(57)【要約】【課題】観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を容易に把握できる共焦点顕微鏡を提供する。【解決手段】レーザ顕微鏡本体１は、第一の光学系と第二の光学系とを有している。第一の光学系は、第一の対物レンズ１０５を用いて試料１０６の共焦点画像を取得する。第二の光学系は、レボルバ１１１を回転させることで第一の対物レンズ１０５と光軸が同一となる位置に配置される第二の対物レンズ１０５を用いて、該共焦点画像よりも広い視野の画像である試料１０６の非共焦点画像を静止画像として取得する。モニタ１１３は、この共焦点画像と非共焦点画像とを同時に表示する。ここで、第一の対物レンズ１０５の倍率は、第二の対物レンズ１０６よりも高倍率である。【選択図】      図１
2010112969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の対物レンズを用いて試料の共焦点画像を取得する第一の光学系と、
該第一の対物レンズと光軸が同一となる位置に配置されている第二の対物レンズを用いて、該共焦点画像よりも広い視野の画像である該試料の非共焦点画像を静止画像として取得する第二の光学系と、
該共焦点画像と該非共焦点画像とを同時に表示する表示手段と、
を有し、
該第一の対物レンズの倍率が該第二の対物レンズよりも高倍率である、
ことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
該第二の光学系は、カラー画像である該非共焦点画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項３】
該第一及び該第二の対物レンズの光軸に対して垂直な平面上で該試料を移動させる移動手段と、
該表示手段で表示されている該非共焦点画像上での位置の指定を取得する指定位置取得手段と、
該移動手段を制御して、該指定位置取得手段が取得した該非共焦点画像上での指定の位置における該共焦点画像が該第一の光学系により取得される位置へ、該試料を移動させる移動制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項４】
該非共焦点画像上で、該共焦点画像の視野の広さに対応する撮像領域を複数設定する撮像領域設定手段と、
該試料と該第一の対物レンズとの相対距離を変化させる相対距離変化手段と、
該試料の該撮像領域内の共焦点画像を、該相対距離変化手段により該相対距離を所定値ずつ変化させる毎に該第一の光学系により取得し、該相対距離と取得した共焦点画像との関係に基づいて該試料各部の高さ情報を取得し、該高さ情報に基づいて該試料の該撮像領域内の三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
該撮像領域内の三次元画像を、該撮像領域設定手段が該非共焦点画像上に設定した複数の撮像領域毎に該三次元画像生成手段に生成させ、生成された撮像領域毎の三次元画像を貼り合わせて、該撮像領域の範囲よりも広い範囲の三次元画像を得る三次元画像貼り合わせ手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項５】
該表示手段で表示されている該非共焦点画像上で、該共焦点画像の視野の範囲を表示させる視野範囲表示手段と、
該指定位置取得手段により取得した位置の指定が、該共焦点画像の視野の範囲内であるか否かを監視する監視手段と、
該指定位置取得手段により取得した位置の指定が該共焦点画像の視野の範囲外であることが該監視手段による監視により判明した時点での該非共焦点画像を該第二の光学系に取得させて、該表示手段での該非共焦点画像の表示を、該時点で取得されたものに更新する非共焦点画像表示自動更新手段と、
を更に有することを特徴とする請求項３に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項６】
該第一の光学系は、取得される該共焦点画像の視野の範囲を変更可能であり、
該視野範囲表示手段は、該共焦点画像の視野の範囲の変化に応じて、該視野の範囲の表示を変化させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項７】
所定の指示を取得したときに、該非共焦点画像を該第二の光学系に取得させて、該表示手段での該非共焦点画像の表示を、該時点で取得されたものに更新する非共焦点画像表示更新手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の技術に関し、特に、共焦点画像を取得する共焦点顕微鏡の操作性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、微細な試料の表面形状情報を三次元情報として観察する場合に用いられる顕微鏡として、共焦点顕微鏡が知られている。例えば、特許文献１には、共焦点顕微鏡が開示されている。
【０００３】
この共焦点顕微鏡では、光源から出射した光を対物レンズで試料表面上に集光させ、その集光されたスポット光を二次元走査機構により平面方向にラスタスキャンする。このとき試料表面上で反射した光は、再び対物レンズを通って二次元走査機構に戻った後にピンホール板へと導かれる。このピンホール板は所要の径のピンホールを有しており、このピンホールは対物レンズの集光位置と共役な位置に配置されているので、ピンホールを通過できる反射光は試料表面上における合焦成分のみとなる。この試料表面をスポット光でラスタスキャンしたときの反射光の合焦成分を画像化することで、試料の共焦点画像を得ることができる。
【０００４】
また、この共焦点顕微鏡では、試料が配置されているＺ移動機構により、試料を高さ方向（対物レンズの光軸方向）に移動し、それぞれの高さ位置においての共焦点画像を取得する。そして、この共焦点画像の取得時における試料の高さ位置の情報（すなわちＺ移動機構の高さ位置の情報）と、各高さ位置において取得された共焦点画像とを組み合わせることで、試料の三次元情報を得ることができる。
【０００５】
ところで、共焦点顕微鏡で取得される共焦点画像は、焦点深度が浅いため、観察視野内へ観察対象部位を追い込むことが難しい。また、使用する対物レンズの倍率が高くなると、焦点深度が浅くなるだけでなく、視野範囲も狭くなるため、観察対象物全体（視野範囲及び深度方向）に対する観察対象物部位の位置関係も分かり難くなる。このため、共焦点画像の取得作業には、ある程度の熟練度を要する。
【０００６】
この問題に関し、特許文献１に開示の共焦点顕微鏡では、焦点深度の深い画像を取得することができる顕微鏡光学系（非共焦点光学系）を、共焦点画像を取得する共焦点光学系とは別に搭載している。この共焦点顕微鏡では、顕微鏡光学系による非共焦点画像と、共焦点光学系による共焦点画像とを同時に取得して、モニタに表示するようにしている。これにより、共焦点光学系による観察対象部位を非共焦点画像で捕捉しやすくなったので、共焦点画像の取得において、観察対象部位の指定に関してそれほどの熟練度を要さなくなった。
【０００７】
また、例えば特許文献２に開示の顕微鏡静止画像観察システムでは、まず、焦点深度の深い顕微鏡光学系で低倍率の対物レンズによる広範囲画像を取得しておく。そして、高倍率の対物レンズによる画像の取得を行う際には、前もって取得しておいた広範囲画像を参照することで、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を分かりやすくしているものがある。
【特許文献１】特開２００６−１１３４８４号公報
【特許文献２】特許第３３２１１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前掲した特許文献１に開示の共焦点顕微鏡では、非共焦点光学系による観察視野の範囲と共焦点光学系による観察視野の範囲とが同一である。このため、観察に使用する対物レンズの倍率が高くなると、観察視野の範囲が狭くなるために、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係は、依然として分かり難い。
【０００９】
