CN107949800A - 显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜 - Google Patents

显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜 Download PDF

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Abstract

提供一种能够高速切换观察视野、能够观察大视野的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。本发明的显微镜用光学模块附加于显微镜的物镜光束侧，该显微镜用光学模块具有：具有光学元件的光轴偏移光学系统；光轴偏移光学系统支承单元，其将所述光轴偏移光学系统相对于所述显微镜的物镜光束定位设定；以及转动单元，其配置于所述光轴偏移光学系统支承单元，并将所述光轴偏移光学系统支承为相对于所述物镜光束的光轴能够旋转。

Description

显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及 多光子激发显微镜
技术领域
本发明涉及显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。尤其涉及能够高速地切换观察视野、能够对大视野进行观察的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。
背景技术
为了在显微镜观察中得到广阔的观察视野，有进行低倍率下的观察、或者一边对样本进行扫描一边拍摄多张观察像并将观察像合成为1个观察像的方法。但是，在高倍率下的观察中观察视野进一步变窄，因此不容易得到广阔的观察视野。另外，为了一边进行扫描一边进行拍摄，一般而言要使载物台在水平方向上移动，但是难以高精度且高速地使载物台移动，因此到目前为止，难以在大范围内或针对分离的两个以上的点观察瞬间发生的现象。
针对这样的问题，例如在专利文献1中，作为不伴随物镜的切换和/或移动、且不改变载物台和/或样本的位置就使观察视野移动的方法，记载有如下的显微镜的光学系统：该显微镜具有在从样本到观察像为止的光路中位于最靠样本侧的第一物镜、和与第一物镜一起形成与样本共轭的中间像的第二物镜，在这样的显微镜的光学系统中，具有配置于第一物镜与第二物镜之间的光学系统内且通过反射来改变光路的方向的反射用镜，反射用镜能够以使反射用镜的反射面的延伸方向变化的方式旋转。
但是，专利文献1是如下这样的技术：在目镜与用于观察大视野的低倍率的物镜之间配置具有低倍率光学系统和高倍率光学系统的变倍率光学系统，由此，在不使物镜与样本的位置关系改变且通过物镜能够观察的视野中，一边利用反射用旋转镜来切换视野区块一边利用高倍率光学系统进行观察。因此，在专利文献1中，因相对于样本被定位了的物镜而导致可观察的视野受到限制，因此无法得到更大的观察视野。
另外，在专利文献1中，由于利用反射用旋转镜来进行X轴方向和Y轴方向上的视野区块的切换，所以旋转轴为2个，不容易进行反射用旋转镜的位置控制。因此，在进行使观察视野连续移动的扫描型观察的情况下，难以再现性良好地进行反复的观察。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－321657号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明正是解决上述问题的技术，提供一种能够高速地切换观察视野、能够对大视野进行观察的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。
用于解决课题的技术方案
根据本发明的一实施方式，提供一种显微镜用光学模块，所述显微镜用光学模块附加于显微镜的物镜光束侧，其具有：光轴偏移光学系统，其具有光学元件；光轴偏移光学系统支承单元，其将所述光轴偏移光学系统相对于所述显微镜的物镜光束定位设定；和转动单元，其配置于所述光轴偏移光学系统支承单元，并将所述光轴偏移光学系统支承为相对于所述物镜光束的光轴能够旋转。
在所述显微镜用光学模块中，可以具有光轴偏移光学系统，所述光轴偏移光学系统具有第一开口部、第二开口部以及配置于所述第一开口部和所述第二开口部的光学元件。
在所述显微镜用光学模块中，可以在所述光轴偏移光学系统的光学元件中使用光纤。
在所述显微镜用光学模块中，所述光学元件可以是具有大致平行的对置反射面的棱镜或对大致平行的对置反射面进行固定支承而成的中空反射元件。
在所述显微镜用光学模块中，所述光学元件可以具有GRIN透镜和配置于所述GRIN透镜的两端的大致平行的对置反射面或棱镜。
在所述显微镜用光学模块中，所述光学元件可以是三棱镜。
在所述显微镜用光学模块中，可以具有这样的所述光轴偏移光学系统支承单元，即：所述光轴偏移光学系统支承单元能够在沿着所述显微镜物镜光轴的平面上改变对所述光学元件的入射角。
在所述显微镜用光学模块中，也可以在所述中空反射元件中的大致平行的对置反射面之间填充液体。
在所述显微镜用光学模块中，也可以在所述光轴偏移光学系统支承单元中具有使所述转动单元旋转·停止的驱动机构。
此外，根据本发明的一实施方式，提供一种配置有上述任一项所述的显微镜用光学模块的显微镜。
此外，根据本发明的一实施方式，提供一种显微镜用光学模块控制装置，所述显微镜用光学模块控制装置是与配置于所述显微镜的显微镜用光学模块相连接的控制系统，其能够设定所述光轴偏移光学系统的旋转初始位置和旋转角度。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以具有对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以具有拍摄结束信号输出单元，所述拍摄结束信号输出单元在所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动开始之前，对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄结束。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以响应于在所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动开始之前发送的信号的发送，开始进行旋转驱动。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动可以通过角速度和位置控制来进行。
此外，根据本发明的一实施方式，提供一种显微镜用光学模块，所述显微镜用光学模块附加于显微镜的物镜光束侧，其具有：光轴偏移光学系统，其具有棱镜，该棱镜具有相对于所述显微镜的物镜光束倾斜的面；光轴偏移光学系统支承单元，其将所述光轴偏移光学系统相对于所述显微镜的物镜光束定位；和移动单元，其配置于所述光轴偏移光学系统支承单元，并将所述光轴偏移光学系统支承为相对于所述物镜光束的光轴能够在平行方向和垂直方向上移动。
在所述显微镜用光学模块中，可以具有光轴偏移光学系统，所述光轴偏移光学系统具有第一开口部、第二开口部以及配置于所述第一开口部和所述第二开口部的棱镜。
另外，根据本发明的一实施方式，提供一种配置有所述显微镜用光学模块的显微镜。
