(57)【要約】【課題】  異なる倍率の複数の観察画像を同時に表示することができる走査型レーザ顕微鏡を提供する。【解決手段】  レーザ光源から出射されたレーザ光を２次元走査させる２次元走査手段４と、前記２次元走査されたレーザ光を観察試料に集光させて、該観察試料からの反射光を受光して電気信号として出力する受光手段２０，２１と、前記電気信号により表される前記反射光の輝度情報に基づいて、前記観察試料の観察画像を構築する画像構築手段３１と、前記２次元走査手段と前記受光手段のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記画像構築手段により構築される前記観察画像の倍率を変更する制御手段３２と、を備えることを特徴とする走査型レーザ顕微鏡により、上記課題の解決を図る。【選択図】      図１
2006145857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光を２次元走査させる２次元走査手段と、
前記２次元走査手段から２次元走査されたレーザ光を観察試料に集光させて、該観察試料からの反射光を受光して電気信号として出力する受光手段と、
前記電気信号による前記反射光の輝度情報に基づいて、前記観察試料の観察画像を構築する画像構築手段と、
前記２次元走査手段と前記受光手段のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記画像構築手段により構築される前記観察画像の倍率を変更する制御手段と、
を備えることを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
【請求項２】
前記制御手段は、前記２次元走査手段に、前記レーザ光の走査範囲を切り替えさせながら２次元走査させることを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項３】
前記制御手段は、前記２次元走査手段に、前記レーザ光の走査範囲を切り替えさせながら、倍率変更の対象となる走査範囲とそれ以外の走査範囲とについて、順に繰り返して２次元走査させ、該各走査範囲に対応する前記観察画像を前記画像構築手段に構築させることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項４】
前記制御手段は、前記２次元走査手段による１回の走査により得られた前記輝度情報に基づいて、倍率変更の対象となる走査範囲から第１の観察画像を構築させ、全体の走査範囲から第２の観察画像を構築させることを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項５】
前記制御手段は、前記画像構築手段に前記第２の観察画像を構築させる場合、前記輝度情報の情報量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項６】
前記制御手段は、前記倍率変更の対象となる走査範囲と、それ以外の走査範囲とで、前記受光手段による前記反射光から電気信号への変換のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項７】
前記制御手段は、前記倍率変更の対象となる走査範囲では前記タイミングを相対的に速くし、それ以外の走査範囲では該タイミングを相対的に遅くすることを特徴とする請求項６に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項８】
前記制御手段は、前記画像構築手段により構築された倍率の異なる前記観察画像を複数表示させることを制御することを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項９】
前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、前記制御手段により複数表示される観察画像の大きさと配置を設定する設定手段
を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１０】
前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、表示される観察画像のうち前記倍率変更の対象となる領域が選択された場合、該選択された領域に基づいて、該領域についての観察画像の表示範囲と倍率を設定する設定手段
を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１１】
前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、表示される観察画像のうち前記倍率変更の対象となる位置及び倍率が指定された場合、該指定された位置及び倍率に基づいて、該位置を含む領域についての観察画像の表示範囲と倍率とを設定する設定手段
を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１２】
前記制御部は、前記観察画像内に、該観察画像より相対的に高倍率の前記観察画像を表示させることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１３】
前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、前記観察試料を載置するステージを移動させる観察試料移動手段を備え、
前記制御部は、前記観察試料移動手段を制御して、前記観察画像の観察範囲の中心が、該観察画像より相対的に高倍率の前記観察画像の観察範囲の中心と一致するよう前記ステージを移動させることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項１４】
レーザ光源から出射されたレーザ光を２次元走査させる２次元走査手段と、前記２次元走査手段から２次元走査されたレーザ光を観察試料に集光させて該観察試料からの反射光を受光して電気信号として出力する受光手段と、を備えるレーザ顕微鏡の動作の制御を、コンピュータに実行させるためのレーザ顕微鏡制御プログラムであって、
前記電気信号による前記反射光の輝度情報に基づいて、前記観察試料の観察画像を構築する画像構築処理と、
前記２次元走査手段と前記受光手段のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記画像構築処理により構築される前記観察画像の倍率を変更する制御処理と、
を、コンピュータに実行させるためのレーザ顕微鏡制御プログラム。
【請求項１５】
前記レーザ顕微鏡制御プログラムは、さらに、前記画像構築処理により構築された倍率の異なる前記観察画像を複数表示させる複数表示処理
を、コンピュータに実行させる請求項１４に記載のレーザ顕微鏡制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、一般的な走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す。レーザ光源１からの直線偏光の特性を持つレーザビーム２は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３を通過して、対物レンズ９の瞳８と共役な位置に配置された２次元走査機構４に入射する。図１３で示されるレーザビームの光路は、この２次元走査機構４にて偏向された場合の光路を示している。
【０００３】
２次元走査機構４で偏向されるレーザビーム２の振れ幅は、観察したい画像の倍率に応じて変わる。より高い倍率の画像を得たい場合は振れ幅を小さくし、振れ幅に依らず一定の周期で偏向させる。これら２次元走査機構４の動作は制御部３２にて行う。
【０００４】
２次元走査機構４によって偏向されたレーザビーム２は、瞳投影レンズ５、結像レンズ６、１／４波長板７を介して対物レンズ９の瞳８に入射される。このとき、直線偏光の特性を持つレーザビーム２は、上記１／４波長板７を通過することで円偏光に変換される。
【０００５】
円偏光に変換されたレーザビーム２は、対物レンズ９によって観察試料１０上に集光され、回折によって点状の光を生じる。対物レンズ９と観察試料１０との相対距離は調整することが可能となっている。したがって、観察試料１０の形状によらずピントを調整し、レーザビーム２を観察試料１０上に集光させることができる。この点状の光は、２次元走査機構４によって観察試料１０上を２次元走査される。このとき、その走査範囲は２次元走査機構４で偏向されるレーザビーム２の振れ幅に依る。
【０００６】
観察試料１０から反射された円偏光の特性を持つレーザビーム２、例えば反射光ビームは、対物レンズ９とその瞳８を通り、１／４波長板７で再び直線偏光に変換される。ここで直線偏光に変換された反射光ビームは、その特性により入射光ビームに対して互いに直交する直線偏光の特性をもつ。