また、前掲した特許文献２に開示の顕微鏡静止画像観察システムは、焦点深度の深い顕微鏡光学系で取得した顕微鏡画像の観察に好適なものである。このため、焦点深度が非常に浅い共焦点顕微鏡でこのシステムを適用しても観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を分かりやすくすることは難しい。つまり、共焦点光学系により取得される共焦点画像は、使用する対物レンズの倍率に関わらず、常に、観察対象物におけるピントの合った部位のみの画像であるため、このシステムを使用しても、観察対象物全体（視野範囲及び深度方向）の把握は容易ではない。
【００１０】
このように、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を容易に把握できるようにすることは、共焦点顕微鏡の操作性を向上させる点において重要である。
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を容易に把握できる共焦点顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様のひとつである共焦点顕微鏡は、第一の対物レンズを用いて試料の共焦点画像を取得する第一の光学系と、該第一の対物レンズと光軸が同一となる位置に配置されている第二の対物レンズを用いて、該共焦点画像よりも広い視野の画像である該試料の非共焦点画像を静止画像として取得する第二の光学系と、該共焦点画像と該非共焦点画像とを同時に表示する表示手段と、を有し、該第一の対物レンズの倍率が該第二の対物レンズよりも高倍率である、というものである。
【００１２】
なお、上述した共焦点顕微鏡において、該第二の光学系は、カラー画像である該非共焦点画像を取得するように構成してもよい。
また、前述した共焦点顕微鏡において、該第一及び該第二の対物レンズの光軸に対して垂直な平面上で該試料を移動させる移動手段と、該表示手段で表示されている該非共焦点画像上での位置の指定を取得する指定位置取得手段と、該移動手段を制御して、該指定位置取得手段が取得した該非共焦点画像上での指定の位置における該共焦点画像が該第一の光学系により取得される位置へ、該試料を移動させる移動制御手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００１３】
また、前述した共焦点顕微鏡において、該非共焦点画像上で、該共焦点画像の視野の広さに対応する撮像領域を複数設定する撮像領域設定手段と、該試料と該第一の対物レンズとの相対距離を変化させる相対距離変化手段と、該試料の該撮像領域内の共焦点画像を、該相対距離変化手段により該相対距離を所定値ずつ変化させる毎に該第一の光学系により取得し、該相対距離と取得した共焦点画像との関係に基づいて該試料各部の高さ情報を取得し、該高さ情報に基づいて該試料の該撮像領域内の三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、該撮像領域内の三次元画像を、該撮像領域設定手段が該非共焦点画像上に設定した複数の撮像領域毎に該三次元画像生成手段に生成させ、生成された撮像領域毎の三次元画像を貼り合わせて、該撮像領域の範囲よりも広い範囲の三次元画像を得る三次元画像貼り合わせ手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００１４】
また、前述した共焦点顕微鏡において、該表示手段で表示されている該非共焦点画像上で、該共焦点画像の視野の範囲を表示させる視野範囲表示手段と、該指定位置取得手段により取得した位置の指定が、該共焦点画像の視野の範囲内であるか否かを監視する監視手段と、該指定位置取得手段により取得した位置の指定が該共焦点画像の視野の範囲外であることが該監視手段による監視により判明した時点での該非共焦点画像を該第二の光学系に取得させて、該表示手段での該非共焦点画像の表示を、該時点で取得されたものに更新する非共焦点画像表示自動更新手段と、を更に有するように構成してもよい。
【００１５】
なお、このとき、該第一の光学系は、取得される該共焦点画像の視野の範囲を変更可能であり、該視野範囲表示手段は、該共焦点画像の視野の範囲の変化に応じて、該視野の範囲の表示を変化させる、ように構成してもよい。
【００１６】
また、前述した共焦点顕微鏡において、所定の指示を取得したときに、該非共焦点画像を該第二の光学系に取得させて、該表示手段での該非共焦点画像の表示を、該時点で取得されたものに更新する非共焦点画像表示更新手段を更に有するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以上のようにすることにより、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係を容易に把握できる共焦点顕微鏡の提供が可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
本実施例に係る共焦点顕微鏡では、焦点深度の浅い共焦点画像と共に、当該共焦点画像の取得に使用する対物レンズよりも倍率の小さい対物レンズを使用して取得した、焦点深度の深い顕微鏡画像を、広範囲画像としてその操作画面上に表示する。このようにして、観察対象物全体に対する観察対象部位の位置関係の把握を容易にする。
【００２０】
まず図１について説明する。図１は、本発明を実施する共焦点顕微鏡の構成を示している。この共焦点顕微鏡は、レーザ顕微鏡本体１００、コントローラ１１２、モニタ１１３、及び、Ｘ−Ｙステージ１１４を備えている。
【００２１】
レーザ顕微鏡本体１００は、レーザ光源１０１、ＰＢＳ１０２、二次元走査部１０３、１／４λ板１０４、対物レンズ１０５、結像レンズ１０７、ピンホール板１０８、検出器１０９、ＡＤ変換器１１０、レボルバ１１１、白色光源１１５、結像レンズ１１６、及び、ＣＣＤカメラ１１７を備えている。
【００２２】
レーザ光源１０１から出射した光（レーザ光）は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１０２を透過した後、二次元走査部１０３に入射する。二次元走査部１０３は、この光束を二次元走査した上で、１／４λ板１０４を通過した後に、レボルバ１１１に装着されている対物レンズ１０５へと導く。ここで、二次元走査部１０３による二次元走査と、レボルバ１１１の回転駆動によりレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置される対物レンズ１０５の選択と、レボルバ１１１の対物レンズ１０５の光軸方向の駆動とは、コントローラ１１２によって制御される。
【００２３】
なお、二次元走査部１０３による二次元走査の手法としては、共焦点顕微鏡で一般的に使用されている、ラスタスキャンを採用する。
二次元走査部１０３は、対物レンズ１０５の瞳と共役な位置に配置されている。従って、対物レンズ１０５の瞳へ入射した光束は、収束光となって試料１０６におけるピントの
合った面上を走査する。なお、このとき、光束は、１／４λ板１０４により直線偏光から円偏光に変換されている。
【００２４】
この収束光は試料１０６の表面で反射する。この反射光は、対物レンズ１０５から、１／４λ板１０４及び二次元走査部１０３を経由した後、ＰＢＳ１０２に導入される。このとき、この反射光は、円偏光から直線偏光に変換されており、ＰＢＳ１０２は、この反射光を今度は反射して結像レンズ１０７へと導かれる。結像レンズ１０７は、この反射光を、ピンホール板１０８に設けられているピンホール上に集光させる。
【００２５】
ピンホール板１０８は、ピンホールが対物レンズ１０５による集光位置と光学的に共役な位置となるように配置されている。従って、試料１０６表面のある部位が対物レンズ１０５の集光位置にある場合には、この部位からの反射光は、ピンホールに集光されて当該ピンホールを通過する。その一方、試料１０６表面のある部位が対物レンズ１０５による集光位置からずれている場合には、この部位からの反射光は、ピンホールに集光しないので、ピンホールを通過しない。
【００２６】
光検出器１０９は、このピンホールを通過した光、すなわち、試料１０６の表面のうち対物レンズ１０５の集光位置に位置する部位のみからの反射光を受光し、その受光光量に応じた大きさの検出信号を、当該部位の輝度を示す輝度信号として出力する。アナログ信号であるこの輝度信号は、ＡＤ変換器１１０でアナログ−デジタル変換された上で、当該部位の輝度を示す輝度値情報としてコントローラ１１２に入力される。コントローラ１１２は、この輝度値情報と、二次元走査部１０３による二次元走査における走査位置の情報とに基づき、試料１０６の共焦点画像を生成してモニタ１１３に転送し、当該共焦点画像を表示させる。この共焦点顕微鏡のユーザは、モニタ１１３に表示される共焦点画像により、試料１０６の表面形状の観察を行う。