另外，根据本发明的一实施方式，提供一种显微镜用光学模块控制装置，所述显微镜用光学模块控制装置是与配置于所述显微镜中的显微镜用光学模块相连接的控制系统，其能够设定所述光轴偏移光学系统的移动初始位置和相对于所述物镜光束的光轴在平行方向和垂直方向上的位置。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以具有对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以具有拍摄结束信号输出单元，所述拍摄结束信号输出单元在所述显微镜用光学模块的驱动机构的驱动开始之前，对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄结束。
在所述显微镜用光学模块控制装置中，可以响应于在所述显微镜用光学模块的驱动机构的驱动开始之前发送的信号的发送，开始进行驱动。
另外，根据本发明的一实施方式，提供一种具有上述任一项所述的显微镜用光学模块的多光子激发显微镜。
在上述任一项所述的显微镜用光学模块控制装置中，所述显微镜可以是多光子激发显微镜。
发明效果
根据本发明，能够提供一种不伴有以往那样的物镜切换和/或载物台的移动而是通过配置于物镜的物镜光束侧从而能够高速切换观察视野和观察大视野的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。
另外，如专利文献1那样，在以往的显微镜中，为了改变显微镜自身的光学系统，需要购入新的显微镜。但是，通过使用本发明涉及的显微镜用光学模块和显微镜用光学模块控制装置，能够使用现有的显微镜高速切换观察视野和观察大视野。
附图说明
图1是示出配置有本发明一实施方式涉及的显微镜用光学模块100的显微镜1000的示意图。
图2是将图1中的本发明一实施方式涉及的光轴偏移光学系统130附近放大了的示意图。
图3是对本发明一实施方式涉及的连续拍摄方法进行说明的示意图。
图4是本发明一实施方式涉及的光学元件210的示意图。
图5是本发明一实施方式涉及的光学元件310的示意图。
图6是示出本发明一实施方式涉及的光学元件的变形例的示意图。
图7是本发明一实施方式涉及的具有光学元件610的光轴偏移光学系统630的示意图。
图8是示出配置有本发明一实施方式涉及的显微镜用光学模块700的显微镜2000的示意图。
图9是将图7中的本发明一实施方式涉及的光轴偏移光学系统730附近放大了的示意图。
图10是本发明一实施例涉及的显微镜用光学模块100的示意图。
图11示出本发明一实施例涉及的观察到的小鼠的脑部的区域，(b)示出(a)的观察视野b，(c)示出(a)的观察视野c。
图12是本发明一实施例涉及的显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。
图13示出本发明一实施例涉及的观察到的小鼠的脑部的观察视野a～d，(a)～(d)分别示出观察视野a～d。
图14示出本发明一实施例涉及的显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。
图15示出本发明一实施例涉及的显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。
图16(a)示出表示使本发明一实施例涉及的光轴偏移光学系统130向观察视野a～c旋转的情形的示意图，(b)是示出小鼠的脑部的观察视野a～c的位置的图，(c)示出将观察像I1～I3合成为大视野的1个观察像而得到的图。
图17示出本发明一实施例涉及的显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。
具体实施方式
以下，参照附图针对一实施方式涉及的本发明的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜进行说明。另外，以下的实施方式和实施例是本发明的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜的一例，本发明的显微镜用光学模块、显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜并不限定于以下的实施方式和实施例。
本发明涉及的显微镜用光学模块的特征在于，配置于显微镜的物镜与载物台之间，使光轴相对于物镜光束偏移。本发明涉及的显微镜用光学模块具有配置于物镜侧的光轴偏移光学系统，该光轴偏移光学系统具有光学元件。在本发明中，光学元件具有使光轴相对于物镜光束偏移的功能。光学元件存在几种方式，以下具体地进行说明，但是本发明涉及的显微镜用光学模块不限定于以下的实施方式。
(实施方式1)
图1是示出附加了本发明实施方式1涉及的显微镜用光学模块100的显微镜1000的示意图。图2是将图1中的、本发明实施方式1涉及的光轴偏移光学系统130附近放大了的示意图。另外，在图2中，(a)是光轴偏移光学系统130和物镜1210、样本1330的剖视图，(b)和(c)是从第一开口部131侧观察光轴偏移光学系统130所看到的俯视图。
显微镜用光学模块100具有配置于显微镜1000的物镜光束侧的光轴偏移光学系统130，该光轴偏移光学系统130具有光学元件110。另外，显微镜用光学模块100具有：光轴偏移光学系统支承单元150，其将光轴偏移光学系统130相对于显微镜1000的物镜光束定位；和转动单元170，其配置于光轴偏移光学系统支承单元150，并将光轴偏移光学系统130支承为相对于物镜光束的光轴能够旋转。
光轴偏移光学系统130具有配置于显微镜1000的物镜光束侧的第一开口部131、和配置于样本1330侧的第二开口部133。光学元件110配置于第一开口部131与第二开口部133之间。在本说明书中，开口部是光学开口部，并不以第一开口部131和第二开口部133在物理上开口为必要构成。也就是说，只要显微镜1000所用的光能够以不影响观察的程度透过，也可以将透光性的部件配置于第一开口部131和/或第二开口部133。
在本实施方式中，光学元件110具有大致平行的对置反射面111和113。光学元件110例如是具有大致平行的对置反射面的棱镜或对大致平行的对置反射面进行固定支承而成的中空反射元件。在一实施方式中，也可以形成为在中空反射元件中的大致平行的对置反射面之间能够填充液体。通过在中空反射元件中的大致平行的对置反射面之间填充液体，由此能够通过液浸法进行观察，能够抑制由处在物镜1210与样本1330之间的空气所导致的对折射率的影响。
在图2(a)中，在没有配置图1的显微镜用光学模块100时，物镜光束的光轴A与样本1330的交点附近20成为观察视野。另一方面，通过使用本发明涉及的显微镜用光学模块100，能够相对于物镜光束偏移距离d达至光轴A’，从而能够对光轴A’与样本1330的交点附近21进行观察。即，物镜光束在对置反射面111与113之间反复反射，在第一开口部131与第二开口部133之间偏移距离d。
通过使用本实施方式涉及的显微镜用光学模块100，能够如图2(b)所示，经由物镜1210从第一开口部131观察位于从第一开口部131偏移了距离d的第二开口部133之下的样本1330的观察视野。另外，光轴偏移光学系统130能够由转动单元170进行旋转驱动。通过转动单元170使光轴偏移光学系统130相对于旋转前的第二开口部133a旋转180°，由此能够观察位于第二开口部133b之下的样本1330的观察视野。此时，旋转前的第二开口部133a与旋转180°后的第二开口部133b离开距离2d，在本实施方式中，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，由此能够依次观察离开距离2d的2个点。