【０００７】
１／４波長板７を通過した反射光ビームは、結像レンズ６を通り、一旦結像する。この結像面が通常の光学顕微鏡で像を観察する面である。そして、さらに反射光ビームは瞳投影レンズ５により２次元走査機構４に戻ってくる。
【０００８】
このように反射光ビームは、観察試料１０に入射した時と全く同じ経路を逆に通って偏光ビームスプリッタ３に戻る。反射光ビームは、レーザビーム２に対して上述したように１／４波長板７を２度通過しているために、その直線偏光方向が直交している。
【０００９】
そのため、反射光ビームは偏光ビームスプリッタ３により反射されて結像レンズ１１へと導かれる。なお、反射光ビームは２次元走査機構４を通過して戻ってきているので、軸外を走査しても反射ビームは結像レンズ１１上では動かない。
【００１０】
反射光ビームは、結像レンズ１１によって点状に絞られ、ピンホール１２を通過し、その後方の受光素子１３の受光面１４にて検出される。ピンホール１２は対物レンズ９を通過したレーザビーム２の焦点位置と共役な位置に配置されている。そのため、反射ビームは観察試料１０で入射ビームが結像したときのみ、ピンホール１２で遮光されること無く通過し、受光面１４へ入射される。
【００１１】
この受光面１４にて検出された反射光ビームの強度を輝度情報として観察画像を構築する。したがって、通常の顕微鏡よりフレア光を少なくすることができ、高解像度で且つ焦点深度の浅い画像を得ることができる。
【００１２】
また、ピンホール１２を設けずとも、通常の画像を得ることができる。この場合はピンホール１２を設けた場合と比較して、対物レンズ９と観察試料１０との光軸方向の相対距離が、入射ビームの結像位置から多少ずれていても、反射ビームが受光面１４へ入射される。したがって、ピンホール１２がある場合と比較して、焦点深度が深い画像を得ることができる。
【００１３】
受光面１４で検出された反射光ビームの強度に応じた出力信号が受光素子１３から出力され、その出力信号の強度が輝度情報として演算部３１にて処理される。演算部３１では受光素子１３から出力される出力信号を、２次元走査機構４の走査位置と制御部３２を介して同期をとりながら一定の周期でサンプリングし、観察画像を構築している。
【００１４】
したがって、２次元走査機構４での振れ幅を小さくすると、それだけ観察試料上の狭い範囲の輝度情報を詳細に得ることかでき、対物レンズ９を変えずとも、高倍率の観察画像を構築することができる。演算部３１で構築された観察画像は、表示部３３に表示される。
【特許文献１】特開平８−５９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、上記で説明した従来の走査型レーザ顕微鏡では、２次元走査機構４の振れ幅を一定の振れ幅でしか駆動することができず、２次元走査中、振れ幅を切り替えながら連続した走査をすることができなかった。
【００１６】
また、演算部３１による受光素子１３からの出力信号を、一定の周期でしかサンプリングすることができなかった。したがって、２次元走査中ある一定の観察倍率でしか観察試料１０の観察画像を表示部３３に表示することができなかった。
【００１７】
そのため、観察試料１０のある特定の箇所を拡大して観察したい場合は、先ず低倍率で観察したい箇所を探して高倍率に切り替えて再度観察し、また別の箇所を観察したい場合は、再び低倍率に切り替えて観察したい箇所を探し出し、再び高倍率に切り替えるという操作を観察の度に繰り返す必要があり、非常に操作性が悪かった。さらに、倍率を切り替える際には切り替え前の倍率での走査が完了するまで待たなくてはならなくいため、観察したい倍率で観察するには、非常に時間がかかっていた。
【００１８】
また、特許文献１には、２次元走査機構の振れ幅を変更して観察倍率を変更する記載があるが、異なる倍率の複数の観察画像を同時に表示するものでない。
上記の課題に鑑み、本発明では、異なる倍率の複数の観察画像を同時に表示することができる走査型レーザ顕微鏡を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、レーザ光源から出射されたレーザ光を２次元走査させる２次元走査手段と、前記２次元走査手段から２次元走査されたレーザ光を観察試料に集光させて、該観察試料からの反射光を受光して電気信号として出力する受光手段と、前記電気信号による前記反射光の輝度情報に基づいて、前記観察試料の観察画像を構築する画像構築手段と、前記２次元走査手段と前記受光手段のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記画像構築手段により構築される前記観察画像の倍率を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記２次元走査手段に、前記レーザ光の走査範囲を切り替えさせながら２次元走査させることを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項３に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記２次元走査手段に、前記レーザ光の走査範囲を切り替えさせながら、倍率変更の対象となる走査範囲とそれ以外の走査範囲とについて、順に繰り返して２次元走査させ、該各走査範囲に対応する前記観察画像を前記画像構築手段に構築させることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記２次元走査手段による１回の走査により得られた前記輝度情報に基づいて、倍率変更の対象となる走査範囲から第１の観察画像を構築させ、全体の走査範囲から第２の観察画像を構築させることを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記画像構築手段に前記第２の観察画像を構築させる場合、前記輝度情報の情報量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２４】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記倍率変更の対象となる走査範囲と、それ以外の走査範囲とで、前記受光手段による前記反射光から電気信号への変換のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２５】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記倍率変更の対象となる走査範囲では前記タイミングを相対的に速くし、それ以外の走査範囲では該タイミングを相対的に遅くすることを特徴とする請求項６に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２６】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記画像構築手段により構築された倍率の異なる前記観察画像を複数表示させることを制御することを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２７】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、前記制御手段により複数表示される観察画像の大きさと配置を設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２８】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、表示される観察画像のうち前記倍率変更の対象となる領域が選択された場合、該選択された領域に基づいて、該領域についての観察画像の表示範囲と倍率を設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００２９】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、表示される観察画像のうち前記倍率変更の対象となる位置及び倍率が指定された場合、該指定された位置及び倍率に基づいて、該位置を含む領域についての観察画像の表示範囲と倍率とを設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００３０】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１２に記載の発明によれば、前記制御部は、前記観察画像内に、該観察画像より相対的に高倍率の前記観察画像を表示させることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００３１】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１３に記載の発明によれば、前記走査型レーザ顕微鏡は、さらに、前記観察試料を載置するステージを移動させる観察試料移動手段を備え、前記制御部は、前記観察試料移動手段を制御して、前記観察画像の観察範囲の中心が、該観察画像より相対的に高倍率の前記観察画像の観察範囲の中心と一致するよう前記ステージを移動させることを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡を提供することによって達成できる。
