(57)【要約】【課題】高速なライン走査を行うことができるようにする。【解決手段】ユーザの操作に応じて、２次元走査の走査位置を特定する観察ラインＬｏを複数設定し（Ｓ１５）、設定された複数の観察ラインＬｏ間を結ぶ移動ラインＬMにより、複数の観察ラインＬｏを繋ぎ合わせて１本の走査ラインＬSとなるように移動ラインＬMを算出し（Ｓ１７）、駆動手段によって光軸方向に移動させながら、走査手段によって、算出された移動ラインＬMで繋ぎ合わされた複数の観察ラインＬｏからなる走査ラインＬSにしたがった２次元走査を行って、観察ラインＬｏに対応するラインデータを取得し（Ｓ２１）、取得されたラインデータを、設定された複数の観察ラインＬｏごとに切り分けて（Ｓ２２）、観察ラインＬｏごとの試料Ｓの断層面画像を生成し、表示する（Ｓ２３）。【選択図】図２
2010266710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡において、
ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定する観察ライン設定手段と、
複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出する移動ライン算出手段と、
前記駆動手段による前記光軸方向の移動位置ごとに、前記走査手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった２次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得するラインデータ取得手段と、
取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とするコンフォーカル顕微鏡。
【請求項２】
光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡において、
ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定する観察ライン設定手段と、
複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインであって、少なくとも１つの前記移動ラインは前記駆動手段による前記光軸方向の移動成分を含む移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出する移動ライン算出手段と、
前記走査手段及び前記駆動手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった３次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得するラインデータ取得手段と、
取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とするコンフォーカル顕微鏡。
【請求項３】
前記移動ライン算出手段は、前記走査手段の走査速度と２次元方向の駆動特性に応じて前記移動ラインを算出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンフォーカル顕微鏡。
【請求項４】
前記移動ライン算出手段は、第１の観察ラインと、第２の観察ラインとを結ぶ前記移動ラインを算出する場合、前記第１の観察ラインの端点のベクトルと、前記第２の観察ラインの端点のベクトルとから求められる２次元方向の変位と、前記走査手段の単位時間ごとの移動量に応じた微小ベクトルの２次元方向の変化量成分の総和とを比較することにより、前記移動ラインを算出する
ことを特徴とする請求項３に記載のコンフォーカル顕微鏡。
【請求項５】
光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡の制御方法において、
ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定し、
複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出し、
前記駆動手段による前記光軸方向の移動位置ごとに、前記走査手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった２次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得し、
取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する
ステップを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項６】