转动单元170将光轴偏移光学系统130支承为相对于物镜光束的光轴能够旋转。另外，光轴偏移光学系统支承单元150具有使转动单元170旋转·停止的驱动机构175。作为驱动机构175，可以采用电动机。此外，作为转动单元170，例如步进电动机因能够进行准确的定位控制而优选。不过，只要能够使光轴偏移光学系统130旋转并能够进行准确的定位控制，也可以将其他公知的手段用作转动单元170。在将步进电动机用作转动单元170的情况下，例如能够以数十毫秒从第二开口部133a向第二开口部133b切换观察视野。
光轴偏移光学系统支承单元150将第一开口部131相对于物镜光束定位设定，并且将显微镜用光学模块100固定于显微镜1000的镜臂1900。通过光轴偏移光学系统支承单元150实现的对镜臂1900的固定，可以采用螺钉、夹子等公知的固定手段。
通过旋转驱动实现的光轴偏移光学系统130的控制，可以使用显微镜用光学模块控制装置10来进行。显微镜用光学模块控制装置10是与配置于显微镜1000的显微镜用光学模块100相连接的控制系统，其能够设定光轴偏移光学系统130的旋转初始位置和旋转角度。显微镜用光学模块控制装置10例如是具有显微镜用光学模块控制程序的计算机。在显微镜用光学模块控制装置10设定初始位置和旋转角度后，显微镜用光学模块控制装置10对驱动机构175进行控制，利用转动单元170使光轴偏移光学系统130的第二开口部133移动至初始位置，之后使第二开口部133移动到设定的旋转角度。由此，能够依次观察样本1330的2个观察视野。此外，通过设定多个旋转角度，也能够依次观察多个观察视野。另外，显微镜用光学模块控制装置10也可以设定为，在使第二开口部133移动到设定的旋转角度之后，使第二开口部133返回初始位置。再者，显微镜用光学模块控制装置10也可以以初始位置和设定的旋转角度并以设定的次数反复进行第二开口部133的移动。
此外，显微镜用光学模块100的驱动机构175的旋转驱动，也可以通过角速度和位置控制来进行。通过在显微镜用光学模块控制装置10设定使第二开口部133移动的角速度和第二开口部133的位置，能够以规定的时间间隔观察样本1330的2个以上的观察视野。在显微镜用光学模块控制装置10设定角速度和第二开口部133的位置后，显微镜用光学模块控制装置10对驱动机构175进行控制，利用转动单元170使光轴偏移光学系统130的第二开口部133以设定的角速度移动至设定的位置。由此，在观察第一观察视野之后，观察经过规定的时间后的第二观察视野，由此能够观察出2点之间的位置上的随时间改变的变化。而且，通过使驱动机构175高速地旋转驱动，能够以毫秒为单位来观察2个以上的观察视野，对于比这个慢的现象，能够得到与几乎同时观察2个以上的观察视野同等的效果。
另外，在显微镜1000具有拍摄装置1700的情况下，显微镜用光学模块控制装置10也可以具有对拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。由于显微镜用光学模块控制装置10具有拍摄指示信号输出单元，所以能够对光轴偏移光学系统130的第二开口部133的移动和拍摄装置1700的拍摄定时进行控制。能够以规定的时间间隔依次对2个以上的观察视野进行拍摄，能够连续地对在2个以上的观察视野发生的现象进行拍摄。另外，针对比光轴偏移光学系统130的第二开口部133的移动速度慢的现象，能够得到与几乎同时对2个以上的观察视野进行拍摄同等的效果。
显微镜用光学模块控制装置10也可以具有拍摄结束信号输出单元，该拍摄结束信号输出单元在显微镜用光学模块100的驱动机构175的旋转驱动开始之前，对显微镜1000所具有的拍摄装置指示拍摄结束。显微镜用光学模块控制装置10输出拍摄结束信号，由此拍摄装置1700结束拍摄，之后通过驱动机构175的旋转驱动来驱动光轴偏移光学系统130。由此，能够不进行驱动时不必要的拍摄而仅得到必要的观察像。另外，也能够保护拍摄装置1700免受光轴偏移光学系统130的旋转的冲击。
另外，显微镜用光学模块控制装置10在显微镜用光学模块100的驱动机构175的旋转驱动开始之前发送旋转驱动开始信号。驱动机构175响应于旋转驱动开始信号而开始旋转驱动。例如，显微镜用光学模块控制装置10能够在输出拍摄结束信号使拍摄装置1700结束拍摄之后，发送旋转驱动开始信号使驱动机构175的旋转驱动开始。
通过将由上述的显微镜用光学模块控制装置10控制的初始位置及旋转角度、角速度、旋转驱动开始信号、拍摄指示信号以及拍摄结束信号进行组合，能够进行图3所示那样的连续拍摄。图3是对本发明的一实施方式涉及的连续拍摄方法进行说明的示意图。连续拍摄能够通过下述动作来实施，即：驱动机构175使第二开口部133移动至第一位置，拍摄装置1700以规定的时间对第一观察视野进行拍摄，驱动机构175使第二开口部133移动至第二位置，拍摄装置1700以规定的时间对第二观察视野进行拍摄。更详细而言，根据从拍摄指示信号输出单元输出的拍摄指示信号，驱动机构175使第二开口部133移动至第一位置，并且对拍摄装置1700的拍摄定时进行控制从而对第一观察视野进行拍摄。另外，根据从拍摄结束信号输出单元输出的拍摄结束信号，拍摄装置1700结束在第一观察视野处的拍摄。接着，根据从拍摄指示信号输出单元输出的拍摄指示信号，驱动机构175使第二开口部133移动至第二位置，并且对拍摄装置1700的拍摄定时进行控制从而对第二观察视野进行拍摄。另外，根据从拍摄结束信号输出单元输出的拍摄结束信号，拍摄装置1700结束在第二观察视野处的拍摄。
在本实施方式中，通过以物镜光束的光轴A为旋转中心的旋转驱动，控制显微镜用光学模块100。例如，使光轴偏移光学系统130的第二开口部从133a的位置起旋转至133b的位置进行连续拍摄，将所得观察像结合，由此能够获得对样本1330的2个点进行扫描而得到的观察像。在此，若使光轴偏移光学系统130旋转并进行拍摄，则随着光轴偏移光学系统130的旋转，观察像I相对于与物镜光束的光轴A垂直的平面中的X轴方向和Y轴方向平行地移动。将观察像结合而得到的图像即为在以光轴A为中心的圆周上平行地移动而得到的图像。但是，所得到的图像虽然在局部为直线状，但是在遍历图3中X所示那样的多个观察像的这种大构造存在的情况下，也能够得到其整体像。
具有1轴旋转轴的显微镜用光学模块100通过利用显微镜用光学模块控制装置10来对步进电动机那样的转动单元170进行控制，能够进行高速且高精度的位置控制。因此，在进行使观察视野连续地移动的扫描型观察的情况下，能够再现性良好地进行反复的观察。而且，显微镜用光学模块100是能够高速地实现上述连续观察的以往所没有的优异的机构。
本发明涉及的显微镜用光学模块可以配置于现有的显微镜来进行上述的观察。另外，也能够作为组装有本发明涉及的显微镜用光学模块的显微镜来提供。在一实施方式中，显微镜1000具有物镜1210、目镜1230、载物台1310、光源1510、窗透镜1530以及镜臂1900。从光源1510供给的光从窗透镜1530透过配置在载物台1310上的样本1330，并被从物镜1210向目镜1230引导，从而提供样本1330的光透过部分的观察像。或者，也可以是，光源相对于显微镜独立地通过光纤照射至样本1330，该光的反射光被从物镜1210向目镜1230引导，从而提供样本1330的一部分的观察像。在本实施方式中，显微镜用光学模块100通过光轴偏移光学系统支承单元150而被固定于镜臂1900。通过如上述那样将显微镜用光学模块100配置于显微镜1000，能够使光轴相对于物镜光束偏移，从而能够实现目前为止没有过的大范围的观察视野和在两点以上的观察视野之间的高速观察视野切换。
