(57)【要約】【課題】簡易な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減する。【解決手段】所定の周期でピークをとるように強度が変化するパルスレーザ光を射出するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から射出されたパルスレーザ光を走査するスキャナ１９と、スキャナ１９により走査されたパルスレーザ光を標本Ｓに照射する対物レンズ２５と、パルスレーザ光の照射によって生じる標本Ｓからの蛍光の光強度を検出して光強度信号に光電変換する観察光検出部２７と、観察光検出部２７により得られた蛍光の光強度信号を画素周期毎に積算して画像情報を生成する画像情報生成部３３と、レーザ光源１１から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部２７による光強度信号のサンプリング周期とのずれによって生じるノイズを光強度信号から除去可能なフィルタ３１とを備えるレーザ顕微鏡装置１００を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期でピークをとるように強度が変化するパルスレーザ光を射出する光源と、
該光源から射出されたパルスレーザ光を走査するスキャナと、
該スキャナにより走査されたパルスレーザ光を標本に照射する対物レンズと、
前記パルスレーザ光の照射によって生じる前記標本からの反射光、蛍光または透過光の光強度を検出して光強度信号に光電変換する観察光検出部と、
該観察光検出部により得られた前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号を画素周期毎に積算して画像情報を生成する画像情報生成部と、
前記光源から発せられる前記パルスレーザ光のパルス周期と前記観察光検出部による前記光強度信号のサンプリング周期とのずれによって生じるノイズを前記光強度信号から除去可能なフィルタとを備えるレーザ顕微鏡装置。
【請求項２】
前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定するノイズ判定部と、
該ノイズ判定部により前記ノイズが含まれると判定された場合に、前記フィルタにより前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号から前記ノイズを除去させるフィルタ制御部とを備える請求項１に記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項３】
前記光源から発せられる前記パルスレーザ光の光強度を検出して光強度信号に光電変換するレーザ光検出部と、
該レーザ光検出部と前記観察光検出部のサンプリング周期とを同期させる同期系制御部とを備え、
前記ノイズ判定部が、前記レーザ光検出部により得られた前記パルスレーザ光の光強度信号に基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定する請求項２に記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光源から発せられる前記パルスレーザ光の光強度を検出して光強度信号に光電変換するレーザ光検出部を備え、
前記ノイズ判定部が、前記レーザ光検出部により得られた前記パルスレーザ光の光強度信号と前記観察光検出部のサンプリング周期とに基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定する請求項２に記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項５】
前記ノイズ判定部が、前記観察光検出部により得られた前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に基づいて、該反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定する請求項２に記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項６】
２以上の前記観察光検出部を備え、
前記フィルタが、２以上の前記観察光検出部ごとに設けられ、各観察光検出部により得られる前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号ごとに前記ノイズを除去させるか否かを選択することができる請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項７】
前記観察光検出部が、前記反射光または前記蛍光を検出する戻り光検出部と、前記透過光を検出する透過光検出部を含み、
前記フィルタが、これらの戻り光検出部および透過光検出部ごとに設けられ、前記戻り光検出部により得られる反射光の光強度信号または蛍光の強度信号および前記透過光検出部により得られる透過光の光強度信号ごとに前記ノイズを除去させるか否かを選択することができる請求項６に記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項８】
