(57)【要約】【課題】合焦作業の負担が小さく、且つ、確実に合焦が行われる共焦点レーザ顕微鏡を提供することを課題とする。【解決手段】共焦点レーザ顕微鏡システム１００は、レーザ光を射出するレーザ光源８と、レーザ光を標本５に照射する対物レンズ９と、標本５と焦点位置の間の距離を変更する焦準手段１０と、対物レンズ９の焦点位置と共役な位置に配置される共焦点絞り１４と、共焦点絞り１４を通過した標本５からの観察光を検出し、画像情報６を出力する光検出手段１５と、を含んで構成される。そして、共焦点レーザ顕微鏡システム１００は、標本５と焦点位置の間の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、画像情報６を増幅する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源と、
前記レーザ光を標本に照射する対物レンズと、
前記標本と前記対物レンズの焦点位置の間の距離を変更する焦準手段と、
前記焦点位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、
前記共焦点絞りを通過した前記標本からの観察光を検出し、画像情報を出力する光検出手段と、を含み、
前記距離を変更する動作指示の入力に連動して、前記画像情報を増幅することを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
前記光検出手段は、前記画像情報を増幅する増幅手段を含み、
前記動作指示の入力に連動して、前記増幅手段の増幅率を上げることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項１に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
前記動作指示の入力に連動して、前記観察光が前記光検出手段へ入射する光量を増加させることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項３に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
前記動作指示の入力に連動して、前記光源から射出される前記レーザ光の光量を増加させることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項５】
請求項３に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記光源と前記標本の間の照明光路中に、前記レーザ光を透過させる光学フィルタを含み、
前記動作指示の入力に連動して、前記光学フィルタの透過率を増加させることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項６】
請求項３に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記光源と前記標本の間の照明光路中に、前記レーザ光を透過させる光学フィルタを含み、
前記動作指示の入力に連動して、前記光学フィルタを前記照明光路から取り除くことを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項７】
請求項１に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記距離の変更前に出力された前記画像情報と前記距離の変更後に出力された前記画像情報とから、前記標本と前記焦点が一致する合焦位置の方向である合焦方向を判定する判定手段を含むことを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項８】
請求項７に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記判定手段で判定された前記合焦方向を表示する合焦方向表示手段を含むことを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記焦準手段にそれぞれ異なる量だけ前記距離を変化させるための複数の操作部を含み、
少なくとも１つの前記操作部の選択に連動して、前記画像情報を増幅することを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項１０】
レーザ光を射出する光源と、
前記レーザ光を標本に照射する対物レンズと、
前記標本と前記対物レンズの焦点位置の間の距離を変更する焦準手段と、
前記焦点位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、
前記共焦点絞りを通過した前記標本からの観察光を検出し、画像情報を出力する光検出手段と、
前記画像情報に基づいて前記標本の画像を表示する画像表示手段と、を含み、
前記距離を変更する動作指示の入力に連動して、前記画像の表示上の明るさを増加させることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
前記画像表示手段は、前記画像情報に対する表示上の明るさが異なる複数のルックアップテーブルを有し、
前記動作指示に連動して、前記ルックアップテーブルを切替えることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、
さらに、前記焦準手段にそれぞれ異なる量だけ前記距離を変化させるための複数の操作部を含み、
少なくとも１つの前記操作部の選択に連動して、前記明るさを増加させることを特徴とする共焦点レーザ顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点レーザ顕微鏡の技術に関し、特に共焦点レーザ顕微鏡の合焦技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、顕微鏡では、観察者が以下の手順で標本を焦点位置に一致させることで、標本にフォーカスが合わせられる。まず、対物レンズの先端と標本の間の距離が対物レンズの作動距離程度になるように目視で大まかにステージの位置を調整する。次に、画像の明るさの変化を確認しながらステージを光軸方向（ｚ方向）に移動させて、画像の明るさが急激に変化する焦点位置付近まで標本を変位させる。標本が焦点位置付近まで近づくと、標本の変位に伴う画像の明るさの変化により、標本と焦点位置が一致する合焦位置の方向（以降、合焦方向と記す。）を推定することが可能となる。これを利用して標本を合焦方向に変位させることで、標本と焦点位置と一致させる。以上のような手順により標本にフォーカスを合わせる合焦作業が行われる。なお、以降では、合焦位置を含み、且つ、合焦方向を推定することができる領域を合焦目安範囲と記す。
【０００３】
しかしながら、顕微鏡の焦点深度は浅く、標本の可動範囲と比べると合焦目安範囲は狭い。したがって、観察者は、標本が合焦位置や合焦目安範囲を通り越してしまわないように、標本を少しずつ変位させて逐一画像の状態を確認する必要がある。また、合焦作業では、一般に対物レンズやステージを移動させて、対物レンズと標本の間の距離を変化させる。このため、対物レンズと標本の接触を避けるためには、対物レンズと標本の間の距離にも常に注意を払わなければならない。
【０００４】
