(57)【要約】【課題】所望の位置や形状等にパターン照射が行われるように較正することができる光学装置を提供する。【解決手段】光学装置１００は、レーザ光源１と、レーザ光源１からのレーザ光を標本１１に照射する対物レンズ１０、対物レンズ１０の瞳共役位置に配置されてレーザ光の位相を変調するＬＣＯＳ３、標本１１の画像を生成するためにレーザ光を標本１１上で走査するガルバノミラー６、標本１１からの観察光を検出するＰＭＴ１３及びコンピュータ７０を備える。コンピュータ７０は、ＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報から標本１１の画像を生成し、且つ、レーザ光によって標本１１に形成すべきパターンに応じてレーザ光の位相の変調量をＬＣＯＳ３に設定する。コンピュータ７０は、標本１１に形成すべきパターンと生成された画像から取得されるレーザ光が照射されたパターンとに基づいてＬＣＯＳ３に設定される変調量を補正する。【選択図】図１
2014112122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を標本に照射する対物レンズと、
前記対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記レーザ光の位相を変調する位相変調型の空間光変調器と、
前記標本の画像を生成するために前記レーザ光を前記標本上で走査する走査部と、
前記標本からの観察光を検出する検出器と、
前記検出器からの信号と前記走査部の制御情報とに基づいて前記標本の画像を生成する画像生成部と、
前記レーザ光によって前記標本に形成すべきパターンに応じて、前記レーザ光の位相の変調量を前記位相変調型の空間光変調器に設定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記標本は、蛍光標本であり、
前記制御部は、
前記画像生成部で生成された、前記レーザ光の照射により褪色した蛍光標本の画像から前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、
前記蛍光標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学装置において、
前記走査部は、前記対物レンズと前記位相変調型の空間光変調器の間に配置され、
前記制御部は、
前記標本に形成すべきパターンであって前記標本上の基準位置からシフトした位置にレーザ光を照射するパターンに対応する変調量を前記位相変調型の空間光変調器に設定し、
前記走査部が前記レーザ光を前記標本上で走査することにより前記画像生成部で生成された画像から、前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、
前記標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光学装置において、さらに、
前記空間光変調器が配置されたレーザ光路と前記検出器が配置された観察光路とを形成する光路分岐手段と、
前記光路分岐手段と前記検出器との間に配置された共焦点光学系と、を備え、
前記走査部は、前記光路分岐手段と前記共焦点光学系の間に配置され、
前記制御部は、
前記レーザ光が照射されている間に前記走査部が前記レーザ光を前記標本上で走査することにより前記画像生成部で生成された画像から、前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、
前記標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光学装置において、さらに、
前記空間光変調器が配置されたレーザ光路と前記検出器が配置された観察光路とを形成する光路分岐手段を備え、
前記走査部は、前記光路分岐手段と前記検出器の間に配置される
ことを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学装置において、さらに、
前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記レーザ光の波長毎に格納する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記レーザ光の波長に対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学装置において、さらに、
前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記対物レンズ毎に格納する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記対物レンズに対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学装置において、さらに、
前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記標本に形成すべきパターンの照射範囲毎に格納する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記標本に形成すべきパターンに対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する
ことを特徴とする光学装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学装置において、
前記補正パラメータは、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した座標変換の係数である
ことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、特に、標本に形成される光のパターンを補正する較正機能を備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を用いて光のパターン照射を行う顕微鏡が知られている。
【０００３】
パターン照射に用いられる空間光変調器は、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置される位相変調型の空間光変調器と、対物レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に配置される強度変調型の空間光変調器と、に大別される。
【０００４】
位相変調型の空間光変調器としては、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）が知られている。特許文献１には、ＬＣＯＳからなる位相変調型の空間光変調器を用いて刺激光のパターン照射を行う手段と、走査手段を用いて光を標本上で走査して標本の画像を取得する手段とを備えた顕微鏡が開示されている。
