(57)【要約】【課題】レーザ光を高速で走査させながら、レーザ光の強度変調を高精度に制御する。【解決手段】光源から発せられたレーザ光を正弦波駆動により振動しながら走査するレゾナントスキャナ６と、レゾナントスキャナ６による走査速度に同期するサンプリングクロックを生成するクロック発生器１３と、サンプリングクロックに同期して、標本からの戻り光に基づく画素ごとの強度データをサンプリングする検出回路９と、レゾナントスキャナ６により走査されるレーザ光の強度を検出回路９によるサンプリング速度よりも遅い応答速度で変調可能なレーザ変調器３と、サンプリングクロックに対してレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ位相がシフトされている強度変調クロックを生成する位相シフタ３３およびクロック発生器３５と、強度変調クロックに同期してレーザ変調器３によるレーザ光の強度変調を制御する制御部３７とを備えるレーザ走査顕微鏡１を提供する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられたレーザ光を正弦波駆動により振動しながら走査する走査部と、
該走査部による走査速度に同期するサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
該サンプリングクロック生成部から発せられるサンプリングクロックに同期して、標本からの戻り光に基づく画素ごとの強度データをサンプリングするサンプリング部と、
前記走査部により走査されるレーザ光の強度を前記サンプリング部によるサンプリング速度よりも遅い応答速度で変調可能な強度変調部と、
前記サンプリングクロックに対して前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ位相がシフトされている強度変調クロックを生成する強度変調クロック生成部と、
該強度変調クロック生成部から発せられる強度変調クロックに同期して前記強度変調部によるレーザ光の強度変調を制御する制御部とを備えるレーザ走査顕微鏡。
【請求項２】
前記サンプリングクロック生成部と前記強度変調クロック生成部とが異なる回路に配されている請求項１に記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項３】
前記強度変調クロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号の位相を前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトする位相シフト部と、該位相シフト部により位相がシフトされた前記同期信号に基づいて前記強度変調クロックを発生するクロック発生部とを備え、
前記サンプリングクロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号に基づいて前記サンプリングクロックを生成する請求項１または請求項２に記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項４】
前記強度変調クロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号の位相を前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトする位相シフト部と、該位相シフト部により位相がシフトされた前記同期信号に基づいて前記強度変調クロックを発生するクロック発生部とを備え、
前記サンプリングクロック生成部が、前記強度変調クロック生成部により生成された前記強度変調クロックの位相を前記応答遅れ時間分だけ遅らせる方向にシフトして前記サンプリングクロックを生成する請求項１に記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項５】
前記サンプリングクロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号に基づいて前記サンプリングクロックを発生し、
前記強度変調クロック生成部が、前記サンプリングクロック生成部から発せられた前記サンプリングクロックの位相を前記同期信号の１周期分から前記応答遅れ時間分を減算した分だけ遅らせる方向にシフトして前記強度変調クロックを生成する請求項１に記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項６】
前記走査部がレゾナントスキャナである請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ走査顕微鏡。
【請求項７】
前記走査部が、正弦波駆動で搖動するガルバノスキャナである請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ走査顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光の強度を変調する変調器と、標本上でレーザ光を走査させるスキャナとを備え、標本における所望の領域にレーザ光を照射したり所望の領域のレーザ強度を変更したりするレーザ走査顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の光走査型顕微鏡は、変調器としての音響光学素子（ＡＯＭ）と、スキャナとしてのレゾナントスキャナとを備えている。そして、特許文献１に記載の光走査型顕微鏡は、レゾナントスキャナの動作に合わせて生成したサンプリングクロックに基づいて音響光学素子によるレーザ光のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるとともに、このサンプリングクロックに基づいて画素ごとの輝度データをサンプリングすることで、所望の領域にレーザ光を照射してその領域の画像データを取得することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８９８６４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、レゾナントスキャナのように正弦波運動でミラーを駆動するスキャナは、走査速度が走査範囲の中央で速く両端で遅くなるため、このようなスキャナを採用したレーザ走査顕微鏡では１画素ごとのサンプリング周期が変動する。また、音響光学素子のような変調器には、制御信号を出力してからレーザ光のＯＮ／ＯＦＦが実際に切り替えられるまでに数μｓの応答遅れがあり、この応答遅れの幅はレゾナントスキャナの動作に合わせて生成されるサンプリングクロックの約１００画素分に相当する。そのため、レゾナントスキャナの動作に合わせた輝度データのサンプリングタイミングと音響光学素子によるレーザ強度の変調タイミングとは大きくずれたものとなる。