このように、合焦作業は非常に手間のかかる作業であり、観察者に大きな負担を強いている。また、確実に合焦させるためには、ある程度の熟練を要することも少なくない。これを踏まえて、合焦作業の負担を小さくし、且つ、確実に合焦を行うための技術がさまざま提案されている。
【０００５】
特許文献１では、画像から得られる輝度やコントラストなどの画像情報に基づいて、観察者の操作量に対するステージの移動量の比率を変化させる技術が開示されている。より具体的には、輝度やコントラストが低い場合には、標本が合焦位置から離れているとして、上記比率を大きくして、ステージを大きく移動させる。一方、輝度やコントラストが高い場合には、標本が合焦位置の近くにあるとして、上記比率を小さくして、ステージの移動量を小さくする。これにより、実際の標本位置と合焦位置との距離に応じてステージの移動量、つまり、標本の変位量が調整されることになる。その結果、標本が合焦位置や合焦目安範囲を通り過ぎてしまう事態の発生を抑制することができる。また、標本を効率的に変位させることができるため、合焦作業の負担が軽減される。
【０００６】
特許文献２では、検出された観察光の輝度やその変化率などの情報を予め決められた閾値と比較することにより、標本が合焦目安範囲内にあるか否かを判定する技術が開示されている。この技術では、合焦目安範囲を確実に検出することができるため、標本が合焦目安範囲を通り過ぎてしまうことを防止することができる。また、この技術を用いることで、対物レンズと標本の接触を避けるために顕微鏡本体に注目すべき状況と、標本が合焦位置を通り過ぎないように画像が表示される画面を注目すべき状況とを区別することができる。このため、観察者はいずれか一方にのみ注目して作業すればよく、観察者に強いる合焦作業の負担が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０４３３４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１５８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、優れた解像性能を有し、３次元形状の測定に利用できる顕微鏡として共焦点レーザ顕微鏡が知られている。共焦点レーザ顕微鏡は、一般的に、対物レンズで１点に集光させたレーザ光により標本を２次元に走査し、その反射光を対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置した共焦点絞りを介して光検出器で受光する。このような共焦点レーザ顕微鏡は、合焦位置（焦点位置）以外からの光のほとんどを共焦点絞りで遮断することで共焦点効果を実現している。つまり、合焦位置以外からの光は、輝度情報としてほとんど検出されない。
【０００９】
図１１は、共焦点レーザ顕微鏡と共焦点効果を有しない光学顕微鏡（以降、非共焦点顕微鏡と記す。）のそれぞれについてのｚ方向の標本位置（以降、ｚ位置と記す。）と反射光の輝度の関係を例示した図である。縦軸はｚ位置を示し、横軸は反射光の輝度を示している。
【００１０】
図１１に例示されるように、非共焦点顕微鏡では、合焦位置を中心に比較的広い範囲で輝度が検出される（図１１の非共焦点顕微鏡１０１を参照）。このため、合焦目安範囲もある程度の幅がある。一方、共焦点レーザ顕微鏡では、非共焦点顕微鏡と比較して、輝度を検出できる範囲（以降、輝度検出範囲と記す。）は極めて狭い（図１１の共焦点レーザ顕微鏡１０２を参照）。観察倍率が高い場合には輝度検出範囲はさらに狭くなり、１μｍ以下となることもある。このため、合焦目安範囲も非常に狭い。
【００１１】
このような共焦点レーザ顕微鏡に特許文献１の技術を適用する場合、上述した比率はｚ位置のほとんどで最大比率に固定される。また、確実に合焦位置を検出するためには、最大比率に対応するステージの移動量は輝度検出範囲の幅より大きくすることはできない。これは合焦位置から標本が十分に遠い場合であっても同様である。このため、特許文献１の技術を用いても、効率的な標本の変位は望めず、合焦作業の負担は軽減されない。
【００１２】
共焦点レーザ顕微鏡に特許文献２の技術を適用する場合も同様である。確実に合焦位置を検出するためには、標本位置の変位量は輝度検出範囲の幅以内に制限される。このため、特許文献２の技術では、合焦位置（または、合焦目安範囲）の確実な検出と合焦作業の負担軽減とは両立されない。
【００１３】
このように、特許文献１及び特許文献２のような輝度の検出を前提とした技術を、輝度が検出される範囲が極めて狭い共焦点レーザ顕微鏡にそのまま適用しても十分な効果は得られない。
以上のような実情を踏まえ、本発明では、合焦作業の負担が小さく、且つ、確実に合焦が行われる共焦点レーザ顕微鏡を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、レーザ光を射出する光源と、レーザ光を標本に照射する対物レンズと、標本と対物レンズの焦点位置の間の距離を変更する焦準手段と、焦点位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、共焦点絞りを通過した標本からの観察光を検出し、画像情報を出力する光検出手段と、を含み、距離を変更する動作指示の入力に連動して、画像情報を増幅する共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、光検出手段は、画像情報を増幅する増幅手段を含み、動作指示の入力に連動して、増幅手段の増幅率を上げる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、動作指示の入力に連動して、観察光が光検出手段へ入射する光量を増加させる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、動作指示の入力に連動して、光源から射出されるレーザ光の光量を増加させる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第３の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、さらに、光源と標本の間の照明光路中に、レーザ光を透過させる光学フィルタを含み、動作指示の入力に連動して、光学フィルタの透過率を増加させる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００１９】
本発明の第６の態様は、第３の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、さらに、光源と標本の間の照明光路中に、レーザ光を透過させる光学フィルタを含み、動作指示の入力に連動して、光学フィルタを照明光路から取り除く共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第１の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、  さらに、距離の変更前に出力された画像情報と距離の変更後に出力された画像情報とから標本と焦点が一致する合焦位置の方向である合焦方向を判定する判定手段を含む共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２１】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、さらに、判定手段で判定された合焦方向を表示する合焦方向表示手段を含む共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２２】
