JP6650342B2 - 顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、光ファイバにより光源と顕微鏡本体とを接続するファイバ照明型の顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡のように光ファイバを用いた照明では、標本面での照明強度が均一にならなかったり、マルチモードファイバにおける異なる伝播モード間の光の干渉によるスペックルにより画像に斑点状のノイズが現れたりすることがある。

そこで、光ファイバにモードスクランブラを適用することにより、光ファイバ内の屈折率変化によるモードスクランブル効果を利用して、標本面での照明光の照射を均一にしている（例えば、特許文献２，３参照。）。

モードスクランブラとしては、例えば、光ファイバを屈曲したり巻回したりするもの（例えば、特許文献４参照。）、光ファイバに外部から加圧して応力を与えるもの（例えば、特許文献５参照。）、光ファイバに振動を与えるもの（例えば、特許文献６，７，８参照。）などが知られている。また、光路上に拡散板等を配置して拡散板等を動かすことにより、モードスクランブラと同等の効果が得られるものも知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

特開２００６−３０１０６７号公報 特開２００９−０９２８７８号公報 特表２００９−５３２０３１号公報 特開平０２−０４２４０７号公報 実開昭６１−０１３８０３号公報 特開２００３−１５６６９８号公報 特表２０１３−５２５８４７号公報 特開２００８−１１２７８３号公報

Ｒ．Ｈａｒｄ， Ｒ．Ｚｅｈ， ａｎｄ Ｒ．Ｄ．Ａｌｌｅｎ， "Ｐｈａｓｅ−Ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ"， Ｊ．Ｃｅｌｌ Ｓｃｉ．２３， ３３５ （１９７７）

しかしながら、特許文献４に記載のモードスクランブラは、観察条件に合わせたモードスクランブル効果の調整を行うことができず、使用可能な光源の波長や強度が限定されるとともに、光源の波長や強度、光ファイバ径など光ファイバの使用によっては光ファイバが非常に長くなったり、光ファイバに常に負荷がかかるために損傷したりするなどの不都合がある。また、特許文献５に記載のモードスクランブラも、圧力を固定するとモードスクランブル効果を調整することができず、また、光ファイバが機械的な変形を伴うために損傷するなどの不都合がある。

また、特許文献６，７，８に記載のモードスクランブラは、音が発生したり振動が生じたりして、観察に影響を及ぼすことがあるとともに、光ファイバが機械的な変形を伴うために損傷するなどの不都合がある。また、弦の共振を利用した場合は、カメラの露光時間に見合う実用的な周波数で振動させるために大きな張力を加える必要があり、構成が複雑になるという不都合がある。さらに、非特許文献１に記載の方法は、音や振動が生じるとともに、拡散板等をカメラの露光時間以下の周期で動かさなければならず、この場合も構成が複雑になるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成でモードスクランブル効果を効率的に利用し、光ファイバの損傷を抑制しつつ標本面での照明光の照射の均一化およびスペックルノイズの除去を実現して、標本を精度よく観察することができる顕微鏡システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源から発せられた照明光を伝播する光ファイバと、該光ファイバにより伝播されてきた前記照明光を標本に照射して、該標本の画像を取得する顕微鏡と、前記光ファイバ内に弾性波を伝播させて、該光ファイバ内に前記弾性波の干渉縞を形成させる干渉縞形成部と、該干渉縞形成部の駆動を制御する制御部とを備える顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、光源から発せられた照明光が光ファイバにより顕微鏡に伝播され、顕微鏡により標本に照明光が照射されて画像が取得される。この場合において、制御部により干渉縞形成部が駆動され、光ファイバ内において弾性波が伝播されてその干渉縞が形成されることで、光ファイバ内の屈折率を変化させて、いわゆるモードスクランブル効果により光ファイバから射出される照明光を均一にすることができる。