【００２７】
以上のようにして試料１０６の共焦点画像が取得されるまでの光学系が、図１の共焦点顕微鏡における共焦点光学系である。
なお、この共焦点顕微鏡は、以下に説明するようにして、試料１０６のエクステンド画像や三次元画像を生成することができる。
【００２８】
まず、コントローラ１１２が、レボルバ１１１を対物レンズ１０５の光軸方向（Ｚ方向）に駆動させる制御を行って試料１０６と対物レンズ１０５との相対距離を変化させる。そして、当該相対距離が所定値だけ変化する毎に、検出器１０９からの出力に対応する輝度値情報を取得する。更に、この輝度値情報を取得する毎に、共焦点画像における同一位置の各画素（Ｚ方向に垂直な平面上のおいて同一位置の画素）の輝度値を比較する。そして、輝度値が最大であるときの当該輝度値と、そのときのレボルバ１１１のＺ方向の位置情報（高さ情報）とを、各画素について検出して保存する。その後、この保存された輝度値と高さ情報とを用いて、試料１０６のエクステンド画像や三次元画像を構築する。
【００２９】
なお、エクステンド画像は、試料１０６の表面全体にピントの合った画像であり、各画素において輝度値が最大であるときの当該輝度値を、各画素の輝度値として割り当てて構築される画像である。また、三次元画像は、各画素の平面上での位置情報と各画素において輝度値が最大であるときの高さ情報とを三次元座標上に配置して構築される画像である。
【００３０】
一方、白色光源１１５から出射した光（白色光）は、レボルバ１１１に装着されている対物レンズ１０５の瞳へ入射して、その光束が収束光となって試料１０６を照射すると試料１０６の表面で反射する。この反射光は、結像レンズ１１６へと導かれる。結像レンズ１１６は、この反射光を、ＣＣＤ（結合素子）カメラ１１７の受光面に集光する。ＣＣＤ
カメラ１１７は、カラー画像を撮像するカメラであり、受光面に集光された反射光を撮像して、試料１０６の顕微鏡画像（非共焦点画像）を取得する。取得された画像を表している画像データは、コントローラ１１２に送られる。コントローラ１１２は、送られてきた画像データで表されている試料１０６のカラー画像をモニタ１１３に表示させる。
【００３１】
以上のようにして試料１０６のカラー画像（非共焦点画像）が取得されるまでの光学系が、図１の共焦点顕微鏡における非共焦点光学系である。
なお、Ｘ−Ｙステージ１１４は、試料１０６が載置されるステージであり、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されている対物レンズ１０５の光軸に対し垂直な平面（ＸＹ平面）上で駆動して試料１０６を移動させるものである。なお、このＸ−Ｙステージ１１４の駆動も、コントローラ１１２により制御される。
【００３２】
次に図２について説明する。図２は、図１に示したコントローラ１１２の機能構成の第一の例を示している。
このコントローラ１１２は、カラー画像信号受信部２００、共焦点画像信号受信部２０１、条件設定部２０２、二次元座標記憶部２０３、Ｘ−Ｙステージ管理部２０４、対物レンズ管理部２０５、画像転送Ｉ／Ｆ２０６、条件入力部２０７、広範囲画像構築部２０８、広範囲画像記憶部２０９、ライブ画像構築部２１０、ライブ画像記憶部２１１、及び、ライブ画像範囲管理部２１２を備えて構成されている。
【００３３】
カラー画像信号受信部２００は、ＣＣＤカメラ１１７から送られてくるカラーの画像データを受信して、広範囲画像構築部２０８へ転送する。広範囲画像構築部２０８は、受信した画像データで表されている、カラーである試料１０６の非共焦点画像（広範囲画像）を構築し、構築された広範囲画像の画像データを広範囲画像記憶部２０９へ転送する。また、広範囲画像記憶部２０９は、広範囲画像構築部２０８から転送されてきた広範囲画像の画像データを記憶する。
【００３４】
共焦点画像信号受信部２０１は、ＡＤ変換器１１０から出力される輝度値情報のデータを受信してライブ画像構築部２１０へ転送する。
ライブ画像構築部２１０は、共焦点画像信号受信部２０１から転送されてきた輝度値情報のデータと、二次元走査部１０３による二次元走査の制御情報とに基づき、試料１０６の共焦点画像を、ライブ画像（試料１０６の現在の動画像）として構築する。そして、構築されたライブ画像の画像データをライブ画像記憶部２１１に転送して記憶させる。
【００３５】
画像転送Ｉ／Ｆ（インタフェース）２０６は、広範囲画像記憶部２０９及びライブ画像記憶部２１１に記憶されている画像データを読み出してモニタ１１３へ転送し、試料１０６の広範囲画像とライブ画像とを表示させる。
【００３６】
条件入力部２０７は、モニタ１１３に表示される後述のＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）部品を利用してユーザが入力した各種の条件入力情報（対物レンズ１０５の倍率の情報やＸ−Ｙステージ１１４の移動先の座標値の情報など）を取得する。そして、取得した情報を、対物レンズ管理部２０５及び二次元座標記憶部２０３にそれぞれ転送する。二次元座標記憶部２０３は、条件入力部２０７から転送されてくるＸ−Ｙステージ１１４の移動先の座標値の情報を記憶する。
【００３７】
対物レンズ管理部２０５は、条件入力部２０７から転送されてくる対物レンズ１０５の倍率の情報を受け取り、その倍率の対物レンズ１０５を選択する指示を示す指示値の情報を、条件設定部２０２に転送する。
【００３８】
Ｘ−Ｙステージ管理部２０４は、二次元座標記憶部２０３からＸ−Ｙステージ１１４の
移動先の座標値の情報を読み出すと共に、Ｘ−Ｙステージ１１４の現在の座標値を示す情報を取得する。そして、読み出した移動先の座標値と取得した現在の座標値とから、Ｘ−Ｙステージ１１４の移動量を算出し、算出した移動量を条件設定部２０２に転送する。
【００３９】
条件設定部２０２は、対物レンズ管理部２０５から送られてくる指示値の情報と、Ｘ−Ｙステージ管理部２０４から送られてくる移動量の情報とに基づき、レボルバ１１１及びＸ−Ｙステージ１１４の駆動制御を行う。
【００４０】
ライブ画像範囲管理部２１２は、試料１０６の広範囲画像上における、試料１０６の共焦点画像の視野の範囲を管理する。
なお、コントローラ１１２として、演算部、記憶部、及びインタフェース部を備えて構成されている、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いることができる。ここで、演算部には、ＭＰＵ（演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリとを備えて構成されている。ここで、ＲＯＭには、所定の基本制御プログラムが予め記録されており、ＭＰＵが、この基本制御プログラムを演算部の起動時に読み出して実行することにより、演算部の各構成要素の動作制御が可能になる。また、ＲＡＭは、ＭＰＵが各種の制御プログラムを実行する際に、必要に応じて作業用記憶領域として使用する。ＭＰＵは、ＲＯＭから読み出した基本制御プログラムの実行完了後に、記憶部の所定の記憶領域に予め格納されている、図１の共焦点顕微鏡全体の制御プログラムを読み出して実行することにより、演算部の機能を提供する。ここで、演算部は、Ｘ−Ｙステージ管理部２０４、対物レンズ管理部２０５、広範囲画像構築部２０８、ライブ画像構築部２１０、及び、ライブ画像範囲管理部２１２として機能する。また、記憶部は、二次元座標記憶部２０３、広範囲画像記憶部２０９、及びライブ画像記憶部２１１として機能する。また、インタフェース部は、演算部による制御の下で、カラー画像信号受信部２００、共焦点画像信号受信部２０１、条件設定部２０２、画像転送Ｉ／Ｆ２０６、及び条件入力部２０７として機能する。
【００４１】
次に図３について説明する。図３は、コントローラ１１２がモニタ１１３に表示させる表示画面の第一の画面例を示している。この表示画面は、本実施例に係る図１の共焦点顕微鏡に所定の電力を供給して動作を開始させるとモニタ１１３に表示される。
【００４２】
図３の表示画面は、ライブ画像表示部３０１と、広範囲画像表示部３０２と、対物レンズ設定部３０３と、ライブ画像表示開始／停止ボタン３０４とを備えて構成されている。