另外，由于具有拍摄装置1700，所以还能够进行样本1330的拍摄。再者，在显微镜1000为荧光显微镜的情况下，可以通过第二光源1550经由物镜1210使激发荧光的波长的光照射于样本1330。在本实施方式中，对于激发光，也能够通过显微镜用光学模块100使光轴相对于物镜光束偏移。此外，在图1中例示了正立型的显微镜，但是本发明不限定于此，也可以配置于倒置显微镜。
另外，在一实施方式中，能够提供具有显微镜用光学模块100的多光子激发显微镜。所谓多光子激发显微镜，是使用了多光子激光过程的显微镜，其利用双光子以上的激发过程。因此，在本说明书中，多光子激发显微镜可以是双光子激发显微镜，也可以是三光子激发显微镜，还可以是利用更多光子进行激发的显微镜。多光子激发显微镜能够对样本1330的深部进行激发并对其荧光进行观察。多光子激发显微镜没有低倍率高数值孔径的物镜，难以进行大视野的观察。而且，因为具有能够观察样本深部的荧光这一特性，所以非常适合用于生物影像，但是无法连续地或同时地观察在组织的分离开的部位发生的现象。通过配置本发明涉及的显微镜用光学模块100，能够使用现有的多光子激发显微镜连续地或几乎同时地观察在组织的分离开的部位发生的现象。
而且，通过将上述的显微镜用光学模块控制装置与配置有显微镜用光学模块100的多光子激发显微镜组合，对在生物体和/或组织的深部发生的现象，能够针对分离开的两个以上的点连续地或几乎同时地进行拍摄。
在此，针对能够使显微镜用光学模块沿着显微镜物镜光轴移动的形态，进行说明。图4是本发明的一实施方式涉及的光学元件210的示意图。本实施方式涉及的光轴偏移光学系统230通过使光学元件210旋转而能够相对于显微镜物镜光轴改变对光学元件210的入射角。
在图4(a)中，若使配置于光轴偏移光学系统230的光学元件210在沿着显微镜物镜光轴的平面上以旋转轴215为中心旋转，则能够使对光学元件210的入射角改变，从而能够使观察视野从样本1330的A位置移动距离d1至样本1330的A’位置。此时，样本1330的A’位置处的焦距相对于样本1330的A处的焦距偏移距离f1。此外，在图4(b)中，若使配置于光轴偏移光学系统230的光学元件210在沿着显微镜物镜光轴的平面上以旋转轴215为中心反向旋转，则能够使对光学元件210的射角改变，从而能够使观察视野从样本1330的A位置移动距离d2至样本1330的A"位置。
样本1330的A"位置处的焦距相对于样本1330的A处的焦距偏移距离f2。图4(b)所示的距离f2比距离f1长，即，在图4(b)所示的例子中，焦距变短。因此，在本实施方式中，若使配置于光轴偏移光学系统230的光学元件210在沿着显微镜物镜光轴的平面上以旋转轴215为中心旋转，则能够使对光学元件210的入射角改变，能够改变焦距。例如，在样本1330的观察面有凹凸那样的情况下，能够通过使光学元件210以旋转轴215为中心旋转，来调节焦距。
在此，关于光学元件210以旋转轴215为中心能够旋转的范围，在相对于入射面的大小为L×L的棱镜入射了L/2的光线的情况下，若将逆时针设为正方向，则该范围为从-7.07°到+7.07°。
光轴偏移光学系统230是上述的光轴偏移光学系统130的变形例，因此在上述的显微镜1000中能够组装到显微镜用光学模块100中。因此，包含所有在上述的实施方式中已说明的通过使用显微镜用光学模块100所取得的作用和效果。
通过以旋转轴215为中心控制旋转角，能够相对于显微镜物镜光轴改变对光学元件210的入射角并改变观察视野距光轴A的距离来观察样本1330。在本实施方式中，光轴偏移光学系统230由上述的转动单元170旋转驱动，能够选择距光轴A处于所希望的距离的观察视野，依次观察以光轴A为中心的圆周上的两点以上位置。
在图4中，针对通过使光学元件210旋转来相对于显微镜物镜光轴改变对光学元件210的入射角的例子，进行了说明。在图5中，针对仅使第二对置反射面313旋转的例子进行说明。
在图5(a)中，若使配置于光轴偏移光学系统330的光学元件310的第二对置反射面313在沿着显微镜物镜光轴的平面上以旋转轴315为中心旋转，则能够使对于被第一对置反射面311反射了的光而言的入射角改变，从而能够使观察视野从样本1330的A位置移动距离d1至样本1330的A’位置。另外，在图5(b)中，若使第二对置反射面313在沿着显微镜物镜光轴的平面上以旋转轴315为中心反向旋转，则能够使对于被第一对置反射面311反射了的光而言的入射角改变，从而能够使观察视野从样本1330的A位置移动距离d2至样本1330的A"位置。
如图5(b)所示，在本实施方式中，与第二对置反射面313的倾斜相应地，光轴倾斜。因此，样本1330的观察面相对于光轴倾斜的情况下也能够进行观察。此时，在第二对置反射面313旋转了θ的情况下，样本1330的拍摄面倾斜2θ。
在此，关于第二对置反射面313以旋转轴315为中心能够旋转的范围，在相对于入射面的大小为L×L的棱镜入射了L/2的光线的情况下，若将逆时针设为正方向，则该范围为从-24.29°到12.15°。
光轴偏移光学系统330是上述的光轴偏移光学系统130的变形例，因此在上述的显微镜1000中能够组装到显微镜用光学模块100中。因此，包含所有在上述的实施方式中已说明的通过使用显微镜用光学模块100所取得的作用和效果。
接着，将光学元件的另一形态作为实施方式1的变形例来说明。图6(a)示出将光纤410用作光学元件的例子。光轴偏移光学系统430具有配置于第一开口部431与第二开口部433之间的光纤410。在第一开口部431与第二开口部433之间，物镜光束在光纤410芯的内部传输，并从没有配置显微镜用光学模块时的物镜光束的光轴A偏移距离d至光轴A’。在图6(a)中示出了将光纤410呈直线状地配置于光轴偏移光学系统430中的例子，但是并不限于此。光纤具有柔性，因此也能够呈曲线状地配置于光轴偏移光学系统430中。另外，光轴偏移光学系统430是上述的光轴偏移光学系统130的变形例，因此在上述的显微镜1000中能够组装到显微镜用光学模块100中。因此，包含所有与在上述的实施方式中已说明的显微镜用光学模块100同等的作用和效果。
图6(b)示出将三棱镜510用作光学元件的例子。光轴偏移光学系统530具有配置于第一开口部531与第二开口部533之间的三棱镜510。在第一开口部531与第二开口部533之间，物镜光束在三棱镜510的内部反复反射，从没有配置显微镜用光学模块时的物镜光束的光轴A偏移距离d至光轴A’。另外，光轴偏移光学系统530是上述的光轴偏移光学系统130的变形例，因此在上述的显微镜1000中能够组装到显微镜用光学模块100中。因此，包含所有与在上述的实施方式中已说明的显微镜用光学模块100同等的作用和效果。
另外，光轴偏移光学系统530也是上述的显微镜用光学模块100的光轴偏移光学系统130的变形例。通过利用光轴偏移光学系统支承单元150的移动机构151，光轴偏移光学系统530能够在沿着显微镜物镜光轴的平面上改变对三棱镜510的入射角。由此，能够改变观察视野距光轴A的距离来观察样本1330。在本实施方式中，光轴偏移光学系统530由转动单元170旋转驱动，能够选择距光轴A处于所希望的距离的观察视野，依次观察以光轴A为中心的圆周上的两点以上位置。
作为光学元件的变形例，针对将在光学元件110中说明过的对置反射面与GRIN透镜组合而得到的光学元件进行了说明。图7是具有光学元件610的光轴偏移光学系统630的示意图。光学元件610具有GRIN透镜621和配置于GRIN透镜621的两端的大致平行的对置反射面611及613。另外，配置于GRIN透镜621的两端的大致平行的对置反射面611及613，也可以用棱镜来置换。