光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定し、
複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出し、
前記駆動手段による前記光軸方向の移動位置ごとに、前記走査手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった２次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得し、
取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する
ステップを含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンフォーカル顕微鏡及びその制御方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンフォーカル顕微鏡は、その光学原理から焦点面近傍の限られた厚さの面情報のみを取得できる顕微鏡である。この原理を利用して、焦点面をＺ方向にずらしながら、各断面の画像データを取得することにより、観察対象となる試料の３次元画像データを取得することが可能となる。
【０００３】
また、観察対象となる試料の形状に合わせて断層面の観察を行いたいといった要望もあるため、ユーザの描いた曲線（観察ライン）に応じて断層面の観察を行う、いわゆるフリーライン観察ができるコンフォーカル顕微鏡もある。このフリーライン観察によって、形状の異なる観察対象に合わせた自由な１次元観察を行うことが可能となる。
【０００４】
この種のコンフォーカル顕微鏡としては、例えば、特許文献１に開示されているものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０１０３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１などに開示されている従来の技術では、フリーライン観察を行う場合において、観察したい箇所が複数あるときには、複数の観察ラインを指定することで、複数の断層面を観察することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、従来の技術であると、複数箇所のフリーライン観察を行う場合、ライン走査時に、走査開始位置が複数の観察ラインごとにそれぞれ切り替えられることから遅延時間が生じ、高速性が失われるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、観察箇所を複数設定してフリーライン観察を行う場合において、高速なライン走査を実現できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１のコンフォーカル顕微鏡は、光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡において、ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定する観察ライン設定手段と、複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出する移動ライン算出手段と、前記駆動手段による前記光軸方向の移動位置ごとに、前記走査手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった２次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得するラインデータ取得手段と、取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する画像生成手段とを備える。
【００１０】
本発明の第２のコンフォーカル顕微鏡は、光源と、前記光源からの光を試料上で走査する走査手段と、前記走査手段と前記試料との間に配置された対物レンズと、前記対物レンズと前記試料とを前記対物レンズの光軸方向に相対移動させる駆動手段とを備えるコンフォーカル顕微鏡において、ユーザの操作に応じて、前記走査手段による走査位置を特定する観察ラインを設定する観察ライン設定手段と、複数の前記観察ラインが設定された場合、設定された前記複数の観察ライン間を結ぶ複数の移動ラインであって、少なくとも１つの前記移動ラインは前記駆動手段による前記光軸方向の移動成分を含む移動ラインにより、前記複数の観察ラインを繋ぎ合わせて１本の走査ラインとなるように前記移動ラインを算出する移動ライン算出手段と、前記走査手段及び前記駆動手段によって