前記フィルタが、前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に含まれる前記ノイズの周波数に対応するフィルタ定数とそのノイズを除去する強度を決定するフィルタ強度とからなり、該フィルタ強度が変更可能である請求項１から請求項７のいずれかに記載のレーザ顕微鏡装置。
【請求項９】
前記スキャナによる１画素あたりの走査速度と前記フィルタにより除去する周波数の帯域とを関連付けたテーブルを有し、該テーブルと前記ノイズの周波数とにより前記フィルタ定数が決定される請求項８に記載のレーザ顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルスレーザ光を標本上で走査させ、標本からの蛍光の輝度情報に基づいて標本の画像を生成するレーザ顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなレーザ顕微鏡装置においては、パルスレーザ光のパルス周期と蛍光のサンプリング周期に同期がなされていないと、画像を形成する画素ごとに蛍光のサンプリング数が相違して画像にムラ（モアレ）が発生するという問題がある。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザ顕微鏡装置は、パルスレーザ光のパルス周期を測定し、そのパルス周期を基に走査部による走査クロックを生成して、パルス周波数とサンプリング周期とを同調化させることで、画像にモアレが発生するのを防ぐこととしている。また、特許文献２のレーザ顕微鏡装置は、１画素の周期の開始および終了のタイミングを決定するピクセル同期信号中で、蛍光の取り込み数が等しくなるような指定パルスを生成し、サンプリング有効期間を一致させることで、画像にモアレが発生するのを防ぐこととしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０２２３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載のレーザ顕微鏡装置では構成が複雑になるという不都合がある。また、特許文献２に記載のレーザ顕微鏡装置では、最も少ないピクセルのサンプリングで蛍光信号を取得するため、多くの蛍光を取り込めるピクセルに関しては蛍光信号を捨ててしまうことになり、十分なＳＮを得ることができないという不都合がある。さらに、特許文献２に記載のレーザ顕微鏡装置では、レーザパルスに対してサンプリングパルスを十分に高速にしなければならず、サンプリングパルスを高速にすると出力が非常に小さくなるため、十分な出力が得られない可能性がある。
【０００６】
本発明は、簡易な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減することができるレーザ顕微鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、所定の周期でピークをとるように強度が変化するパルスレーザ光を射出する光源と、該光源から射出されたパルスレーザ光を走査するスキャナと、該スキャナにより走査されたパルスレーザ光を標本に照射する対物レンズと、前記パルスレーザ光の照射によって生じる前記標本からの反射光、蛍光または透過光の光強度を検出して光強度信号に光電変換する観察光検出部と、該観察光検出部により得られた前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号を画素周期毎に積算して画像情報を生成する画像情報生成部と、前記光源から発せられる前記パルスレーザ光のパルス周期と前記観察光検出部による前記光強度信号のサンプリング周期とのずれによって生じるノイズを前記光強度信号から除去可能なフィルタとを備えるレーザ顕微鏡装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、光源から発せられたレーザ光がスキャナおよび対物レンズを介して標本に照射されると、周期的に現れるレーザ光のピークに同期して発生する標本からの反射光、蛍光または透過光が観察光検出部により検出されて光強度信号に光電変換される。そして、画像情報生成部により、各画素の光強度を決定する画素周期毎にその光強度信号が積算され、標本の画像情報が生成される。
【０００９】
この場合において、光源から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部による光強度信号のサンプリング周期とが同期していないと、画像を形成する画素ごとのサンプリング数が相違し画像にムラ（モアレ）が発生するが、モアレの原因となるパルスレーザ光のパルス周期と光強度信号のサンプリング周期とのずれによって生じるノイズをフィルタにより光強度信号から除去することで、画像情報生成部により生成される標本の画像情報に発生するモアレ現象を低減することができる。
【００１０】