在图7(a)中，从样本1330入射了的光被第二开口部633反射并透过GRIN透镜621。透过了GRIN透镜621的光被第一开口部631反射并入射至物镜1210。由于该作用，能够相对于物镜光束偏移距离d至光轴A’，从而能够观察光轴A’与样本1330的交点附近。
另外，在光学元件610中，通过将GRIN透镜与大致平行的对置反射面或棱镜进行多个组合，还能够使距离d变大。图7(b)是具有光学元件610a的光轴偏移光学系统630a的示意图，该光学元件610a具有2个GRIN透镜621a及621b和大致平行的对置反射面611及613。相对于光学元件610而言，光学元件610a能够使物镜光束沿着显微镜物镜光轴偏移。
此外，图7(c)是具有光学元件610b的光轴偏移光学系统630b的示意图，该光学元件610b具有4个GRIN透镜621a～621d和二组大致平行的对置反射面611a及613a与611b及613b。光学元件610具有第一光轴偏移光学部635和第二光轴偏移光学部637，能够分别独立地旋转。第一光轴偏移光学部635具有对置反射面611a及613a和2个GRIN透镜621a及621b，并能够以光轴A为旋转中心旋转。此外，第二光轴偏移光学部637具有对置反射面611b及613b和2个GRIN透镜621c及621d，并能够以光轴B为旋转中心旋转。在此，光轴B是光轴A在第一光轴偏移光学部635的作用下偏移所成的光轴。
在光轴偏移光学系统630b中，光轴A从对置反射面611a起由GRIN透镜621a、对置反射面613a以及GRIN透镜621b依次引导而向光轴B偏移。光轴B从对置反射面611b起由GRIN透镜621c、对置反射面613b以及GRIN透镜621d依次引导而向光轴A’偏移。在光轴偏移光学系统630b中，通过赋予包括第一光轴偏移光学部635和第二光轴偏移光学部637的两个旋转机构，能够使光轴以XY平面上的2自由度偏移。
这样，在光学元件610中，通过将GRIN透镜和大致平行的对置反射面或棱镜进行多个组合，能够任意改变距离d。
另外，光轴偏移光学系统630是上述的光轴偏移光学系统130的变形例，因此在上述的显微镜1000中能够组装到显微镜用光学模块100中。因此，包含所有与在上述的实施方式中已说明的显微镜用光学模块100同等的作用和效果。
如以上说明的那样，本发明涉及的显微镜用光学模块能够高速地切换观察视野、且能够观察大的视野。而且，通过使用本发明涉及的显微镜用光学模块，能够提供可高速地切换观察视野且能够观察大视野的显微镜、显微镜用光学模块控制装置以及多光子激发显微镜。
(实施方式2)
在上述的实施方式1中，针对通过对光轴偏移光学系统进行旋转驱动来切换观察视野的形态进行了说明。在本实施方式中，针对通过使用棱镜并使棱镜相对于物镜光束的光轴在水平方向上移动来切换观察视野的形态进行说明。
图8是示出配置有本发明的实施方式2涉及的显微镜用光学模块700的显微镜2000的示意图。图9是将图8中的、本发明的实施方式2涉及的光轴偏移光学系统730附近放大了的示意图。光轴偏移光学系统730具有棱镜710。棱镜710具有相对于显微镜的物镜光束倾斜的面。棱镜710配置于第一开口部731与第二开口部733之间。
另外，显微镜用光学模块700具有：光轴偏移光学系统支承单元750，其将第一开口部731相对于显微镜1000的物镜光束定位；和移动单元770，其配置于光轴偏移光学系统支承单元750，并将光轴偏移光学系统730支承为相对于物镜光束的光轴能够在平行方向和垂直方向上移动。
在图9(a)中，在没有配置显微镜用光学模块100时，物镜光束的光轴A与样本1330的交点附近即为观察视野。而通过使用本发明涉及的显微镜用光学模块700，能够相对于物镜光束偏移距离d移至光轴A’，从而能够观察光轴A’与样本1330的交点附近。即，物镜光束在棱镜710的内部反复反射，在第一开口部731与第二开口部733之间偏移距离d。
移动单元770将光轴偏移光学系统730支承为相对于物镜光束的光轴能够在平行方向和垂直方向上移动。而且，在光轴偏移光学系统支承单元750中具有使移动单元770移动·停止的驱动机构775。可以将电动机用作驱动机构775。此外，作为移动单元770，例如，电动缸因能够进行准确的定位控制而优选。不过，只要能够使光轴偏移光学系统730移动并能够进行准确的定位控制，也可以将其他的公知手段用作移动单元770。在将电动缸用作移动单元770的情况下，通过使光轴偏移光学系统730在水平方向上前进和后退，能够从光轴A’的观察视野向光轴A"的观察视野往第二开口部733切换。
光轴偏移光学系统支承单元750将第一开口部731相对于物镜光束定位设定，并且将显微镜用光学模块100固定于显微镜1000的镜臂1900。光轴偏移光学系统支承单元750具有移动机构751，能够使光轴偏移光学系统730沿着显微镜物镜光轴移动。移动机构751与使载物台1310沿着物镜光轴方向移动的移动单元同样地可以使用公知的技术，例如包括可调节高度的捏持部。由于利用移动机构751，光轴偏移光学系统730能够在沿着显微镜物镜光轴的平面上改变对棱镜710的入射角。
对于由驱动机构775和移动机构751实现的光轴偏移光学系统130的控制，可以使用显微镜用光学模块控制装置10来进行。显微镜用光学模块控制装置10是与配置于显微镜2000的显微镜用光学模块700相连接的控制系统，能够设定光轴偏移光学系统730的移动初始位置和相对于物镜光束的光轴在平行方向和垂直方向上的位置。显微镜用光学模块控制装置10例如是具有显微镜用光学模块控制程序的计算机。在显微镜用光学模块控制装置10中设定初始位置和相对于物镜光束的光轴在平行方向和垂直方向上的位置后，显微镜用光学模块控制装置10对驱动机构775进行控制，利用移动单元770使光轴偏移光学系统730的第二开口部733移动至初始位置，之后，使第二开口部733移动至设定的相对于物镜光束的光轴在平行方向上的位置。由此，能够依次观察样本1330的2个观察视野。另外，通过设定多个位置，也能够依次观察多个观察视野。此外，显微镜用光学模块控制装置10也可以设定为：在使第二开口部733移动至设定的位置之后，使第二开口部733返回初始位置。再者，显微镜用光学模块控制装置10还可以构成为：在初始位置和设定的相对于物镜光束的光轴在平行方向上的位置，以设定的次数反复进行第二开口部733的移动。
另外，在显微镜2000具有拍摄装置1700的情况下，显微镜用光学模块控制装置10也可以具有对拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。由于显微镜用光学模块控制装置10具有拍摄指示信号输出单元，所以能够对光轴偏移光学系统730的第二开口部733的移动和拍摄装置1700的拍摄定时进行控制。能够以规定的时间间隔依次对2个以上的观察视野进行拍摄，并且能够对在2个以上的观察视野内发生的现象连续地进行拍摄。另外，针对比光轴偏移光学系统730的第二开口部733的移动速度慢的现象，能够得到与几乎同时对2个以上的观察视野进行拍摄同等的效果。
显微镜用光学模块控制装置10也可以具有拍摄结束信号输出单元，该拍摄结束信号输出单元在显微镜用光学模块700的驱动机构775的驱动开始之前对显微镜2000所具有的拍摄装置指示拍摄结束。显微镜用光学模块控制装置10输出拍摄结束信号，由此拍摄装置1700结束拍摄，之后，通过驱动机构775的驱动来驱动光轴偏移光学系统730。由此，能够不进行驱动时不必要的拍摄而仅得到必要的观察像。而且，也能够保护拍摄装置1700免受光轴偏移光学系统730的移动的冲击。