ライブ画像表示部３０１は、共焦点光学系によって得られた試料１０６の共焦点画像をライブ画像として表示する。
【００４３】
広範囲画像表示部３０２は、非共焦点光学系によって得られたカラー画像を広範囲画像として表示する。なお、広範囲画像表示部３０２は、Ｘ−Ｙステージ１１４を移動させるときの移動先の位置の指示の取得にも利用される。
【００４４】
対物レンズ設定部３０３は、レボルバ１１１に装着されている複数の対物レンズ１０５のうち、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置するものを選択するために利用されるＧＵＩ部品である。この対物レンズ設定部３０３を利用して倍率の選択が行われると、その選択を示す情報が条件入力部２０７で取得される。すると、前述したようにしてレボルバ１１１が駆動されて、選択された倍率の対物レンズ１０５が、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置される。なお、この画面例では、倍率が、それぞれ５倍、１０倍、２０倍、５０倍、及び１００倍である対物レンズ１０５がレボルバ１１１に装着されている場合を示している。
【００４５】
ライブ画像表示開始／停止ボタン３０４は、ライブ画像表示部３０１での試料１０６の
ライブ画像の表示の開始及び停止の指示ために利用されるＧＵＩ部品である。
以上のように、モニタ１１３で表示される表示画面では、試料１０６のライブ画像（共焦点画像）とカラー画像である広範囲画像（非共焦点画像）とが同時に表示される。
【００４６】
なお、コントローラ１１２は、この他に、この表示画面に関連するユーザからの指示を取得するために、ユーザが指し示している表示画面上の位置を特定するカーソル３０５を、この表示画面上に表示させる。コントローラ１１２に接続されている、例えばマウス装置などの不図示のポインティングデバイスをユーザが操作して移動指示の入力を行うと、コントローラ１１２は、この表示画面上でカーソル３０５を当該移動指示に従って移動させる。
【００４７】
また、コントローラ１１２は、広範囲画像表示部３０２に表示した広範囲画像上に、ライブ画像表示部３０１に表示されているライブ画像の視野の範囲を示す視野範囲表示枠３０６を表示させる。
【００４８】
次に図４について説明する。図４は、コントローラ１１２により行われる、ライブ画像表示処理の処理内容をフローチャートで示したものである。
この処理が開始される前に、コントローラ１１２では、図３に例示した表示画面をモニタ１１３に表示させると共に、カーソル３０５をこの表示画面上に表示させる処理が行われる。次に、コントローラ１１２は、ユーザからの移動指示に従って、カーソル３０５を表示画面上で移動させる処理を行う。ここで、カーソル３０５がライブ画像表示開始／停止ボタン３０４を指し示しているときのユーザによるマウス装置へのクリック操作等により、ライブ画像表示開始／停止ボタン３０４を押下する指示を取得すると、コントローラ１１２は図４の処理を開始する。
【００４９】
図４において、まず、Ｓ１０１では、対物レンズ設定部３０３を利用して設定されている、この時点での対物レンズ１０５の指定内容が、最小倍率のもの（図３の例では５倍）を選択するものであるか否かを判定する処理を条件入力部２０７が行う。ここで、対物レンズ１０５の指定として最小倍率のものが選択されているとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、この対物レンズ１０５が既にレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されているとみなしてＳ１０３に処理を進める。一方、対物レンズ１０５の指定として最小倍率以外のものが選択されているとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ１０２に処理を進める。
【００５０】
Ｓ１０２では、レボルバ１１１を駆動制御して、最小倍率（図３の例では５倍）の対物レンズ１０５をレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置させる処理を条件設定部２０２が行う。
【００５１】
Ｓ１０３では、最小倍率の対物レンズ１０５を使用する非共焦点光学系を用いて、この時点における試料１０６の広範囲画像であるカラー画像（非共焦点画像）を取得して広範囲画像記憶部２０９で保存する処理を広範囲画像構築部２０８が行う。そして、続くＳ１０４では、この広範囲画像を広範囲画像記憶部２０９から読み出して、図３の表示画面における広範囲画像表示部３０２に表示させる処理を画像転送Ｉ／Ｆ２０６が行う。なお、このとき、表示画面における広範囲画像表示部３０２を囲む枠に示されている、広範囲画像の取得に使用した対物レンズ１０５の倍率の表示の更新も行われる。
【００５２】
Ｓ１０５では、対物レンズ設定部３０３を利用して設定されていた、この時点での対物レンズ１０５の指定内容が、最小倍率のものを選択するものであったか否かを判定する処理を条件入力部２０７が行う。なお、この判定処理は、直近に実行されたＳ１０１の判定結果をそのまま流用することができる。ここで、対物レンズ１０５の指定として最小倍率のものが選択されていたとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、この対物レンズ１０５が
既にレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されているとみなしてＳ１０８に処理を進める。一方、対物レンズ１０５の指定として最小倍率以外のものが選択されているとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ１０６に処理を進める。
【００５３】
Ｓ１０６では、レボルバ１１１を駆動制御して、最小倍率（図３の例では５倍）のレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置する対物レンズ１０５を、直近に実行されたＳ１０２の処理以前に配置されていた倍率のものに戻させる処理を条件設定部２０２が行う。
【００５４】
Ｓ１０７では、表示画面の広範囲画像表示部３０２に表示した広範囲画像上に、前述した視野範囲表示枠３０６を表示させる処理を、ライブ画像範囲管理部２１２が画像転送Ｉ／Ｆ２０６を制御して行う。
【００５５】
この時点においてレーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されている対物レンズ１０５は、次に説明する処理において試料１０６の共焦点画像の取得に使用されるものである。この対物レンズ１０５と、直近のＳ１０３の処理において試料１０６の広範囲画像の取得に使用したときの対物レンズ１０５とは、光軸が同一となる位置にレボルバ１１１によって配置されている。従って、視野範囲表示枠３０６は、広範囲画像の中心部に配置される。なお、視野範囲表示枠３０６のサイズは、ライブ画像表示部３０１で表示されるライブ画像のサイズを、この両者の対物レンズ１０５の倍率比に従って縮小したサイズとする。
【００５６】
Ｓ１０８からＳ１１４にかけての処理は、試料１０６の共焦点画像をライブ像として取得するためのライブ画像撮像ループ処理である。この処理では、後述する撮像停止フラグのセットが確認されるまで、条件入力部２０７が、Ｓ１０９からＳ１１３にかけての処理を各部に繰り返し行わせる。
【００５７】
まず、Ｓ１０９では、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されている対物レンズ１０５を使用する共焦点光学系を用いて、試料１０６の共焦点画像をライブ画像として取得してライブ画像記憶部２１１で保存する処理をライブ画像構築部２１０が行う。そして、続くＳ１１０では、このライブ画像をライブ画像記憶部２１１から読み出して、図３の表示画面におけるライブ画像表示部３０１に表示させる処理を画像転送Ｉ／Ｆ２０６が行う。なお、このとき、表示画面におけるライブ画像表示部３０１を囲む枠に示されている、ライブ画像の取得に使用した対物レンズ１０５の倍率の表示の更新も行われる。
【００５８】
