射させる構成はどのような構成にしてもよい。例えば、ＬＥＤ光照射器を１つにし、ビームスプリッタ等によりＬＥＤ光を分割してそれぞれのＬＥＤ光の光路にシャッタを設け、それぞれのＬＥＤ光が異なった光路で導光部材２０に入射するようにしてもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態においては、横方向導光部材２５の下面は対物レンズ１０の光軸と略垂直に交差するようにしたが、垂直に近ければ本発明は実施することができるので、標本Ｓを載置する器具の面の傾きに合わせて、横方向導光部材２５の下面を対物レンズ１０の光軸に垂直な平面と角度を成すようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…装置本体、２…カメラ、３…接眼レンズ、４…昇降ハンドル、５…基台、６…底面壁、７…取付部、１０…対物レンズ、１２…光学系部、１３…第１ＬＥＤ光照射器、１４…第２ＬＥＤ光照射器、１５…第１ＬＥＤ光源、１６…第２ＬＥＤ光源、１９−１，１９−２，１９−３…距離センサ取付部、２０…導光部材、２１…第１縦方向導光部材、２２…第２縦方向導光部材、２３…第１反射部、２４…第２反射部、２５…横方向導光部材、２６…第３縦方向導光部材、２７…第４縦方向導光部材、２８…捻込部、３０…ステージ、３１−１，３１−２，３１−３…圧電アクチュエータ、４０−１，４０−２，４０−３…距離センサ、５０…距離検出装置、５１…レーザ光源、５５…光カプラ、５９…受光センサ、６０…光切替スイッチ、６１…光路長可変装置、６２…データ処理装置、６３…レーザ駆動回路、６４…コントローラ、制御装置…７０、７１…入力装置、７２…位置検出センサ、７３…第１ＬＥＤ駆動回路、７４…第２ＬＥＤ駆動回路、７５…ステージ高さ制御装置、７６−１，７６−２，７６−３…駆動信号出力回路、７７…調整可表示ランプ、７８…限界表示ランプ、８０…コンピュータ装置、８１…入力装置、８２…表示装置、９０…移動装置、９１…移動ステージ、９２…駆動装置、９３…駆動制御装置、１００…撮像装置、１０１…昇降装置、１１０…対物レンズ、１１３…第１ＬＥＤ光照射器、１１４…第２ＬＥＤ光照射器、１２０…導光部材、１３０…板状導光部材、１３２…酵素、１３３…溝、Ｐ…ガラス皿、Ｓ…標本、Ｂｉ…生体組織
【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】
2017097343.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017097343.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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