另外，显微镜用光学模块控制装置10在显微镜用光学模块700的驱动机构775的旋转驱动开始之前发送驱动开始信号。驱动机构775响应于驱动开始信号而开始驱动。例如，显微镜用光学模块控制装置10能够在输出拍摄结束信号使拍摄装置1700结束拍摄之后，发送驱动开始信号使驱动机构775开始驱动。
通过将由上述的显微镜用光学模块控制装置10确定的初始位置和相对于物镜光束的光轴在平行方向上的位置、旋转驱动开始信号、拍摄指示信号以及拍摄结束信号组合，能够进行连续拍摄。通过将连续拍摄到的观察像结合，能够获得对样本1330的2个点之间进行扫描而得到的观察像。
本发明涉及的显微镜用光学模块可以配置于现有的显微镜来进行上述的观察。另外，也可以作为组装有本发明涉及的显微镜用光学模块的显微镜来提供。在一实施方式中，显微镜2000具有物镜1210、目镜1230、载物台1310、光源1510、窗透镜1530以及镜臂1900。从光源1510供给的光从窗透镜1530透过配置在载物台1310上的样本1330，被从物镜1210向目镜1230引导，从而提供样本1330的光透过部分的观察像。在本实施方式中，显微镜用光学模块700被光轴偏移光学系统支承单元750固定于镜臂1900。通过如上述那样在显微镜2000中配置显微镜用光学模块700，能够使光轴相对于物镜光束偏移，从而能够实现目前为止没有过的大范围的观察视野和在两点以上的观察视野之间的高速观察视野切换。
此外，由于具有拍摄装置1700，所以也能够进行样本1330的拍摄。再者，在显微镜2000为荧光显微镜的情况下，能够通过第二光源1550经由物镜1210将激发荧光的波长的光照射到样本1330。在本实施方式中，对于激发光，也能够通过显微镜用光学模块700使光轴相对于物镜光束偏移。另外，在图8中例示了正立型的显微镜，但是本发明不限定于此，也可以配置于倒置显微镜。
另外，在一实施方式中，能够提供具有显微镜用光学模块700的多光子激发显微镜。多光子激发显微镜能够激发样本1330的深部处的荧光，并观察该荧光。多光子激发显微镜没有高数值孔径的物镜，难以进行大视野的观察。而且，因为具有能够观察样本深部的荧光这一特性，所以非常适合用于生物影像，但是无法连续地或同时地观察在组织的分离开的部位发生的现象。通过配置本发明涉及的显微镜用光学模块700，能够使用现有的多光子激发显微镜来连续地观察在组织的分离开的部位发生的现象。
而且，通过将上述的显微镜用光学模块控制装置与配置有显微镜用光学模块700的多光子激发显微镜组合，对在生物体和/或组织的深部发生的现象，能够针对分离开的两个以上的点连续地进行拍摄。
实施例
制作了上述的实施方式1的显微镜用光学模块100并进行了观察。图10是本实施例涉及的显微镜用光学模块100的示意图。显微镜用光学模块100具有光轴偏移光学系统130、光轴偏移光学系统支承单元150以及转动单元170。转动单元170是具有电动机作为驱动机构175的步进电动机。在光轴偏移光学系统130的第一开口部侧连接了物镜1210。通过驱动机构175实现的旋转驱动从连接于驱动机构175的齿轮171经由齿轮172向连接于光轴偏移光学系统130的齿轮173传递。另外，物镜1210连接于压电元件1211，能够沿光轴方向(Z轴方向)移动。
在本实施例中，将对大致平行的对置反射面进行固定支承而成的中空反射元件用作光学元件110。光学元件110是将高度2mm、倾斜45°的反射面相对配置而成的，其使物镜光束相对于物镜光束的光轴偏移了2mm。本实施例的显微镜用光学模块100使光轴偏移光学系统130旋转60°所需要的时间为43毫秒，能够实现以往没有的高速的视野切换。
本实施例涉及的显微镜用光学模块100可以配置于光学显微镜。例如可以配置于图1所示那样的正立型的光学显微镜。而且，本实施例涉及的显微镜用光学模块100也可以配置于倒置显微镜。显微镜用光学模块100只要能够将光轴偏移光学系统130支承为相对于物镜1210定位，不管是正立型的光学显微镜还是倒置显微镜均可配置。另外，也可以配置于相差显微镜、微分干涉显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜、激光共聚焦显微镜等。
作为一例，将显微镜用光学模块100配置于多光子激发显微镜(制造商：奥林巴斯株式会社，机型：FVMPE-RS)来观察小鼠的脑部。在本实施例中，作为多光子激发显微镜使用了双光子激发显微镜，但是也可以使用以3光子以上的方式进行激发的显微镜。
图11(a)示出观察到的小鼠的脑部的区域。图11(b)示出图11(a)的观察视野b，图11(c)示出图11(a)的观察视野c。此外，图12示出显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。在本实施例中，驱动多光子激发显微镜的光学系统所具有的压电元件1211，按每个观察视野来设定Z轴方向上的对焦并进行了拍摄。
在图12的时序图中，期间(b)示出对图11的观察视野b进行观察的期间，期间(c)示出对图11的观察视野c进行观察的期间。通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野b。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，从而对观察视野b的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了观察视野b中的拍摄。通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，从而使第二开口部移动至观察视野c。此时，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴向小鼠的脑侧(下方)移动，并使焦点对焦于观察视野c。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野c的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了对观察视野c的拍摄。接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野b。此时，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴向原来的位置(上方)移动，并使焦点对合于观察视野b。反复进行这样的控制，对观察视野b和观察视野c进行了拍摄。
在本实施例中，示出了针对分离1.8mm的2个观察视野能够实现5.6帧/秒的高速拍摄的情况。
[拍摄深度的控制]
将显微镜用光学模块100配置于多光子激发显微镜(制造商：奥林巴斯株式会社，机型：FVMPE-RS)，针对小鼠的脑部的2个视野分别观察了2个深度的区域。在本实施例中，作为多光子激发显微镜使用了双光子激发显微镜，但是也可以使用以3光子以上的方式进行激发的显微镜。
图13(a)～(d)分别示出小鼠的脑部的观察视野a～d。图13(a)的观察视野a和图13(b)的观察视野b示出小鼠的脑部的第一区域的不同深度的观察视野，观察视野b是深度比观察视野a深的区域。此外，图13(c)的观察视野c和图13(d)的观察视野d表示小鼠的脑部的第二区域的不同深度的观察视野，观察视野d是深度比观察视野c深的区域。