、前記１本の走査ラインにしたがった３次元走査を行って、前記複数の観察ラインに対応するラインデータを取得するラインデータ取得手段と、取得された前記ラインデータを、設定された前記複数の観察ラインごとに切り分けて、前記観察ラインごとの前記試料の断層面画像を生成する画像生成手段とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速なライン走査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したコンフォーカル顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】フリーライン観察の処理を説明するフローチャートである。
【図３】観察条件設定画面の構成を示す模式図である。
【図４】走査ライン算出処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図５】ラインデータの表示方法を説明する模式図である。
【図６】観察ラインの他の指定例を説明する模式図である。
【図７】観察ラインの他の指定例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用したコンフォーカル顕微鏡の一実施の形態の構成を示す図である。
【００１５】
図１において、顕微鏡システム１は、観察対象である試料Ｓに照射される光により画像を取得するコンフォーカル顕微鏡１１と、そのコンフォーカル顕微鏡１１を制御するパーソナルコンピュータ１２とが接続されて構成される。また、コンフォーカル顕微鏡１１には、例えばLCD（Liquid Crystal Display）などのモニタからなる表示装置１４が接続される。パーソナルコンピュータ１２には、例えばマウスやキーボードなどからなる入力装置１３及び表示装置１４が接続される。
【００１６】
コンフォーカル顕微鏡１１は、光源部２１、ダイクロイックミラー２２、走査部２３、瞳投影レンズ２４、結像レンズ２５、レボルバ２６、対物レンズ２７1ないし２７n、ＸＹステージ２８、ミラー２９、結像レンズ３０、ピンホール３１、及び受光素子３２から構成される。
【００１７】
光源部２１は、試料Ｓを照射するための発光源であり、例えばレーザ光源が用いられる。光源部２１から出射された照明光（励起光）は、ダイクロイックミラー２２を通過し、走査部２３に導かれる。
【００１８】
走査部２３は、ダイクロイックミラー２２からの照明光を２次元走査することにより、試料Ｓ上でスポット光を２次元方向に走査する。走査部２３の機構としては、例えば、ガルバノミラーが用いられる。
【００１９】
走査部２３により２次元走査された照明光は、瞳投影レンズ２４及び結像レンズ２５を透過し、対物レンズ２７1ないし２７n（ｎ：自然数）のうち、レボルバ２６により光路上に配置された対物レンズ２７2に導かれる。対物レンズ２７の切り替えは、レボルバ２６を回転させて、照明光の光路上に配置される対物レンズ２７を変更することにより行われる。なお、レボルバ２６の回転は、電動でも、手動により行ってもよい。また、図１では便宜的に３つの対物レンズ２７1ないし２７3のみを図示しているが、レボルバ２６に取り付けられる対物レンズ２７の数は任意である。
【００２０】
このとき、走査部２３により２次元走査された照明光は、対物レンズ２７2の瞳位置を常に通過するよう構成されている。対物レンズ２７2を通過した照明光は、対物レンズ２７2により試料Ｓ上に集光されてスポット光となり、ＸＹステージ２８上に載置された試料Ｓ上をＸＹ方向に走査する。
【００２１】
また、Ｚ方向の断層面の像を観察する場合には、対物レンズ２７と、試料Ｓを載置したＸＹステージ２８とを上下方向に相対移動させながら、それぞれの断面を走査する。本実施の形態において、ＸＹステージ２８は、連続的に断面を観察するため、電動で操作できるものとする。また、ライン走査においては、Ｚ方向に高速に駆動できることが望ましいため、ピエゾＺ軸駆動装置（不図示）を用いると好適である。このピエゾＺ軸駆動装置は、電圧がかかると伸縮する圧電素子であるピエゾ素子を用いた駆動装置である。これにより、電圧によって微小な動きが求められる対物レンズ２７の焦点面位置を制御できる。
【００２２】
そして、照明光（励起光）による試料Ｓからの光（蛍光）は、対物レンズ２７2、結像レンズ２５、瞳投影レンズ２４、走査部２３に順次導かれ、ダイクロイックミラー２２に到達する。このとき、ダイクロイックミラー２２によって、光が図中の下方に反射され、上述した光源部２１側ではなく、後述する結像レンズ３０、ピンホール３１、及び受光素子３２からなる受光部側へと導かれる。
【００２３】