Ｓ１１１では、マウス装置へのクリック操作等により、カーソル３０５がこの時点で指し示している位置（カーソル位置）の取得要求をユーザが指示している場合には、そのカーソル位置の指定を取得する処理を条件入力部２０７が行う。なお、このとき、取得したカーソル位置の指定が広範囲画像表示部３０２に表示した広範囲画像上であるか否かをライブ画像範囲管理部２１２が監視している。この監視において、カーソル位置の指定が広範囲画像上であると判明した場合には、条件入力部２０７が、そのカーソル位置の情報を、Ｘ−Ｙステージ１１４の移動先の座標値の情報として、二次元座標記憶部２０３に転送して記憶させる。一方、この監視において、カーソル位置の指定が広範囲画像外であると判明した場合には、直後のＳ１１２及びＳ１１３の処理の実行を中止して、後述する図５の割り込み処理が開始される。
【００５９】
Ｓ１１２では、まず、二次元座標記憶部２０３に記憶された座標値の情報を読み出し、その情報に基づいてＸ−Ｙステージ１１４の移動量を算出する処理をＸ−Ｙステージ管理部２０４が行う。そして、算出された移動量の情報に基づいて、試料１０６が載置されているＸ−Ｙステージ１１４の駆動制御を行う処理を条件設定部２０２が行う。この処理により、試料１０６の広範囲画像におけるカーソル位置に対応する部位の共焦点画像が、直近に行われるＳ１０９の処理により取得される位置へ、試料１０６が移動される。
【００６０】
Ｓ１１３では、表示画面の広範囲画像表示部３０２に表示されている広範囲画像上で、前述した視野範囲表示枠３０６を移動させる処理を、ライブ画像範囲管理部２１２が画像転送Ｉ／Ｆ２０６を制御して行う。この処理では、表示中の視野範囲表示枠３０６を条件入力部２０７が取得したカーソル位置へ移動させる。
【００６１】
Ｓ１１４では、後述する撮像停止フラグのセットを確認する処理を条件入力部２０７が行う。ここで、撮像停止フラグのセットが確認されれば、このライブ画像撮像ループ処理を抜けてＳ１１５に処理を進め、確認できなければ、ライブ画像撮像ループ処理を再度繰り返す。ライブ画像撮像ループ処理を抜けると、ライブ画像表示部３０１で表示中のライブ画像は静止画像となる。
【００６２】
Ｓ１１５では、セットされていることが確認された撮像停止フラグをクリアする処理を条件入力部２０７が行う。
Ｓ１１６では、後述する割り込み要因レジスタの値を確認して、割り込みの発生要因が何かを判別処理を条件入力部２０７が行う。ここで、割り込みの発生要因が、対物レンズ１０５の切り替え指示の取得、若しくは、広範囲画像外のカーソル位置の指定の取得であると判別した場合には、Ｓ１１７に処理を進める。一方、割り込みの発生要因が、ライブ画像表示開始／停止ボタン３０４を押下する指示の取得であると判別した場合には、この図４の処理を終了する。
【００６３】
Ｓ１１７では、後述する割り込み要因レジスタの値をクリアする処理を条件入力部２０７が行う。
以上までの処理がライブ画像表示処理である。この処理がコントローラ１１２で行われることにより、試料１０６において観察を所望する対象部位を広範囲画像に対しカーソル３０５により指し示す操作を行うことで、その対象部位のライブ画像が、ライブ画像表示部３０１で表示される。
【００６４】
次に図５について説明する。図５は、割り込み処理の処理内容をフローチャートで示したものである。この処理は、図４のライブ画像表示処理の実行中に、対物レンズ１０５の切り替え指示、広範囲画像外のカーソル位置の指定、及び、ライブ画像表示開始／停止ボタン３０４を押下する指示のいずれかの開始要因を条件入力部２０７が取得すると開始される。
【００６５】
図５において、まず、Ｓ２０１では、今回の割り込み処理が開始された要因を、上述の開始要因のうちから識別する値を割り込み要因レジスタにセットする処理を条件入力部２０７が行う。
【００６６】
次に、Ｓ２０２では、実行途中のライブ画像表示処理によるライブ画像の表示を一時的に静止画像とするために、撮像停止フラグをセットする処理を条件入力部２０７が行い、その後はこの割り込み処理が終了する。
【００６７】
以上までの処理が割り込み処理である。
例えば、広範囲画像外のカーソル位置の指定の取得によってこの割り込み処理が実行されると、図４のライブ画像表示処理では、ライブ画像撮像ループ処理を抜けてＳ１１５からＳ１１７の処理がまず行われ、その後はＳ１０１からの処理が行われる。すると、Ｓ１０１からＳ１０４の処理が改めて実行されるので、この時点における試料１０６の広範囲画像であるカラー画像（非共焦点画像）が再取得され、広範囲画像表示部３０２での表示が、ここで取得された広範囲画像へと自動的に更新される。
【００６８】
また、例えば、対物レンズ１０５の切り替え指示の取得によってこの割り込み処理が実行された場合には、まず、この指示を取得した条件入力部２０７が、この指示の情報を対物レンズ管理部２０５へ転送する。対物レンズ管理部２０５は、この指示の情報を受け取ると、この指示に係る倍率の対物レンズ１０５を選択する指示を示す指示値の情報を、条件設定部２０２に転送する。条件設定部２０２は、この指示値の情報に基づきレボルバ１１１の駆動制御を行って、この指示に係る倍率の対物レンズ１０５を、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置させる。こうして、共焦点画像の取得に使用される対物レンズ１０５の倍率が変更されることによって、取得される共焦点画像の視野の範囲が変更される。
【００６９】
なお、この場合でも、図４のライブ画像表示処理では、ライブ画像撮像ループ処理を抜けてＳ１１５からＳ１１７の処理がまず行われ、その後はＳ１０１からの処理が行われる。従って、Ｓ１０１からＳ１０４にかけての処理により、広範囲画像表示部３０２での表示が、この時点で改めて取得された広範囲画像へと自動的に更新される。更に、この後のＳ１０５からＳ１０７にかけての処理により、更新後の広範囲画像上に視野範囲表示枠３０６が表示される。なお、前述したように、このときの視野範囲表示枠３０６のサイズは、ライブ画像表示部３０１で表示されるライブ画像のサイズを、この両者の対物レンズ１０５の倍率比に従って縮小したものである。従って、共焦点画像の取得に使用される対物レンズ１０５の倍率が変更されるので、視野範囲表示枠３０６のサイズも変化する。つまり、ライブ画像範囲管理部２１２は、使用する対物レンズ１０５の倍率の変更による共焦点画像の視野の範囲の変化に応じて、視野範囲表示枠３０６のサイズを変化させる。
【００７０】
以上のように、本実施例に係る共焦点顕微鏡では、焦点深度が浅い共焦点画像と共に、焦点深度の深い顕微鏡画像（カラー画像）を表示して、深度方向及び視野範囲の情報をこの顕微鏡画像（カラー画像）で補うようにしている。従って、試料１０６の全体像に対する観察部位の位置関係を特定することが容易である。その結果、共焦点画像を取得する際の操作性が格段に向上する。
【００７１】
なお、本実施例では、広範囲画像表示部３０２に表示する広範囲画像は、レボルバ１１１に装着されている対物レンズ１０５のうち最小倍率のものを用いて取得している。ここで、広範囲画像とライブ画像とをそれぞれ取得する際の対物レンズ１０５の倍率の関係が、広範囲画像（カラー画像）＜ライブ画像（共焦点画像）であれば、本願発明の効果を得ることができる。つまり、試料１０６の共焦点画像の取得に用いる対物レンズ１０５の倍率が、試料１０６の非共焦点画像の取得に用いる対物レンズ１０５の倍率よりも高倍率であれば、本願発明の効果を得ることができる。なお、本実施例では、Ｓ１０５の判定結果がＹｅｓの場合、すなわち、ライブ画像の取得と広範囲画像の取得とに使用する対物レンズ１０５がどちらも最小倍率で同一である場合もライブ画像及び広範囲画像の表示をサポートしている。但し、この場合には、視野範囲表示枠３０６は表示されない。
【００７２】
また、本実施例では、広範囲画像の取得及び広範囲画像表示部３０２での表示・更新を自動で行うようにしている。この代わりに、ユーザが行う所定の指示を条件入力部２０７が取得するようにして、この所定の指示を取得した時点で図４のＳ１０１からＳ１０７にかけての処理をコントローラ１１２で実行させて、広範囲画像の取得及び表示・更新を行うようにしてもよい。
【００７３】
また、図１の共焦点顕微鏡の構成において、ＣＣＤカメラ１１７の代わりに、撮像素子としてＣＣＤを使用しない、他の方式の撮像装置を用いてもよい。