此外，图14示出显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。在本实施例中，驱动多光子激发显微镜的光学系统所具有的压电元件1211，按每个观察视野对Z轴方向上的深度进行控制并进行了拍摄。在图14的时序图中，期间(a)示出对图13(a)的观察视野a进行观察的期间，期间(b)示出对图13(b)的观察视野b进行观察的期间。此外，期间(c)示出对图13(c)的观察视野c进行观察的期间，期间(d)示出对图13(d)的观察视野d进行观察的期间。
通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野a。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野a的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了在观察视野a的拍摄。之后，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴向小鼠的脑侧(下方)移动，使焦点对焦于深度深的区域、即观察视野b。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野b的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了在观察视野b的拍摄。
接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野c。此时，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴移动到原来的位置(上方)。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野c的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了在观察视野c的拍摄。之后，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴向小鼠的脑侧(下方)移动，使焦点对焦于深度深的区域、即观察视野d。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野d的观察像进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了在观察视野d的拍摄。
接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野a。此时，驱动压电元件1211，使物镜1210的Z轴移动到原来的位置(上方)。反复进行这样的控制，对观察视野a～d进行拍摄。
在本实施例中，示出了针对分离1.8mm的2个观察视野能够对2个深度区域高速地进行拍摄的情况。
[拍摄倍率的控制]
也可以将显微镜用光学模块100配置于多光子激发显微镜，针对小鼠脑部的2个视野改变拍摄倍率地进行观察。而且，多光子激发显微镜不限定于双光子激发显微镜，也可以使用以3光子以上的方式进行激发的显微镜。
图15作为一例而示出用于对显微镜用光学模块100进行驱动控制的时序图。对于拍摄倍率的改变，例如可以使用多光子激发显微镜的数字变焦机构来实施，也可以按每个观察视野来改变倍率进行拍摄。
作为具体的拍摄倍率的控制方法，例如通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野a。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野a的观察像进行拍摄。此时，可以使用多光子激发显微镜的数字变焦机构来进行高倍率下的拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束在观察视野a的拍摄。接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野b。图15中示出使用数字变焦机构并使拍摄倍率返回原来的倍率的例子。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野b的观察像进行拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束在观察视野b的拍摄。
接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野a。图15中示出使用多光子激发显微镜的数字变焦机构使拍摄倍率成为高倍率的例子。能够反复进行这样的控制，对观察视野a和b进行拍摄。
通过这样的方法，能够针对分离的2个观察视野按每个观察视野来改变倍率地高速进行拍摄。
[大视野的拍摄]
将显微镜用光学模块100配置于多光子激发显微镜(制造商：奥林巴斯株式会社，机型：FVMPE-RS)，对小鼠的脑部的相邻的3个视野进行拍摄，得到了大视野的1个观察像。在本实施例中，使用双光子激发显微镜来作为多光子激发显微镜，但是也可以使用以3光子以上的方式进行激发的显微镜。
图16(a)是示出了为了得到小鼠脑部的观察像I1～I3而使光轴偏移光学系统130旋转至观察视野a～c的情形的示意图。图16(b)是示出小鼠脑中的观察视野a～c的位置的图。图16(c)是将观察像I1～I3合成为大视野的1个观察像的图。此外，图17示出显微镜用光学模块100的驱动控制时序图。
通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野a。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野a的观察像I1进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了观察视野a中的拍摄。接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野b。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野b的观察像I2进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了观察视野b中的拍摄。接着，通过转动单元170使光轴偏移光学系统130旋转，使第二开口部移动至观察视野c。将拍摄指示信号输出给拍摄装置，对观察视野c的观察像I3进行了拍摄。将拍摄结束信号输出给拍摄装置，结束了观察视野c中的拍摄。反复进行这样的控制，对观察视野a～c进行了拍摄。
将观察像I1～I3合成而得到大视野的1个观察像。在本实施例中，显微镜用光学模块100通过以物镜光束的光轴A为旋转中心的旋转驱动来进行控制。示出了：通过使光轴偏移光学系统130旋转而使第二开口部旋转到观察视野a～c，并对连续拍摄到的观察像进行结合，由此能够合成为大视野的1个观察像。
附图标记说明