【００３２】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１４に記載の発明によれば、レーザ光源から出射されたレーザ光を２次元走査させる２次元走査手段と、前記２次元走査手段から２次元走査されたレーザ光を観察試料に集光させて該観察試料からの反射光を受光して電気信号として出力する受光手段と、を備えるレーザ顕微鏡の動作の制御を、コンピュータに実行させるためのレーザ顕微鏡制御プログラムであって、前記電気信号による前記反射光の輝度情報に基づいて、前記観察試料の観察画像を構築する画像構築処理と、前記２次元走査手段と前記受光手段のうち少なくともいずれか１つを制御して、前記画像構築処理により構築される前記観察画像の倍率を変更する制御処理と、を、コンピュータに実行させるためのレーザ顕微鏡制御プログラムを提供することによって達成できる。
【００３３】
上記課題は、特許請求の範囲の請求項１５に記載の発明によれば、前記レーザ顕微鏡制御プログラムは、さらに、前記画像構築処理により構築された倍率の異なる前記観察画像を複数表示させる複数表示処理を、コンピュータに実行させる請求項１４に記載のレーザ顕微鏡制御プログラムを提供することによって達成できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる走査型レーザ顕微鏡によれば、１回の観察動作中に表示部に異なる倍率の観察画像を複数枚同時に表示できることにより、低倍率の観察画像で観察試料上の観察したい特定の箇所を探し出し、高倍率の観察画像に観察したい箇所の拡大画像を表示させることができる。これにより観察試料上の観察箇所を変更する場合でも、観察画像の倍率を切り替えることなく観察箇所を探し出し、且つそのまま拡大画像で観察ができるため操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施の形態＞
本実施形態では、１回の観察動作中に、２次元走査機構４の振れ幅を変更することができる走査型レーザ顕微鏡について説明する。
【００３６】
図１は、第１の実施形態における走査型レーザ顕微鏡の光学系及びシステムの構成の概要を示す。同図において、走査型レーザ顕微鏡は、基本的には上記の図１３に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３７】
図１に示した走査型レーザ顕微鏡の光学系では、共焦点光学系受光部２０とピンホール１２を設けない非共焦点光学系受光部２１との２つの受光部を設けてある。観察試料１０上で集光された反射光ビームは、最終的に偏光ビームスプリッタ３で反射され、結像レンズ１１で結像されながら、ハーフミラー１５にてある一定の分岐比によって共焦点光学系受光部２０と非共焦点光学系受光部２１へ分岐される。
【００３８】
それぞれの受光部の受光素子１３、１６から出力される出力信号はともに演算部３１にて独立に処理されて観察画像が形成され、表示部３３に観察試料１０の観察画像として表示される。また操作者は入力部３４により表示部３３に表示されたＧＵＩを介してシステムを操作する。ここで示した表示部３３としては例えばモニターなどを使用し、入力部３４としては例えばマウスやキーボードなどを使用する。
【００３９】
操作者は、先ず低倍率の観察画像での走査を入力部３４から指示する。なお、表示部３３及び入力部３４による指示方法と観察画像の表示方法に関しては、後述する第４及び第５の実施形態にて説明する。さて、例えば、このときの観察画像の倍率をＡとする。操作者は、倍率Ａの観察画像を表示部３３で観ながら、ステージ１８を動かして観察試料１０上の観察したい箇所を探す。この場合のステージ１８の移動機構に関しては手動、電動を問わない。
【００４０】
観察したい箇所を探し出したら、操作者は観察したい箇所を高倍率の観察画像で走査するよう入力部３４から指示する。例えば、このときの観察画像の倍率をＢとする。なお、図１において、走査型レーザ顕微鏡システムは、不図示の記憶装置を備えており、この記憶装置には、後述するフロー（第１〜第３の実施形態参照）や、表示部３３及び入力部３４による指示方法と観察画像の表示方法に関するプログラム（第４〜第６の実施形態参照）が格納されており、このプログラムが制御部３２（例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成される）によって、読み込まれて実行される。
【００４１】
図２は、倍率Ａ，Ｂの観察画像を得る際に、２次元走査機構４によって観察試料１０上を走査されるレーザビーム２の走査範囲である。領域５０は、倍率Ａでの走査範囲を示す。領域５１は、倍率Ｂでの走査範囲を示す。本実施形態によれば、図２の場合では、領域５０→領域５１→領域５０→領域５１→領域５０→・・・というように、指定された走査範囲を交互に走査する。これにより、リアルタイムに近いオーダーで異なる倍率の観察画像を同時に画面上に表示することができる。この処理の詳細を、図３を参照しながら説明する。
【００４２】
図３は、本実施形態において倍率Ａと倍率Ｂの観察画像をリアルタイムに近いオーダーで同時に得る場合の処理を示す。上記の通り、まず操作者は、倍率Ａでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ１）。制御部３２は、観察試料１０上を倍率Ａの走査範囲で観察するのに相当する振れ幅で、２次元走査機構４を一定の周期Ｔで駆動させ、レーザビーム２を走査させる（Ｓ２）。なお、２次元走査機構４を１周期駆動させると、１画像分の領域を走査するので、１画像が得られる。
【００４３】
その走査と同時に、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ３）。
【００４４】
演算部３１においてサンプリングした出力信号を、２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の観察画像として構築する（Ｓ４）。すなわち、Ｓ３でのサンプリング周期は上記の２次元走査機構４の駆動周期と同期しており、１枚の観察画像を形成するのに必要なサンプリング回数を、２次元走査機構４の１駆動周期内で演算部３１から取り込む。例えば、２次元走査機構４の駆動周期をＴとし、１枚の観察画像の画素数を１０２４×１０２４ｐｉｘｅｌとし、１ｐｉｘｅｌの画素の輝度情報が演算部３１にて受光素子１３または受光素子１６から１回のサンプリングで得られるとすると、演算部３１のサンプリング周期はＴ／（１０２４×１０２４）となる。
【００４５】
次に、演算部３１で構築した倍率Ａの観察画像を表示部３３に表示させる（Ｓ５）。このとき、観察画像は、操作者が観察停止を入力部３４から指示するまで、２次元走査機構４の駆動周期（周期Ｔ毎）で更新されつづける。ちなみに演算部３１でサンプリングする出力信号は、操作者が得たい観察画像を共焦点観察画像または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【００４６】
次に、操作者は、倍率Ｂでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ６）。この詳細な指示内容については、後述する。
そうすると、指示した時点で倍率Ａの走査範囲で観察するのに相当する振れ幅で駆動している２次元走査機構４が１周期完了すると、制御部３２は観察試料１０上を倍率Ｂの走査範囲で観察するのに相当する振れ幅で２次元走査機構４を一定の周期で駆動させ、レーザビーム２を走査させる（Ｓ７）。このときの周期は、倍率Ａで駆動しているときの周期と同じである。２次元走査機構４は、振れ幅を倍率Ａと倍率Ｂの場合で１周期毎に繰り返しながら、同じ駆動周期で駆動し続ける。２次元走査機構４の走査位置は、操作者が指示した観察試料１０上の走査位置によって任意である。
【００４７】
また、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ８）。このときのサンプリング周期は倍率Ａの観察画像を取り込む際と同じサンプリング周期である。