また、本実施例におけるライブ画像の視野の移動のための指示として、前述したカーソル３０５を利用したマウス装置のクリック操作による指示の他に、例えば、マウス装置のドラッグ＆ドロップ操作による指示を条件入力部２０７で取得するようにしてもよい。更には、図３に例示した表示画面を利用するＧＵＩ操作の代わりに、ジョイスティックなど
の機構を用いた駆動指示手段での駆動指示を取得してＸ−Ｙステージ１１４を駆動制御するようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施例では、ライブ画像の視野の範囲の変更を、倍率の異なる対物レンズ１０５への切り替えにより行うようにしている。この代わりに、二次元走査部１０３による二次元走査の走査幅を変化させて行う光学ズームにより視野の範囲を変更するようにしてもよい。なお、この場合には、図６に示す表示画面の第二の画面例のように、光学ズームの倍率の設定指示のためのＧＵＩ部品である光学ズーム設定部３１０を表示画面に追加配置し、光学ズーム設定部３１０を利用して行う指示に従って当該走査幅を変化させるようにする。ここで、光学ズーム設定部３１０を用いて光学ズームにより観察倍率の変更を行った場合には、図４の処理により、広範囲画像表示部３０２上の視野範囲表示枠３０６のサイズを、当該変更に従って変化させるようにする。
【００７５】
更に、ライブ画像の視野の範囲の変更を、ライブ画像構築部２１０での拡大画像処理（いわゆるデジタルズーム）によって行うようにしてもよい。
【実施例２】
【００７６】
本実施例に係る共焦点顕微鏡では、試料１０６の三次元貼り合せ画像を生成する。すなわち、まず、前述の広範囲画像上で、共焦点画像（ライブ画像）の視野の広さに対応する撮像領域を複数設定する。そして、試料１０６と対物レンズ１０５との相対距離を所定値ずつ変化させる毎に、試料１０６の当該撮像領域内の共焦点画像を取得し、取得時の当該相対距離と取得した共焦点画像との関係に基づいて試料１０６各部の高さ情報を取得する。そして、取得した高さ情報に基づいて試料１０６の当該撮像領域内の三次元画像を生成する。この撮像領域内の三次元画像を、広範囲画像上に設定した複数の撮像領域毎に生成し、生成された撮像領域毎の三次元画像を貼り合わせて、当該撮像領域の範囲よりも広い範囲の三次元画像を得る。
【００７７】
本実施例も、図１に示した構成の共焦点顕微鏡で本発明を実施する。
まず図７について説明する。図７は、図１に示したコントローラ１１２の機能構成の第二の例を示している。
【００７８】
このコントローラ１１２は、図２に示した第一の例と同様の構成に加えて、Ｚ駆動管理部２１３、撮像条件記憶部２１４、三次元画像構築部２１５、三次元画像記憶部２１６、三次元貼り合せ画像構築部２１７、及び、三次元貼り合せ画像記憶部２１８を備えて構成されている。ここでは、この追加された構成要素について説明する。
【００７９】
Ｚ駆動管理部２１３は、レボルバ１１１を駆動してＺ方向に移動させるときの移動先の位置座標を撮像条件記憶部２１４から読み出す。そして、レボルバ１１１の現在の位置座標と、受け取った移動先の位置座標とに基づき、レボルバ１１１のＺ方向の移動量を算出し、算出した移動量を条件設定部２０２に転送する。なお、条件設定部２０２は、Ｚ駆動管理部２１３から送られてくる移動量の情報に基づき、レボルバ１１１のＺ方向の駆動制御も行う。
【００８０】
撮像条件記憶部２１４は、後述する撮像領域毎の撮像条件として、輝度値と、Ｚ方向の駆動範囲の上限値及び下限値とを条件入力部２０７から受け取って、図８に示すデータ構造例のように、当該撮像領域毎に記憶しておく。
【００８１】
図８では、識別番号を付した「領域」毎に、撮像領域の位置を特定する「中心Ｘ座標」及び「中心Ｙ座標」と、Ｚ方向の駆動範囲の「上限」及び「下限」と、撮像領域間での受光量のばらつき調整用の「輝度」の相対値とを、対応付けておくことが表されている。
【００８２】
三次元画像構築部２１５は、輝度値情報のデータを共焦点画像信号受信部２０１から受け取り、この情報と条件設定部２０２から受け取るレボルバ１１１のＺ方向の位置情報とに基づき、前述したようにして、撮像領域毎の三次元画像を構築する。そして、構築した撮像領域毎の三次元画像の画像データを三次元画像記憶部２１６へ転送する。また、三次元画像記憶部２１６は、三次元画像構築部２１５から転送されてきた撮像領域毎の三次元画像の画像データを記憶する。
【００８３】
三次元貼り合せ画像構築部２１７は、三次元画像記憶部２１６に記憶されている撮像領域毎の三次元画像の画像データを読み出し、撮像条件記憶部２１４に記憶されている各撮像領域の位置情報に基づいて、撮像領域毎の三次元画像の貼り合わせを行う。そして、構築した三次元貼り合せ画像の画像データを三次元貼り合せ画像記憶部２１８へ転送する。また、三次元貼り合せ画像記憶部２１８は、三次元貼り合せ画像構築部２１７から転送されてきた三次元貼り合せ画像の画像データを記憶する。
【００８４】
次に図９について説明する。図９は、コントローラ１１２がモニタ１１３に表示させる表示画面の第三の画面例を示している。この表示画面は、本実施例に係る図１の共焦点顕微鏡に所定の電力を供給して動作を開始させるとモニタ１１３に表示される。
【００８５】
この画面例は、図３に示した第一の例と同様の構成に加えて、Ｚ駆動指示部３１１、下限設定部３１２、上限設定部３１３、輝度値設定部３１４、及び三次元撮像開始ボタン３１５を備えて構成される。ここでは、まず、この追加された構成要素について説明する。
【００８６】
Ｚ駆動指示部３１１は、レボルバ１１１のＺ方向における移動方向及び移動間隔の指示に利用されるＧＵＩ部品である。ユーザが所定の操作を行ってＺ駆動指示部３１１の上方向ボタン若しくは下方向ボタンを押下する指示を行うと、表示欄の値が変化し、この値の符号及び数値が、それぞれ移動方向及び移動間隔の指示の取得結果となる。
【００８７】
下限設定部３１２は、三次元画像の構築のためにＺ方向に移動するレボルバ１１１の下限位置の指示に利用されるＧＵＩ部品である。ユーザが所定の操作を行って表示欄の数値の入力と「設定」のボタンの押下との指示を行うと、この数値が下限位置の指示の取得結果となる。
【００８８】
上限設定部３１３は、三次元画像の構築のためにＺ方向に移動するレボルバ１１１の上限位置の指示に利用されるＧＵＩ部品である。ユーザが所定の操作を行って表示欄の数値の入力と「設定」のボタンの押下との指示を行うと、この数値が上限位置の指示の取得結果となる。
【００８９】
輝度値設定部３１４は、三次元画像の構築のために共焦点画像を取得するときにおける最大輝度値の指示に利用されるＧＵＩ部品である。ユーザが所定の操作を行って輝度値設定部３１４のスライドバーを移動させる指示を行うと、表示欄の数値がその移動後の位置に応じて変化し、この数値が、最大輝度値の指示の取得結果となる。
【００９０】
三次元撮像開始ボタン３１５は、三次元画像の構築動作の開始の指示のために利用されるＧＵＩ部品である。
なお、この図９の画面例では、カーソル３０５及び視野範囲表示枠３０６の代わりに、撮像領域設定カーソル３１６及び撮像領域表示枠３１７が広範囲画像表示部３０２に表示される広範囲画像上に表示されている。ユーザが所定の操作を行って撮像領域設定カーソル３１６を移動させると、その移動後の位置に応じ、ライブ画像の視野の広さに対応する撮像領域が広範囲画像上で複数設定される（図９の例では、４×４＝１６の領域が設定さ
れている）。撮像領域表示枠３１７は、このようにして設定された各撮像領域の位置を広範囲画像上で表示するものである。
【００９１】
次に図１０について説明する。図１０は、コントローラ１１２により行われる、三次元画像取得準備処理の処理内容をフローチャートで示したものである。
この処理が開始される前に、コントローラ１１２では、所定の動作モード切り替え指示（三次元貼り合せ画像取得モードへの切り替え指示）を行って図９に例示した表示画面をモニタ１１３に表示させる。そして、所定の操作によるライブ画像表示開始／停止ボタン３０４の押下指示に応じて、前述した図４のライブ画像表示処理を実行して試料１０６の広範囲画像及びライブ画像を当該表示画面上で表示させる。更に、撮像領域設定カーソル３１６を広範囲画像上に表示させて、ユーザによる撮像領域の設定の指示を取得可能な状態とする。
【００９２】