ここで、光ファイバを機械的に変形したり光ファイバに振動を与えたりしないので、観察に影響を及ぼすような音や振動の発生を抑制するとともに、光ファイバの損傷を抑えることができる。また、制御部による干渉縞形成部の駆動の制御により、モードスクランブル効果の調整を可能にすることができる。これにより、簡易な構成でモードスクランブル効果を効率的に利用し、光ファイバの損傷を抑制しつつ標本面での照明光の照射の均一化およびスペックルノイズの除去を実現して、標本を精度よく観察することができる。

上記発明においては、前記干渉縞形成部が、２０ｋＨｚ以上の周波数の前記弾性波を発生することとしてもよい。
このように構成することで、仮に干渉縞形成部から弾性波が漏れ出たとしても、可聴音の発生を抑制して、ユーザに不快感を与えることを防ぐことができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記干渉縞形成部から発せられる前記弾性波の周波数、強度および位相の少なくとも１つを周期的に変化させることとしてもよい。
このように構成することで、光ファイバ内の屈折率変化をより複雑にして、モードスクランブル効果を向上することができる。また、光源による照明光の波長や顕微鏡による露光時間やフレームレートなどの観察条件に合わせて、モードスクランブル効果を調整して利用することができる。

上記発明においては、前記顕微鏡が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を撮影して前記画像を生成する撮像部を備え、前記制御部が、前記撮像部の露光時間に応じて、前記弾性波の周波数、強度および位相の少なくとも１つを変化させる時間周期を制御することとしてもよい。
このように構成することで、干渉縞形成部により、撮像部の露光時間に合わせた周波数帯の弾性波を光ファイバ内に伝播させ、十分なモードスクランブル効果を得て観察を行うことができる。

上記発明においては、前記干渉縞形成部が、電気信号を超音波に変換可能な電気機械変換素子であることとしてもよい。

上記発明においては、前記制御部が、前記干渉縞形成部から前記弾性波を発生させるタイミングを制御することとしてもよい。
このように構成することで、制御部により、例えば、撮影時や観察時のみ干渉縞形成部から弾性波を発生させて、光ファイバに与える負荷をより低減し、光ファイバの損傷を抑制することができる。

本発明によれば、簡易な構成でモードスクランブル効果を効率的に利用し、光ファイバの損傷を抑制しつつ標本面での照明光の照射の均一化およびスペックルノイズの除去を実現して、標本を精度よく観察することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムの概略構成図である。 図１のモードスクランブル装置の概略構成図である。 図２の２つのトランスデューサと光ファイバとの固定部分の一例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例としてのトランスデューサと光ファイバとの固定部分の他の一例を示す斜視図である。 （ａ）−（ｆ）は２つのトランスデューサに入力する駆動信号の周波数を互いに異ならせた場合におけるトランスデューサの駆動周期の波形を１／１０の時間ごとに半周期分プロットしたデータの一例である。 （ａ）−（ｆ）は一方のトランスデューサに入力する駆動信号に振幅変調を施した場合におけるトランスデューサの駆動周期の１／４周期ごとの波形をプロットしたデータの一例である。 本発明の第１実施形態および第２実施形態の第１変形例に係るモードスクランブル装置の概略構成図である。 図７の２つのトランスデューサと光ファイバとの固定部分の他の一例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態および第２実施形態の第２変形例に係るモードスクランブル装置の概略構成図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る顕微鏡システムについて図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図１に示すように、レーザ光（照明光）を発する光源装置３と、光源装置３から発せられたレーザ光を伝播する光ファイバ５と、光ファイバ５により伝播されてきたレーザ光を標本Ｓに照射して、標本Ｓの画像を取得する顕微鏡７と、顕微鏡７により取得された画像等を表示するモニタ９と、光ファイバ５内に弾性波の干渉縞を形成するモードスクランブル装置（干渉縞形成部）１１と、モードスクランブル装置１１の駆動を制御する制御装置（制御部）１３とを備えている。