これにより、光源から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部による光強度信号のサンプリング周期とを同期させるための複雑な構成を必要とせず、簡易な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減して標本を観察することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定するノイズ判定部と、該ノイズ判定部により前記ノイズが含まれると判定された場合に、前記フィルタにより前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号から前記ノイズを除去させるフィルタ制御部とを備えることとしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、標本の画像情報にモアレ現象が発生するか否かをノイズ判定部により自動で判断することができる。また、モアレ現象が発生するような場合であっても、モアレ現象が発生するのをフィルタ制御部により自動で抑制することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記光源から発せられる前記パルスレーザ光の光強度を検出して光強度信号に光電変換するレーザ光検出部と、該レーザ光検出部と前記観察光検出部のサンプリング周期とを同期させる同期系制御部とを備え、前記ノイズ判定部が、前記レーザ光検出部により得られた前記パルスレーザ光の光強度信号に基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定することとしてもよい。
【００１４】
反射光、蛍光または透過光には標本の情報が含まれるため、これら反射光、蛍光または透過光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが実際に含まれるか否かを判定しようとすると標本の影響を受けることになる。これに対し、パルスレーザ光の光強度信号に基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが含まれるか否かを判定することで、標本の影響を受けずに済みモアレの有無の判定精度を向上することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記光源から発せられる前記パルスレーザ光の光強度を検出して光強度信号に光電変換するレーザ光検出部を備え、前記ノイズ判定部が、前記レーザ光検出部により得られた前記パルスレーザ光の光強度信号と前記光検出部による光強度信号のサンプリング周期とに基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定することとしてもよい。
【００１６】
このように構成することで、パルスレーザ光の光強度信号と光検出部による光強度信号のサンプリング周期とに基づいて、反射光、蛍光または透過光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが含まれるか否かを判定することで、標本の影響を受けずに済みモアレの有無の判定精度を向上することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記ノイズ判定部が、前記観察光検出部により得られた前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に基づいて、該反射光、蛍光または透過光の光強度信号に前記ノイズが含まれるか否かを判定することとしてもよい。
【００１８】
上記発明においては、２以上の前記観察光検出部を備え、前記フィルタが、２以上の前記観察光検出部ごとに設けられ、各観察光検出部により得られる前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号ごとに前記ノイズを除去させるか否かを選択することができることとしてもよい。
このように構成することで、同一の標本に対して、複数の観察検出部ごとに得られた反射光、蛍光および透過光の光強度信号に基づく画像情報ごとに、必要に応じてモアレを低減したりしなかったりすることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記観察光検出部が、前記反射光または前記蛍光を検出する戻り光検出部と、前記透過光を検出する透過光検出部であり、前記フィルタが、これらの戻り光検出部および透過光検出部ごとに設けられ、前記戻り光検出部により得られる反射光の光強度信号または蛍光の強度信号および前記透過光検出部により得られる透過光の光強度信号ごとに前記ノイズを除去させるか否かを選択することができることとしてもよい。
【００２０】
蛍光と透過光とでモアレの目立ち方が変わり、また、蛍光でも種類によりモアレの目立ち方が変わるため、このように構成することで、同一の標本に対して、反射光、蛍光および透過光による画像情報ごとに必要に応じてモアレを低減したりしなかったりすることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記フィルタが、前記反射光、蛍光または透過光の光強度信号に含まれる前記ノイズの周波数に対応するフィルタ定数とそのノイズを除去する強度を決定するフィルタ強度とからなり、該フィルタ強度が変更可能であることとしてもよい。
このように構成することで、標本ごとの蛍光の寿命に応じてフィルタ強度を変更することにより、ノイズを除去する量を調節することができる。
【００２２】
上記発明においては、前記スキャナによる１画素あたりの走査速度と前記フィルタにより除去する周波数の帯域とを関連付けたテーブルを有し、該テーブルと前記ノイズの周波数とにより前記フィルタ定数が決定されることとしてもよい。