ここで、ユーザが所定の操作（例えばマウス装置のドラッグ＆ドロップ操作）を行って撮像領域設定カーソル３１６を移動させる指示を行った場合には、コントローラ１１２の条件入力部２０７はその指示を取得する処理を行う。そして、その移動開始時の位置と移動終了時の位置近傍とを対角の頂点とし、ライブ画像の視野の範囲を示す正方形を複数並べて構成した長方形の撮像領域表示枠３１７を、広範囲画像上に表示する処理をライブ画像範囲管理部２１２が行う。更に、ライブ画像範囲管理部２１２は、撮像領域表示枠３１７の長方形を構成している各正方形の中心位置を示す二次元座標の情報を撮像条件記憶部２１４に転送し、各撮像領域を識別する領域番号に対応付けて記憶させる処理を行う。以上の処理によって、三次元貼り合せ画像における貼り合わせの範囲の設定（すなわち、複数の撮像領域の広範囲画像上での設定）が行われる。
【００９３】
また、その後、ユーザが下限設定部３１２、上限設定部３１３、及び輝度値設定部３１４を利用した所定の操作を行って各撮像領域についての各数値の設定の指示を行った場合には、設定された数値を取得する処理を条件入力部２０７が行う。そして、取得した数値を撮像条件記憶部２１４に転送し、各撮像領域を識別する領域番号に対応付けて記憶させる。以上の処理によって、各撮像領域についての撮像条件の設定が行われる。
【００９４】
なお、この対物レンズ設定部３０３を利用して倍率の選択が行われた場合には、その選択を示す情報が条件入力部２０７で取得される。すると、実施例１と同様にしてレボルバ１１１が駆動されて、選択された倍率の対物レンズ１０５が、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置される。
【００９５】
図１０の処理は、コントローラ１１２において以上の制御処理が行われている状態の下で、所定の時間間隔で繰り返し実行が開始されて、三次元撮像開始ボタン３１５を、機能有効とするか、初期状態である機能無効のままとしておくかの判定を行う。
【００９６】
図１０において、まず、Ｓ３０１では、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置する対物レンズ１０５のこの時点での指定内容が、最小倍率のものを選択するものであるか否かを判定する処理を条件入力部２０７が行う。ここで、対物レンズ１０５の指定として最小倍率のものが選択されていると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、三次元画像の取得に貼り合わせは不要と判断して、三次元撮像開始ボタン３１５を機能無効状態のままで、この図１０の処理を終了する。一方、対物レンズ１０５の指定として最小倍率以外のものが選択されていると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ３０２に処理を進める。
【００９７】
次に、Ｓ３０２では、撮像条件記憶部２１４に撮像条件のデータが全く記憶されておらず、前述した貼り合わせの範囲の設定がされていないか否かを判定する処理を三次元貼り
合せ画像構築部２１７が行う。ここで、貼り合わせの範囲の設定がされていないと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、三次元貼り合せ画像の生成は不能と判断して、三次元撮像開始ボタン３１５を機能無効状態のままで、この図１０の処理を終了する。一方、貼り合わせの範囲の設定がされていると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ３０３に処理を進める。
【００９８】
次に、Ｓ３０３では、撮像条件記憶部２１４に記憶されている撮像領域毎の撮像条件のデータのうち、数値が記憶されておらず、撮像条件の設定がされていないものが存在するか否かを判定する処理を三次元貼り合せ画像構築部２１７が行う。ここで、撮像条件の設定がされていない撮影領域が存在すると判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）には、三次元貼り合せ画像の生成は不能と判断して、三次元撮像開始ボタン３１５を機能無効状態のままで、この図１０の処理を終了する。一方、全ての撮像領域について撮像条件の設定が済んでいると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）にはＳ３０４に処理を進める。
【００９９】
Ｓ３０４では、三次元撮像開始ボタン３１５を、機能有効とする処理を、条件入力部２０７が画像転送Ｉ／Ｆ２０６を制御して行い、その後はこの図１０の処理を終了する。
以上までの処理が三次元画像取得準備処理である。
【０１００】
次に図１１について説明する。図１１は、三次元画像取得処理の処理内容をフローチャートで示したものである。この処理は、ユーザが所定の操作を行って、図１０に示した三次元画像取得準備処理により機能有効とされた三次元撮像開始ボタン３１５を押下する指示を条件入力部２０７が取得すると開始される。
【０１０１】
図１１において、まず、Ｓ４０１では、領域番号を示す変数ｎに初期値「１」を代入する処理を、三次元貼り合せ画像構築部２１７が行う。
Ｓ４０２からＳ４１２にかけての処理は、撮像領域毎の三次元画像を全ての撮像領域について取得するための貼り合せ用三次元画像取得ループ処理である。この処理は、前述した変数ｎの値が、設定されている撮像領域の数（すなわち、撮像条件記憶部２１４に記憶されている領域番号の最大数）を超えるまで、三次元貼り合せ画像構築部２１７が、Ｓ４０３からＳ４１１にかけての処理を各部に繰り返し行わせる。
【０１０２】
まず、Ｓ４０３では、撮像条件記憶部２１４から、領域番号ｎの撮像領域に対応付けられている中心Ｘ座標及び中心Ｙ座標の情報を読み出し、その情報に基づいてＸ−Ｙステージ１１４の移動量を算出する処理をＸ−Ｙステージ管理部２０４が行う。そして、算出された移動量の情報に基づいて、試料１０６が載置されているＸ−Ｙステージ１１４の駆動制御処理を条件設定部２０２が行う。この処理により、試料１０６の広範囲画像上に撮像領域表示枠３１７で示されている領域番号ｎの撮像領域に対応する部位の共焦点画像が、直近に行われるＳ４０７の処理により取得される位置へ、試料１０６が移動される。
【０１０３】
次に、Ｓ４０４では、撮像条件記憶部２１４から、領域番号ｎの撮像領域に対応付けられている輝度の情報を読み出して、光検出器１０９の感度を調整する処理をライブ画像構築部２１０が行う。
【０１０４】
次に，Ｓ４０５では、撮像条件記憶部２１４から、領域番号ｎの撮像領域に対応付けられている下限の情報を読み出し、その情報に基づいてレボルバ１１１の移動量を算出する処理をＺ駆動管理部２１３が行う。そして、算出された移動量の情報に基づいて、対物レンズ１０５が装着されているレボルバ１１１をその下限の位置まで下降させる駆動制御処理を条件設定部２０２が行う。
【０１０５】
Ｓ４０６からＳ４０９にかけての処理は、試料１０６と対物レンズ１０５との相対距離
を所定値ずつ変化させながら撮像領域内の共焦点画像を順次取得するためのＺ駆動ループ処理である。この処理は、当該相対距離に対応しているレボルバ１１１のＺ方向の位置が、当該撮像領域について設定されている上限位置を超えるまで、三次元画像構築部２１５が、Ｓ４０７及びＳ４０８の処理を各部に繰り返し行わせる。
【０１０６】
まず、Ｓ４０７では、レーザ顕微鏡本体１００の光路上に配置されている対物レンズ１０５を使用する共焦点光学系を用いて、試料１０６の共焦点画像を取得してライブ画像記憶部２１１で保存する処理をライブ画像構築部２１０が行う。なお、このとき、共焦点画像の取得時のレボルバ１１１のＺ位置の情報を、共焦点画像に対応付けてライブ画像記憶部２１１に保存させる処理をＺ駆動管理部２１３が行う。
【０１０７】
次に、Ｓ４０８では、条件設定部２０２に指示を与えて、対物レンズ１０５が装着されているレボルバ１１１を所定値（図１１の例では５μｍ）だけ上昇させる駆動制御処理を条件設定部２０２に行わせる処理をＺ駆動管理部２１３が行う。
【０１０８】
Ｓ４０９では、撮像条件記憶部２１４から、領域番号ｎの撮像領域に対応付けられている上限の情報を読み出し、読み出した上限の位置とレボルバ１１１のこの時点での位置とを比較する処理をＺ駆動管理部２１３が行う。ここで、レボルバ１１１の位置が読み出した上限の位置よりも高くなっていれば、このＺ駆動ループ処理を抜けてＳ４１０に処理を進め、高くはなっていなければ、Ｚ駆動ループ処理を再度繰り返す。このＺ駆動ループ処理の繰り返しにより、試料１０６と対物レンズ１０５との相対距離が所定値ずつ異なる複数の共焦点画像が、この撮像領域について得られる。