一方、強度変調型の空間光変調器としては、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device、ＤＭＤは商標）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０９９９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、顕微鏡で光のパターン照射を行う場合、標本に形成すべきパターンの形状や照射位置の指定は、標本の画像が表示された画面上で行われるが、実際には、光学系の誤差により画面上で指定したどおりの位置や形状等にパターン照射が行われない場合も少なくない。このため、画面上で指定したどおりにパターン照射が行われるように、顕微鏡や顕微鏡を備える光学装置を較正する技術が求められている。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、所望の位置や形状等にパターン照射が行われるように較正することができる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を標本に照射する対物レンズと、前記対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記レーザ光の位相を変調する位相変調型の空間光変調器と、前記標本の画像を生成するために前記レーザ光を前記標本上で走査する走査部と、前記標本からの観察光を検出する検出器と、前記検出器からの信号と前記走査部の制御情報とに基づいて前記標本の画像を生成する画像生成部と、前記レーザ光によって前記標本に形成すべきパターンに応じて、前記レーザ光の位相の変調量を前記位相変調型の空間光変調器に設定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の光学装置において、前記標本は、蛍光標本であり、前記制御部は、前記画像生成部で生成された、前記レーザ光の照射により褪色した蛍光標本の画像から前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、前記蛍光標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の光学装置において、前記走査部は、前記対物レンズと前記位相変調型の空間光変調器の間に配置され、前記制御部は、前記標本に形成すべきパターンであって前記標本上の基準位置からシフトした位置にレーザ光を照射するパターンに対応する変調量を前記位相変調型の空間光変調器に設定し、前記走査部が前記レーザ光を前記標本上で走査することにより前記画像生成部で生成された画像から、前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、前記標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１の態様に記載の光学装置において、さらに、前記空間光変調器が配置されたレーザ光路と前記検出器が配置された観察光路とを形成する光路分岐手段と、前記光路分岐手段と前記検出器との間に配置された共焦点光学系と、を備え、前記走査部は、前記光路分岐手段と前記共焦点光学系の間に配置され、前記制御部は、前記レーザ光が照射されている間に前記走査部が前記レーザ光を前記標本上で走査することにより前記画像生成部で生成された画像から、前記レーザ光が照射されたパターンを取得し、前記標本に形成すべきパターンと前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて、前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の光学装置において、さらに、前記空間光変調器が配置されたレーザ光路と前記検出器が配置された観察光路とを形成する光路分岐手段を備え、前記走査部は、前記光路分岐手段と前記検出器の間に配置される光学装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載の光学装置において、さらに、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記レーザ光の波長毎に格納する記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記レーザ光の波長に対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載の光学装置において、さらに、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記対物レンズ毎に格納する記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記対物レンズに対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載の光学装置において、さらに、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した補正パラメータを前記標本に形成すべきパターンの照射範囲毎に格納する記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部に格納されている前記補正パラメータのうちの前記標本に形成すべきパターンに対応する前記補正パラメータに基づいて前記位相変調型の空間光変調器に設定される前記変調量を補正する光学装置を提供する。
【００１５】
本発明の第９の態様は、第６の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の光学装置において、前記補正パラメータは、前記標本に形成すべきパターンと前記画像生成部で生成された画像から取得される前記レーザ光が照射されたパターンとに基づいて算出した座標変換の係数である光学装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所望の位置や形状等にパターン照射が行われるように較正することができる光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る光学装置の構成を示した図である。
【図２】図１の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。
【図３】図１の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。
【図４】射影変換を説明するための図である。
【図５】アフィン変換を説明するための図である。
【図６】図１の光学装置で行われるパターン照射処理のフローチャートである。
【図７】図１の光学装置で行われる別の較正処理のフローチャートである。
【図８】図１の光学装置で行われる別の較正処理を説明するための図である。
【図９】本発明の実施例２に係る光学装置の構成を示した図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る光学装置の構成を示した図である。
【図１１】図１０の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。
【図１２】図１０の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る光学装置の構成を示した図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る光学装置の構成を示した図である。
【図１５】図１４の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。
【図１６】図１４の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。
【図１７】図１４の光学装置で行われる別の較正処理のフローチャートである。
【図１８】図１４の光学装置で行われる別の較正処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本実施例に係る光学装置の構成を示した図である。図１に示される光学装置１００は、標本１１上に任意のパターンの光を照射するパターン照射機能と光のパターンを補正して装置を較正する較正機能とを備えた光学装置である。光学装置１００は、顕微鏡と、顕微鏡を制御するコンピュータ７０と、コンピュータ７０に接続されたモニタ８０及び入力装置９０と、を備えている。