本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、さらに、焦準手段にそれぞれ異なる量だけ距離を変化させるための複数の操作部を含み、少なくとも１つの操作部の選択に連動して、画像情報を増幅する共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２３】
本発明の第１０の態様は、レーザ光を射出する光源と、レーザ光を標本に照射する対物レンズと、標本と対物レンズの焦点位置の間の距離を変更する焦準手段と、焦点位置と共役な位置に配置される共焦点絞りと、共焦点絞りを通過した標本からの観察光を検出し、画像情報を出力する光検出手段と、画像情報に基づいて標本の画像を表示する画像表示手段と、を含み、距離を変更する動作指示の入力に連動して、画像の表示上の明るさを増加させる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、  画像表示手段は、画像情報に対する表示上の明るさが異なる複数のルックアップテーブルを有し、動作指示に連動して、ルックアップテーブルを切替える共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１２の態様は、第１０の態様または第１１の態様に記載の共焦点レーザ顕微鏡装置において、さらに、焦準手段にそれぞれ異なる量だけ距離を変化させるための複数の操作部を含み、少なくとも１つの操作部の選択に連動して、明るさを増加させる共焦点レーザ顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、合焦作業の負担が小さく、且つ、確実に合焦が行われる共焦点レーザ顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る共焦点レーザ顕微鏡システムに含まれる共焦点レーザ顕微鏡本体の構成を説明するための図である。
【図２】実施例１に係る共焦点レーザ顕微鏡システムに含まれるコンピュータ及び表示手段の構成を説明するための図である。
【図３】実施例１に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図３に例示される制御において対物レンズのｚ位置毎に得られる合計輝度を例示した図である。
【図５】実施例１の変形例１に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の変形例２に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施例１の変形例３に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの構成を説明するための図である。
【図９】図８に例示される共焦点レーザ顕微鏡システムに用いられるルックアップテーブルの特性について例示した図である。
【図１０】実施例２に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】共焦点レーザ顕微鏡と非共焦点顕微鏡のそれぞれについてのｚ位置と反射光の輝度の関係を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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】
【００２９】
まず、本実施例に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの構成について説明する。
【００３０】
図１及び図２は、本実施例に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの構成を説明する図である。図１では、共焦点レーザ顕微鏡システムに含まれる共焦点レーザ顕微鏡本体の構成が詳細に示されている。また、図２では、共焦点レーザ顕微鏡システムに含まれるコンピュータ及び表示手段の構成が詳細に示されている。
【００３１】
図１及び図２に例示されるように、共焦点レーザ顕微鏡システム１００は、共焦点レーザ顕微鏡本体１と、コンピュータ２と、指示手段３と、表示手段４と、を含んで構成されている。
【００３２】
共焦点レーザ顕微鏡本体１は、観察者からの動作指示７に応じて標本５を観察し、その観察結果を画像情報６として出力する役割を担っている。なお、画像情報６は、例えば、輝度である。
【００３３】
コンピュータ２は、観察者と共焦点レーザ顕微鏡本体１の仲介役として機能する。具体的には、コンピュータ２は、指示手段３を通じて観察者から入力された動作指示７を共焦点レーザ顕微鏡本体１へ送信する。また、コンピュータ２は、共焦点レーザ顕微鏡本体１から出力された画像情報６を表示手段４へ表示させることで、観察者に提供する。
【００３４】
指示手段３としては、例えば、マウスやキーボードなどが用いられる。また、表示手段４としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイなどが用いられる。なお、表示手段４がタッチパネル機能を有する場合には、表示手段４が指示手段３として機能してもよい。
【００３５】
図１に例示されるように共焦点レーザ顕微鏡本体１は、レーザ光を射出するレーザ光源８と、レーザ光を標本５に照射し、標本から生じる観察光を透過させる対物レンズ９と、標本５と対物レンズ９の焦点位置の間の距離を変化させる焦準手段１０と、標本５上に集光する対物レンズ９からのレーザ光を光軸と直交するＸＹ方向に走査するＸＹ走査手段１１と、レーザ光を透過させ観察光を反射するビームスプリッタ１２と、共焦点絞り１４上に観察光を集光させる結像レンズ１３と、対物レンズ９の焦点位置と共役な位置に配置された共焦点絞り１４と、共焦点絞り１４を通過した観察光を検出し、検出結果を画像情報６として出力する光検出手段１５と、コンピュータ２から入力された動作指示７に基づいてレーザ光源８、焦準手段１０、ＸＹ走査手段１１、及び光検出手段１５を制御する制御手段１８と、を含んで構成されている。
【００３６】
ＸＹ走査手段１１としては、例えば、共振型やサーボ型のガルバノミラー、ポリゴンミラー、及び音響光学偏向素子（Acousto-optic Deflector：ＡＯＤ）などを用いることできる。
【００３７】
光検出手段１５は、観察光を検出する受光素子１６と、受光素子１６からの出力される画像情報６を増幅する増幅手段１７とを含んで構成されている。受光素子１６としては、例えば、光電子増倍管（Photomultiplier：ＰＭＴ）やフォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）やアバランシェ・フォトダイオード（Avalanche Photodiode：ＡＰＤ）などを用いることができる。
【００３８】
なお、ここでは、受光素子１６と増幅手段１７をそれぞれ独立の構成要素として記載されているが、特にこれに限られない。例えば、光電子増倍管やアバランシェ・フォトダイオードなど増幅機能を有する受光素子を受光素子１６として用いる場合には、増幅手段１７を省略し、受光素子１６の増幅機能を増幅手段として用いてもよい。