【００４８】
演算部３１において、サンプリングした出力信号を２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察画像１０の倍率Ａの観察画像と倍率Ｂの観察画像とを周期Ｔ毎（すなわち、１画像の走査毎）に交互に構築させる（Ｓ９）。ここでは、演算部３１でサンプリングする出力信号は、倍率Ａの観察画像を取り込むときと同じように操作者が得たい観察画像を共焦点観察画像または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【００４９】
倍率Ａと倍率Ｂの観察画像は一定の周期で交互に更新されつづけ、表示部３３に同時に表示される（Ｓ１０）。その周期は、２次元走査機構４の駆動周期に相当している。倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を取り込む際の２次元走査機構４の駆動周期を同じにすることにより、演算部３１のサンプリング周期は、倍率の切り替えを気にせずに一定の周期にすることができる。
【００５０】
ただし、倍率Ａと倍率Ｂで２次元走査機構４の駆動を切り替える際にある一定の時間が必要となる場合は、演算部３１でのサンプリング周期は、１周期毎にその時間分だけのタイムラグを設ける必要がある。
【００５１】
また、上記の通り、演算部３１では受光素子１３または受光素子１６から出力信号を独立にサンプリングして観察画像として構築するため、倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を別々の受光部からの観察画像として表示することができる。例えば、より低倍率である倍率Ａの観察画像を受光素子１６からの出力信号で構築し、より高倍率である倍率Ｂの観察画像を受光素子１３からの出力信号で構築することにより、倍率Ａの観察画像は高視野で且つ焦点深度の深い画像となるので、より観察試料１０の全体像が把握しやすくなり拡大して観察したい範囲を探しやすくなる。一方、倍率Ｂの観察画像は高倍率で且つ焦点深度の浅い画像となるので、観察試料１０のより詳細な画像と高さ情報を得ることができる。
【００５２】
さらに、受光素子１３，１６として、例えば光電子増倍管を用いれば、それぞれ独立に印加電圧をかけることにより、倍率Ａ，Ｂの観察画像に独立に輝度情報のゲインをかけることができる。これにより、例えば高倍率Ｂで観察する箇所が特別レーザビーム２からの反射率が高くとも、倍率Ｂの観察画像を構築する出力信号を得る光電子増倍管（上記例では受光素子１３）の印加電圧だけ低くしてゲインを下げることによって、倍率Ａ，Ｂ両方の画像でも最適な明るさの観察画像を得ることができる。
【００５３】
ちなみに、さらに異なる倍率の観察画像を同時に得たい場合は、倍率Ｂの観察画像を加える場合と同様に倍率Ａ，Ｂの観察画像を得る場合と同じ駆動周期で２次元走査機構４を駆動させ、それぞれの倍率に対応した振れ幅の駆動を１周期づつ繰り返す。一方、演算部３１でも、倍率Ａ，Ｂの観察画像を取り込む場合と同様に、同じサンプリング周期で受光素子１３または１６からの出力信号をサンプリングし、観察画像を構築する。
【００５４】
以上より、１回の観察動作中に、２次元走査機構４の振れ幅を変更することができる。これにより、１回の観察動作中に、倍率の異なる画像を同時に取得し、リアルタイムに近いオーダーで倍率の異なる画像の同時表示をすることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、図１のレーザ顕微鏡システムを用いたが、図１３のレーザ顕微鏡システムで実現してもよい。
＜第２の実施の形態＞
本実施形態では、１回の走査で異なる倍率の観察画像を取得することができる走査型レーザ顕微鏡について説明する。
【００５６】
本実施形態における走査型レーザ顕微鏡の光学系及びシステムは、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、その説明は省略する。操作者の操作方法も第１の実施形態のそれと同じであり、先ず低倍率の観察画像での走査を入力部３４から指示する。なお、表示部３３及び入力部３４による指示方法と観察画像の表示方法に関しては、後述する第４及び第５の実施形態にて説明する。
【００５７】
先ず低倍率の観察画像での走査を入力部３４から指示するが、例えば、このときの観察画像の倍率をＡとする。倍率Ａの観察画像を観ながら、ステージ１８を動かして観察試料１０上の観察したい箇所を探す。この場合のステージ１８の移動機構に関しては手動、電動を問わない。観察したい箇所を探し出したら、操作者は観察したい箇所を高倍率の観察画像で走査するよう入力部３４から指示する。例えばこのときの観察画像の倍率をＢとする。
【００５８】
図４は、本実施形態における観察試料１０上での２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路と、所定倍率の観察画像の観察範囲とについての一例を示したものである。領域６０は、倍率Ａでの観察範囲を示す。領域６１は、倍率Ｂでの観察範囲を示す。矢印６２は、２次元走査機構４の走査順路を示す。
【００５９】
図４より、本実施形態では、倍率Ｂ（＞倍率Ａ）の観察画像（領域６１の画像）の構築に合わせたサンプリング周期で、領域６０全体を２次元走査機構４の走査順路６２でサンプリングする。これにより、領域６１については、領域６１内の走査時（太線部分）に演算部３１にてサンプリングされて出力された信号から倍率Ｂの観察画像を構築することができる。領域６０についても、領域６０全体を２次元走査機構４の走査順路６２でサンプリングした出力信号を均等に間引いたり、または平均化したりして、画素情報を少なくし、倍率Ｂよりも低倍率な倍率Ａの観察画像を構築することができる。
【００６０】
なお、図４では２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路は横方向に関しては往復で走査し出力信号をサンプリングしているが、走査は往復でサンプリングは１方向のみでも可能である。また、図４では横方向に走査してから縦方向を変える順路を採っているが、逆に縦方向を走査してから、横方向を変える順路を採ることも可能である。それでは、上記の処理の詳細を、図５を参照しながら説明する。
【００６１】
図５は、本実施形態において異なる倍率Ａ、Ｂの観察画像を同時に得る場合の処理を示す。上記の通り、操作者が先ず倍率Ａでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ１１）。制御部３２は、観察試料１０上を倍率Ａの走査範囲で観察するのに相当する振れ幅で、２次元走査機構４を一定の周期Ｔで駆動させて、レーザビーム２を走査させる（Ｓ１２）。
【００６２】
同時に、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ１３）。
【００６３】
次に、演算部３１においてサンプリングした出力信号を、２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の観察画像として構築する（Ｓ１４）。すなわち、Ｓ１３のサンプリング周期は上記の２次元走査機構４の駆動周期と同期しており、１枚の観察画像を形成するのに必要なサンプリング回数を、２次元走査機構４の１駆動周期内で演算部３１から取り込む。例えば、２次元走査機構４の駆動周期をＴ、１枚の観察画像の画素数を１０２４×１０２４ｐｉｘｅｌ、１ｐｉｘｅｌの画素の輝度情報を、演算部３１にて受光素子１３または受光素子１６から１回のサンプリングで得られるとすると、演算部３１のサンプリング周期は、Ｔ／（１０２４×１０２４）となる。
【００６４】
倍率Ａの観察画像は、表示部３３に表示され、操作者が観察停止を入力部３４から指示するまで２次元走査機構４の駆動周期Ｔで更新されつづける（Ｓ１５）。ちなみに演算部３１でサンプリングする出力信号は、操作者が得たい観察画像を共焦点観察画像、または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【００６５】
次に、操作者は、倍率Ｂでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ１６）。このとき制御部３２は、倍率Ａと倍率Ｂのうち低い倍率値に合わせた走査範囲で２次元走査機構４を駆動させる。例えば、倍率Ｂ＞倍率Ａとすると、倍率Ａの走査範囲で２次元走査機構４を駆動させる（Ｓ１６においてＳ１９へ進む）。
【００６６】