【００２０】
光学装置１００を構成する顕微鏡は、レーザ光源１と、対物レンズ１０と、対物レンズ１０の瞳位置と光学的に共役な位置に配置された位相変調型の空間光変調器であるＬＣＯＳ３とを有する顕微鏡であって、ＬＣＯＳ３でレーザ光の位相を変調することで標本１１に任意のレーザ光のパターンを形成する。
【００２１】
より具体的には、顕微鏡は、図１に示されるように、レーザ光源１と、ビームエクスパンダ２と、ＬＣＯＳ３と、リレーレンズ４と、０次光カットフィルタ５と、ガルバノミラー６と、リレーレンズ７と、ミラー８と、ダイクロイックミラー９と、対物レンズ１０と、リレーレンズ１２と、光電子増倍管（ＰＭＴ：photomultiplier tube）１３とを備えている。なお、ＬＣＯＳ３とガルバノミラー６は、それぞれ対物レンズ１０の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。また、ＰＭＴ１３も、対物レンズ１０の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。
【００２２】
コンピュータ７０は、ハードディスクやメモリなどからなる記憶部７１を備えていて、顕微鏡の構成要素のうちの少なくとも、レーザ光源１、ＬＣＯＳ３、ガルバノミラー６、及び、ＰＭＴ１３に接続されている。コンピュータ７０は、これらの構成要素を制御するとともに、これらの構成要素からの信号を受信し処理するように構成されている。
【００２３】
以上のように構成された光学装置１００では、レーザ光源１から出射されたレーザ光は、ビームエクスパンダ２で光束径を調整され、ＬＣＯＳ３に入射する。ＬＣＯＳ３は、各々が独立して制御される二次元に配置された複数のピクセル素子を備えていて、ＬＣＯＳ３に入射したレーザ光は、入射したピクセル素子でその位相が変調される。この位相変調は、標本１１に形成すべきパターンとして入力装置９０から入力されたパターンに応じて、コンピュータ７０がレーザ光の位相の変調量をＬＣＯＳ３に（より詳細には、各ピクセル素子に）設定することにより、行われる。その後、レーザ光はリレーレンズ４、ガルバノミラー６、リレーレンズ７を介してミラー８に入射するが、ＬＣＯＳ３で生じた０次回折光はリレーレンズ４中に設けられた０次光カットフィルタ５でカットされる。レーザ光は、ミラー８で対物レンズ１０の光軸方向に反射し、レーザ光を透過させ且つ蛍光を反射する特性を有するダイクロイックミラー９を透過して、対物レンズ１０に入射する。そして、対物レンズ１０がレーザ光を標本１１に照射して、ＬＣＯＳ３での位相変調に応じたレーザ光のパターンが標本１１上に形成される。
【００２４】
なお、標本１１の画像を生成する場合には、光学装置１００では、０次光カットフィルタ５を光路から取り除いた上で、ＬＣＯＳ３でレーザ光の位相を変調することなく、標本１１にレーザ光を照射する。そして、対物レンズ１０とＬＣＯＳ３の間に配置されたガルバノミラー６により、対物レンズ１０の光軸と直交するＸＹ方向に標本１１上でレーザ光を走査する。レーザ光の照射により標本１１から生じた蛍光は、対物レンズ１０を介して入射するダイクロイックミラー９で反射し、リレーレンズ１２を介してＰＭＴ１３に入射する。蛍光を検出したＰＭＴ１３は電気信号をコンピュータ７０へ送信する。コンピュータ７０は、ＰＭＴ１３からの電気信号を受信し、受信した電気信号と走査位置を示すガルバノミラー６の制御情報から標本１１の画像を生成する。つまり、光学装置１００では、ガルバノミラー６は、標本１１の画像を生成するために標本１１上でレーザ光を走査する走査部であり、ＰＭＴ１３は、標本１１からの観察光である蛍光を検出する検出器である。また、コンピュータ７０は、パターン照射時にはレーザ光によって標本１１に形成すべきパターンに応じてレーザ光の位相の変調量をＬＣＯＳ３に設定する制御部として機能するとともに、画像生成時にはＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報とに基づいて標本１１の画像を生成する画像生成部として機能する。
【００２５】
図２は、図１の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。図３は、図１の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。以下、図２及び図３を参照しながら、本実施例に係る光学装置１００で行われる較正処理について具体的に説明する。なお、図２に示す較正処理は、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
【００２６】
まず、光学装置１００の使用者がステージ上に標本１１として蛍光板ＦＰを設定する（ステップＳ１０１）。蛍光板ＦＰは、光学装置１００の較正のために用いられる蛍光標本であり、全面に蛍光体が塗られた平板である。
【００２７】
コンピュータ７０は、蛍光板ＦＰが設定されると、蛍光板ＦＰのリファレンス画像を取得する（ステップＳ１０３）。具体的には、まず、０次光カットフィルタ５を光路上から取り除く。そして、ＬＣＯＳ３で位相変調を行うことなく、ガルバノミラー６を用いてレーザ光源１からのレーザ光を蛍光板ＦＰ上で走査する。さらに、蛍光板ＦＰからの蛍光を検出したＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報に基づいて蛍光板ＦＰのリファレンス画像である画像Ｍ１１を生成し、モニタ８０に表示させる。ここで、リファレンス画像とは、ＬＣＯＳ３で位相変調を行うことなく取得した画像を示している。
【００２８】
その後、光学装置１００の使用者が、リファレンス画像である画像Ｍ１１が表示されているモニタ８０を参照しながら、入力装置９０を用いて蛍光板ＦＰに形成すべきパターンを指定する。例えば、図３（ａ）に例示されるように、使用者が画像Ｍ１１上に４点（位置ａ１、位置ａ２、位置ａ３、位置ａ４の４点）を指定して、その４点からなる照射パターンを指定する。
【００２９】
コンピュータ７０は、使用者が画像Ｍ１１上に指定したパターンを読み取ってレーザ光の照射パターンとして設定する（ステップＳ１０５）。ここでは、照射パターンとして、位置ａ１、位置ａ２、位置ａ３、位置ａ４の４点の情報が設定される。そして、照射パターンからＬＣＯＳ３での位相の変調量を算出し、その変調量をＬＣＯＳ３に設定する（ステップＳ１０７）。より詳細には、各ピクセル素子での位相の変調量を算出し、その変調量を各ピクセル素子に設定する。
【００３０】
設定が完了すると、コンピュータ７０は、蛍光板ＦＰにパターン照射を行う（ステップＳ１０９）。具体的には、０次光カットフィルタ５を光路上に挿入してから、レーザ光源１を発光させて、ＬＣＯＳ３に設定された変調量に応じたパターンを蛍光板ＦＰ上に形成する。なお、このパターン照射では、レーザ光が照射された蛍光板ＦＰの部位が褪色するように、十分な光量が蛍光板ＦＰに照射される。
【００３１】
パターン照射が終了すると、ＬＣＯＳ３の変調量の設定を解除する（ステップＳ１１０）。つまり、ＬＣＯＳ３がレーザ光の位相変調を行うことなく単なるミラーとして機能するように、設定を変更する。
【００３２】