【００３９】
また、図１では、焦準手段として対物レンズ９を光軸方向に移動させる焦準手段１０が例示されているが、特にこれに限られない。焦準手段は標本５と対物レンズ９の焦点位置の間の距離を変更できればよい。例えば、標本５を配置するステージを光軸方向に移動させる焦準手段を用いてもよい。また、照明光路中に空間光変調器やデフォーマブルミラーを配置してもよい。この場合、これらが焦点位置を光軸方向に移動させることで焦準手段として機能する。
図２に例示されるように、コンピュータ２は、インターフェイス部１９と、メモリ部２０と、演算処理部２１を含んで構成されている。
【００４０】
インターフェイス部１９は、コンピュータ２の入出力を制御する。具体的には、インターフェイス部１９は、共焦点レーザ顕微鏡本体１への動作指示７の出力、表示手段４への画像情報６の出力、共焦点レーザ顕微鏡本体１からの画像情報６の取り込み、及び、指示手段３からの動作指示７の取り込みを行う。
【００４１】
メモリ部２０は、共焦点レーザ顕微鏡システム１００の各種情報を保存する。具体的には、メモリ部２０は、標本５の画像情報６、共焦点レーザ顕微鏡システム１００の各種設定値や各種プログラムなどを保存する。なお、メモリ部２０としては、ＲＡＭやＲＯＭなどの他に、ハードディスクなどの補助記憶装置を用いてもよい。
【００４２】
演算処理部２１は、表示手段４に表示されるＧＵＩプログラムなどの各種プログラムや、動作指示７の内容に従って共焦点レーザ顕微鏡本体１を動作させるための各種演算を実行する。また、後述する判定処理を行う判定手段としても機能する。演算処理部２１としては、例えば、ＣＰＵなどを用いることができる。
表示手段４は、画像表示部２２と、合焦方向インジケータ部２３と、ｚ移動指示部２４と、顕微鏡操作部２５と、を含んで構成されている。
画像表示部２２は、共焦点レーザ顕微鏡本体１から得られた画像情報６に基づいて、標本５の画像を表示する画像表示手段である。
合焦方向インジケータ部２３は、後述する判定処理の結果に基づいて、合焦方向を表示する合焦方向表示手段である。
【００４３】
ｚ移動指示部２４は、対物レンズ９のｚ位置の移動量または移動方向が異なる複数の操作ボタン（操作部）から構成されている。観察者は、これらの操作ボタンを用いて、焦準手段１０による対物レンズ９のｚ移動の方向及び移動量を選択することができる。図２では、対物レンズ９をｚ軸の正方向（標本５と対物レンズ９が離れる方向）に移動させる操作ボタンとして、移動量が大きい順に、大粗動ボタン２６、粗動ボタン２７、微動ボタン２８の３種類が用意されている。同じく、対物レンズ９をｚ軸の負方向に移動させる操作ボタンとして、移動量の小さい順に、微動ボタン２９、粗動ボタン３０、大粗動ボタン３１の３種類が用意されている。
【００４４】
なお、各ボタンの移動量は、観察に用いられる対物レンズ９の焦点深度や倍率などの光学的なパラメータに応じて、予め決定されている。例えば、焦点深度が１μｍの対物レンズの場合には、大粗動ボタン２６及び大粗動ボタン３１には１０μｍの移動量を、粗動ボタン２７及び粗動ボタン３０には１μｍの移動量を、微動ボタン２８及び微動ボタン２９には０．１μｍの移動量を割り当てる、といった情報がメモリ部２０に保存されている。このため、対物レンズの切替えによって、各ボタンに割り当てられる移動量は自動的に変更される。
【００４５】
顕微鏡操作部２５は、各種顕微鏡操作を行うために用いられる。例えば、顕微鏡操作部２５では、対物レンズの切替え、不図示の開口絞りによる明るさの調整、共焦点レーザ顕微鏡本体１による画像取得の開始や停止などの指示に用いられる。
以上が、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システム１００の構成である。次に、共焦点レーザ顕微鏡本体１の作用について概説する。
【００４６】
レーザ光源８から射出されたレーザ光は、ビームスプリッタ１２を透過し、ＸＹ走査手段１１を介して対物レンズ９に入射する。対物レンズ９はレーザ光を集光し標本５上の一点（焦点位置）を照射する。レーザ光が照射された標本５から観察光が生じる。観察光としては、例えば、標本５を反射したレーザ光や、標本５内の蛍光物質がレーザ光により励起されることにより生じる蛍光などがある。
【００４７】
観察光は、標本５に照射されたレーザ光と同じ光路をレーザ光とは反対方向に進み、対物レンズ９及びＸＹ走査手段１１を介して、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッタ１２は観察光を反射し、結像レンズ１３に入射させる。結像レンズ１３は共焦点絞り１４に観察光を集光させる。そして、共焦点絞り１４を通過した観察光のみが光検出手段１５の受光素子１６で検出される。共焦点絞り１４は、対物レンズ９の焦点位置と共役な位置に配置されているため、焦点位置以外からの観察光のほとんどを遮断するように機能する。これにより、共焦点効果が生じることになる。
【００４８】
なお、共焦点効果により光検出手段１５では、対物レンズ９の焦点位置からの情報しか得られない。このため、標本５の２次元画像は、ＸＹ走査手段１１を用いて標本５をＸＹ方向に走査することにより取得される。
【００４９】
光検出手段１５に入射した観察光は、受光素子１６で検出され、電流などの電気信号に変換されて受光素子１６から出力される。出力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換された上で、画像情報６としてコンピュータ２に出力される。この際、制御手段１８から指示がある場合には、光検出手段１５は、Ａ／Ｄ変換前に増幅手段１７で電気信号を増幅し、増幅した電気信号をＡ／Ｄ変換してコンピュータ２に出力する。
【００５０】
なお、ここで、Ａ／Ｄ変換前の電気信号の増幅は、通常の画像表示時とは異なる増幅量で増幅することを意味する。このため、受光素子１６が通常の出力でも電気信号を増幅して出力する受光素子の場合、通常の出力で行われる増幅は、動作指示７と連動して動作するＡ／Ｄ変換前の電気信号の増幅に該当しない。ただし、受光素子１６が通常の出力で行われる増幅量を超えて電気信号を増幅する場合は、動作指示７と連動して動作するＡ／Ｄ変換前の電気信号の増幅に該当する。
【００５１】
次に、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システム１００での標本５の観察手順を説明する。なお、以降では、画像情報６が輝度として出力される場合を例に説明する。
【００５２】
まず、観察者は、対物レンズ９と標本５の間の距離が十分に近くになるように、または、十分に遠くなるように、対物レンズ９の先端と標本５の距離を目視で調整する。次に、指示手段３を介して顕微鏡操作部２５の画像取得開始ボタンを押下し、共焦点レーザ顕微鏡本体１で得られた標本５の画像を画像表示部２２に表示する。このとき、標本５と対物レンズ９の焦点位置は大きく離れているため、画像表示部２２には通常何も表示されない。観察者は、これを確認して合焦作業を開始する。
以降では、図３を参照しながら、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システム１００での合焦作業について説明する。
【００５３】