このように構成することで、テーブルを参照してフィルタ定数を簡易に決定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、簡易な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のレーザ顕微鏡装置のシステム制御部周辺を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第３変形例に係るレーザ顕微鏡装置のシステム制御部周辺を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るレーザ顕微鏡装置のシステム制御部周辺を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態の変形例に係るレーザ顕微鏡装置のシステム制御部周辺を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置１００は、図１に示すように、レーザ光を射出するレーザ光源装置１と、レーザ光源装置１から射出されたレーザ光を標本Ｓに照射して標本Ｓを観察するための顕微鏡本体３と、観察光検出部（戻り光検出部）２７および観察光検出部（透過光検出部）２９と、これらレーザ光源装置１、顕微鏡本体３および観察光検出部２７，２９を制御するシステム制御部５と、標本Ｓの画像を表示するディスプレイ７と、システム制御部５およびディスプレイ７を操作するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）９とを備えている。
【００２６】
レーザ光源装置１は、レーザ光を発生するレーザ光源（光源）１１と、レーザ光源１１から発せられたレーザ光の強度を調節するＡＯＭ（音響光学素子）１３と、ＡＯＭ１３を通過したレーザ光を２つの光路に分岐するダイクロイックミラー１５と、ダイクロイックミラー１５により分岐された一方の光路を通るレーザ光の光強度を検出するレーザ強度ディテクタ（レーザ光検出部）１７と、他の光路を通るレーザ光を標本Ｓ上で走査させるスキャナ１９とを備えている。
【００２７】
レーザ光源１１は、システム制御部５により設定される波長およびパワーに従い、フェムト秒パルスレーザ光のように所定の周期でピークをとるように強度が変化するレーザ光を発生するようになっている。
ＡＯＭ１３は、システム制御部５により設定されるＮＤおよびＯＮ／ＯＦＦに従い、レーザ光の周波数を調節することができるようになっている。
【００２８】
ダイクロイックミラー１５は、ＡＯＭ１３からのレーザ光のうち特定の波長をレーザ強度ディテクタ１７に向けて反射する一方、他の波長を透過させてスキャナ１９に入射させることができるようになっている。
【００２９】
レーザ強度ディテクタ１７は、ダイクロイックミラー１５からのレーザ光の光強度を検出して光強度信号に光電変換し、得られた光強度信号をシステム制御部５に送るようになっている。また、レーザ強度ディテクタ１７は、システム制御部５から送られてくるサンプリング周期に従って光強度信号を取得するようになっている。
【００３０】
スキャナ１９としては、例えば、ガルバノミラー、共振スキャナ、音響光学偏向素子等が用いられる。このスキャナ１９は、互いに交差する所定の揺動軸（図示略）回りに揺動可能な一対のガルバノミラー１９ａ，１９ｂを備えている。そして、スキャナ１９は、システム制御部５により設定される振り角および振り速度に従い、ガルバノミラー１９ａ，１９ｂの揺動角度を変化させてラスタスキャン方式で駆動されるようになっている。これにより、スキャナ１９は、ダイクロイックミラー１５を透過したレーザ光をガルバノミラー１９ａ，１９ｂにより反射して、標本Ｓ上で２次元的に走査させることができるようになっている。
【００３１】
顕微鏡本体３は、標本Ｓを載置するステージ２１と、スキャナ１９により走査されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー２３と、ダイクロイックミラー２３により反射されたレーザ光を標本Ｓに照射する一方、標本Ｓから戻る反射光または蛍光を集光する対物レンズ２５とを備えている。
【００３２】
ダイクロイックミラー２３は、スキャナ１９からのレーザ光を対物レンズ２５に向けて反射する一方、対物レンズ２５により集光された標本Ｓからの反射光または蛍光を透過させるようになっている。
【００３３】
観察光検出部２７，２９としては、例えば、ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ）やＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。観察光検出部２７は、ダイクロイックミラー２３を透過した標本Ｓからの蛍光の光強度を検出して光強度信号に光電変換し、得られた光強度信号をシステム制御部５に送るようになっている。また、観察光検出部２９は、標本Ｓを透過した透過光の光強度を検出して光強度信号に光電変換し、得られた光強度信号をシステム制御部５に送るようになっている。これらの観察光検出部２７，２９は、システム制御部５から送られてくるサンプリング周期に従って光強度信号を取得するようになっている。
【００３４】