その後、コンピュータ７０は、再び蛍光板ＦＰの画像を取得する（ステップＳ１１１）。具体的には、ステップＳ１０３と同様に、まず、０次光カットフィルタ５を光路上から取り除く。そして、ＬＣＯＳ３で位相変調を行うことなく、図３（ｂ）に示されるように、ガルバノミラー６を用いてレーザ光源１からのレーザ光を、パターン照射された部位が褪色した蛍光板ＦＰ上で走査する。さらに、蛍光を検出したＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報とに基づいて蛍光板ＦＰの画像Ｍ１２を生成し、モニタ８０に表示させる。図３（ｃ）は、モニタ８０に表示される画像Ｍ１２を示した図であり、パターン照射により褪色した部位である４点（位置ｂ１、位置ｂ２、位置ｂ３、位置ｂ４の４点）が示されている。
【００３３】
コンピュータ７０は、画像Ｍ１２から照射パターンを取得する（ステップＳ１１３）。つまり、実際に蛍光板ＦＰに照射されたレーザ光の照射パターンを、レーザ光の照射により褪色した蛍光板ＦＰの画像Ｍ１２から取得する。具体的には、位置ｂ１、位置ｂ２、位置ｂ３、位置ｂ４の４点の情報を取得する。
【００３４】
そして、コンピュータ７０は、ステップＳ１０５で設定したパターンとステップＳ１１３で取得したパターンから補正パラメータを算出する（ステップＳ１１５）。なお、補正パラメータとは、蛍光板ＦＰに形成すべきパターン（つまり、設定したパターン）とレーザ光が照射されたパターンとの間にズレが生じることを踏まえて、所望のパターンを蛍光板ＦＰに形成するために指定すべきパターンを算出するためのパラメータである。より具体的には、所望のパターンを示す座標を指定すべきパターンを示す座標に変換するための座標変換の係数である。ここでは、４組（位置ａ１と位置ｂ１、位置ａ２と位置ｂ２、位置ａ３と位置ｂ３、位置ａ４と位置ｂ４の４組）の情報が取得されているため、これらの４組の情報から射影変換の係数を補正パラメータとして算出することができる。図４は、射影変換前後の画像を例示した図である。射影変換によれば、パターンの平行移動、拡大縮小、回転、せん断、及び、台形ひずみを補正することができる。
【００３５】
なお、３組の情報が取得されている場合には、アフィン変換の係数を補正パラメータとして算出することができる。図５は、アフィン変換前後の画像を例示した図である。アフィン変換によれば、パターンの平行移動、拡大縮小、回転、せん断を補正することができる。また、２組の情報が取得されている場合には、パターンの平行移動、拡大縮小、回転を補正するための座標変換の係数を、１組の情報が取得されている場合には、パターンの平行移動を補正するための座標変換の係数を、補正パラメータとして算出することができる。また、５組以上の情報が取得されている場合には、最小二乗法を使用してアフィン変換や射影変換を適用しても良く、さらに他の任意の手法で補正パラメータを算出しても良い。このように、得られる情報の組数が多いほど高度な座標変換が可能であり、パターンをより正確に補正することができるため、少なくとも３組以上の情報を取得することが望ましい。
【００３６】
最後に、コンピュータ７０は、算出した補正パラメータを記憶部７１に格納して（ステップＳ１１７）、較正処理を終了する。なお、補正パラメータは、パターン照射の各種条件と関連付けて格納することが望ましい。具体的には、補正パラメータは、例えば、レーザ光の波長、対物レンズ、または、標本に形成すべきパターンの照射範囲に関連付けて、これらの情報（波長、対物レンズ、照射範囲）毎に格納されることが望ましい。これは、レーザ光の波長や対物レンズが異なると光学装置１００におけるレーザ光に対する作用も異なり、その結果、パターン照射の位置や形状等のズレも異なるからである。また、照射範囲の大きさにより照射範囲全体の補正精度に違いが生じ得るからである。
【００３７】
図６は、図１の光学装置で行われるパターン照射処理のフローチャートである。以下、図６を参照しながら、較正後の本実施例に係る光学装置１００で行われるパターン照射処理について具体的に説明する。なお、図６に示すパターン照射処理も、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
【００３８】
まず、光学装置１００の使用者がステージ上に標本１１として蛍光標本ＦＳを設定する（ステップＳ２０１）。蛍光標本ＦＳは、パターン照射及び観察の対象となる、蛍光板ＦＰとは異なる標本である。
【００３９】
コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳが設定されると、ステップＳ１０３と同様の方法により、蛍光標本ＦＳのリファレンス画像を取得し（ステップＳ２０３）、取得した画像をモニタ８０に表示させる。
【００４０】
その後、光学装置１００の使用者が、モニタ８０を参照しながら、入力装置９０を用いて蛍光標本ＦＳに形成すべきパターンを指定する。説明を簡略化するために、以降では、図２に示す較正処理で指定したパターンと同じパターンが指定された場合を例に説明するが、ここで指定するパターンは、図２に示す較正処理で指定したパターンと同じパターンに限られず、任意の照射パターンを指定することができる。
【００４１】
コンピュータ７０は、使用者が指定したパターンを読み取ってレーザ光の照射パターンとして設定する（ステップＳ２０５）。つまり、照射パターンとして、位置ａ１、位置ａ２、位置ａ３、位置ａ４の４点の情報が設定される。
【００４２】
次に、コンピュータ７０は、記憶部７１から補正パラメータを取得する（ステップＳ２０７）。なお、補正パラメータがレーザ光の波長毎または対物レンズ毎に格納されている場合には、パターン照射で使用するレーザ光の波長または対物レンズに関連付けて格納されている補正パラメータを取得する。また、補正パラメータが照射範囲毎に格納されている場合には、ステップＳ２０５で設定したパターンに最も近い照射範囲に関連付けて格納されている補正パラメータを取得する。
【００４３】
そして、コンピュータ７０は、ステップＳ２０５で設定した照射パターンとステップＳ２０７で取得した補正パラメータからＬＣＯＳ３での位相の変調量を算出し、設定する（ステップＳ２０９）。より詳細には、まず、座標変換の係数である補正パラメータを用いてステップＳ２０５で設定した照射パターンを座標変換し、設定した照射パターンを得るために設定すべき照射パターンを算出する。そして、算出された照射パターンから各ピクセル素子での位相の変調量を算出し、その変調量を各ピクセル素子に設定する。
【００４４】
最後に、コンピュータ７０は、０次光カットフィルタ５を光路上に挿入し、レーザ光源１を発光させることで、蛍光標本ＦＳにパターン照射を行う（ステップＳ２１１）。
【００４５】
以上のように、光学装置１００では、コンピュータ７０は、補正パラメータを用いて設定された照射パターンを補正し、補正した照射パターンから位相変調量を算出する。換言すると、コンピュータ７０は、標本に形成すべきパターンと生成された画像から取得されるレーザ光が照射されたパターンとに基づいてＬＣＯＳ３に設定される変調量を補正する。これにより、標本に設定された照射パターンを形成することができる。従って、光学装置１００によれば、図２に示す較正処理を事前に行ってから図３に示すパターン照射処理を行うことで、所望の位置や形状等のパターン照射を行うことができる。特に本実施例では、パターン照射を行う照明光路を１つのみ使用するので簡単な構成で校正処理を実現できる。また、図２に示す較正処理では、補正パラメータを算出するために必要な情報を多点照射により一度に得ることができるため、光学装置１００は、高度な座標変換が可能な補正パラメータを容易に算出することができる。
【００４６】