図３は、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。図３では、観察者がｚ移動指示部２４のいずれかの操作ボタンを選択してからの一連の制御が例示されている。図４は、図３に例示される制御において、対物レンズ９のｚ位置毎に得られる合計輝度を例示した図である。図４では、光検出手段１５の増幅率を上げた場合の合計輝度を実線３２で示し、増幅率を上げていない場合の合計輝度を点線３３で示している。
【００５４】
なお、ここでは、対物レンズ９と標本５の間の距離が十分に近くに調整されている場合で、観察者が、大粗動ボタン２６を押下し、焦準手段１０により対物レンズ９をｚ軸の正方向に大きく移動させる動作指示７を入力した場合を例に説明する。なお、初期の対物レンズ９のｚ位置はｚ１とする。
大粗動ボタン２６の押下により動作指示７が入力されると、図３に例示される制御が開始される（ステップＳ１０１）。
【００５５】
次に、コンピュータ２は共焦点レーザ顕微鏡本体１の制御手段１８に動作指示７を出力する。動作指示７が入力された制御手段１８は、光検出手段１５（増幅手段１７）の増幅率を所定量上げる（ステップＳ１０２）。つまり、標本５と対物レンズ９の焦点位置の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、光検出手段１５の増幅率が所定量上げられる。
【００５６】
この所定量は、予め決められた値であり、所定量自体、または増幅率の所定量の増加を実現するための条件がメモリ部２０に保存されている。例えば、光検出手段１５として光電子増倍管を利用する場合であれば、所定量だけ増幅率を上げるために必要な印加電圧の増加分（例えば、＋４００Ｖ）が保存されている。これにより、通常の印加電圧に対して＋４００Ｖを加算した印加電圧を用いることで増幅率を所定量だけ上げることができる。なお。所定量は、後述する合焦目安範囲の幅が大粗動ボタンの移動量より大きくなるような値とすることが望ましい。
【００５７】
ステップＳ１０３では、コンピュータ２は、現在のｚ位置（Ｚ１）で、制御手段１８を介してＸＹ走査手段１１を制御して標本５を走査する。そして、光検出手段１５から各画素の輝度Ｉａ（Ｘｎ、Ｙｍ）を得る。ここで、Ｘｎは各画素のＸ座標を示し、Ｙｍは各画素のＹ座標を示す。また、ｎ、ｍは、画素を識別するための番号であり、それぞれＸ方向の画素番号、Ｙ方向の画素番号を示す。例えば、画像サイズが６４０×４８０であれば、ｎは１から６４０までの値をとり、ｍは１から４８０までの値をとる。さらに、コンピュータ２の演算処理部２１は、各画素の輝度Ｉａ（Ｘｎ、Ｙｍ）を合算し、合計輝度ＳＩａ（＝ΣＩａ（Ｘｎ、Ｙｍ））を算出する（図４の位置Ｐ１を参照）。そして、算出結果をメモリ部２０に保存する。
ステップＳ１０４では、動作指示７に従って、対物レンズ９を光軸方向にｚ位置Ｚ１からｚ位置Ｚ２までＤｚだけ移動させる。
【００５８】
ステップＳ１０５では、コンピュータ２は、移動後のｚ位置（Ｚ２）で、制御手段１８を介してＸＹ走査手段１１を制御して標本５を走査する。そして、光検出手段１５から各画素の輝度Ｉｂ（Ｘｎ、Ｙｍ）を得る。さらに、コンピュータ２の演算処理部２１は、各画素の輝度Ｉｂ（Ｘｎ、Ｙｍ）を合算し、合計輝度ＳＩｂ（＝ΣＩｂ（Ｘｎ、Ｙｍ））を算出する（図４の位置Ｐ２を参照）。そして、算出結果をメモリ部２０に保存する。
合計輝度ＳＩｂの保存が終了すると、制御手段１８は光検出手段１５（増幅手段１７）の増幅率をもとに戻す（ステップＳ１０６）。
次に、演算処理部２１は、メモリ部２０に保存された合計輝度ＳＩａ及び合計輝度ＳＩｂを用いて合焦方向についての判定処理を行う。
【００５９】
まず、ステップＳ１０７では、合計輝度ＳＩａと合計輝度ＳＩｂの差の絶対値が所定の閾値Ｉｔｈより大きいか否かを判定する。閾値Ｉｔｈは、所定量だけ増幅率を上げた後の共焦点レーザ顕微鏡システム１００のノイズレベルに影響されることなく、輝度に変化が生じていると判断できる大きさに予め設定されている。つまり、ステップＳ１０７では、ｚ移動前後で輝度に変化が生じたかどうかが判定される。
【００６０】
図４に例示されるように、ｚ移動前後のｚ位置（Ｚ１及びＺ２）は、いずれも合焦位置Ｚｆから離れている。このため、ｚ移動前後での合計輝度の変化も小さく、閾値Ｉｔｈ未満である。このため、ステップＳ１０７の判定結果はＮＯとなり、制御が終了する。
【００６１】
次に、ｚ移動前後で輝度の変化が確認できなかったため、観察者がさらに、大粗動ボタン２６を押下し、対物レンズ９をｚ軸の正方向に大きく移動させる動作指示７を入力した場合を例に説明する。
【００６２】
再び図３に例示される制御が開始され、上述したステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理が実施される。なお、ステップＳ１０４では、ｚ位置Ｚ２からｚ位置Ｚ３まで対物レンズ９のｚ位置をＤｚだけ移動する。また、ステップＳ１０３では、ｚ位置Ｚ２での合計輝度ＳＩａが算出され（図４のＰ２を参照）、ステップＳ１０５では、ｚ位置Ｚ３での合計輝度ＳＩｂが算出される（図４のＰ３を参照）。
【００６３】
図４に例示されるように、ｚ移動後のｚ位置（Ｚ３）は、合焦位置Ｚｆの比較的近くに位置する。このため、増幅率を上げていない場合であればｚ移動前後でほとんど輝度に変化は見られないが、増幅率を上げている場合には、大きく輝度が増加する。このため、ステップＳ１０７の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０８に遷移する。
【００６４】
ステップＳ１０８では、さらに、合計輝度ＳＩａより合計輝度ＳＩｂが大きいが否かが判定される。ここでは、ｚ位置Ｚ３の合計輝度ＳＩｂの方がｚ位置Ｚ２の合計輝度ＳＩａより大きいため、ステップＳ１０８の判定結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０９ａに遷移する。
【００６５】
ステップＳ１０９ａでは、輝度が増加したことからステップＳ１０４でのｚ移動により合焦位置に近づいたと判断し、合焦方向インジケータ部２３にｚ移動と同じ方向（ここでは、上方向）のインジケータを表示して制御を終了する。
【００６６】
なお、ステップＳ１０８の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０９ｂに遷移する。ステップＳ１０９ｂでは、輝度が減少したことからステップＳ１０４でのｚ移動により合焦位置から遠ざかったと判断し、合焦方向インジケータ部２３にｚ移動と反対の方向（ここでは、下方向）のインジケータを表示して制御を終了する。
【００６７】
その後、観察者は、粗動ボタンや微動ボタンを操作してインジケータで示される合焦方向に対物レンズ９のｚ位置を少し移動させて、画像表示部２２に表示される画像を確認しながら標本に合焦させる。このように、合焦方向インジケータ部２３に合焦方向を示すインジケータを表示することにより、観察者の合焦作業を補助することができる。
【００６８】
なお、上記制御のステップＳ１０３及びステップＳ１０５では、全画素の輝度の合計値を算出したが、特にこれに限られない。例えば、画像の中心付近など予め関心領域を登録しておき、その関心領域についての合計輝度や平均輝度を算出し合焦位置の判定に用いてもよい。判定に用いる値は、Ｚ位置を移動した前後の輝度を代表するものであればよく、合計輝度や平均輝度の他に、最大輝度を用いても良い。