システム制御部５は、図１および図２に示すように、観察光検出部２７，２９により得られた光強度信号から特定のノイズを除去するフィルタ３１と、フィルタ３１を通過した光強度信号を画素周期毎に積算して画像情報を生成する画像情報生成部３３とを備えている。
【００３５】
フィルタ３１は、反射光、蛍光または透過光の光強度信号に含まれるノイズの周波数に対応するフィルタ定数と、そのノイズを除去する強度を決定するフィルタ強度とにより構成されている。フィルタ強度は変更することができるようになっている。したがって、標本Ｓごとの蛍光の寿命に応じてフィルタ強度を変更することにより、ノイズを除去する量を調節することができる。
【００３６】
画像情報生成部３３は、標本Ｓに照射されたレーザ光の集光位置の座標と観察光検出部２７，２９からの光強度信号とを対応付けて記憶し、記憶した光強度信号を画素周期毎に積算して画像情報を生成することができるようになっている。
【００３７】
また、システム制御部５には、図１および図２に示すように、レーザ強度ディテクタ１７および観察光検出部２７，２９のサンプリング周期を制御する同期系制御部４１と、観察光検出部２７，２９により得られた光強度信号に特定のノイズが含まれるか否か等を判定するノイズ判定部４３と、ノイズ判定部４３の判定結果に応じてフィルタ３１を制御するフィルタ制御部４５と、フィルタ３１を制御するためのフィルタ設定ＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４７とが備えられている。
【００３８】
同期系制御部４１は、レーザ強度ディテクタ１７と観察光検出部２７，２９に同一のサンプリング周期を入力し、レーザ強度ディテクタ１７によるレーザ光の光強度信号のサンプリング周期と、観察光検出部２７による反射光または蛍光の光強度信号のサンプリング周期、または、観察光検出部２９による透過光の光強度信号のサンプリング周期とを同期させることができるようになっている。
【００３９】
ノイズ判定部４３は、レーザ強度ディテクタ１７から送られてくる光強度信号に基づいて、レーザ光源１１から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部２７，２９による光強度信号のサンプリング周期とのずれによって生じるノイズが、観察光検出部２７，２９により得られた光強度信号に含まれるか否かを判定するようになっている。また、ノイズ判定部４３は、光強度信号にそのノイズが含まれる場合にノイズの周波数も判定することができるようになっている。
【００４０】
レーザ強度ディテクタ１７は観察光検出部２７，２９のサンプリング周期と同期してレーザ光の光強度信号を取得するので、レーザ強度ディテクタ１７により得られる光強度信号には観察光検出部２７，２９による反射光、蛍光または透過光のサンプリング周期の情報が含まれている。レーザ強度ディテクタ１７による判定結果はフィルタ制御部４５に送られるようになっている。
【００４１】
フィルタ制御部４５は、観察光検出部２７，２９により得られた光強度信号に上記ノイズが含まれているとノイズ判定部４３により判定された場合に、そのノイズの周波数、スキャナ１９による１画素あたりの走査速度（ｓｅｃ／ｐｉｘｅｌ、以下、スキャンスピードという。）、および、画像情報生成部３３により生成する画像のサイズ（画素数）に基づいて、光強度信号からノイズを除去する補正を行うか否かを判断するようになっている。
【００４２】
また、フィルタ制御部４５は、スキャンスピードとフィルタ３１により除去する周波数の帯域とを関連付けたテーブル４５ａを有しており、光強度信号の補正が必要な場合に、このテーブル４５ａとノイズの周波数とによりフィルタ３１のフィルタ定数を選択してフィルタ３１に設定するようになっている。
【００４３】
フィルタ設定ＵＩ４７は、フィルタ制御部４５によるフィルタ３１の制御に代えて、フィルタ３１による光強度信号の補正のＯＮ／ＯＦＦと、光強度信号からノイズを除去する強度とをユーザが設定することができるようになっている。
【００４４】
このように構成されたレーザ顕微鏡装置１００の作用について説明する。
本実施形態においては、説明を簡略化するために、標本Ａからの蛍光を観察する場合を例示して説明し、標本Ｓからの反射光または透過光を観察する場合は、標本Ｓからの蛍光を観察する場合と同様の処理を行えばよいため、ここでは説明を省略する。したがって、ダイクロイックミラー２３は、標本Ｓからの蛍光のみを透過させ、標本Ｓからの反射光については透過させないこととして説明する。
【００４５】
本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置１００により標本Ｓを観察するには、まず、ステージ２１に標本Ｓを載置し、システム制御部５により、レーザ光源１１、ＡＯＭ１３、レーザ強度ディテクタ１７、スキャナ１９、観察光検出部２７およびディスプレイ７を所定の設定条件で駆動させる。本実施形態においては、同期系制御部４１により、レーザ強度ディテクタ１７と観察光検出部２７とが同一のサンプリング周期に設定される。
【００４６】
レーザ光源１１から発せられたレーザ光は、その周波数がＡＯＭ１３により調節された後、ダイクロイックミラー１５により２つの光路に分岐される。ダイクロイックミラー１５により反射されたレーザ光は、レーザ強度ディテクタ１７に入射する。レーザ強度ディテクタ１７においては、同期系制御部４１により設定されたサンプリング周期に従い、入射したレーザ光の光強度が検出されて光強度信号に光電変換され、ノイズ判定部４３に送られる。