すなわち、受光部側へと導かれる光は、ダイクロイックミラー２２によって、所定の波長以上の光だけとなる。そして、その光（蛍光）は、ミラー２９により反射された後、結像レンズ３０により結像され、ピンホール３１に導かれる。ピンホール３１は、ＸＹステージ２８に載置された試料Ｓ上の結像位置と光学的に共役な位置に配置されている。このピンホール３１を通過した光は、受光素子３２へと導かれる。
【００２４】
受光素子３２は、ピンホール３１を通過した光を受光面により受光し、電気信号に変換する。変換により得られた電気信号は、パーソナルコンピュータ１２に出力される。
【００２５】
パーソナルコンピュータ１２は、CPU（Central Processing Unit）４１及びメモリ４２から構成される。CPU４１は、ROM（Read Only Memory）又はRAM（Random Access Memory）などのメモリ４２を利用して、所定のプログラムを実行することで、受光素子３２からの電気信号に対して所定のデータ処理を施して、画像データに変換する。この画像データは、顕微鏡画像として表示装置１４に出力され、画面上に表示される。このとき、受光素子３２から出力される電気信号の大きさに応じて、画面上に表示される顕微鏡画像の明るさが決定される。また、CPU４１は、制御プログラムを実行して、コンフォーカル顕微鏡１１のレボルバ２６及び受光素子３２を制御することで、顕微鏡画像の明るさの調整を行う。
【００２６】
すなわち、CPU４１は、コンフォーカル顕微鏡１１によって取得された顕微鏡画像などの画像や、コンフォーカル顕微鏡１１の設定値をユーザに入力させるためのGUI（Graphical User Interface）の操作画面などを表示装置１４に表示させたり、ユーザが入力装置１３を操作することにより入力される設定値に基づいて、コンフォーカル顕微鏡１１を制御する。
【００２７】
なお、CPU４１が使用するプログラム及びデータは、不図示のHDD（Hard Disk Drive）などのCPU４１が読み取り可能な記録媒体を介してメモリ４２にロードされる。また、これらのプログラムなどを、外部の装置から通信ネットワークを介してメモリ４２にロードすることも可能である。この場合、その外部の装置は、プログラムなどを搬送する搬送信号を生成し、通信ネットワークを介してパーソナルコンピュータ１２に送信する。
【００２８】
以上のようにして、顕微鏡システム１は構成される。
【００２９】
次に、図２ないし図５を参照しながら、図１の顕微鏡システム１の動作について説明する。
【００３０】
図２は、顕微鏡システム１によって行われる、観察対象となる試料Ｓのフリーライン観察の処理を説明するフローチャートである。
【００３１】
ユーザによって観察対象となる試料ＳがＸＹステージ２８上に載置され、ステップＳ１１において、顕微鏡システム１が起動されると、走査部２３などによって試料Ｓの走査が開始され、受光素子３２により試料Ｓの像に対応する電気信号が出力される。これにより、ステップＳ１２において、パーソナルコンピュータ１２は、試料Ｓの像に対応する顕微鏡画像を取得し、その顕微鏡画像を表示装置１４にライブ表示させる。なお、この顕微鏡画像は、例えばＸＹ方向の２次元画像となる。このとき、コンフォーカル顕微鏡１１では、ユーザによる入力装置１３の操作又は手動の操作に応じて、観察に使用される対物レンズ２７や受光素子３２等の受光部などの設定が行われる。この設定としては、通常、低倍の対物レンズ２７が選択され、ピンホールは最大径が選択される。
【００３２】
ステップＳ１３において、コンフォーカル顕微鏡１１は、ユーザによる入力装置１３の操作に応じて、ピント調整や顕微鏡画像のズーム調整などの各種の調整を行う。この場合、ユーザに対し、観察対象となる試料Ｓの観察条件をGUI環境で入力させるために、表示装置１４には、例えば、図３に示すような観察条件設定画面１０１が表示される。
【００３３】
図３に示すように、観察条件設定画面１０１は、各種の観察条件を設定するための観察条件設定領域１０１ａと、顕微鏡画像を表示するための顕微鏡画像表示領域１０１ｂとの２つの領域からなる。ユーザは、観察条件設定領域１０１ａ内で指定可能な各種の観察条件を変更しつつ、その変更した観察条件が反映された顕微鏡画像をライブ表示する顕微鏡画像表示領域１０１ｂを確認しながら、試料Ｓの観察条件の設定を行う。観察条件設定領域１０１ａには、キャプチャボタン１０２ａ、ライブボタン１０２ｂ、明るさ調整部１０２ｃ、ズーム調整部１０２ｄ、Ｚ方向間隔設定部１０２ｅ、Ｚ方向範囲設定部１０２ｆが設けられている。
【００３４】