【００６９】
図４に例示されるように、増幅率を上げた場合（実線３２）は、増幅率が上げていない場合（点線３３）に比べて、合焦位置Ｚｆからより離れた位置で輝度の急峻な変化が生じる。つまり、増幅率を上げることにより、増幅率をあげていない場合に比べて、合焦目安範囲が広くなる。これにより、より広い範囲で合焦方向の判定が可能となり合焦方向を確認しながら合焦作業が行えるため、合焦作業における観察者の負担を軽減することができる。また、合焦目安範囲が広い分だけ、合焦目安範囲外でのｚ移動の移動量も大きくすることができる。このため、合焦目安範囲自体の検出もすばやく行える。このことは、合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減の両立に寄与する。
このように増幅率の上昇により合焦目安範囲が広くなる一要因としては、デジタル信号での輝度表現に関する制限が挙げられる。
【００７０】
例えば、対物レンズ９のｚ位置が合焦位置Ｚｆから大きく離れたｚ位置Ｚ１やｚ位置Ｚ２の場合には、光検出手段１５ではごくわずかな観察光しか検出されず、光検出手段１５から出力される電気信号もごく微量である。Ａ／Ｄ変換では、デジタル信号に変換する際に、最下位ビット（ＬＳＢ）で表現される値より小さな信号は、デジタル信号に変換できない。このため、ｚ位置Ｚ１及びｚ位置Ｚ２での観察光がＬＳＢで表現される輝度以下の場合には、Ａ／Ｄ変換により、実際には観察光が検出されているにも関わらず、いずれも輝度が０として出力されることがある。このようなデジタル信号として輝度を扱うことによって生じる情報の欠落が原因となって、点線３３では実線３２に比べて検出される輝度の変化の範囲が狭くなり、結果として、合焦目安範囲も狭くなってしまう。
【００７１】
なお、増幅率上昇前後でデジタル信号の分解能（表現できる輝度の数）は変化しない。増幅率を上げて観察光を検出することは、微弱な観察光をより重点的に検出することを意味する。このため、増幅率を上げた状態では、合焦位置Ｚｆ付近で検出される観察光の輝度は表現できる輝度を超えてしまう。従って、図４に例示されるように、実線３２の合焦位置Ｚｆ付近では、輝度が最大値で一定となる頂上部３２ａが形成されることになり、輝度の変化が検出できない。しかし、上記の増幅率の上昇は一時的なものであり、頂上部３２ａ付近は合焦目安範囲内であるため、増幅率を元に戻した後の画像を確認しながら合焦作業を行うことができる。
【００７２】
以上、本実施例では、対物レンズ９の焦点位置と標本５の間の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、光検出手段１５の増幅率を上昇させることにより、出力される輝度（画像情報６）を増幅する。これにより、合焦目安範囲が広くなることで、合焦作業での合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減を両立することができる。
【００７３】
なお、本実施例の合焦技術は、合焦目安範囲及び焦点深度が非常に狭い顕微鏡であれば、共焦点レーザ顕微鏡以外にも適用可能である。例えば、非線形光学効果により共焦点効果を実現する顕微鏡などに適用してもよい。
＜変形例１＞
以下、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システムの変形例について説明する。
【００７４】
本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの構成は、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００の構成と同様である。ただし、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００は、ｚ移動指示部２４のいずれの操作ボタンを押下しても光検出手段１５の増幅率が上昇したのに対して、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムは、ｚ移動指示部２４の大粗動ボタン（大粗動ボタン２６、大粗動ボタン３１）を押下したときのみ光検出手段１５の増幅率が上昇する。
【００７５】
図５は、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。図５は、観察者が大粗動ボタン以外（粗動ボタン及び微動ボタン２８）を押下したときの制御が示されている。一方、大粗動ボタンを押下したときの制御は、図３に例示される実施例１の制御と同様である。
【００７６】
図５に例示される制御では、光検出手段１５の増幅率を上昇させるステップＳ１０２と、光検出手段１５の増幅率を元に戻すステップＳ１０６とが省略されている点を除き、図３に例示される制御と同様である。また、図５のステップＳ１０７の閾値Ｉｔｈは、図３のステップＳ１０７の閾値Ｉｔｈと異なる値に設定してもよい。これは、増幅前後で共焦点レーザ顕微鏡システムのノイズレベルも変動するためである。図５のステップＳ１０７では、増幅前におけるノイズレベルに合わせて閾値Ｉｔｈを設定することが望ましい。
【００７７】
以上、本変形例でも、合焦目安範囲外で用いられる大粗動ボタンによる動作指示７の入力に連動して、光検出手段１５の増幅率を上昇させ、出力される輝度（画像情報６）を増幅する。これにより、合焦目安範囲が広くなることで、実施例１と同様に、合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減を両立することができる。
【００７８】
また、本変形例の粗動ボタン及び微動ボタンの操作では、増幅率を上昇させる制御は行われないが、それによって作業性が劣化することはない。粗動ボタンや微動ボタンを操作するときには、大粗動ボタンの操作による合焦位置の近くまで移動していると考えられる。このため、対物レンズ９のｚ位置が増幅前の合焦目安範囲に入っていない場合であっても、通常の顕微鏡操作により容易に合焦目安範囲を検出することができる。また、増幅処理が行われないため、粗動ボタン及び微動ボタンが使用される合焦位置付近では観察者の動作指示７に対して共焦点レーザ顕微鏡システムが高速に応答することになる。このため、ユーザビリティが改善され、さらに、合焦作業の負担が軽減される。
＜変形例２＞
以下、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システムの他の変形例について説明する。
【００７９】
本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの構成は、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００の構成と同様である。ただし、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００では、ｚ移動指示部２４の操作ボタンの押下に連動して光検出手段１５の増幅率が上昇するのに対して、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムでは、ｚ移動指示部２４の操作ボタンの押下に連動してレーザ光源８から射出されるレーザ光の光量が増加する。
【００８０】