【００４７】
一方、ダイクロイックミラー１５を透過したレーザ光は、揺動軸回りに揺動するスキャナ１９のガルバノミラー１９ａ，１９ｂにより反射された後、ダイクロイックミラー２３により反射されて対物レンズ２５により標本に照射される。これにより、ガルバノミラー１９ａ，１９ｂの揺動角度に応じて、標本Ｓ上でレーザ光が２次元的に走査される。
【００４８】
標本Ｓにおける対物レンズ２５の焦点面においては、レーザ光の光子密度が高くなり、多光子励起効果により標本Ｓ内の蛍光物質が励起され、蛍光が発生する。発生した蛍光は、対物レンズ２５により集光され、ダイクロイックミラー２３を透過して観察光検出部２７に入射される。観察光検出部２７においては、同期系制御部４１により設定されるサンプリング周期に従い、標本Ｓからの蛍光の光強度が検出されて光強度信号に光電変換される。
【００４９】
観察光検出部２７により取得された蛍光の光強度信号は、フィルタ３１を介して画像情報生成部３３に送られる。画像情報生成部３３においては、標本Ｓに照射されたレーザ光の集光位置の座標と観察光検出部２７から送られてくる光強度信号とが対応付けて記憶され、記憶した光強度信号が画素周期毎に積算されて標本Ｓの画像情報が生成される。画像情報生成部３３により生成された標本Ｓの画像情報は、ＰＣ９を介してディスプレイ７に表示される。これにより、ユーザはディスプレイ７に表示される画像上で標本Ｓを観察することができる。
【００５０】
この場合において、レーザ光源１１から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部２７による光強度信号のサンプリング周期とが同期していないと、画像を形成する画素ごとにサンプリング数が相違する。その結果、画像にムラ（モアレ）が発生することになる。
【００５１】
これに対し、本実施形態においては、ノイズ判定部４３により、レーザ強度ディテクタ１７から送られてくるレーザ光の光強度信号に基づいて、観察光検出部２７により得られた蛍光の光強度信号にモアレの原因となる上記ノイズが含まれるか否かが判定される。
【００５２】
ノイズ判定部４３により、蛍光の光強度信号にそのノイズが含まれないと判定されると、フィルタ３１において光強度信号が補正されずにそのまま通過して画像情報生成部３３に入力される。一方、蛍光の光強度信号にそのノイズが含まれると判定されると、ノイズ判定部４３により、そのノイズの周波数も判定されて、ノイズが含まれることおよびそのノイズの周波数の判定結果がフィルタ制御部４５に送られる。ノイズ判定部４３は、例えば、光強度信号の強度変化が周期的で、変化の振幅がある閾値以上であるならばノイズ有りと判定し、その周波数も計算することができる。判定する周波数の範囲と、強度変化の範囲は予め決めるようにする。
【００５３】
フィルタ制御部４５においては、蛍光の光強度信号に含まれるノイズの周波数、スキャンスピード、および、画像情報生成部３３により生成する画像のサイズに基づいて、光強度信号からそのノイズを除去する補正を行うか否かが判断される。例えば、フィルタ制御部４５において、スキャンスピードと画像のサイズとから１ラインあたりのモアレ縞数を計算でき、モアレ縞が画像に現れる周期であるか否かを判断することができる。つまり、「ノイズ周波数」、「スキャンスピード」および「画像のサイズ」から１画面に発生する濃淡の個数と、その濃と淡の差分が計算でき、濃淡の個数と振幅に閾値を設けることにより、補正の要否判定をすることができる。
【００５４】
フィルタ制御部４５により蛍光の光強度信号の補正が必要ないと判断されると、フィルタ３１において光強度信号が補正されずにそのまま通過して画像情報生成部３３に入力される。この場合、画像情報生成部３３によりモアレの影響を略受けていない画像が生成されて、ディスプレイ７に表示される。
【００５５】
一方、フィルタ制御部４５により蛍光の光強度信号の補正が必要と判断されると、フィルタ制御部４５は、ノイズ周波数情報、および、予め設定したノイズ周波数とフィルタ定数とを関連付けたテーブルを参照してフィルタ３１を設定するようになっている。これにより、フィルタ３１によって蛍光の光強度信号からモアレの原因となるノイズが除去されて画像情報生成部３３に送られ、画像情報生成部３３によりモアレ現象が低減された画像が生成されてディスプレイ７に表示される。
【００５６】
以上説明したように本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置１００によれば、フィルタ３１により、蛍光の光強度信号からモアレの原因となるノイズを除去することで、標本Ｓの画像に発生するモアレ現象を低減することができる。これにより、レーザ光源１１から発せられるパルスレーザ光のパルス周期と観察光検出部２７による光強度信号のサンプリング周期とを同期させるための複雑な構成を必要とせず、簡易な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減して標本Ｓを観察することができる。
【００５７】
また、標本Ｓの画像にモアレ現象が発生するか否かをノイズ判定部４３により自動で判断することができる。また、モアレ現象が発生するような場合であっても、モアレ現象が発生するのをフィルタ制御部４５により自動で抑制することができる。