光源装置３は、レーザ光を発生するレーザ光源（図示略）と、レーザ光源において発生したレーザ光を光ファイバ５に入射する光学系（図示略）とを備えている。

顕微鏡７は、光ファイバ５により導光されてきたレーザ光を集光する投影レンズ１５と、投影レンズ１５により集光されたレーザ光を標本Ｓに照射する一方、レーザ光が照射されることにより標本Ｓから戻る観察光を集光する対物レンズ１７と、対物レンズ１７により集光された観察光を結像させる撮像レンズ１９と、撮像レンズ１９により結像された観察光を撮影するカメラ（撮像部）２１とを備えている。

また、顕微鏡７には、投影レンズ１５により集光されたレーザ光を対物レンズ１７に向けて反射する一方、対物レンズ１７により集光されてレーザ光の光路を戻る観察光を撮像レンズ１９に向けて透過させるハーフミラー２３が備えられている。

モードスクランブル装置１１は、光ファイバ５が内部を貫通している。このモードスクランブル装置１１は、図２に示すように、内部において光ファイバ５を保持する保持部２５と、光ファイバ５内に超音波などの弾性波を励起する電気機械変換素子である２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂとを備えている。

２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂは、光ファイバ５の長手方向に互いに距離Ｌを空けて配置されている。また、これらトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂは、例えば、図３に示すように、円柱状に形成されており、接着剤Ｃにより中心軸方向の一端面に光ファイバ５が固定されている。

トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと光ファイバ５との間に隙間が生じる場合は、超音波カプラント等でその隙間を埋めることによりトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと光ファイバ５とを密着させることが望ましい。このようにすることで、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから光ファイバ５に弾性波を効率よく伝播させることができる。なお、接着剤Ｃに代えて、例えば、押圧用の板状部材などで光ファイバ５をトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの一端面に押し付けて固定することとしてもよい。

また、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂは、制御装置１３の制御により、それぞれ２０ｋＨｚ以上の周波数の弾性波を発生するようになっている。そして、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂは、光ファイバ５内に弾性波を伝播させて、光ファイバ５内に弾性波の干渉縞を形成するようになっている。

トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動周波数を２０ｋＨｚ以上とすることで、仮にモードスクランブル装置１１から弾性波が漏れ出たとしても、可聴音の発生を抑制して、ユーザに不快感を与えることを防ぐことができる。なお、カメラにより撮影する場合は、一般にモードスクランブルを行う周期を露光時間よりも短くする必要があるところ、例えば露光時間が約０．１ｍｓｅｃ程度など極めて短い場合であっても、弾性波の周波数が２０ｋＨｚ以上であれば、本願の条件で十分なモードスクランブル効果を得ることができる。

光ファイバ５は、ＦＣコネクタなどの光コネクタ２９Ａにより一端が光源装置３に接続され、同じくＦＣコネクタなどの光コネクタ２９Ｂにより他端が顕微鏡７に接続されている。この光ファイバ５は、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと接触する部分、または、モードスクランブル装置１１の内部を貫通する部分の全域に亘り、被覆を剥いだ状態にしてもよい。このようにすることで、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから光ファイバ５に弾性波を伝播し易くすることができる。また、光ファイバ５は、モードスクランブル装置１１の入出力部分にＦＣコネクタなどの光ファイバ用コネクタを設けて、モードスクランブル装置１１に対して着脱可能にしてもよい。

制御装置１３は、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを駆動する駆動プログラム等が記憶されたメモリ（図示略）と、メモリに記憶されているプログラムを読み込んで、プログラムを実行する機能を有する演算処理部（図示略）とを備えている。演算処理部は、メモリに記憶されている駆動プログラムを実行することにより、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂに対してそれぞれ周波数ｆ１，ｆ２の駆動信号を入力するようになっている。

周波数ｆ１，ｆ２とトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離Ｌは、光ファイバ５内での弾性波の速さをｖとした場合に、２ｆ１Ｌ＞ｖ、２ｆ２Ｌ＞ｖの関係を満たすように設定するものとする。この関係を満たすことは、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離Ｌが、光ファイバ５内に伝播される弾性波の半波長よりも長いことを意味する。トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離Ｌを弾性波の半波長よりも長くすることで、単一のトランスデューサを使用する場合と比較して、モードスクランブル効果を向上することができる。