例えば、明るさ調整部１０２ｃに配置されたレーザ光、ゲイン、オフセットを調整するためのスライダが、マウス等の入力装置１３を操作するユーザによって移動された場合、CPU４１は、その移動量に応じた指示をコンフォーカル顕微鏡１１に送る。すると、コンフォーカル顕微鏡１１は、パーソナルコンピュータ１２からの指示にしたがって、ユーザにより調整された明るさの値を受光部に対して設定する（図２のステップＳ１４の処理）。
【００３５】
そして、顕微鏡画像表示領域１０１ｂにライブ表示される顕微鏡画像が最適な明るさに調整された後、マウス等の入力装置１３を操作するユーザによって、顕微鏡画像表示領域１０１ｂに表示された顕微鏡画像の試料Ｓ上に、観察を行う断層面がフリーラインで指示された場合、CPU４１は、ステップＳ１５において、その描かれたフリーラインを、試料ＳのＸＹ方向（走査方向）の走査位置を特定する観察ラインＬoとして設定する。例えば、図３の顕微鏡画像の試料Ｓ上には、ユーザの操作によって、観察ラインＬo1，Ｌo2（試料Ｓ上の実線）が入力され、設定されている。なお、本発明は、その前提条件として、観察箇所が複数ある場合において、高速な複数ライン走査を実現するものであるため、本実施の形態では、複数の観察ラインＬoが設定された場合について説明する。
【００３６】
複数の観察ラインＬoが設定されると、CPU４１は、ステップＳ１６の処理により設定された複数の観察ラインＬoの位置情報と、予め設定されている走査速度を読み込み、ステップＳ１７において、読み込んだそれらの情報を用いて、走査ラインＬSを算出する走査ライン算出処理を行う。
【００３７】
図４は、走査ライン算出処理の詳細について説明するフローチャートである。
【００３８】
ここでは、図３に示したように、ユーザによって、観察ラインＬo1，Ｌo2が設定されているものとする。そして、２本の観察ラインＬo1，Ｌo2を、ベクトル速度（単位時間あたりの移動量）が一定のまま、それらの観察ラインＬoを結ぶための移動ラインＬM1，ＬM2を算出することにより走査ラインＬSが求められるので、以下、移動ラインＬM1，ＬM2の算出手順を中心に説明する。
【００３９】
ステップＳ３１において、CPU４１は、読み込んだ観察ラインＬo1，Ｌo2の位置情報に基づいて、１つ目の観察ラインＬo1の終点のベクトルＲ1と、２つ目の観察ラインＬo2の始点のベクトルＲ2を求め、その変位Ｒ（ＲX，ＲY）を算出する。この変位Ｒは、下記の式（１）により求められる。
【００４０】
Ｒ1−Ｒ2＝Ｒ（ＲX，ＲY）      ・・・（１）
【００４１】
ステップＳ３２において、CPU４１は、ＸＹ方向の走査を行う走査部２３の駆動クロック（単位時間）ごとに移動する微小ベクトルｒの大きさを仮設定する。この微小ベクトルｒは、例えば、読み出した走査速度などの画像取得条件から算出される。なお、微小ベクトルｒの方向の変化量の制限は走査速度に依存し、さらに、走査部２３のＸＹ方向の駆動特性に応じて決定される実測値であるものとする。この駆動特性は、走査部２３の機構として、例えばガルバノミラーを使用している場合には、このガルバノミラーの駆動特性となる。
【００４２】
ステップＳ３３において、CPU４１は、１つ目の観察ラインＬo1の終点のベクトルＲ1の向きから２つ目の観察ラインＬo2の始点のベクトルＲ2の向きになるまでの角度と、微小ベクトルｒの方向を変える際の変化量の制限に基づいて、微小ベクトルｒの数を算出する。
【００４３】
CPU４１は、ステップＳ３４において、各微小ベクトルｒを、ＸＹ方向の変化量成分（ｄＸi，ｄＹi）に分解し、ステップＳ３５において、分解されたＸＹ方向ごとの変化量成分の総和Ｓ（ＳX，ＳY）を算出する。つまり、この総和Ｓは、下記の式（２）により求められる。
【００４４】
ＳX＝ΣｄＸi
ＳY＝ΣｄＹi      ・・・（２）
【００４５】
そして、CPU４１は、ステップＳ３６において、ステップＳ３１の処理で求めた変位Ｒ（ＲX，ＲY）と、ステップＳ３５の処理で求めた総和Ｓ（ＳX，ＳY）とを比較し、ステップＳ３７において、仮設定された微小ベクトルｒより求められた総和Ｓに応じた移動距離に不足があるか否かを判定する。
【００４６】
ステップＳ３７において、移動距離に不足があると判定された場合、ステップＳ３３に戻り、不足分の微小ベクトルｒを追加して、ステップＳ３４ないしＳ３６の処理が繰り返し実行され、再度、ステップＳ３７において、移動距離に不足があるか否かが判定される。従って、ステップＳ３７において、移動距離が満たされたと判定されるまで、ステップＳ３３ないしＳ３７の処理が繰り返される。
【００４７】