【００５８】
また、反射光、蛍光または透過光には標本Ｓの情報が含まれるため、これら反射光、蛍光または透過光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが実際に含まれるか否かを判定しようとすると標本Ｓの影響を受けることになる。これに対し、パルスレーザ光の光強度信号と観察光検出部２７による光強度信号のサンプリング周期とに基づいて、蛍光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが含まれるか否かを判定することで、標本Ｓの影響を受けずに済みモアレの有無の判定精度を向上することができる。反射光または透過光により標本Ｓを観察する場合も同様である。
【００５９】
本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態においては、蛍光の光強度信号にノイズが含まれるか否かをノイズ判定部４３により判定し、フィルタ制御部４５によりフィルタ３１のフィルタ定数を設定することとしたが（自動モード）、第１変形例としては、ユーザが、ディスプレイ７に表示された標本Ｓの画像を見ながらモアレの有無を判断して、フィルタ設定ＵＩ４７によりフィルタ３１のフィルタ定数を設定する（マニュアルモード）こととしてもよい。
マニュアルモードによれば、自動モードでは判定できないような微小なモアレに対しても補正をかけることができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、フィルタ制御部４５がスキャンスピードとフィルタ３１により除去する周波数の帯域とを関連付けたテーブル４５ａを有し、テーブル４５ａに従ってフィルタ３１のフィルタ定数を選択することとしたが、第２変形例としては、テーブル４５ａを用いずに、スキャンスピードとフィルタにより除去する周波数の帯域とに基づいてフィルタ３１のフィルタ定数を演算処理により算出することとしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態においては、複数の観察光検出部２７，２９に対して１つのフィルタ３１を採用することとして説明したが、第３変形例としては、図３に示すように、観察光検出部２７により得られた反射光または蛍光の光強度信号から特定のノイズを除去するフィルタ３１Ａと、観察光検出部２９により得られた透過光の光強度信号から特定のノイズを除去するフィルタ３１Ｂとを採用することとしてもよい。
【００６２】
この場合、フィルタ制御部４５によりフィルタ３１Ａ，３１Ｂを制御して、観察光検出部２７により得られる光強度信号および観察光検出部２９により得られる光強度信号ごとに、ノイズを除去させるか否かを選択することとしてもよい。また、図３に示すように、観察光検出部２７からの光強度信号に基づいて画像を生成する画像情報生成部３３Ａと、観察光検出部２９からの光強度信号に基づいて画像を生成する画像情報生成部３３Ｂとを採用することとしてもよい。
【００６３】
蛍光と透過光とでモアレの目立ち方が変わり、また、蛍光でも種類によりモアレの目立ち方が変わるため、このようにすることで、同一の標本Ｓに対して、反射光、蛍光および透過光による画像ごとに必要に応じてモアレを低減したりしなかったりすることができる。
【００６４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡装置について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置２００は、図４に示すように、ダイクロイックミラー１５およびレーザ強度ディテクタ１７を備えない点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係るレーザ顕微鏡装置１００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。
【００６５】
本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置２００は、ＡＯＭ１３を通過したレーザ光の全てがスキャナ１９に入射するようになっている。
同期系制御部４１は、観察光検出部２７，２９に同一のサンプリング周期を入力し、観察光検出部２７による反射光または蛍光の光強度信号のサンプリング周期と、観察光検出部２９による透過光の光強度信号のサンプリング周期とを同期させることができるようになっている。
【００６６】
観察光検出部２７は取得した蛍光または反射光の光強度信号をフィルタ３１と共にノイズ判定部４３に送り、また、観察光検出部２９も取得した透過光の光強度信号をフィルタ３１と共にノイズ判定部４３に送るようになっている。
ノイズ判定部４３は、観察光検出部２７，２９から送られてくる光強度信号に実際にモアレの原因となるノイズが含まれているか否かを判定するようになっている。
【００６７】
このように構成されたレーザ顕微鏡装置２００の作用について説明する。
本実施形態においても、説明を簡略化するために、標本Ｓからの蛍光を観察する場合を例示して説明する。