なお、以上では、較正処理に蛍光板ＦＰを使用する例を示したが、較正処理に使用される標本は、蛍光板ＦＰに限られない。パターン照射によりレーザ光が照射された部位が褪色する標本であればよいため、蛍光板ＦＰの代わりに、任意の蛍光標本を用いることができる。
また、以上の構成では検出器が二光子励起による蛍光を検出することを想定しているが、検出器が検出する蛍光は二光子励起によって生じたものに限られない。一光子励起による蛍光を検出するときは、デスキャン機構と共焦点絞りを経た位置に検出器を配置することにより実現できる。
【００４７】
また、光学装置１００は、図２に示す較正処理の代わりに別の較正処理を行うことで較正されてもよい。図７は、図１の光学装置で行われる別の較正処理のフローチャートである。図８は、図１の光学装置で行われる別の較正処理を説明するための図である。以下、図７及び図８を参照しながら、本実施例に係る光学装置１００で行われる別の較正処理について具体的に説明する。なお、図７に示す較正処理は、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
【００４８】
まず、光学装置１００の使用者がステージ上に標本１１として格子標本ＬＳを設定する（ステップＳ３０１）。格子標本ＬＳは、図８（ａ）に示されるように、光学装置１００の較正のために用いられる標本面に格子チャートが描かれた標本であり、格子チャートの中心が基準位置である位置ｃ１に一致するように設定する。
【００４９】
コンピュータ７０は、格子標本ＬＳが設定されると、格子標本ＬＳのリファレンス画像を取得する（ステップＳ３０３）。具体的には、まず、０次光カットフィルタ５を光路上から取り除く。そして、ＬＣＯＳ３で位相変調を行うことなく、図８（ｂ）に示すように、ガルバノミラー６を用いてレーザ光源１からのレーザ光を格子標本ＬＳ上で走査する。さらに、ＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報に基づいて格子標本ＬＳのリファレンス画像である画像Ｍ２１を生成し、モニタ８０に表示させる。図８（ｃ）は、モニタ８０に表示される画像Ｍ２１を示した図である。なお、以降では、説明を簡略化するために、画像Ｍ２１中の格子チャートの中心が、画像Ｍ２１の中心であって基準位置である位置ｃ１に対応する位置ｄ１に一致している場合を例に説明する。
【００５０】
コンピュータ７０は、リファレンス画像が取得されると、格子標本ＬＳ上の基準位置ｃ１からシフトした位置にレーザ光を照射するパターンを設定する（ステップＳ３０５）。具体的には、例えば、図８（ｄ）に例示されるように、格子標本ＬＳ中の格子チャートの中心から左上にシフトした位置ｃ２での１つの点を、レーザ光を照射するパターンとして設定する。即ち、位置ｃ２は、ガルバノミラー６が所定の位置にあるときに格子標本ＬＳに形成されるべきパターンを示している。その後、位置ｃ２からなる照射パターンからＬＣＯＳ３での位相の変調量を算出し、その変調量をＬＣＯＳ３に設定する（ステップＳ３０７）。
【００５１】
設定が完了すると、コンピュータ７０は、０次光カットフィルタ５を光路上に挿入してからレーザ光源１を発光させる。そして、図８（ｅ）に示すように、ＬＣＯＳ３での位相変調によって格子標本ＬＳにパターン照射を行いながらガルバノミラー６により格子標本ＬＳ上でレーザ光を走査する。さらに、ＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー６の制御情報とに基づいて格子標本ＬＳの画像Ｍ２２を生成し、モニタ８０に表示させる（ステップＳ３０９）。図８（ｆ）は、モニタ８０に表示される画像Ｍ２２を示した図であり、位置ｄ２は画像Ｍ２２の中心を示している。
【００５２】
次に、コンピュータ７０は、画像Ｍ２２からレーザ光が実際に照射された照射パターンを取得する（ステップＳ３１１）。ここでは、画像Ｍ２２の中心である位置ｄ２を実際にレーザ光が照射されたパターンとして取得する。
【００５３】
その後、コンピュータ７０は、予定したすべての照射パターンで画像を取得したか否かを判断する（ステップＳ３１３）。格子チャートの中心から左上にシフトした位置からなる照射パターンに加えて、右上、右下、左下にシフトした位置からなる照射パターンも予定している場合であれば、ステップＳ３０５に戻って、それぞれの照射パターン毎にステップＳ３０５からステップＳ３１１までの処理を繰り返す。これにより、標本に形成すべきパターン(設定したパターン（ここでは点）)として図示しない位置ｃ３、位置ｃ４、位置ｃ５が得られ、画像から算出されるレーザ光が照射されたパターン（取得したパターン（ここでは点））として図示しない位置ｄ３、位置ｄ４、位置ｄ５が得られる。
【００５４】
すべての照射パターンについて画像取得が完了していると判断すると、コンピュータ７０は、設定したパターンと取得したパターンから格子標本の格子チャートを基にして補正パラメータを算出する（ステップＳ３１５）。ここでは、４組（位置ｃ２と位置ｄ２、位置ｃ３と位置ｄ３、位置ｃ４と位置ｄ４、位置ｃ５と位置ｄ５）の情報が取得されているため、図２のステップ１１５と同様に、４組の情報から射影変換の係数を補正パラメータとして算出する。
【００５５】
最後に、コンピュータ７０は、算出した補正パラメータを記憶部７１に格納して（ステップＳ３１７）、較正処理を終了する。なお、補正パラメータは、パターン照射の各種条件と関連付けて格納することが望ましい点は、図２に示す較正処理と同様である。
図７に示す較正処理によっても、図２に示す較正処理と同様に、所望の照射パターンが標本に形成されるように光学装置１００を較正することができる。
【００５６】
なお、以上では、格子標本ＬＳが蛍光標本であることを前提として黒い部分が蛍光を発せず、それ以外の白い部分で蛍光を発する蛍光標本を使い図７に示す較正処理を説明したが、図７に示す較正処理は、蛍光標本に限られず、任意の標本を使用することができる。例えば、ダイクロイックミラー９をハーフミラーに置き換えれば、標本としてミラーを使用して図７に示す較正処理を行うこともできる。つまり、本実施例では褪色させる必要がないので、使用する標本選びの自由度が高い校正処理を実現できる。
【実施例２】
【００５７】
図９は、本実施例に係る光学装置の構成を示した図である。図９に示される光学装置１０１は、リレーレンズ７を構成するレンズ７ａとレンズ７ｂの間にダイクロイックミラー３０を含む点、照明手段としてレーザ光源２１、ビームエクスパンダ２２、ガルバノミラー２３及びリレーレンズ２４を含む点、コンピュータ７０がレーザ光源２１及びガルバノミラー２３にも接続されている点が、図１に示す実施例１に係る光学装置１００と異なっている。リレーレンズ２４は、レンズ２４ａとレンズ７ｂからなり、レンズ７ｂはリレーレンズ７とリレーレンズ２４で共有されている。その他の構成は、光学装置１００と同様である。
【００５８】
光学装置１０１は、レーザ光源１から出射されＬＣＯＳ３により位相が変調されるレーザ光を刺激光として使用し、レーザ光源２１から出射されるレーザ光を照明光（励起光）として使用する顕微鏡であり、刺激手段と照明手段を別々に有している点が光学装置１００と異なっている。
【００５９】
光学装置１０１によっても、実施例１に係る光学装置１００と同様に、図２または図７に示す較正処理を事前に行ってから図３に示すパターン照射処理を行うことで、所望のパターン照射を行うことができる。
【００６０】
ただし、光学装置１０１が行う図２に示す較正処理では、レーザ光源２１からのレーザ光を標本上で走査してリファレンス画像を取得し、レーザ光源１からのレーザ光で標本にパターン照射を行って標本を褪色させて、レーザ光源２１からのレーザ光を標本上で走査してパターン照射後の画像を取得する。このように、図２に示す較正処理を行う場合、光学装置１０１は、パターン照射に使用されるレーザ光源１と画像取得に使用されるレーザ光源２１が異なる点が、光学装置１００とは異なっている。