そうすると、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、２次元走査機構４の駆動周期Ｔと同期させながら、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ１９）。このときのサンプリング周期は高い倍率値に合わせたサンプリング周期に合わせる。ただし、サンプリング速度は倍率Ｂの観察画像を構築するのに十分な速さとする。
【００６７】
上記では倍率Ｂ＞倍率Ａであるので、この場合のサンプリング周期は、倍率Ｂの観察画像を取り込む際と同じサンプリング周期である。このときのサンプリング周期は倍率Ａの走査範囲を駆動しているとき、その走査範囲の中で倍率Ｂの走査範囲を走査している時間をＴｂとし、１枚の観察画像の画素数を１０２４×１０２４ｐｉｘｅｌとし、１ｐｉｘｅｌの輝度情報が演算部３１にて受光素子１３または受光素子１６から１回のサンプリングで得られるとすると、演算部３１のサンプリング周期はＴｂ／（１０２４×１０２４）となる。
【００６８】
次に、演算部３１においてサンプリングした出力信号を２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の倍率Ａの観察画像を構築し、さらに、倍率Ａの観察画像を構築する特定の出力信号から倍率Ｂの観察画像を構築させる（Ｓ２０）。すなわち、上記で説明したように、２次元走査機構４の走査範囲と演算部３１のサンプリング周期とに基づいて、異なる倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を同時に得ることができる。この場合、低倍率Ａの観察画像に関しては、２次元走査機構４の全ての走査範囲において、演算部３１からサンプリングした受光素子１３または１６の出力信号を基に構築される。
【００６９】
ただし、サンプリング周期は高倍率Ｂの観察画像に合わせてあるため、表示部３３に表示する観察画像の画素数以上のサンプリング数で、演算部３１は受光素子１３または１６の出力信号をサンプリングしてしまう。そこで、演算部３１にて低倍率Ａの観察画像を構築する場合は、例えば演算部３１でサンプリングした出力信号を均等に間引く、または均等に平均化することにより、表示部３３に表示する観察画像の画素数に合わせ込む。
【００７０】
一方、高倍率Ｂの観察画像に関しては、２次元走査機構４による走査範囲内から、特定の範囲のみの出力信号を演算部３１で処理して観察画像を構築する。このとき演算部３１にて処理するより高倍率の倍率値Ｂの観察画像を構築するための出力信号の導出は、例えば、演算部３１にてサンプリングされた出力信号を２次元走査機構４の１周期内で順番付けし、常に特定の順番の出力信号を導出することによって、より高倍率Ｂの観察画像を構築することができる。
【００７１】
これらについては、図４で説明したように、倍率Ｂの観察画像ではこの太線（２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路において、倍率Ｂの走査範囲を太線で示す。）上を走査中のときに演算部３１にてサンプリングした受光素子１３または１６からの出力信号によって観察画像を構築する。
【００７２】
また、Ｓ１６で倍率Ａ＞倍率Ｂの場合（Ｓ１６において、Ｓ１７に進む）、制御部３２が２次元走査機構４を、倍率Ｂの走査範囲でかつ周期Ｔで駆動させる（Ｓ１７）。このとき、図４の倍率Ａでの観察範囲と倍率Ｂでの観察範囲との関係が逆になり、倍率Ｂでの観察範囲が図４の倍率Ａでの観察範囲６０に相当し、倍率Ａでの観察範囲が図４の倍率Ｂでの観察範囲６１に相当し、処理内容はＳ１９と同様である。
【００７３】
次に、演算部３１においてサンプリングした出力信号を２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の倍率Ｂの観察画像を構築させる（Ｓ１８）。さらに、倍率Ｂの観察画像を構築する特定の出力信号から、倍率Ａの観察画像を構築させる。ここでの処理は、上記したＳ２０と同様である。
【００７４】
それから、Ｓ１８またはＳ２０の処理後、演算部３１で構築した倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を、それぞれ同時に表示部３３に表示させる。各々の観察画像は周期Ｔ毎に更新される（Ｓ２１）。
【００７５】
なお、演算部３１でサンプリングする出力信号は、第１の実施の形態同様、操作者がそれぞれの倍率の観察画像に対して共焦点観察画像、または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【００７６】
したがって、これに関しても第１の実施の形態と同様、演算部３１では受光素子１３と１６から出力信号を独立にサンプリングして観察画像として構築するため、倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を別々の受光部からの観察画像として表示することができる。
【００７７】
さらに受光素子１３，１６として、例えば光電子増倍管を用いてそれぞれ独立に印加電圧をかけることにより、第１の実施の形態と同様に倍率Ａ，Ｂの観察画像に独立に輝度情報のゲインをかけることもできる。
【００７８】
ちなみに、さらに異なる倍率の観察画像を同時に得たい場合は、倍率Ｂの観察画像を加える場合と同様に、２次元走査機構４の振れ幅を、表示する異なる倍率の観察画像の中から最も低倍率の観察画像の倍率値に合わせる。また演算部３１における受光素子１３及び１６からの出力信号のサンプリング周期に関しては、表示する異なる倍率の観察画像の中から最も高倍率の観察画像の倍率値にあわせる。この場合それ以外の倍率の観察画像に関しては、サンプリングした出力信号を、均等に間引くか平均化して、表示部３４に表示する観察画像の画素数に合わせ込む。
【００７９】
また、２次元走査機構４の振れ幅を、設定された最も低倍率の観察画像の倍率値に固定し、また演算部３１における受光素子１３及び１６からの出力信号のサンプリング周期に関しては、設定された最も高倍率の観察画像の倍率値に固定してしまってもよい。
【００８０】
この場合には、演算部３１において最も高倍率の倍率値以外の観察画像を構築するにあたっては、全ての観察画像に対して、サンプリングした出力信号を、均等に間引くか平均化して、表示部３４に表示する観察画像の画素数に合わせ込む必要がある。ただし、設定された最も高倍率の倍率値の観察画像に関しては、この作業は不要である。
【００８１】
また、演算部３１にてサンプリングした全ての受光素子１３および１６からの出力信号から、観察画像を構築するためのサンプリング信号の導出が必要となる。ただし、これに関しても、設定された最も低倍率の倍率値の観察画像に関しては、この作業は不要である。
【００８２】
本実施形態で示した走査型レーザ顕微鏡の優位点は、２次元走査機構４の１駆動周期で表示部３４に表示される全ての倍率の観察画像が更新されるため、サンプルの位置や変化に対して観察画像の応答性が良くなる。また２次元走査機構４の構成によらず、あらゆる走査範囲の高倍率な観察画像を得ることができる。
【００８３】
例えば、２次元走査機構４の振幅中心位置を移動できない場合、異なる倍率の観察画像であっても同じ中心位置の観察画像しか得ることができない。これに対して本実施形態で示した走査型レーザ顕微鏡では、低倍率の観察画像と、その低倍率の観察画像内の端の部分を拡大した高倍率の観察画像とを同時に表示することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、図１のレーザ顕微鏡システムを用いたが、図１３のレーザ顕微鏡システムで実現してもよい。
＜第３の実施の形態＞
第２の実施形態では、大きい倍率の取得するためのサンプリング周期でサンプリングした後にそのサンプリングした出力信号の情報量を減少させて低倍率の画像を生成し、所定領域部分についてはそのサンプリングした出力信号から高倍率の画像を生成したが、本実施形態では、高倍率での観察領域の走査時には、その領域以外の領域をサンプリングする場合と比べ、サンプリング周期を短くする。それでは、以下に本実施形態について説明する。
【００８５】
本実施形態における走査型レーザ顕微鏡の光学系及びシステムは、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、その説明は省略する。操作者の操作方法も第１の実施形態のそれと同じであり、先ず低倍率の観察画像での走査を入力部３４から指示する。なお、表示部３３及び入力部３４による指示方法と観察画像の表示方法に関しては、後述する第４及び第５の実施形態にて説明する。
【００８６】
先ず低倍率の観察画像での走査を入力部３４から指示するが、例えば、このときの観察画像の倍率をＡとする。倍率Ａの観察画像を観ながら、ステージ１８を動かして観察試料１０上の観察したい箇所を探す。この場合のステージ１８の移動機構に関しては手動、電動を問わない。