本実施形態においては、制御装置１３は、駆動信号により各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから同じ周波数ｆ（ｆ１＝ｆ２）の弾性波を発生させて光ファイバ５内に伝播させるようになっている。ここで、図２において、光ファイバ５の長手方向をＸ軸とし、一方のトランスデューサ２７Ａの位置を原点とすると、他方のトランスデューサ２７Ｂの位置ＸはＬとなる。

駆動信号の周波数が同一の値ｆでかつ同位相の場合、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから伝播される弾性波は、以下の条件式を満たす位置で互いに強め合う干渉縞を形成することとなる。ｎは０以上の整数である。
｜Ｘ−（Ｌ−ｘ）｜＝ｎ×（ｖ／ｆ）
この弾性波は、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂに挟まれた空間では、位置が変化しない定在波でもある。

また、制御装置１３の演算処理部は、駆動プログラムの実行により、モードスクランブル装置１１から弾性波を発生させるタイミングも制御するようになっている。例えば、演算処理部は、カメラ２１による撮影時やユーザによる目視での観察時のみ駆動信号を出力して各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから弾性波を発生させるようになっている。これにより、光ファイバ５内で定在波を伝播させることによって光ファイバ５に与える負荷を低減し、光ファイバ５の損傷を抑制することができる。

このように構成された顕微鏡システム１の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１により標本Ｓを観察する場合、まず、光源装置３からレーザ光を発生させて、光ファイバ５により顕微鏡７にレーザ光を導光する。

顕微鏡７に導光されたレーザ光は、投影レンズ１５により集光されてハーフミラー２３により反射され、対物レンズ１７により標本Ｓに照射される。レーザ光が照射されることにより標本Ｓから戻る観察光は、対物レンズ１７により集光されてハーフミラー２３を透過し、撮像レンズ１９により結像されてカメラ２１により撮影される。カメラ２１により取得された標本Ｓの画像はモニタ９に表示される。したがって、ユーザはモニタ９に表示される画像により標本Ｓを観察することができる。

この場合において、制御装置１３によりモードスクランブル装置１１が駆動され、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから同一の周波数ｆの弾性波が光ファイバ５内に伝播されて、光ファイバ５内において弾性波の干渉縞が形成される。これにより、光ファイバ５内の屈折率を変化させて、いわゆるモードスクランブル効果により光ファイバ５から射出されるレーザ光を均一にし、標本Ｓの高精細な画像を得ることができる。

ここで、モードスクランブル装置１１によれば、光ファイバ５を機械的に変形したり光ファイバ５に振動を与えたりしないので、観察に影響を及ぼすような音や振動の発生を抑制するとともに、光ファイバ５に与える物理的な負荷を小さくして、光ファイバ５の損傷を抑えることができる。また、制御装置１３によるモードスクランブル装置１１の駆動の制御により、モードスクランブル効果の調整を可能にすることができる。

したがって、本実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、モードスクランブル装置１１により光ファイバ５内に弾性波を伝播させて干渉縞を形成するだけの簡易な構成で、モードスクランブル効果を効率的に利用し、光ファイバ５の損傷を抑制しつつ標本面でのレーザ光の照射の均一化およびスペックルノイズの除去を実現して、標本Ｓを精度よく観察することができる。

なお、光ファイバ５の材質として石英を用いた場合、弾性波の速さは横波が３７００〜３８００ｍ／ｓｅｃ、縦波が５９００〜６０００ｍ／ｓｅｃ程度である。周波数が同じなら波長が１番短い条件３７００ｍ／ｓｅｃで考えると、周波数２０ｋＨｚは波長１８．５ｃｍに相当する。弾性波の減衰を考慮すると２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの間隔はもっと狭い方が好ましく、また、弾性波の周波数も高い方が好ましい。具体的には、周波数はｆ＝１００ｋＨｚ以上、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離Ｌは数ｃｍ以下がより望ましい。