一方、ステップＳ３７において、移動距離が満たされたと判定された場合、ステップＳ３８において、CPU４１は、仮設定された微小ベクトルｒの移動軌跡に対応する、２本の観察ラインＬo1，Ｌo2間の移動ラインＬMを求めて、走査ラインＬSを設定する。例えば、図３に示すような、観察ラインＬo1の終点と、観察ラインＬo2の始点とを結ぶ移動ラインＬM1が求められる。また、観察ラインＬo2の終点と、観察ラインＬo1の始点とを結ぶ移動ラインＬM2は、上述した移動ラインＬM1と同様の手順で求められるので、ここではその説明を省略する。移動ラインＬM1，ＬM2は、観察ラインＬo1，Ｌo2の走査速度と同じ速度を保ったまま移動できるラインとなるものである。そして、これらの移動ラインＬM1，ＬM2によって、観察ラインＬo1と観察ラインＬo2とが始点と終点の２箇所でそれぞれ接続され、１本のラインで結ばれることになる。
【００４８】
走査ラインＬSの設定が終了すると、処理は、図２のステップＳ１７の処理に戻り、ステップＳ１７以降の処理が行われる。
【００４９】
ステップＳ１８において、コンフォーカル顕微鏡１１では、走査部２３などによって、観察ラインＬo1，Ｌo2により特定される断層面の概略の断層面画像を取得するための粗い走査が行われ、受光素子３２により試料Ｓの断層面の像に対応する電気信号が出力される。なお、この走査は、後述する観察する断層面の範囲を指定するための概略の断層面画像を取得するものであるので、そのＺ方向の移動の間隔は、実際のフリーライン観察で断層面画像を取得する場合（後述するステップＳ２１の処理）の間隔よりも広いものとなる。
【００５０】
これにより、パーソナルコンピュータ１２は、顕微鏡画像として、試料Ｓの概略の断層面画像を取得し、その断層面画像を表示装置１４に表示させる。この断面画像は、Ｚ方向の１次元画像となる。この場合、例えば、図３の観察条件設定画面１０１には、試料Ｓの概略の断層面画像が表示されるので、ユーザはマウス等の入力装置１３を操作して、表示された断層面画像を確認しながら、Ｚ方向範囲設定部１０２ｆにより取得したい断層面のトップ位置とボトム位置を指示し、さらに、Ｚ方向間隔設定部１０２ｅにより例えば10.5μmなどのＺ方向の移動の間隔を指示する。なお、この間隔は、上述した概略の断層面画像を取得するための粗い走査（ステップＳ１８の処理）の間隔よりも狭いものとなる。そして、コンフォーカル顕微鏡１１は、パーソナルコンピュータ１２からの指示にしたがって、Ｚ方向のトップ位置とボトム位置、それらの間の移動の間隔の設定を行う（図２のステップＳ１９の処理）。
【００５１】
それらの設定が終了した後、ステップＳ２０において、CPU４１は、ユーザの操作によってキャプチャボタン１０２ａが押下されたか否かを判定し、キャプチャボタン１０２ａが押下されるまでは、ステップＳ１２ないしＳ２０の処理が繰り返され、例えば、ユーザの操作に応じた観察ラインＬOの再設定などの各種の調整や設定が再度行われる。
【００５２】
一方、ステップＳ２０において、キャプチャボタン１０２ａが押下されたと判定された場合、ステップＳ２１において、コンフォーカル顕微鏡１１は、ピエゾＺ軸駆動装置（不図示）により、設定されたトップ位置からボトム位置までを所定の間隔でＺ方向に移動させながら、走査部２３による走査ラインＬSに沿ったライン走査を行う。例えば、図３に示すように、実線で示した観察ラインＬO1，ＬO2がユーザにより指示された場合、点線で示した移動ラインＬM1，ＬM2が算出されるので、それらの４本のラインを結んだ１本の走査ラインＬSに沿って、まず、試料Ｓ上の観察ラインＬO1の走査を開始し、その後、観察ラインＬO1の終点に達して観察ラインＬO1の走査が終了すると、そのまま移動ラインＬM1上を移動する（レーザ光は照射しない）。そして、試料Ｓ上の観察ラインＬO2の始点に達すると、観察ラインＬO2の走査を再開し、その後、観察ラインＬO2の終点に達して観察ラインＬO2の走査が終了すると、そのまま移動ラインＬM2上を移動し（レーザ光は照射しない）、試料Ｓ上の観察ラインＬO1の始点に到達する。このようにして、１本の走査ラインＬSにしたがったライン走査が行われる。そして、走査ラインＬSに沿った走査が行われると、受光素子３２から試料Ｓ上の走査ラインＬSに対応する電気信号が出力される。
【００５３】
また、ステップＳ２１において、CPU４１は、受光素子３２からの電気信号に対して所定のデータ処理を施して画像データに変換し、ラインデータを取得する。なお、ここで取得される画像データは、走査ラインＬSに沿ったライン走査により得られるライン状のデータであるため、ラインデータと称している。
【００５４】
ステップＳ２２において、CPU４１は、取得したラインデータから、観察ラインＬO1により指定した断層面の画像データと、観察ラインＬO2により指定した断層面の画像データとに切り分ける。すなわち、ラインデータは、１本の走査ラインＬSに沿った走査により得られる画像データであるため、図３に示したように、観察ラインＬO1と観察ラインＬO2のデータとが交互に配置されたものとなるだけでなく、移動ラインＬM1，ＬM2上を移動している際のデータが含まれている。そこで、CPU４１は、例えば時間的な情報やフラグ情報などを用いて、ラインデータから、観察対象の試料Ｓの断層面画像をそれぞれ生成するための観察ラインＬO1の画像データと、観察ラインＬO2の画像データとを切り分ける。