【０１０９】
Ｓ４１０では、領域番号ｎの撮像領域についての試料１０６の三次元画像を構築して三次元画像記憶部２１６に記憶させる処理を三次元画像構築部２１５が行う。この処理では、まず、ライブ画像記憶部２１１に記憶されている共焦点画像とレボルバ１１１のＺ位置の情報との組み合わせを読み出す処理が行われる。そして、次に、各共焦点画像の同一画素において輝度値が最大であるときのＺ方向の位置情報を、その画素についての高さ情報とし、各画素の共焦点画像上での位置情報と高さ情報とを三次元座標上に配置する処理が行われる。こうして三次元画像が構築され、得られた三次元画像のデータが三次元画像記憶部２１６で記憶される。
【０１１０】
次に、Ｓ４１１では、前述した変数ｎの値を１だけ増加させる処理を、三次元貼り合せ画像構築部２１７が行う。
Ｓ４１２では、変数ｎのこの時点での値と、広範囲画像上に設定されている撮像領域の数（すなわち、撮像条件記憶部２１４に記憶されている領域番号の最大数）とを比較する処理を三次元貼り合せ画像構築部２１７が行う。ここで、変数ｎの値が撮像領域の数（図１１の例では１６）を超えていれば、この貼り合せ用三次元画像取得ループ処理を抜けてＳ４１３に処理を進め、高くはなっていなければ、貼り合せ用三次元画像取得ループ処理を再度繰り返す。この貼り合せ用三次元画像取得ループ処理の繰り返しにより、試料１０６の三次元画像が、広範囲画像上に設定されている全ての撮像領域について生成される。
【０１１１】
Ｓ４１３では、三次元画像の貼り合せ処理を行い、得られた三次元貼り合せ画像を三次元貼り合せ画像記憶部２１８に記憶させる処理を三次元貼り合せ画像構築部２１７が行い、その後はこの図１１の処理を終了する。このＳ４１３の処理では、まず、各撮像領域についての三次元画像を三次元画像記憶部２１６から読み出すと共に、各撮像領域の位置を特定する中心Ｘ座標及び中心Ｙ座標の情報を撮像条件記憶部２１４から読み出す処理が行われる。そして、次に、この情報により特定される各撮像領域の位置に従って、各撮像領域についての三次元画像を並べて貼り合わせる処理が行われる。こうして三次元貼り合せ画像が構築され、得られた三次元貼り合せ画像の画像データが三次元貼り合せ画像記憶部
２１８で記憶される。
【０１１２】
以上までの処理が三次元画像取得処理である。この処理がコントローラ１１２で行われることにより、対物レンズ１０５の選択によって決まってしまう共焦点画像の視野の範囲よりも広い範囲を有する試料１０６の三次元画像を、撮影領域毎に生成した三次元画像の貼り合わせにより得ることができる。
【０１１３】
なお、この後に、ユーザからの所定の表示指示を条件入力部２０７が検出すると、三次元貼り合せ画像記憶部２１８から画像データを読み出してモニタ１１３へ転送し、三次元貼り合せ画像をモニタ１１３に表示させる処理を画像転送Ｉ／Ｆ２０６が行う。
【０１１４】
以上のように、本実施例に係る共焦点顕微鏡では、焦点深度が浅い共焦点画像と共に、焦点深度の深い顕微鏡画像（カラー画像）を表示して、深度方向及び視野範囲の情報をこの顕微鏡画像（カラー画像）で補うようにしている。従って、試料１０６の全体像に対する観察部位の位置関係を特定することが容易である。更に、本実施例に係る共焦点顕微鏡では、三次元貼り合せ画像の取得のため撮像領域毎に撮像条件を設定する際に、常に全体像を把握しながら設定することができる。従って、三次元貼り合せ画像の取得のための前作業の操作性も格段に向上する。
【０１１５】
なお、本実施例では、図１１のＳ４０８におけるレボルバ１１１の移動間隔を５μｍとしていたが、この間隔は固定値でなくてもよく、例えば任意に設定できるように構成してもよい。
【０１１６】
また、本実施例では、撮像領域の数を１６としていたが、この数は２以上であれば１６以外であってもよい。
また、本実施例では、各撮像領域について設定する撮像条件として、レボルバ１１１の方向の上限値及び下限値と受光量の調整のための輝度値を設定していたが、この他の設定条件を設定するようにしてもよい。この設定条件としては、例えば、検出輝度値に与えるオフセット量の設定や、斜面となっている部位のための検出感度の設定などを挙げることができる。
【０１１７】
また、本実施例では、広範囲画像上の撮像領域毎に撮像条件の設定の際に、設定済みの領域と未設定の領域とで表示の区別を特に行っていない。ここで、例えば、設定済みの領域と未設定の領域とで表示方法を異なるものとして（例えば、撮像領域を示す枠の線種や色彩を異なるものとする）両者を識別できるようにしてもよい。
【０１１８】
また、本実施例では、広範囲画像表示部３０２に表示される画像として、最小倍率の対物レンズ１０５を使用してＣＣＤカメラ１１７により撮像した１領域のカラー画像を表示するようにしていた。この代わりに、例えば、全焦点画像、エクステンド画像、貼り合わせカラー画像、若しくは三次元貼り合せ画像など、共焦点画像よりも深い焦点深度の情報を持つ画像を広範囲画像表示部３０２に表示するようにしてもよい。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
例えば、前述した各実施例では、レーザ顕微鏡本体１００のレボルバ１１１に装着されている対物レンズ１０５のうち最小倍率のものを使用して撮像した画像を広範囲画像としていたが、最小倍率でないものを使用して撮像した画像としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明を実施する共焦点顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】図１に示したコントローラの機能構成の第一の例を示す図である。
【図３】モニタでの表示画面の第一の画面例を示す図である。
【図４】ライブ画像表示処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【図５】割り込み処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【図６】モニタでの表示画面の第二の画面例を示す図である。
【図７】図１に示したコントローラの機能構成の第二の例を示す図である。
【図８】撮像条件記憶部での記憶データのデータ構造例を示す図である。
【図９】モニタでの表示画面の第三の画面例を示す図である。
【図１０】三次元画像取得準備処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【図１１】三次元画像取得処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  レーザ顕微鏡本体
１０１  レーザ光源
１０２  ＰＢＳ
１０３  二次元走査部
１０４  １／４λ板
１０５  対物レンズ
１０６  試料
１０７  結像レンズ
１０８  ピンホール板
１０９  検出器
１１０  ＡＤ変換器
１１１  レボルバ
１１２  コントローラ
１１３  モニタ
１１４  Ｘ−Ｙステージ
１１５  白色光源
１１６  結像レンズ
１１７  ＣＣＤカメラ
２００  カラー画像信号受信部
２０１  共焦点画像信号受信部
２０２  条件設定部
２０３  二次元座標記憶部
２０４  Ｘ−Ｙステージ管理部
２０５  対物レンズ管理部
２０６  画像転送Ｉ／Ｆ
２０７  条件入力部
２０８  広範囲画像構築部
２０９  広範囲画像記憶部
２１０  ライブ画像構築部
２１１  ライブ画像記憶部
２１２  ライブ画像範囲管理部
２１３  Ｚ駆動管理部
２１４  撮像条件記憶部
２１５  三次元画像構築部
２１６  三次元画像記憶部
２１７  三次元貼り合せ画像構築部
２１８  三次元貼り合せ画像記憶部
３０１  ライブ画像表示部
３０２  広範囲画像表示部
３０３  対物レンズ設定部
３０４  ライブ画像表示開始／停止ボタン
３０５  カーソル
３０６  視野範囲表示枠
３１０  光学ズーム設定部
３１１  Ｚ駆動指示部
３１２  下限設定部
３１３  上限設定部
３１４  輝度値設定部
３１５  三次元撮像開始ボタン
３１６  撮像領域設定カーソル
３１７  撮像領域表示枠
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図９】
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