【００８７】
観察したい箇所を探し出したら、操作者は観察したい箇所を高倍率の観察画像で走査するよう入力部３４から指示する。例えばこのときの観察画像の倍率をＢとする。
図６は、本実施形態における観察試料１０上での２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路と、各倍率の観察画像の観察範囲とについての一例を示したものである。領域７０は、倍率Ａでのサンプリング範囲を示す。領域７１は、倍率Ｂでのサンプリング範囲を示す。矢印７２は、２次元走査機構４の走査順路を示す。
【００８８】
同図の場合、矢印７２のように２次元走査機構４が走査を行う。２次元走査機構４の走査順路６２において、太線部分（領域７１内を走査する場合）のサンプリング周期を、太線以外をサンプリングする場合と比べて、短くする。
【００８９】
倍率Ｂの観察画像を構築する場合には、太線の走査時に演算部３１にてサンプリングされた信号から、倍率Ｂの観察画像を構築する。また、倍率Ａの観察画像を構築する場合には、太線の走査時に演算部３１にてサンプリングした出力信号を均等に間引くまたは平均化して、倍率Ａの観察画像を構築する。なお、同図では２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路は横方向に関しては往復で走査し出力信号をサンプリングしているが、走査は往復でサンプリングは１方向のみでも可能である。
【００９０】
また、同図では横方向に走査してから縦方向を変える順路を採っているが、逆に縦方向を走査してから、横方向を変える順路を採ることも可能である。それでは、上記の処理の詳細を、図７を参照しながら説明する。
【００９１】
図７は、本実施形態において異なる倍率Ａ、Ｂの観察画像を同時に得る場合の処理を示す。上記の通り、操作者は、先ず倍率Ａでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ３１）。制御部３２は、観察試料１０上を倍率Ａの走査範囲で観察するのに相当する振れ幅で、２次元走査機構４を一定の周期Ｔで駆動させ、レーザビーム２を走査させる（Ｓ３２）。
【００９２】
同時に、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ３３）。
【００９３】
演算部３１においてサンプリングした出力信号を、２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の観察画像として構築する（Ｓ３４）。すなわち、Ｓ３３のサンプリング周期は上記の２次元走査機構４の駆動周期と同期しており、１枚の観察画像を形成するのに必要なサンプリング回数を、２次元走査機構４の１駆動周期内で演算部３１から取り込む。例えば、２次元走査機構４の駆動周期をＴとし、１枚の観察画像の画素数を１０２４×１０２４ｐｉｘｅｌとし、１ｐｉｘｅｌの画素の輝度情報が演算部３１にて受光素子１３または受光素子１６から１回のサンプリングで得られるとすると、演算部３１のサンプリング周期は、Ｔ／（１０２４×１０２４）となる。
【００９４】
観察画像は、表示部３３に表示され、操作者が観察停止を入力部３４から指示するまで２次元走査機構４の駆動周期で更新されつづける（Ｓ３５）。ちなみに演算部３１でサンプリングする出力信号は、操作者が得たい観察画像を共焦点観察画像または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【００９５】
次に、操作者が倍率Ｂでの観察を入力部３４から制御部３２に指示する（Ｓ３６）。このとき、制御部３２は、倍率Ａと倍率Ｂで低い倍率値に合わせた走査範囲で２次元走査機構４を駆動させる。例えば、倍率Ｂ＞倍率Ａとすると、倍率Ａの走査範囲で２次元走査機構４を駆動させる（Ｓ３６においてＳ４０へ進む）。
【００９６】
そうすると、制御部３２は、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を２次元走査機構４の駆動周期と同期しながら、演算部３１に一定周期でサンプリングさせる（Ｓ４０）。ただし、サンプリング速度は、２次元走査機構４が倍率Ｂの走査範囲を駆動しているときは、倍率Ｂの観察画像を構築するのに十分な速度に変化し、それ以外の走査範囲を駆動しているときでは、倍率Ａの観察画像を構築するのに十分な速度に変化する。
【００９７】
例えば、図６の場合には、最初、出力信号のサンプリング周期は低い倍率値に合わせたサンプリング周期に合わせて始める。この場合倍率Ｂ＞倍率Ａであるので、最初は倍率Ａの観察画像を取り込む際と同じサンプリング周期である。
【００９８】
次に、２次元走査機構４が倍率Ｂの走査範囲７１を走査し始めたとき、演算部３１における受光素子１３または１６からの出力信号のサンプリング周期は高い倍率値に合わせたサンプリング周期、つまり、この場合は倍率Ｂの観察画像を取り込む際と同じサンプリング周期に切り替わる。そして、２次元走査機構４が倍率Ｂの走査範囲から外れると、再び倍率Ａのサンプリング周期に切り替わる。
【００９９】
次に、演算部３１においてサンプリングした出力信号を２次元走査機構４と同期させて、観察画像を構築する（Ｓ４１）。さらに、倍率Ａの観察画像を構築する特定の出力信号から、倍率Ｂの観察画像を構築させる。すなわち、サンプリング周期を切り替えながら、２次元走査機構４の１駆動周期分の走査をして１枚の観察画像を構築する。
【０１００】
これにより、上記で説明した２次元走査機構４の走査範囲と、演算部３１のサンプリング周期により、異なる倍率ＡとＢの観察画像をリアルタイムに近いオーダーで同時に得ることができる。上記の場合、より低倍率Ａの観察画像に関しては、２次元走査機構４の全ての走査範囲において、演算部３１からサンプリングした受光素子１３または１６の出力信号を基に構築される。
【０１０１】
ただし、演算部３１におけるサンプリング周期は、走査範囲の一部で高倍率Ｂの観察画像に合わせてあるため、演算部３１は、表示部３３に表示する観察画像の画素数以上のサンプリング数で、受光素子１３または１６の出力信号をサンプリングしてしまう。
【０１０２】
そこで、演算部３１にてより低倍率Ａの観察画像を構築する場合は、例えば、より高倍率Ｂのサンプリング周期で出力信号をサンプリングした走査範囲においては、演算部３１でサンプリングした出力信号を均等に間引く、または均等に平均化することにより、表示部３３に表示する観察画像の画素数に合わせ込む。
【０１０３】
一方、高倍率Ｂの観察画像に関しては、２次元走査機構４による走査範囲内から、特定の範囲のみの出力信号を演算部３１で処理して観察画像を構築する。このとき演算部３１にて処理するより高倍率の観察画像Ｂを構築するための出力信号の導出は、例えば演算部３１にてサンプリングされた出力信号を２次元走査機構４の１周期内で順番付けし、常に特定の順番の出力信号を導出することによって、より高倍率Ｂの観察画像を構築することができる。
【０１０４】
また、Ｓ３６で倍率Ａ＞倍率Ｂの場合（Ｓ３６において、Ｓ３７に進む）、制御部３２が２次元走査機構４を倍率Ｂの走査範囲でかつ周期Ｔで駆動させる（Ｓ３７）。このとき、図６の倍率Ａでのサンプリング範囲と倍率Ｂでの観察範囲との関係が逆になり、倍率Ｂでの観察範囲が図６の倍率Ａでのサンプリング範囲７０に相当し、倍率Ａでの観察範囲が図６の倍率Ｂでの観察範囲７１に相当する。
【０１０５】
次に、受光素子１３または受光素子１６で受光した観察試料１０からの反射光量に依存する出力信号を、制御部３２によって演算部３１にサンプリングさせる（Ｓ３８）。ただし、サンプリング速度は、２次元走査機構４が倍率Ａの走査範囲を駆動しているときは、倍率Ａの観察画像構築するのに十分な速度に変化し、それ以外のとき走査範囲を駆動しているときでは、倍率Ｂの観察画像を構築するのに十分な速度に変化する。このＳ３８の処理の詳細は、Ｓ４０と同様である。
【０１０６】
次に、演算部３１においてサンプリングした出力信号を２次元走査機構４の駆動と同期させて、観察試料１０の倍率Ｂの観察画像を構築させる（Ｓ３９）。さらに、倍率Ｂの観察画像を構築する特定の出力信号から倍率Ａの観察画像を構築させる。このＳ３９の処理の詳細はＳ４１と同様である。
【０１０７】
それから、Ｓ３９またはＳ４１の処理後、演算部３１で構築した倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を、それぞれ同時に表示部３３に表示させる。各々の観察画像は周期Ｔ毎に更新される（Ｓ４２）。
【０１０８】