観察光検出部２７により取得された蛍光の光強度信号は、フィルタ３１およびノイズ判定部４３に送られる。ノイズ判定部４３により蛍光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが含まれていないと判定されると、フィルタ３１に送られた蛍光の光強度信号は補正されずにそのまま通過して画像情報生成部３３に入力される。
【００６８】
一方、ノイズ判定部４３により蛍光の光強度信号にモアレの原因となるノイズが含まれていると判定されると、ノイズ判定部４３によりそのノイズの周波数も判定されて、ノイズが含まれることおよびそのノイズの周波数の判定結果がフィルタ制御部４５に送られる。
【００６９】
次いで、フィルタ制御部４５により、第１実施形態と同様にして蛍光の光強度信号に補正が必要か否かを判断される。補正が必要な場合は、フィルタ制御部４５により、テーブル４５ａとノイズの周波数とに基づいてフィルタ３１のフィルタ定数が選択されてフィルタ３１に設定される。これにより、フィルタ３１により蛍光の光強度信号からモアレの原因となるノイズが除去されて画像情報生成部３３に入力される。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ顕微鏡装置２００によれば、ダイクロイックミラー１５およびレーザ強度ディテクタ１７を採用しない分だけより簡易かつ安価な構成により、画像に発生するモアレ現象を低減して標本Ｓを観察することができる。
【００７１】
本実施形態は下記のように変形することができる。
すなわち、本実施形態においても、第１実施形態の第１変形例と同様に、自動モードに代えてマニュアルモードによりフィルタ３１を制御することとしてもよい。
また、本実施形態においては、第１実施形態の第２変形例と同様に、フィルタ制御部４５がテーブル４５ａを採用せずに、スキャンスピードとフィルタにより除去する周波数の帯域とに基づいてフィルタ３１のフィルタ定数を演算処理により算出することとしてもよい。
【００７２】
また、第１実施形態の第３変形例と同様に、図５に示すように、観察光検出部２７により得られた反射光または蛍光の光強度信号から特定のノイズを除去するフィルタ３１Ａと、観察光検出部２９により得られた透過光の光強度信号から特定のノイズを除去するフィルタ３１Ｂとを採用し、観察光検出部２７により得られる光強度信号および観察光検出部２９により得られる光強度信号ごとに、ノイズを除去させるか否かを選択することとしてもよい。
【００７３】
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、本発明を上記の各実施形態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。
【００７４】
また、上記実施形態においては、戻り光検出部としての観察光検出部２７および透過光検出部としての観察光検出部２９を備える態様を例示して説明したが、これに代えて、例えば、反射光または蛍光を検出する観察光検出部と透過光を検出する観察光検出部のどちらか一方だけを備える態様でもよい。また、反射光または蛍光を検出する観察光検出部と透過光を検出する観察光検出部の両方がそれぞれ複数存在する態様でもよいし、これらの観察光検出部のどちらか一方は１つで他方は複数存在する態様でもよい。この場合、フィルタ３１が観察光検出部ごとに設けられ、フィルタ制御部４５により、各観察光検出部により得られる反射光、蛍光または透過光の強度信号ごとにノイズを除去させるか否かを選択することができることとすればよい。
【００７５】
また、観察光検出部２７，２９に代えて、例えば、標本Ｓからの反射光、蛍光または透過光の強度を検出して光強度信号に変換するチャンネル（観察光検出部）を複数有する多チャンネルＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ、光電子増倍管器）のような観察光検出装置（図示略）を採用することとしてもよい。この場合もフィルタ３１がチャンネルごとに設けられ、フィルタ制御部４５により、各チャンネルにより得られる反射光、蛍光または透過光の強度信号ごとにノイズを除去させるか否かを選択することができることとすればよい。
【００７６】
また、上述した本発明の実施形態においては、レーザ強度ディテクタ１７と観察光検出部２７，２９のサンプリング周期を同期させるように制御する態様を示したが、その様な制御をせず、例えば、ノイズ判定部４３が、レーザ強度ディテクタ１７から送られてくる光強度信号と観察光検出部２７，２９のサンプリング周期とに基づいて光強度信号にノイズが含まれるか否かを判定してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１１    レーザ光源
１７    レーザ強度ディテクタ（レーザ光検出部）
１９    スキャナ
２５    対物レンズ
２７    観察光検出部（戻り光検出部）
２９    観察光検出部（透過光検出部）
３１    フィルタ
３３    画像情報生成部
４３    ノイズ判定部
４５    フィルタ制御部
１００，２００    レーザ顕微鏡装置
【図１】
2014153556.tif 000003
【図２】
2014153556.tif 000004
【図３】
2014153556.tif 000005
【図４】
2014153556.tif 000006
【図５】
2014153556.tif 000007