【００５５】
ステップＳ２３において、CPU４１は、切り分けた観察ラインＬO1の画像データと、観察ラインＬO2の画像データを、図５に示すように、各観察ラインＬOごとに別画面で表示させる。図５の例では、後側の画面には観察ラインＬO1により指定した試料Ｓの断層面画像が、Ｚ方向の移動位置でのライン走査に応じて、図中のＺ方向の矢印方向に向かって１ラインずつ順次表示される。同様にして、前側の画面には観察ラインＬO2により指定した試料Ｓの断層面画像が、Ｚ方向の移動位置に応じて１ラインずつ順次表示される。
【００５６】
ステップＳ２４において、CPU４１は、受光素子３２から出力される電気信号より得られるラインデータの取得が終了したか、つまり、トップ位置から開始したＺ方向の移動が、所定の間隔でＺ方向に移動することによってボトム位置まで達したか否かを判定する。
【００５７】
ステップＳ２４において、ラインデータの取得が終了していないと判定された場合、ステップＳ２１に戻り、Ｚ方向の移動位置がボトム位置に達するまで、所定の間隔で順次Ｚ方向に移動しながら、ＸＹ方向の走査ラインＬSに沿ったライン走査が行われ、各Ｚ方向の移動位置でのラインデータが順次取得され、切り分けられて生成された観察ラインＬO1の画像データと、観察ラインＬO2の画像データがそれぞれ別画面で表示される。
【００５８】
そして、Ｚ方向の移動位置がボトム位置に達して、ラインデータの取得が終了した場合（ステップＳ２４の「Ｙｅｓ」）、例えば、図５の後側の画面では、試料Ｓの観察ラインＬO1による断層面の画像である１枚の断層面画像が表示され、図５の前側の画面では、試料Ｓの観察ラインＬO2による１枚の断層面画像が表示される。なお、これらの断層面画像であるが、観察ラインＬOごとに別画面で表示するのではなく、例えば、図３の顕微鏡画像表示領域１０１ｂ内の試料Ｓの断面画像に重ねて表示するなどして、ユーザが見やすいように表示させることも可能である。
【００５９】
なお、本実施の形態では、トップ位置からボトム位置までの間を所定の間隔ごとにＸＹ方向のライン走査（２次元走査）を行うことになるが、その走査方法としては、例えば、次の２つの方法がある。第１の方法としては、Ｚ方向の移動位置ごとの走査ラインＬSを個別なものとして考え、Ｚ方向の移動ごとに走査ラインＬSにしたがったライン走査を完結する方法がある。この場合、ライン走査とＺ方向の移動とが順次繰り返される。第２の方法としては、Ｚ方向の移動を含む走査ラインＬS（螺旋状に繋がった１本のラインである）、すなわち、トップ位置からボトム位置までをＺ方向に順次移動しながら、いわば一筆書きのようにしてライン走査をする方法がある。この場合の走査ラインＬSの決定方法について図３を用いて説明すると、観察ラインＬO1の終点と、観察ラインＬO2の始点とを結ぶ移動ラインＬM1は前述の通り求められる。また、観察ラインＬO1の始点と、観察ラインＬO2の終点からＺ方向に設定した量だけ移動した位置とを結ぶ移動ラインＬM2Zは、上述した移動ラインＬM1と同様の手順で求め、これを繰り返し行う。これらの走査方法は、例えば、走査部２３を構成する機構などにより決定される。
【００６０】
また、観察ラインＬOの指定方法であるが、図３に示した指定方法は一例であり、それ以外の指定方法であってもよい。例えば、図６に示すように、観察ラインＬO1と観察ラインＬO2とが直交するように指定された場合、上述した図２のステップＳ１７の処理で説明したように、それらの観察ラインＬO間を結ぶ移動ラインＬM1，ＬM2がそれぞれ算出され、それらの４本のラインを繋ぎ合わせた走査ラインＬSにしたがったライン走査が行われる。また、例えば、図７に示すように、観察ラインＬO1，ＬO2，ＬO3の３本の観察ラインＬOが指定された場合も同様に、それらの観察ラインＬO間を結ぶ移動ラインＬM1，ＬM2，ＬM3がそれぞれ算出され、それらの６本のラインを繋ぎ合わせた走査ラインＬSにしたがったライン走査が行われる。このように、観察ラインＬOの指定方法に関係なく、任意の観察ラインＬOに対して本発明を適用することができる。
【００６１】
以上のように、本発明によれば、移動ラインＬMにより複数の観察ラインＬOを繋ぎ合わせて１本の走査ラインＬSとするので、観察ラインＬOごとに走査開始位置を切り替える必要がなく、高速なライン走査を行うことが可能となる。
【００６２】