なお、演算部３１でサンプリングする出力信号は、第１の実施の形態同様、操作者がそれぞれの倍率の観察画像に対して共焦点観察画像、または非共焦点観察画像のいずれかから選択し、入力部３４から指示することによって、受光素子１３または受光素子１６からサンプリングしてくる。
【０１０９】
したがって、これに関しても第１の実施の形態と同様、演算部３１では受光素子１３と１６から出力信号を独立にサンプリングして観察画像として構築するため、倍率Ａと倍率Ｂの観察画像を別々の受光部からの観察画像として表示することができる。
【０１１０】
さらに、受光素子１３，１６として、例えば光電子増倍管を用いてそれぞれ独立に印加電圧をかけることにより、第１の実施の形態と同様に倍率Ａ，Ｂの観察画像に独立に輝度情報のゲインをかけることもできる。
【０１１１】
ちなみに、さらに異なる倍率の観察画像を同時に得たい場合は、倍率Ｂの観察画像を加える場合と同様に、２次元走査機構４の振れ幅を、表示する異なる倍率の観察画像の中から最も低倍率の観察画像の倍率値にあわせる。また、演算部３１における受光素子１３、１６からの出力信号のサンプリング周期に関しては、表示する異なる倍率の観察画像の中から最も低倍率の観察画像の倍率値にあわせる。そして、それ以外の倍率の走査範囲においては、それぞれ倍率値のサンプリング周期でサンプリングする。この場合、演算部３１において最も低倍率の観察画像を構築する際は、より高倍率の観察画像の走査範囲に関しては、サンプリングした出力信号を、均等に間引くか平均化して、表示部３４に表示する観察画像の画素数に合わせ込む。
【０１１２】
本実施形態で示した走査型レーザ顕微鏡の優位点は、第２の実施形態で示した走査型レーザ顕微鏡と比較して、表示部３３に表示する観察画像の最高倍率の倍率値に合わせたサンプリング周期で受光素子１３および１６の出力信号を常にサンプリングしなくてよいため、演算部３１でサンプリングする出力信号の量を減らすことができ、演算部３１の負荷を減らすことができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、図１のレーザ顕微鏡システムを用いたが、図１３のレーザ顕微鏡システムで実現してもよい。
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施形態では、第１、第２、及び第３の実施形態で説明した走査型レーザ顕微鏡の表示部３３における観察画像ウィンドウの表示方法に関する説明であり、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）、図８（ｆ）にその表示方法の構成を示す。
【０１１４】
図８（ａ）、図８（ｂ）では異なる倍率の観察画像ウィンドウを同じ大きさで表示させた例であり、それぞれ左右、上下に並べる構成である。図８（ａ）、図８（ｂ）では２種類の倍率の観察画像ウィンドウ（倍率Ａの観察画像８０，９０、倍率Ｂの観察画像８１，９１）が表示されているが、３，４種類の倍率の観察画像ウィンドウに関しては、２×２行列状に配置された４分割の画面構成で配置させることもできる。また、複数種類の倍率の観察画像ウィンドウに関しては、ｍ×ｎ行列（ｍ、ｎは任意の正数）状に配置された画面構成で分割して配置させることもできる。
【０１１５】
図８（ｃ）は、異なる倍率の観察画像ウィンドウを異なる大きさで表示させた例である。一般的には小さい画像で表示される倍率Ａの観察画像ウィンドウ１００がより低倍率の観察画像であり、大きい画像で表示される倍率Ｂの観察画像ウィンドウ１０１がより高倍率の観察画像である。
【０１１６】
小さい画像で表示される倍率Ａの観察画像１００の配置位置やサイズは、操作者が入力部３４で自由に変えることができる。例えば、入力部３４にマウスを用いた場合、倍率Ａの観察画像ウィンドウ１００の上でのマウスのドラッグアンドドロップで移動させる。
【０１１７】
また、倍率Ａの観察画像ウィンドウ１００のサイズに関しても、倍率Ａの観察画像ウィンドウの角をマウスのドラッグアンドドロップで調整しても良い。またマウスのホイールを回転させて調整しても良い。さらに入力部３４にキーボードを使用する場合は、直接観察画像ウィンドウのサイズを打ち込んでも良い。
【０１１８】
図８（ｄ）は、異なる倍率の観察画像ウィンドウを異なる大きさで表示させた別の例である。一般的には大きい画像で表示される倍率Ａの観察画像ウィンドウ１００がより低倍率の観察画像であり、小さい吹き出しで表示される倍率Ｂの観察画像ウィンドウ１１１がより高倍率の観察画像である。
【０１１９】
より低倍率の観察画像内における吹き出し１１１の先端と、その吹き出しの拡大画像の位置とはリンクされている。この吹き出しで表示される倍率Ｂの観察画像１１１の配置位置やサイズは操作者が入力部３４で上記の説明内容と同様に自由に変えることができる。ちなみに図８（ｄ）では２種類の倍率の観察画像ウィンドウであるが、それ以上の観察画像ウィンドウに関しても最も低倍率の観察画像ウィンドウを図８（ｄ）の倍率Ａの観察画像として表示させ、それ以外のより高倍率の複数の観察画像ウィンドウを、小さい吹き出しで複数表示させることができる。
【０１２０】
図８（ｅ）、図８（ｆ）は、より高倍率の観察画像の画像範囲を、より低倍率の観察画像内に表示させた例である。本実施形態では、ウィンドウ１２０，１３０内により低倍率の観察画像が表示され、ウィンドウ１２１，１３１内に、より高倍率の観察画像が表示されている。図８（ｅ）、図８（ｆ）では、図８（ａ）の観察画像ウィンドウ構成で示されているが、図８（ｄ）、図８（ｃ）でも適応される。
【０１２１】
なお、図８（ｅ）では、高倍率の観察画像１２１の画像範囲が、より低倍率の観察画像１２０内に矩形１２２で表示されている。また、図８（ｆ）では、高倍率の観察画像１３１の中心位置を、より低倍率の観察画像１３０内に十字１３２で表示されている。ちなみに、図８（ｅ）、図８（ｆ）では２種類の倍率の観察画像ウィンドウが表示されているが、それ以上の観察画像ウィンドウに関しても最も低倍率の観察画像ウィンドウ上に複数の矩形、および十字を表示させることができる。
【０１２２】
この場合、観察画像ウィンドウが増えるほど、もっとも低倍率の観察画像上には多数の矩形や十字が存在し、表示部３３にも多数の観察画像ウィンドウが存在する。したがって複雑な矩形や十字と観察画像ウィンドウの関係付けを明白にするため、各観察画像ウィンドウの淵の色をそれぞれ別のものとし、矩形や十字の色もこれら観察画像ウィンドウの淵の色と同じ色で表示させるようにしてもよい。
【０１２３】
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施形態では、第１、第２、及び第３の実施の形態で説明した走査型レーザ顕微鏡の表示部３３に複数の異なる倍率の観察画像を表示させる際の、観察位置とその倍率の設定方法に関する説明であり、図９、図１０にその設定方法を示す。なお、矢印１４４はカーソルを表している。
【０１２４】
図９では、低倍率の観察画像において、より高倍率の観察画像の観察位置とその倍率を矩形で設定する方法に関して説明している。先ず表示部３３に低倍率の観察画像１４０を表示させている状態で、その観察画像内の高倍率で観察したい箇所を入力部３４にて矩形１４２で選択する（図９（ａ））。この場合、矩形１４２で選択する方法としては、例えば、入力部３４としてマウスを用いる場合はドラッグアンドドロップで矩形の対角同士を指示する。また、この矩形１４２の大きさが高倍率の観察画像の倍率値となる。
【０１２５】
次に、入力部３４により、観察画像レイアウトボタン１４３（１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｅ）のいずれかを選択して押下することにより、複数の観察画像を表示させる場合の観察画像ウィンドウの構成を選ぶことができる（図９（ｂ））。この観察画像レイアウトボタン１４３（１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｅ）のいずれかを選択して押下することで、例えば第４の実施形態で説明した図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）のような複数の観察画像ウィンドウの配置方法を決定することができる。
【０１２６】
いずれかの観察画像レイアウトボタン１４３（１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｅ）を選択すると、選択したレイアウトで、２枚目の観察画像ウィンドウ１４１が配置される（図９（ｃ））。３枚目以降の高倍率の観察画像を表示部３３に表示させたい場合は、２枚目のときと同様に、低倍率の観察画像内の高倍率で観察したい箇所を入力部３４にて矩形で選択する。この時点で既に観察画像レイアウトボタン１４３にて観察画像ウィンドウの配置方法は設定されているので、矩形で選択した時点で次の観察画像ウィンドウが表示部３３に表示される。その後、観察画像ウィンドウの配置方法を変更したい場合は、新たに別の観察画像レイアウトボタン１４３を入力部３４にて選択する。