本実施形態においては、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを用いることとしたが、３つ以上のトランスデューサを使用することとしてもよい。この場合、隣接するトランスデューサ以外のトランスデューサから発せられる弾性波との干渉どうしを考慮し、各トランスデューサ間の距離Ｌがｖ／ｆの整数倍になるように、距離Ｌと周波数ｆを決めることとすればよい。

また、本実施形態においては、単にトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの平坦な端面上に光ファイバ５を固定することとしたが、これに代えて、例えば、図４に示すように、光ファイバ５を挿入可能な細長い溝３１ａを一表面３１ｂに有する保持板３１を採用することとしてもよい。

この場合、保持板３１の溝３１ａに沿って光ファイバ５を嵌め込み、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの一端面により光ファイバ５を溝３１ａの深さ方向に押し込むように、保持板３１の一表面３１ｂ上にトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを配置することとすればよい。

また、図示しない押圧用の部材によりトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを保持板３１に押し付けて固定したり、接着剤によりトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを保持板３１に固定したりすることとすればよい。また、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと光ファイバ５との隙間を超音波カプラント等で埋めて、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと光ファイバ５とを密着させることとすればよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡システムについて説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、制御装置１３が、モードスクランブル装置１１から発せられる弾性波の周波数、強度および位相の少なくとも１つを周期的に変化させる時間周期を制御する点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る顕微鏡システム１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

制御装置１３は、演算処理部が、メモリに記憶されている駆動プログラムを実行することにより、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂに対して互いに異なる値の周波数の駆動信号を入力したり、少なくとも一方の駆動信号に振幅変調、周波数変調および位相変調の少なくとも１つを施したりするようになっている。

まず、制御装置１３が、互いに異なる値の周波数の駆動信号をトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂに入力する場合について説明する。
２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の周波数をｆ１，ｆ２（ｆ１≠ｆ２）とし、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離ＬをＬ＝１０ｖ／ｆ１とする。また、トランスデューサ２７Ｂに入力する駆動信号の周波数ｆ２がｆ２＝１．１ｆ１の関係を有することとする。この条件で、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを駆動したときに伝播される弾性波の模式図を図５（ａ）−図５（ｆ）に示す。図５（ａ）から図５（ｆ）の順に、トランスデューサ２７Ａの駆動周期の波形を１／１０の時間ごとに半周期分プロットしたものである。

図５（ａ）−図５（ｆ）は、紙面の上から順に、１段目がトランスデューサ２７Ａから伝播される弾性波、２段目がトランスデューサ２７Ｂから伝播される弾性波、３段目がこれらの弾性波の合成波を示しており、３段目の合成波が、光ファイバ５内に実際に伝播される弾性波となる。また、図５（ａ）−図５（ｆ）において、１段目および２段目の波形上の黒丸は振動源であるトランスデューサを示しており、トランスデューサ２７Ａから発せられる弾性波は紙面の右方向に進み、トランスデューサ２７Ｂから発せられる弾性波は紙面の左方向に進むことを示している。

このように構成された顕微鏡システム１によれば、図５（ａ）−図５（ｆ）に示されるように、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂから発せられる周波数が異なる２つの弾性波によって形成される干渉縞はうなりとなっており、振幅の大きい位置が時間とともに移動する。このようなうなりを発生させることにより、弾性波の振幅の大きい位置を時間的に変化させることができ、光ファイバ５内に定在波を伝播させる場合と比較して、光ファイバ５内の屈折率変化をより複雑にして、モードスクランブル効果を向上することができる。

うなりの周波数は｜ｆ１−ｆ２｜である。カメラ２１による撮影において、うなりの周期が露光時間よりも短くなるように、駆動信号の周波数ｆ１，ｆ２を設定することが望ましい。すなわち、１／｜ｆ１−ｆ２｜＜露光時間となる関係を満たすことが望ましい。また、うなりが可聴音として聞こえる場合は、｜ｆ１−ｆ２｜＞２０ｋＨｚとなる条件を満たすように、駆動信号の周波数ｆ１，ｆ２を設定すればよい。