【００６１】
また、光学装置１０１が行う図７に示す較正処理は、レーザ光源１を使用してパターン照射と画像取得を行う点は、光学装置１００が行う場合と同様である。ただし、較正処理後に行われる図６に示すパターン照射処理における照射パターンの設定は、レーザ光源２１からのレーザ光を標本上で走査して取得した画像を参照しながら行われるのが通常である。従って、光学装置１０１では、予め、図７に示す較正処理に加えて、レーザ光源１を使用して取得した画像とレーザ光源２１を使用して取得した画像の位置合わせを行っておくことが望ましい。
【実施例３】
【００６２】
図１０は、本実施例に係る光学装置の構成を示した図である。図１０に示される光学装置１０２は、ミラー８と対物レンズ１０の間のダイクロイックミラー９の代わりにビームエクスパンダ２２とガルバノミラー２３の間にダイクロイックミラー４０を含む点、非共焦点検出手段であるリレーレンズ１２及びＰＭＴ１３の代わりに共焦点検出手段である共焦点レンズ４１、共焦点絞り４２、レンズ４３及びＰＭＴ４４を含む点、コンピュータ７０がＰＭＴ４４にも接続されている点が、図９に示す実施例２に係る光学装置１０１と異なっている。ピンホールが形成された共焦点絞り４２は、対物レンズ１０の焦点位置（標本１１）と光学的に共役な位置に配置されていて、共焦点レンズ４１とともに共焦点光学系を構成している。ダイクロイックミラー３０は、パターン照射を行うためにＬＣＯＳ３が配置されたレーザ光路と観察光を検出するために検出器であるＰＭＴ４４が配置された観察光路とを形成する光路分岐手段であり、共焦点光学系は、ダイクロイックミラー３０とＰＭＴ４４との間に配置されている。その他の構成は、光学装置１０１と同様である。
【００６３】
光学装置１０２によっても、実施例２に係る光学装置１０１と同様に、図２または図７に示す較正処理を事前に行ってから図３に示すパターン照射処理を行うことで、所望のパターン照射を行うことができる。
【００６４】
さらに、光学装置１０２は、図２または図７に示す較正処理の代わりに別の較正処理を行うことで較正されてもよい。図１１は、図１０の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。図１２は、図１０の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。以下、図１１及び図１２を参照しながら、本実施例に係る光学装置１０２で行われる較正処理について具体的に説明する。なお、図１１に示す較正処理は、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
まず、光学装置１０２の使用者がステージ上に標本１１として蛍光標本ＦＳを設定する（ステップＳ４０１）。
【００６５】
コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳが設定されると、蛍光標本ＦＳのリファレンス画像を取得する（ステップＳ４０３）。具体的には、ガルバノミラー２３を用いてレーザ光源２１からのレーザ光を蛍光標本ＦＳ上で走査する。そして、レーザ光の照射により蛍光標本ＦＳから生じた蛍光をＰＭＴ４４で検出して、ＰＭＴ４４からの信号とガルバノミラー２３の制御情報に基づいて蛍光標本ＦＳのリファレンス画像である画像Ｍ３１を生成し、モニタ８０に表示させる。
【００６６】
その後、光学装置１０２の使用者が、リファレンス画像である画像Ｍ３１が表示されているモニタ８０を参照しながら、入力装置９０を用いて蛍光標本ＦＳに形成すべきパターンを指定する。例えば、図１２（ａ）に例示されるように、使用者が画像Ｍ３１上に４点（位置ｅ１、位置ｅ２、位置ｅ３、位置ｅ４の４点）を指定して、その４点からなる照射パターンを指定する。
【００６７】
コンピュータ７０は、使用者が画像Ｍ３１上に指定したパターンを読み取ってレーザ光の照射パターンとして設定する（ステップＳ４０５）。ここでは、照射パターンとして、位置ｅ１、位置ｅ２、位置ｅ３、位置ｅ４の４点の情報が設定される。そして、照射パターンからＬＣＯＳ３での位相の変調量を算出し、その変調量をＬＣＯＳ３に設定する（ステップＳ４０７）。より詳細には、各ピクセル素子での位相の変調量を算出し、その変調量を各ピクセル素子に設定する。
【００６８】
設定が完了すると、コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳにパターン照射を行いながら画像を取得する（ステップＳ４０９）。具体的には、レーザ光源１を発光させて、ＬＣＯＳ３に設定された変調量に応じたパターンを蛍光標本ＦＳ上に形成する。これと同時に、レーザ光源２１を発光させることなくガルバノミラー２３により蛍光標本ＦＳ上でレーザ光を走査する。つまり、図１２（ｂ）に示すように、レーザ光源１からのレーザ光が照射されている間にガルバノミラー２３により蛍光標本ＦＳ上でレーザ光を走査する。これにより、ガルバノミラー２３で走査している位置がパターン照射でレーザ光が照射されている位置に一致しているときのみＰＭＴ４４で蛍光が検出される。さらに、蛍光を検出したＰＭＴ４４からの信号とガルバノミラー２３の制御情報に基づいて蛍光標本ＦＳの画像Ｍ３２を生成し、モニタ８０に表示させる。図１２（ｃ）は、モニタ８０に表示される画像Ｍ３２を示した図であり、パターン照射によりレーザ光が照射された位置である４点（位置ｆ１、位置ｆ２、位置ｆ３、位置ｆ４の４点）が示されている。
【００６９】
次に、コンピュータ７０は、画像Ｍ３２から照射パターンを取得する（ステップＳ４１１）。具体的には、位置ｆ１、位置ｆ２、位置ｆ３、位置ｆ４の４点の情報を取得する。
【００７０】
その後、コンピュータ７０は、ステップＳ４０５で設定したパターンとステップＳ４１１で取得したパターンから補正パラメータを算出する（ステップＳ４１３）。補正パラメータの算出方法は、図２または図７の較正処理と同様である。
【００７１】
最後に、コンピュータ７０は、算出した補正パラメータを記憶部７１に格納して（ステップＳ４１５）、較正処理を終了する。なお、補正パラメータは、パターン照射の各種条件と関連付けて格納することが望ましい点は、図２または図７に示す較正処理と同様である。
【００７２】
図１１に示す較正処理によっても、図２または図７に示す較正処理と同様に、所望の照射パターンが標本に形成されるように光学装置１０２を較正することができる。また、図１１に示す構成処理を行う光学装置１０２によれば、多点照射が可能であり、且つ、パターン照射と画像取得を同時に行うことができるため、他の較正処理を行う場合に比べてより短時間で、高度な座標変換が可能な補正パラメータを容易に得ることができる。
【００７３】
なお、以上では、図１１に示す較正処理に蛍光標本ＦＳを使用する例を示したが、使用される標本は、蛍光標本ＦＳに限られず、任意の標本を使用することができる。例えば、ダイクロイックミラー３０及びダイクロイックミラー４０をハーフミラーに置き換えれば、標本としてミラーを使用して図１１に示す較正処理を行うこともできる。
【実施例４】
【００７４】
図１３は、本実施例に係る光学装置の構成を示した図である。図１３に示される光学装置１０３は、リレーレンズ４とガルバノミラー６が省略されている点、０次光カットフィルタ５がダイクロイックミラー３０とリレーレンズ７を構成するレンズ７ａとの間に配置されている点が、図９に示す実施例２に係る光学装置１０１と異なっている。その他の構成は、光学装置１０１と同様である。