【０１２７】
図１０では低倍率の観察画像において、より高倍率の観察画像の観察位置を選択し、倍率を別途入力する方法に関して説明している。先ず表示部３３に低倍率の観察画像１４０を表示させている状態で、その観察画像内の高倍率で観察したい箇所の中心を入力部３４にて選択する（図１０（ａ））。
【０１２８】
この場合、選択する方法としては、たとえば入力部３４としてマウスを用いる場合はダブルクリック等で選択する。選択された箇所には十字マーク１５１が残る。次に倍率設定スクロールボックス１５０にて倍率値を設定する。倍率値の設定方法としては、たとえば入力部３４にキーボードを用いている場合は直接倍率値を打ち込んでも良い。また入力部３４としてホイール付きマウスを用いている場合は、倍率設定スクロールボックスを倍率設定ドロップダウンリストとして、ホイールやマウスで設定しても良い。
【０１２９】
次に、入力部３４により、観察画像レイアウトボタン１４３（１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｅ）のいずれかを選択して押下することにより、複数の観察画像を表示させる場合の観察画像ウィンドウの構成を選ぶことができる（図１０（ｂ））。この観察画像レイアウトボタン１４３（１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ，１４３ｅ）を選択して押下することで、例えば第４の実施形態で説明した図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）のような複数の観察画像ウィンドウの配置方法を決定することができる。
【０１３０】
いずれかの観察画像レイアウトボタン１４３を選択すると、その選択したレイアウトで、２枚目の観察画像ウィンドウ１４１が配置される（図１０（ｃ））。３枚目以降の高倍率の観察画像を表示部３３に表示させたい場合は、２枚目のときと同様に、低倍率の観察画像内の高倍率で観察したい箇所の中心部を入力部３４にて選択する。
【０１３１】
次に倍率設定スクロールボックス１５０で倍率値を設定することができる。この時点で既に観察画像レイアウトボタンにて観察画像ウィンドウの配置方法は設定されているので、高倍率で観察したい箇所の中心地を選択し、倍率設定レイアウトボックス１５０で倍率値を入力した時点で、次の観察画像ウィンドウが表示部３３に表示される。
【０１３２】
観察画像ウィンドウの配置方法を変更したい場合は、新たに別の観察画像レイアウトボタン１５０を入力部３４にて選択する。また上記説明では高倍率で観察したい箇所の中心を入力部３４で選択することとしているが、中心以外でも高倍率で観察したい領域の角を選択するという事でも構わない。
【０１３３】
図１１は、本実施形態における低倍率の観察画像において、より高倍率の観察画像の観察位置とその倍率を矩形で設定する方法のフローを示している。このフローは、上記の図９及び図１０の処理を示したものである。
【０１３４】
まず、低倍率の観察画像の走査を操作部３４から指示する（Ｓ５１）。次に、表示部３３に表示される低倍率の観察画像から、より高倍率で表示する観察画像の範囲を操作部３４から指示する。ここで、図９で述べたように、より高倍率で表示したい観察画像を領域で指定する場合には（Ｓ５２においてＳ５３へ進む）、表示部３３に表示される低倍率の観察画像内から、より高倍率の範囲を短形の枠で操作部３４から指示する（Ｓ５３）。
【０１３５】
また、図１０で述べたように、より高倍率で表示したい観察画像を位置で指定する場合には（Ｓ５２においてＳ５４へ進む）、表示部３３に表示される低倍率の観察画像内から、より高倍率で表示する観察画像の中心を、操作部３４から指示する（Ｓ５４）。その後、高倍率で表示する観察画像の倍率を、表示部３３内の倍率設定スクロールボックスで操作部３４により指示する（Ｓ５５）。
【０１３６】
Ｓ５３またはＳ５５の処理後、新たに表示部３３に表示される観察画像のレイアウトを、表示部３３内の観察画像レイアウトボタンを用いて、操作部３４により指示する（Ｓ５６）。そうすると、指定した複数の観察画像が指定したレイアウト法で、表示部３３に同時に表示される（Ｓ５７）。
【０１３７】
以上より、様々な表示形態で異なる倍率の観察画像を表示させることができる。
＜第６の実施の形態＞
本実施形態では、高倍率の観察画像と低倍率の観察画像とをリアルタイムに近いオーダーで同時に表示させる方法の別の例について説明する。
【０１３８】
図１２は、本実施形態における表示方法を説明するための図である。第５の実施形態と同様にして、高倍率にする領域又は位置を選択した場合、その選択は操作者の任意でできるので、図１２（ａ）のように、その選択範囲が表示画面の中心と一致しない場合がある。このとき、低倍率Ａの観察画像の観察範囲の中心１６２を矢印１６０の向きに移動させて、高倍率の観察範囲の中心１６１が表示部の中心に位置するようにする。それにより、図１２（ｂ）のように、低倍率Ａの観察画像の観察範囲の中心１６２と、高倍率Ｂの観察画像の観察範囲の中心１６１とを一致させることができる。なお、移動は、制御部より移動指示情報を受け取った観察試料移動機構が駆動することでステージ１８が矢印１６０の方向に移動する。
【０１３９】
以上より、高倍率の観察画像の観察範囲の中心を常に表示部の中心に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】第１の実施形態における走査型レーザ顕微鏡の光学系及びシステムの構成の概要を示す図である。
【図２】第１の実施形態における倍率Ａ，Ｂの観察画像を得る際に、２次元走査機構４によって観察試料１０上を走査されるレーザビーム２の走査範囲を示す図である。
【図３】第１の実施形態において倍率Ａとは異なる倍率Ｂの観察画像を同時に得る場合の処理を示す図である。
【図４】第２の実施形態における観察試料１０上での２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路と、各倍率の観察画像の観察範囲とについての一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態において異なる倍率Ａ、Ｂの観察画像を同時に得る場合の処理を示す図である。
【図６】第３の実施形態における観察試料１０上での２次元走査機構４によるレーザビーム２の走査順路と、各倍率の観察画像の観察範囲とについての一例を示す図である。
【図７】第３の実施形態において異なる倍率Ａ、Ｂの観察画像を同時に得る場合の処理を示す図である。
【図８】第４の実施形態における観察画像ウィンドウの表示方法の一例を示す図である。
【図９】第５の実施形態における低倍率の観察画像についてより高倍率の観察画像の観察位置とその倍率を矩形で設定する方法に関しての説明図である。
【図１０】第５の実施形態における低倍率の観察画像において、より高倍率の観察画像の観察位置を選択し、倍率を別途入力する方法に関しての説明図である。
【図１１】第５の実施形態における低倍率の観察画像についてより高倍率の観察画像の観察位置とその倍率を矩形で設定する方法のフローを示す図である。
【図１２】第６の実施形態における表示方法を説明するための図である。
【図１３】一般的な走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１      レーザ光源
２      レーザビーム
３      偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４      ２次元走査機構
５      瞳投影レンズ
６      結像レンズ
７      １／４波長板
８      瞳
９      対物レンズ
１０    観察試料
１１    結像レンズ
１２    ピンホール
１３    受光素子
１４    受光面
１５    ハーフミラー
１６    受光素子
１７    受光面
１８    ステージ
２０    共焦点光学系受光部
２１    非共焦点光学系受光部
３１    演算部
３２    制御部
３３    表示部
３４    入力部
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１】
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【図１３】
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