従来のフリーライン観察では、複数の観察ラインＬOが指定された場合、１つ目の観察ラインＬO1分の断層面を走査した後に、２つ目の観察ラインＬO2分の断層面の走査が行われるため、各観察ラインＬOの同時性が失われてしまう。一方、本発明では、繋ぎ合わされた１本の走査ラインＬSにしたがった走査を行って、得られた画像データを設定された複数の観察ラインＬOごとに切り分けて、観察ラインＬOごとの試料Ｓの断層面の画像データを生成するので、同時性を有した複数ライン走査を実現できる。
【００６３】
また、複数の観察ラインＬOを指定してフリーライン観察を行う場合に、観察範囲を含めた長方形の領域を指定し、その領域を走査する方法が従来から知られており、この方法を用いた場合には走査開始位置の切り替えがないために複数ライン走査を行う場合よりも速く画像取得をすることができる。しかし、この方法であると、観察に必要のない領域まで画像取得を行うため効率的ではなく、また、速い現象を捉える場合には使用できるケースが限られてしまうのが現状である。
【００６４】
なお、本明細書において、システムとは、コンフォーカル顕微鏡１１、パーソナルコンピュータ１２、入力装置１３、及び表示装置１４からなる複数の装置により構成される装置全体を表すものであるが、それらの複数の装置を、１つの装置を構成する一処理部であるとして捉えてもよい。すなわち、顕微鏡システム１は、コンフォーカル顕微鏡１１に対応する一処理部としての顕微鏡本体部、パーソナルコンピュータ１２に対応する一処理部としての制御部、入力装置１３に対応する一処理部としての入力部、表示装置１４に対応する一処理部としての表示部とからなる１つの装置として捉えてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態においては、コンフォーカル顕微鏡１１から電気信号をパーソナルコンピュータ１２に送り、CPU４１にて、電気信号から画像データを生成し、表示する構成で説明したが、コンフォーカル顕微鏡１１側に画像処理部（不図示）を設けて、その画像処理部が電気信号から画像データを生成してから、パーソナルコンピュータ１２に送る構成としてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態においては、ピエゾＺ軸駆動装置（不図示）によりＺ方向の駆動を行う例について説明したが、勿論、他の駆動手段により駆動してもよく、例えば、対物レンズ２７及びＸＹステージ２８を連続的に移動させることができるＤＣモータなどを用いて駆動することができる。
【００６７】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等に、記録媒体からインストールされる。
【００６８】
この記録媒体は、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、若しくは半導体メモリ等により構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されている記録手段などで構成される。
【００６９】
また、上述した一連の処理を実行させるプログラムは、必要に応じてルータ、モデム等のインターフェースを介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を介してコンピュータにインストールされるようにしてもよい。
【００７０】
なお、本明細書において、記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００７１】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  顕微鏡システム，  １１  コンフォーカル顕微鏡，  １２  パーソナルコンピュータ，  １３  入力装置，  １４  表示装置，  ２１  光源部，  ２２  ダイクロイックミラー，  ２３  走査部，  ２４  瞳投影レンズ，  ２５  結像レンズ，  ２６  レボルバ，  ２７，２７1ないし２７n  対物レンズ，  ２８  ＸＹステージ，  ２９  ミラー，  ３０  結像レンズ，  ３１  ピンホール，  ３２  受光素子，  ４１  CPU，  ４２  メモリ，  ＬM  移動ライン，  ＬO  観察ライン，  ＬS  走査ライン，  Ｓ  試料
【図１】
2010266710.tif 000003
【図２】
2010266710.tif 000004
【図３】
2010266710.tif 000005
【図４】
2010266710.tif 000006
【図５】
2010266710.tif 000007
【図６】
2010266710.tif 000008
【図７】
2010266710.tif 000009