【００７５】
光学装置１０３によっても、実施例２に係る光学装置１０１と同様に、図２に示す較正処理を事前に行ってから図３に示すパターン照射処理を行うことで、所望のパターン照射を行うことができる。
【実施例５】
【００７６】
図１４は、本実施例に係る光学装置の構成を示した図である。図１４に示される光学装置１０４は、ミラー８の代わりにダイクロイックミラー５１を含む点、ダイクロイックミラー３０の代わりに切り替え式ミラー６３を含み、光源６１、コレクタレンズ６２、切り替え式ミラー６３からなる落射照明手段を含む点、結像レンズ５２と受光素子が２次元に配列されたＣＣＤイメージセンサ５３とからなる検出手段を含む点、コンピュータ７０がＣＣＤイメージセンサ５３及び光源６１にも接続されている点が、図９に示す実施例２に係る光学装置１０１と異なっている。落射照明手段は、ケーラー照明手段である。ただし、本実施例では、ケーラー照明として説明を行うが必ずしもケーラー照明である必要はない。光源６１は、例えば、高圧水銀ランプなどである。ＣＣＤイメージセンサ５３は、対物レンズ１０の焦点位置（標本１１）と光学的に共役な位置に配置されている。その他の構成は、光学装置１０１と同様である。
【００７７】
光学装置１０４によっても、実施例２に係る光学装置１０１と同様に、図２または図７に示す較正処理を事前に行ってから図３に示すパターン照射処理を行うことで、所望のパターン照射を行うことができる。
さらに、光学装置１０４は、図２または図７に示す較正処理の代わりに別の較正処理を行うことで較正されてもよい。
【００７８】
図１５は、図１４の光学装置で行われる較正処理のフローチャートである。図１６は、図１４の光学装置で行われる較正処理を説明するための図である。以下、図１５及び図１６を参照しながら、本実施例に係る光学装置１０４で行われる較正処理について具体的に説明する。なお、図１５に示す較正処理は、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
まず、光学装置１０４の使用者がステージ上に標本１１として蛍光標本ＦＳを設定する（ステップＳ５０１）。
【００７９】
コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳが設定されると、ＣＣＤイメージセンサ５３を用いて蛍光標本ＦＳのリファレンス画像を取得する（ステップＳ５０３）。具体的には、まず、ダイクロイックミラー９を光路から取り除く。そして、光源６１を発光させて蛍光標本ＦＳをケーラー照明で照明する。光源６１からの光の照射により蛍光標本ＦＳから生じた蛍光をＣＣＤイメージセンサ５３で検出して、ＣＣＤイメージセンサ５３からの信号に基づいて蛍光標本ＦＳのリファレンス画像である画像Ｍ４１を生成し、モニタ８０に表示させる。
【００８０】
その後、光学装置１０４の使用者が、リファレンス画像である画像Ｍ４１が表示されているモニタ８０を参照しながら、入力装置９０を用いて蛍光標本ＦＳに形成すべきパターンを指定する。例えば、図１６（ａ）に例示されるように、使用者が画像Ｍ４１上に４点（位置ｇ１、位置ｇ２、位置ｇ３、位置ｇ４の４点）を指定して、その４点からなる照射パターンを指定する。
【００８１】
コンピュータ７０は、使用者が画像Ｍ４１上に指定したパターンを読み取ってレーザ光の照射パターンとして設定する（ステップＳ５０５）。ここでは、照射パターンとして、位置ｇ１、位置ｇ２、位置ｇ３、位置ｇ４の４点の情報が設定される。そして、照射パターンからＬＣＯＳ３での位相の変調量を算出し、その変調量をＬＣＯＳ３に設定する（ステップＳ５０７）。より詳細には、各ピクセル素子での位相の変調量を算出し、その変調量を各ピクセル素子に設定する。
【００８２】
設定が完了すると、コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳにパターン照射を行いながらＣＣＤイメージセンサ５３で画像を取得する（ステップＳ５０９）。具体的には、まず、ダイクロイックミラー９を光路から外す。そして、切り替え式ミラー６３の向きを変えてからレーザ光源１を発光させて、ＬＣＯＳ３に設定された変調量に応じたパターンを蛍光標本ＦＳ上に形成する。さらに、レーザ光源１からのレーザ光のパターン照射により蛍光標本ＦＳから生じた蛍光をＣＣＤイメージセンサ５３で検出して、ＣＣＤイメージセンサ５３からの信号に基づいて蛍光標本ＦＳの画像Ｍ４２を生成し、モニタ８０に表示させる。図１６（ｂ）は、モニタ８０に表示される画像Ｍ４２を示した図であり、パターン照射によりレーザ光が照射された位置である４点（位置ｈ１、位置ｈ２、位置ｈ３、位置ｈ４の４点）のみが光っている様子が示されている。
【００８３】
次に、コンピュータ７０は、画像Ｍ４２から照射パターンを取得する（ステップＳ５１１）。具体的には、位置ｈ１、位置ｈ２、位置ｈ３、位置ｈ４の４点の情報を取得する。
【００８４】
その後、コンピュータ７０は、ステップＳ５０５で設定したパターンとステップＳ５１１で取得したパターンから補正パラメータを算出する（ステップＳ５１３）。補正パラメータの算出方法は、図２、図７または図１１の較正処理と同様である。
【００８５】
最後に、コンピュータ７０は、算出した補正パラメータを記憶部７１に格納して（ステップＳ５１５）、較正処理を終了する。なお、補正パラメータは、パターン照射の各種条件と関連付けて格納することが望ましい点は、図２、図７または図１１に示す較正処理と同様である。
【００８６】
図１５に示す較正処理によっても、図２または図７に示す較正処理と同様に、所望の照射パターンが標本に形成されるように光学装置１０４を較正することができる。また、図１５に示す構成処理を行う光学装置１０４によれば、ＣＣＤイメージセンサ５３で取得した画像を参照しながら照射パターンを指定した場合であっても、標本に所望の照射パターンを形成することができる。
【００８７】
図１７は、図１４の光学装置で行われる別の較正処理のフローチャートである。図１８は、図１４の光学装置で行われる別の較正処理を説明するための図である。以下、図１７及び図１８を参照しながら、本実施例に係る光学装置１０４で行われる別の較正処理について具体的に説明する。なお、図１７に示す較正処理は、コンピュータ７０が記憶部７１に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。
まず、光学装置１０４の使用者がステージ上に標本１１として格子標本ＬＳを設定する（ステップＳ６０１）。
【００８８】
コンピュータ７０は、格子標本ＬＳが設定されると、ＰＭＴ１３とＣＣＤイメージセンサ５３のそれぞれを用いて格子標本ＬＳの２枚のリファレンス画像を取得する（ステップＳ６０３）。具体的には、まず、レーザ光源２１を発光させて、図１８（ａ）に示すようにガルバノミラー２３によりレーザ光源２１からのレーザ光を格子標本ＬＳ上で走査する。そして、格子標本ＬＳを反射した観察光をＰＭＴ１３で検出して、ＰＭＴ１３からの信号とガルバノミラー２３の制御情報とに基づいて格子標本ＬＳの１枚目のリファレンス画像である図１８（ａ）に示す画像Ｍ５１を生成する。次に、ダイクロイックミラー９を光路から取り除いてから光源６１を発光させる。そして、格子標本ＬＳを反射した観察光をＣＣＤイメージセンサ５３で検出して、ＣＣＤイメージセンサ５３からの信号に基づいて格子標本ＬＳの２枚目のリファレンス画像である図１８（ｂ）に示す画像Ｍ５２を生成する。
【００８９】