【０００６】
したがって、特許文献１に記載の光走査型顕微鏡のように、音響光学素子によるレーザ光のＯＮ／ＯＦＦの制御に対してレゾナントスキャナのサンプリングクロックをそのまま用いたのでは、レーザ光の照射のＯＮ／ＯＦＦを精度よく切り替えることができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光を高速で走査させながら、レーザ光の強度変調を高精度に制御することができるレーザ走査顕微鏡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】
【０００８】
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、光源から発せられたレーザ光を正弦波駆動により振動しながら走査する走査部と、該走査部による走査速度に同期するサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、該サンプリングクロック生成部から発せられるサンプリングクロックに同期して、標本からの戻り光に基づく画素ごとの強度データをサンプリングするサンプリング部と、前記走査部により走査されるレーザ光の強度を前記サンプリング部によるサンプリング速度よりも遅い応答速度で変調可能な強度変調部と、前記サンプリングクロックに対して前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ前記サンプリングクロックの位相がシフトされている強度変調クロックを生成する強度変調クロック生成部と、該強度変調クロック生成部から発せられる強度変調クロックに同期して前記強度変調部によるレーザ光の強度変調を制御する制御部とを備えるレーザ走査顕微鏡を提供する。
【０００９】
本発明によれば、光源から発せられたレーザ光が走査部により標本上で走査され、標本からの戻り光に基づく画素ごとの強度データがサンプリング部によりサンプリングされる。したがって、戻り光の強度データと走査部による走査位置情報とに基づいて標本の２次元的な画像を生成することができる。また、強度変調部により走査位置に応じてレーザ光の照射をＯＮ／ＯＦＦしたり照射強度を変更したりすることで、所望の領域にレーザ光を照射してその領域の画像データを取得することができる。
【００１０】
この場合において、正弦波駆動で振動する走査部は走査速度が走査範囲の中央で速く両端で遅くなるが、サンプリングクロック生成部により走査部の走査速度に同期して生成されたサンプリングクロックに同期してサンプリング部が戻り光の強度データをサンプリングすることで、標本からの戻り光の強度データを一定の距離間隔で取得し、歪みやずれの影響を低減した画像を生成することができる。
【００１１】
また、強度変調部は制御信号を出力してからレーザ光の強度を実際に切り替えるまでに所定の応答遅れ時間が生じるが、制御部が、強度変調クロック生成部によりサンプリングクロックに対して強度変調部の応答遅れ時間だけ位相がシフトされている強度変調クロックに同期して強度変調部を制御することで、１画素ごとのサンプリング周期の変動に合わせてレーザ光の強度を変調することができる。
したがって、レーザ光を高速で走査させながら、レーザ光の強度変調を高精度に制御することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記サンプリングクロック生成部と前記強度変調クロック生成部とが異なる回路に配されていることとしてもよい。
このように構成することで、走査部の動作に同期させたサンプリングクロック生成部によるサンプリングクロックの生成と強度変調クロック生成部による強度変調クロックの生成とを簡易な構成で別個に行うことができる。
【００１３】
上記発明においては、前記強度変調クロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号の位相を前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトする位相シフト部と、該位相シフト部により位相がシフトされた前記同期信号に基づいて前記強度変調クロックを発生するクロック発生部とを備え、前記サンプリングクロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号に基づいて前記サンプリングクロックを生成することとしてもよい。
【００１４】
このように構成することで、走査部の動作に同期するサンプリングクロックと、サンプリングクロックの位相を強度変調部の応答遅れ時間分だけ早めた強度変調クロックを簡易な構成で精度よく生成することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記強度変調クロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号の位相を前記強度変調部の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトする位相シフト部と、該位相シフト部により位相がシフトされた前記同期信号に基づいて前記強度変調クロックを発生するクロック発生部とを備え、前記サンプリングクロック生成部が、前記強度変調クロック生成部により生成された前記強度変調クロックの位相を前記応答遅れ時間分だけ遅らせる方向にシフトして前記サンプリングクロックを生成することとしてもよい。
【００１６】
このように構成することで、サンプリングクロックの位相をシフトして強度変調クロックを生成するのではなく、強度変調クロックが基準として生成され、その位相がシフトされてサンプリングクロックが生成される。これにより、単一のクロック発生部により強度変調クロックとサンプリングクロックの両方を生成することができ、構成をより簡略化することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記サンプリングクロック生成部が、前記走査部の動作に同期する同期信号に基づいて前記サンプリングクロックを発生し、前記強度変調クロック生成部が、前記サンプリングクロック生成部から発せられた前記サンプリングクロックの位相を前記同期信号の１周期分から前記応答遅れ時間分を減算した分だけ遅らせる方向にシフトして前記強度変調クロックを生成することとしてもよい。