次に、制御装置１３が、少なくとも一方の駆動信号に振幅変調を施す場合について説明する。
２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の周波数を互いに同一のｆとし、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂ間の距離ＬをＬ＝１０ｖ／ｆとする。この条件で、一方のトランスデューサ２７Ｂの駆動信号を周波数ｆ／１０で振幅変調した場合に伝播される弾性波の模式図を図６（ａ）−図６（ｆ）に示す。図６（ａ）から図６（ｆ）の順に、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の１／４周期ごとの波形をプロットしたものである。

図６（ａ）−図６（ｆ）に示されるように、トランスデューサ２７Ｂからの弾性波の伝播とともに、干渉縞も時間とともに紙面の左側に移動する。トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の周波数が互いに同一なので、駆動信号の周波数を異ならせてうなりを発生させる場合と比較して、より複雑な干渉縞が形成される。

また、図６（ｂ），図６（ｄ），図６（ｆ）に示すように、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂからの弾性波の位相が反転した条件では、トランスデューサ２７Ｂからの弾性波の振幅が大きいところでは干渉縞の大きさは小さくなり、トランスデューサ２７Ｂからの弾性波の振幅が小さいところでは、トランスデューサ２７Ａからの弾性波が支配的なため、２つの弾性波の位相に関係なく干渉縞（合成波）の振幅の変化が小さくなる。

すなわち、変調した弾性波の振幅が大きい位置では振幅が大きく変化し、変調した弾性波の振幅が小さい位置では振幅があまり変化しない弾性波が伝播される。そして、振幅の変化が大きい位置と小さい位置とが時間とともに紙面の左側に移動する。

したがって、このように構成された顕微鏡システム１によれば、弾性波の振幅の変化が大きい位置を時間的に変化させることで、複雑なモードスクランブル効果を得ることができる。また、光源装置３によるレーザ光の波長や顕微鏡７による露光時間やフレームレートなどの観察条件に合わせて、モードスクランブル効果を調整して利用することができる。

なお、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の周波数とカメラ２１による撮影の露光時間との関係については、トランスデューサ２７Ｂの変調周期がカメラ２１の露光時間よりも短くなるようにするのが好ましい。また、トランスデューサ２７Ｂの変調周波数を２０ｋＨｚ以上とすることが好ましい。このようにすることで、変調による可聴音の発生を防止することができる。

本実施形態においては、トランスデューサ２７Ｂの駆動信号の振幅を変調することとしたが、トランスデューサ２７Ａの駆動信号の振幅だけを変調したり、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの両方の駆動信号の振幅を変調したりすることとしてもよい。また、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの少なくとも一方の駆動信号の周波数や位相を変調することとしてもよい。駆動信号の周波数や位相を変調する場合も、駆動信号の振幅を変調する本実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記各実施形態は以下のように変形することができる。
上記各実施形態においては、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを光ファイバ５の長手方向に沿って配置することとしたが、第１変形例としては、図７に示すように、２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを光ファイバ５を径方向に挟むように配置することとしてもよい。そして、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂにより光ファイバ５に対して径方向に弾性波を伝播させて、光ファイバ５の径方向に弾性波の干渉縞を形成することとしてもよい。

この場合、接着剤または押圧用の部材により、光ファイバ５に対して各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの中心軸方向の一端面を直接固定することとしてもよい。また、第１実施形態のように、各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号の周波数を同一にしてもよいし、第２実施形態のように、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの駆動信号を異なる周波数にしたり、少なくとも一方の駆動信号の振幅、周波数および位相の少なくとも１つを変調したりすることとしてもよい。このようにした場合も、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

本変形例においては、例えば、図８に示すように、光ファイバ５を挿入可能な長手方向に貫通する貫通孔３３ａを有する略角筒状の保持部材３３を採用することとしてもよい。そして、保持部材３３の貫通孔３３ａに光ファイバ５を挿入した状態で、保持部材３３の互いに対向する側面にトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを固定することとしてもよい。