図６は、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。図６に例示される制御では、図３に例示される光検出手段１５の増幅率を上昇させるステップＳ１０２の代わりに、レーザ光の光量を所定量増加させるステップＳ１０２ａが設けられている。また、図３に例示される光検出手段１５の増幅率を元に戻すステップＳ１０６の代わりに、レーザ光の光量を元に戻すステップＳ１０６ａが設けられている。このように、ｚ移動指示部２４の操作ボタンの押下に連動してレーザ光源８から射出されるレーザ光の光量が増加させることにより、光検出手段１５で検出される光量が増加し、出力される輝度も増幅されるため、光量を増加させる前に比べて合焦目安範囲を広げることができる。  
【００８１】
なお、レーザ光の光量に関する所定量は、光検出手段１５の増幅率と同様に、予め決められてメモリ部２０に保存されている。また、この所定量も、合焦目安範囲の幅が大粗動ボタンの移動量より大きくなるような値とすることが望ましい。
【００８２】
以上、本変形例では、対物レンズ９の焦点位置と標本５の間の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、レーザ光源８から射出される光量を増加させることにより光検出手段１５へ入射する観察光の光量を増加させて、出力される輝度（画像情報６）を増幅する。これにより、実施例１と同様に、合焦目安範囲が広くなることで、合焦作業での合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減を両立することができる。
【００８３】
なお、本変形例では、レーザ光源８として半導体レーザ光源を仮定し、レーザ光源８から射出される光量を増減させる例を示したが特にこれに限られない。ガスレーザ光源のようにレーザ光の光量の高速な変更が困難な光源を用いる場合には、照明光路中にレーザ光を透過させる透過率を制御可能な光学フィルタを配置してもよい。そして、動作指示７の入力に連動して、光学フィルタの透過率を増加させる制御を行うことで光検出手段１５に入射する観察光の光量を増加させて、光検出手段１５から出力される輝度（画像情報６）を増幅してもよい。また、動作指示７の入力に連動して、光学フィルタを光路中から取り除くことで、光検出手段１５に入射する観察光の光量を増加させて、光検出手段１５から出力される輝度（画像情報６）を増幅してもよい。また、本変形例においても、実施例１の変形例１と同様に、大粗動ボタンにのみ連動してレーザ光を増減させてもよい。
＜変形例３＞
以下、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システムのさらに他の変形例について説明する。
【００８４】
本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの構成は、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００の構成と同様である。ただし、実施例１の共焦点レーザ顕微鏡システム１００では、光検出手段１５の増幅率は、合計輝度の算出直後に元に戻されるのに対して、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムでは、光検出手段１５の増幅率は、一定時間Ｔ以上の間、上昇した状態に維持される。
【００８５】
図７は、本変形例の共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。図７に例示される制御では、図３に例示される制御の光検出手段１５の増幅率を元に戻すステップＳ１０６が省略されている。その代わりに、合焦方向を示すインジケータ表示後に、制御が一定時間Ｔ（例えば、２秒など）待機するステップＳ１１１と、光検出手段１５の増幅率を元に戻すステップＳ１１２が追加されている。そして、ステップＳ１１２後に、制御が終了する（ステップＳ１１３）。
【００８６】
ステップＳ１０３からステップＳ１０５の処理、特に、ステップＳ１０３やステップＳ１０５は演算処理部２１で高速に処理されるため、実施例１では輝度が増幅されている時間はわずかである。このため、輝度が増幅された画像が表示されている時間も短く、観察者は輝度が増幅された画像を十分に確認することはできない。一方、本変形例では、光検出手段１５の増幅率を元に戻す処理（ステップＳ１１２）を制御の最後で実施し、且つ、上記処理の前に制御を一定時間Ｔだけ待機させる処理（ステップＳ１１１）を設けている。従って、増幅率が増加された状態は少なくとも一定時間Ｔ以上維持されるため、観察者は輝度が増幅された画像を確認することができる。
【００８７】
以上、本変形例でも、対物レンズ９の焦点位置と標本５の間の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、光検出手段１５の増幅率を上昇させることにより、それによって、出力される画像情報６を増幅する。これにより、実施例１と同様に、合焦目安範囲が広くなり、合焦作業での合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減を両立することができる。また、増幅率が上昇した状態を一定時間以上維持することで、観察者は輝度が増幅された画像を直接確認することができる。
【００８８】
なお、本変形例では、観察者は、輝度が増幅された画像を確認することで、合焦方向インジケータ部２３に表示されるインジケータに頼ることなく、合焦方向を判断することができる。このため、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９ａ及びステップＳ１０９ｂを省略し、合焦方向を示すインジケータの表示を省略してもよい。また、本変形例においても、実施例１の変形例１や変形例２と同様の変形を実施しても良い。
【実施例２】
【００８９】
まず、本実施例に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの構成について説明する。
【００９０】
図８は、本実施例に係る共焦点レーザ顕微鏡システムの構成について説明するための図である。なお、本実施例に係る共焦点レーザ顕微鏡システム２００は、共焦点レーザ顕微鏡本体１と、コンピュータ２と、指示手段３と、表示手段４と、を含んで構成されている。なお、共焦点レーザ顕微鏡システム２００の共焦点レーザ顕微鏡本体１、コンピュータ２及び指示手段３の構成は、図１に例示される共焦点レーザ顕微鏡システム１００と同様である。
【００９１】
図８に例示されるように、共焦点レーザ顕微鏡システム２００の表示手段４は、画像表示部２２と、ｚ移動指示部２４と、顕微鏡操作部２５を含んで構成されている。表示手段４は合焦方向インジケータ部２３が含まれない点が共焦点レーザ顕微鏡システム１００と異なっている。
【００９２】
また、共焦点レーザ顕微鏡システム２００の画像表示部２２では、複数のルックアップテーブル（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ：ＬＵＴ）が用いられる。ルックアップテーブルとは、例えば、入出力対応テーブルのことであり、一般に、表示素子の特性を考慮して、入力された輝度などを変換して表示するガンマ補正などに用いられる。
【００９３】