10：显微镜用光学模块控制装置、20：交点附近、21：交点附近、100：显微镜用光学模块、110：光学元件、111：对置反射面、113：对置反射面、130：光轴偏移光学系统、131：第一开口部、133：第二开口部、133a：第二开口部、133b：第二开口部、150：光轴偏移光学系统支承单元、170：转动单元、175：驱动机构、210：光学元件、211：对置反射面、213：对置反射面、215：旋转轴、230：光轴偏移光学系统、231：第一开口部、233：第二开口部、310：光学元件、311：第一对置反射面、313：第二对置反射面、315：旋转轴、330：光轴偏移光学系统、331：第一开口部、333：第二开口部、410：光纤、430：光轴偏移光学系统、431：第一开口部、433：第二开口部、510：三棱镜、530：光轴偏移光学系统、531：第一开口部、533：第二开口部、610：光学元件、611：对置反射面、613：对置反射面、621：GRIN透镜、630：光轴偏移光学系统、631：第一开口部、633：第二开口部、635：第一光轴偏移光学部、637：第二光轴偏移光学部、700：显微镜用光学模块、730：光轴偏移光学系统、731：第一开口部、733：第二开口部、750：光轴偏移光学系统支承单元、751：移动机构、770：移动单元、775：驱动机构、1000：显微镜、1210：物镜、1211：压电元件、1230：目镜、1310：载物台、1330：样本、1510：光源、1530：窗透镜、1700：拍摄装置、1900：镜臂、2000：显微镜。

Claims (26)

1.一种显微镜用光学模块，所述显微镜用光学模块附加于显微镜的物镜光束侧，其特征在于，具有：
光轴偏移光学系统，其具有光学元件；
光轴偏移光学系统支承单元，其将所述光轴偏移光学系统相对于所述显微镜的物镜光束定位；和
转动单元，其配置于所述光轴偏移光学系统支承单元，并将所述光轴偏移光学系统支承为相对于所述物镜光束的光轴能够旋转。
2.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
具有光轴偏移光学系统，所述光轴偏移光学系统具有第一开口部、第二开口部以及配置于所述第一开口部和所述第二开口部的光学元件。
3.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
在所述光轴偏移光学系统的光学元件中使用了光纤。
4.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
所述光学元件是具有大致平行的对置反射面的棱镜或对大致平行的对置反射面进行固定支承而成的中空反射元件。
5.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
所述光学元件具有GRIN透镜和配置于所述GRIN透镜的两端的大致平行的对置反射面或棱镜。
6.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
所述光学元件为三棱镜。
7.根据权利要求4所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
具有这样的所述光轴偏移光学系统支承单元，即：所述光轴偏移光学系统支承单元能够在沿着所述显微镜物镜光束的光轴的平面上改变对所述光学元件的入射角。
8.根据权利要求4所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
在所述中空反射元件中的大致平行的对置反射面之间能够填充液体。
9.根据权利要求1所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
在所述光轴偏移光学系统支承单元中具有使所述转动单元旋转·停止的驱动机构。
10.一种显微镜，其特征在于，配置有权利要求1所述的显微镜用光学模块。
11.一种显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
所述显微镜用光学模块控制装置是与配置于权利要求10所述的显微镜中的显微镜用光学模块相连接的控制系统，能够设定所述光轴偏移光学系统的旋转初始位置和旋转角度。
12.根据权利要求11所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
具有对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。
13.根据权利要求11所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
具有拍摄结束信号输出单元，所述拍摄结束信号输出单元在所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动开始之前，对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄结束。
14.根据权利要求11所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
响应于在所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动开始之前发送的信号的发送，开始进行旋转驱动。
15.根据权利要求11所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
所述显微镜用光学模块的驱动机构的旋转驱动通过角速度和位置控制来进行。
16.一种显微镜用光学模块，所述显微镜用光学模块附加于显微镜的物镜光束侧，其特征在于，具有：
光轴偏移光学系统，其具有棱镜，该棱镜具有相对于所述显微镜的物镜光束倾斜的面；
光轴偏移光学系统支承单元，其将所述光轴偏移光学系统相对于所述显微镜的物镜光束定位；和
移动单元，其配置于所述光轴偏移光学系统支承单元，并将所述光轴偏移光学系统支承为相对于所述物镜光束的光轴能够在平行方向和垂直方向上移动。
17.根据权利要求16所述的显微镜用光学模块，其特征在于，
具有光轴偏移光学系统，所述光轴偏移光学系统具有第一开口部、第二开口部以及配置于所述第一开口部和所述第二开口部的棱镜。
18.一种显微镜，其特征在于，配置有权利要求16所述的显微镜用光学模块。
19.一种显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
所述显微镜用光学模块控制装置是与配置于权利要求18所述的显微镜中的显微镜用光学模块相连接的控制系统，能够设定所述光轴偏移光学系统的移动初始位置和相对于所述物镜光束的光轴在平行方向和垂直方向上的位置。
20.根据权利要求19所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
具有对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄开始的拍摄指示信号输出单元。
21.根据权利要求19所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
具有拍摄结束信号输出单元，所述拍摄结束信号输出单元在所述显微镜用光学模块的驱动机构的驱动开始之前，对所述显微镜所具有的拍摄装置指示拍摄结束。
22.根据权利要求19所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
响应于在所述显微镜用光学模块的驱动机构的驱动开始之前发送的信号的发送，开始进行驱动。
23.一种多光子激发显微镜，其特征在于，具有权利要求1所述的显微镜用光学模块。
24.一种多光子激发显微镜，其特征在于，具有权利要求16所述的显微镜用光学模块。
25.根据权利要求11所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
所述显微镜为多光子激发显微镜。
26.根据权利要求19所述的显微镜用光学模块控制装置，其特征在于，
所述显微镜为多光子激发显微镜。
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