図８の例の場合、押圧用の部材によりトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを保持部材３３に押し付けて固定したり、接着剤によりトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを保持部材３３に固定したりすることとすればよい。また、保持部材３３の貫通孔３３ａと光ファイバ５との隙間およびトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂと保持部材３３との隙間を超音波カプラント等で埋めて、それぞれを密着させることとしてもよい。

本変形例においては、光ファイバ５を径方向に挟んで配置する２つのトランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの組を光ファイバ５の長手方向に所定の間隔を空けて複数組配置することとしてもよい。このようにすることで、モードスクランブル効果を向上することができる。この場合、トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂの組ごとに、光ファイバ５の中心軸に対して各トランスデューサ２７Ａ，２７Ｂを配置する周方向の位置をそれぞれ異ならせることが望ましい。

第２変形例としては、例えば、図９に示すように、単一のトランスデューサ２７のみを採用し、このトランスデューサ２７により光ファイバ５に対して径方向に弾性波を伝播させることしてもよい。そして、トランスデューサ２７から発せられた弾性波と、この弾性波が光ファイバ５の径方向の反対側の内面において反射されて戻る反射波との干渉によって、光ファイバ５の径方向に干渉縞（定在波）を形成することとしてもよい。

この場合も、トランスデューサ２７の駆動信号に振幅変調、周波数変調および位相変調の少なくとも１つを施すこととしてもよい。このようにすることで、より複雑なモードスクランブルを行うことができる。また、光ファイバ５の長手方向の異なる位置にさらにトランスデューサ２７を追加することとしてもよい。このようにすることで、モードスクランブル効果を向上することができる。この場合も、光ファイバ５の中心軸に対して各トランスデューサ２７を配置する周方向の位置をそれぞれ異ならせることが望ましい。

なお、弾性波（超音波）を媒質の境界で効率よく反射させるためには、反射面での媒質間の音響インピーダンスの差を大きくする必要がある。この目的で、弾性波を反射させる部材を光ファイバ５を挟んでトランスデューサ２７の反対側に設けることとしてもよい。空気の音響インピーダンスは固体の音響インピーダンスと比較して極めて小さいので、空気と固体との境界での弾性波の反射率は一般に高い。したがって、光ファイバ５が接着剤や被覆で覆われている場合には、反射率を高めたい位置においてこれら接着剤や被覆を使用せず、光ファイバ５の表面が空気と接するようにしたり、弾性波を反射させる部材を設けたりすることで、弾性波を効率よく反射させて光ファイバ５内で弾性波の干渉縞を形成することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

１ 顕微鏡システム
３ 光源装置（光源）
５ 光ファイバ
７ 顕微鏡
１１ モードスクランブル装置（干渉縞形成部）
１３ 制御装置（制御部）
２１ カメラ（撮像部）
Ｓ 標本

Claims (6)

1. 光源から発せられた照明光を伝播する光ファイバと、
   該光ファイバにより伝播されてきた前記照明光を標本に照射して、該標本の画像を取得する顕微鏡と、
   前記光ファイバ内に弾性波を伝播させて、該光ファイバ内に前記弾性波の干渉縞を形成させる干渉縞形成部と、
   該干渉縞形成部の駆動を制御する制御部とを備える顕微鏡システム。
2. 前記干渉縞形成部が、２０ｋＨｚ以上の周波数の前記弾性波を発生する請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記制御部が、前記干渉縞形成部から発せられる前記弾性波の周波数、強度および位相の少なくとも１つを周期的に変化させる請求項１または請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記顕微鏡が、前記照明光が照射された前記標本からの観察光を撮影して前記画像を生成する撮像部を備え、
   前記制御部が、前記撮像部の露光時間に応じて、前記弾性波の周波数、強度および位相の少なくとも１つを変化させる時間周期を制御する請求項３に記載の顕微鏡システム。
5. 前記干渉縞形成部が、電気信号を超音波に変換可能な電気機械変換素子である請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
6. 前記制御部が、前記干渉縞形成部から前記弾性波を発生させるタイミングを制御する請求項１から請求項５のいずれかに記載の顕微鏡システム。

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