本実施例では、表示手段４に入力される画像情報６（輝度、つまり、受光素子１６での受光量）に基づいて標本の画像を画像表示部２２に表示するが、この際、画像情報６に対する表示上の明るさが異なる複数のルックアップテーブルのいずれか１つが用いられる。そして、使用するルックアップテーブルを切替えることにより、光検出手段１５から出力された画像情報６に対応する表示上の明るさを増減させる。
【００９４】
図９は、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システム２００に用いられるルックアップテーブルの特性について例示した図である。図９では、ＬＵＴ２０１とＬＵＴ２０２の２種類のルックアップテーブルが例示されている。ＬＵＴ２０１は、受光素子１６での受光量に対して、表示上の明るさが比例関係にあるルックアップテーブルである。このＬＵＴ２０１では、想定される受光量の範囲（ダイナミックレンジ）の全域で、一定の受光量の違い毎に表示上の明るさ（階調）が設けられる。本実施例では、画像の通常表示に用いられる。
【００９５】
これに対して、ＬＵＴ２０２は、想定される受光量の範囲のうち、受光量の少ない範囲に多くの階調（明るさ）を割り当てたルックアップテーブルである。図９に例示されるように、ＬＵＴ２０２を用いた場合、ＬＵＴ２０１を用いた場合に比べて、全体的に表示上の明るさは増加することになるが、特に受光量が少ない範囲でその効果は顕著である。このようなルックアップテーブル（ＬＵＴ２０２）は、少ない受光量の検出や小さな受光量の変化の検出に効果的である。例えば、合焦位置から比較的離れた位置でのわずかな輝度（受光量）の変化も、異なる階調（明るさ）として表示することができる。その結果、合焦目安範囲が広がり、光検出手段１５からの出力を増幅した場合と同様の効果が得らえる。
【００９６】
図１０は、本実施例の共焦点レーザ顕微鏡システムの合焦作業の制御の一例を示すフローチャートである。図１０では、観察者がｚ移動指示部２４のいずれかの操作ボタンを選択してからの一連の制御が例示されている。
【００９７】
なお、ここでは、対物レンズ９と標本５の間の距離が十分に近くに調整されている場合で、観察者が大粗動ボタン２６を押下し、焦準手段１０により対物レンズ９をｚ軸の正方向に大きく移動させる動作指示７を入力した場合を例に説明する。
大粗動ボタン２６の押下により動作指示７が入力されると、図１０に例示される制御が開始される（ステップＳ２０１）。
【００９８】
次に、コンピュータ２は共焦点レーザ顕微鏡本体１の制御手段１８に動作指示７を出力する。また、コンピュータ２は動作指示７の出力と連動して表示手段４に、ルックアップテーブルの変更を指示する（ステップＳ２０２）。これにより、ルックアップテーブルは図９に例示されるＬＵＴ２０１からＬＵＴ２０２に変更される。
ステップＳ２０３では、変更後のルックアップテーブルであるＬＵＴ２０２を用いて画像表示部２２に標本５の画像を表示する。
【００９９】
その後、動作指示７に従って対物レンズ９を光軸方向に、大粗動ボタン２６に対応する移動量だけ移動させて（ステップＳ２０４）、再び画像を表示する（ステップＳ２０５）。
【０１００】
そして、観察者がＬＵＴ２０２を用いて表示された画像を確認するための時間を確保するため、所定時間Ｔだけ制御が待機する。その後に、ルックアップテーブルをＬＵＴ２０２からＬＵＴ２０１に戻し（ステップＳ２０６）、制御が終了する（ステップＳ２０７）。
【０１０１】
以上、本実施例では、対物レンズ９の焦点位置と標本５の間の距離を変更する動作指示７の入力に連動して、画像表示部２２のルックアップテーブルを切替え、それによって、画像の表示上の明るさを増加させる。その結果、実施例１と同様に、合焦目安範囲が広くなることで、合焦作業での合焦位置の確実な検出と観察者の負担軽減を両立することができる。また、本実施例では、共焦点レーザ顕微鏡システム２００のうち共焦点レーザ顕微鏡本体１については、従来の共焦点レーザ顕微鏡の本体部分を、変更を加えることなくそのまま利用することができる。
なお、表示上の明るさも画像情報として捉えると、動作指示７の入力に連動して画像情報を増幅しており、本実施例も実施例１と同様である。
【０１０２】
また、本実施例の合焦技術も、合焦目安範囲及び焦点深度が非常に狭い顕微鏡であれば、共焦点レーザ顕微鏡以外にも適用できる。例えば、同じく非線形光学効果により共焦点効果を実現する顕微鏡などにも適用してもよい。また、実施例１と同様に、ルックアップテーブルの変更を大粗動ボタンにのみ割り当てても良い。
【符号の説明】
【０１０３】
１００、２００・・・      共焦点レーザ顕微鏡システム
１０１・・・              非共焦点顕微鏡
１０２・・・              共焦点レーザ顕微鏡
２０１、２０２・・・      ＬＵＴ
１・・・                  共焦点レーザ顕微鏡本体
２・・・                  コンピュータ
３・・・                  指示手段
４・・・                  表示手段
５・・・                  標本
６・・・                  画像情報
７・・・                  動作指示
８・・・                  レーザ光源
９・・・                  対物レンズ
１０・・・                焦準手段
１１・・・                ＸＹ走査手段
１２・・・                ビームスプリッタ
１３・・・                結像レンズ
１４・・・                共焦点絞り
１５・・・                光検出手段
１６・・・                受光素子
１７・・・                増幅手段
１８・・・                制御手段
１９・・・                インターフェイス部
２０・・・                メモリ部
２１・・・                演算処理部
２２・・・                画像表示部
２３・・・                合焦方向インジケータ部
２４・・・                ｚ移動指示部
２５・・・                顕微鏡操作部
２６、３１・・・          大粗動ボタン
２７、３０・・・          粗動ボタン
２８、２９・・・          微動ボタン
３２・・・                実線
３３・・・                点線
３２ａ・・・              頂上部
【図１】
2011002715.tif 000003
【図２】
2011002715.tif 000004
【図３】
2011002715.tif 000005
【図４】
2011002715.tif 000006
【図５】
2011002715.tif 000007
【図６】
2011002715.tif 000008
【図７】
2011002715.tif 000009
【図８】
2011002715.tif 000010
【図９】
2011002715.tif 000011
【図１０】
2011002715.tif 000012
【図１１】
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