その後、コンピュータ７０は、ステップＳ６０３で取得した２枚のリファレンス画像から第１の補正パラメータを算出する（ステップＳ６０５）。ここでは、例えば、２枚のリファレンス画像のそれぞれから４つの特徴点の座標情報を取得し、取得した４組の座標情報から、射影変換の係数である第１の補正パラメータを算出する。第１の補正パラメータは、ＰＭＴ１３で取得した画像とＣＣＤイメージセンサ５３で取得した画像のズレを補正するためのものである。
次に、光学装置１０４の使用者がステージ上に標本１１として蛍光標本ＦＳを設定する（ステップＳ６０７）。
【００９０】
コンピュータ７０は、蛍光標本ＦＳが設定されると、ステップＳ６０９からステップＳ６１７の処理を実行する。なお、ステップＳ６０９からステップＳ６１７の処理は、図１５のステップＳ５０３からステップＳ５１１までの処理と同様であるので、説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ６１７の処理が終了すると、コンピュータ７０は、ステップＳ６０９で取得した図１８（ｃ）に示す画像Ｍ５３上で指定した設定したパターン（位置ｉ１、位置ｉ２、位置ｉ３、位置ｉ４）とステップＳ６１７で取得した図１８（ｄ）に示すパターン（位置ｊ１、位置ｊ２、位置ｊ３、位置ｊ４）から第２の補正パラメータを算出する（ステップＳ６１９）。第２の補正パラメータは、ＣＣＤイメージセンサ５３で取得した画像上で指定した照射パターンと実際のレーザ光の照射パターンとのズレを補正するためのものである。
【００９２】
さらに、コンピュータ７０は、ステップＳ６０５で算出した第１の補正パラメータとステップＳ６１９で算出した第２の補正パラメータから第３の補正パラメータを算出する（ステップＳ６２１）。第３の補正パラメータは、ＰＭＴ１３で取得した画像上で指定した照射パターンと実際のレーザ光の照射パターンとのズレを補正するためのものである。
【００９３】
最後に、コンピュータ７０は、ステップＳ６２１で算出した第３の補正パラメータを記憶部７１に格納して（ステップＳ６２３）、較正処理を終了する。なお、第３の補正パラメータに加えて、第１の補正パラメータと第２の補正パラメータも記憶部７１に格納してもよい。また、各補正パラメータは、パターン照射の各種条件と関連付けて格納することが望ましい。
【００９４】
図１７に示す較正処理によっても、図２、図７及び図１５に示す較正処理と同様に、所望の位置や形状等の照射パターンが標本に形成されるように光学装置１０４を較正することができる。また、図１７に示す構成処理を行う光学装置１０４によれば、ＰＭＴ１３で取得した画像を参照しながら照射パターンを指定した場合には、図６に示すパターン照射処理で第３の補正パラメータを用いることで標本に所望の照射パターンを形成する可能であり、ＣＣＤイメージセンサ５３で取得した画像を参照しながら照射パターンを指定した場合には、図６に示すパターン照射処理で第２の補正パラメータを用いることで標本に所望の照射パターンを形成する可能である。従って、検出手段によらず、標本に所望の照射パターンを形成することができる。
【００９５】
上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各実施例に係る光学装置は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
例えば、各実施例では、位相変調型の空間変調器を使用した光学装置として二光子励起、一光子励起を用いたレーザ走査型顕微鏡を中心に励起光の照射パターンの校正について説明したが、強度変調型の空間変調器を採用することもできる。その場合は、強度変調型の空間変調器を像共役、すなわち標本と共役な位置に配置すればよい。
また、各実施例では、レーザ光をガルバノミラーで走査するものとして説明したが、標本を載せたステージを移動させ走査を行ってもよい。すなわち、レーザ光と標本を相対的に移動させることにより走査を行えばよい。
【符号の説明】
【００９６】
１、２１                                    レーザ光源
２、２２                                    ビームエクスパンダ
３                                          ＬＣＯＳ
４、７、１２、２４                          リレーレンズ
５                                          ０次光カットフィルタ
６、２３                                    ガルバノミラー
７ａ、７ｂ、２４ａ、４３                    レンズ
８、６３                                    ミラー
９、３０、４０、５１                        ダイクロイックミラー
１０                                        対物レンズ
１１                                        標本
１３、４４                                  ＰＭＴ
４１                                        共焦点レンズ
４２                                        共焦点絞り
５２                                        結像レンズ
５３                                        ＣＣＤイメージセンサ
６１                                        光源
６２                                        コレクタレンズ
７０                                        コンピュータ
７１                                        記憶部
８０                                        モニタ
９０                                        入力装置
１００、１０１、１０２、１０３、１０４      光学装置
ＦＰ                                        蛍光板
ＦＳ                                        蛍光標本
ＬＳ                                        格子標本
【図１】
2014112122.tif 000003
【図２】
2014112122.tif 000004
【図４】
2014112122.tif 000005
【図５】
2014112122.tif 000006
【図６】
2014112122.tif 000007
【図７】
2014112122.tif 000008
【図９】
2014112122.tif 000009
【図１０】
2014112122.tif 000010
【図１１】
2014112122.tif 000011
【図１３】
2014112122.tif 000012
【図１５】
2014112122.tif 000013
【図１７】
2014112122.tif 000014
【図３】
2014112122.tif 000015
【図８】
2014112122.tif 000016
【図１２】
2014112122.tif 000017
【図１４】
2014112122.tif 000018
【図１６】
2014112122.tif 000019
【図１８】
2014112122.tif 000020