このように構成することで、単一のクロック発生部により強度変調クロックとサンプリングクロックの両方を生成することができ、構成をより簡略化することができる。
【００１８】
上記発明においては、前記走査部がレゾナントスキャナであることとしてもよい。
このように構成することで、より高速にかつ広い振れ角度でレーザ光を走査させることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記走査部が、正弦波駆動で搖動するガルバノスキャナであることとしてもよい。
このように構成することで、任意に走査速度を変更することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レーザ光を高速で走査させながら、レーザ光の強度変調を高精度に制御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】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ走査顕微鏡を示す概略構成図である。
【図２】音響光学素子における電波とレーザ光との関係を説明する図である。
【図３】音響光学素子に入力する変調信号と変調されるレーザ光量との関係を説明する図である。
【図４】図１のクロック発生器を示すブロック図である。
【図５】サンプリングクロックの時間間隔と強度データのサンプリング位置の距離間隔との関係を示す図である。
【図６】サンプリングクロックを生成する構成とレーザ制御クロックを生成する構成を示すブロック図である。
【図７】水平同期信号、サンプリングクロック、レーザ制御クロック、変調信号、データＮｏ．およびレーザ変調器の変調タイミングのタイミングチャートである。
【図８】（ａ）は本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡によりレーザ光を片道走査した場合の照射領域を示す図であり、（ｂ）は本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡によりレーザ光を往復走査した場合の照射領域を示す図である。
【図９】（ａ）は比較例として従来の手法によりレーザ光を片道走査した場合の照射領域を示す図であり、（ｂ）は比較例として従来の処方によりレーザ光を往復走査した場合の照射領域を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るレーザ走査顕微鏡のサンプリングクロックを生成する構成とレーザ制御クロックを生成する構成を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例に係るレーザ走査顕微鏡のクロック発生器を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るレーザ走査顕微鏡のサンプリングクロックを生成する構成とレーザ制御クロックを生成する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るレーザ走査顕微鏡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走査顕微鏡１は、図１に示されるように、レーザ光を発生する光源（図示略）と、光源から発せられたレーザ光の強度を変調可能なレーザ変調器（強度変調部）３と、標本Ｓ上でレーザ光を２次元的に走査させる２次元スキャナ５と、レーザ光が走査されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光（戻り光）をレーザ光の光路から分岐させるダイクロイックミラー７と、ダイクロイックミラー７により分岐された蛍光を検出して画像データをサンプリングする検出回路（サンプリング部）９とを備えている。
【００２３】
また、レーザ走査顕微鏡１は、２次元スキャナ５を駆動する駆動回路１１と、２次元スキャナ５による走査速度に同期するサンプリングクロックを生成するクロック発生器（サンプリングクロック生成部）１３と、クロック発生器１３により生成されたサンプリングクロックに基づく水平同期信号（ＨＤ）および垂直同期信号を発生する同期信号発生回路１５と、画像を生成する画像処理装置１７とを備えている。
【００２４】
レーザ変調器３としては、例えば、音響光学素子が用いられる。音響光学素子は、図２に示すように、圧電素子により結晶の側面から結晶内に音波を発生させて、結晶内で音波による密度の粗密が回折格子となって、回折光のＯｎ／Ｏｆｆを音波のＯｎ／Ｏｆｆで制御する。そのため、音波が結晶内を通過し、レーザ光束を横切るまでの時間分応答が遅れてしまい、図３に示すように、音響光学素子に変調信号を出力してからレーザ光の強度が実際に切り替わるまでに所定の応答遅れ時間が生じる。この遅れ時間は数μｓ程になっている。そのため、レーザ変調器３の応答速度は、検出回路９によるサンプリング速度よりも遅い。
【００２５】
２次元スキャナ５は、レゾナントスキャナ（走査部）６およびガルバノスキャナ（図示略）により構成されている。
レゾナントスキャナ６は、駆動回路１１の駆動により、正弦波駆動により振動しながらＸ軸方向の走査ラインに沿ってレーザ光を走査するようになっている。
ガルバノスキャナは、駆動回路１１の駆動により、レーザ光の光軸に交差する所定の揺動軸回りに揺動してＹ軸方向にレーザ光を走査するようになっている。
【００２６】
駆動回路１１は、レゾナントスキャナ６を駆動するレゾナントドライバ１２（図６参照）と、ガルバノスキャナを駆動するガルバノドライバ（図示略）とを備えている。この駆動回路１１は、レゾナントドライバ１２によりレゾナントスキャナ６を駆動させてＸ軸方向の走査ラインに沿ってレーザ光を走査させるごとに、ガルバノドライバによりガルバノスキャナを駆動させてＹ軸方向に走査ラインを切り替えていくようになっている。また、レゾナントドライバ１２は、レゾナントスキャナ６によるレーザ光の走査位置に関するポジション信号あるいは速度信号（同期信号）を出力するようになっている。
【００２７】
ダイクロイックミラー７は、レーザ変調器３と２次元スキャナ５との間に配置されている。このダイクロイックミラー７は、光源からのレーザ光を透過させる一方、標本Ｓから２次元スキャナ５を介してレーザ光の光路を戻る蛍光を検出回路９に向けて反射するようになっている。
【００２８】
検出回路９は、積分型の光電変換回路を有している。この検出回路９は、標本Ｓからの蛍光を検出し、クロック発生器１３により生成されるサンプリングクロックに同期して、検出した蛍光に基づく画素ごとの強度データをサンプリングするようになっている。また、検出回路９は、サンプリングした強度データを画像処理装置１７に送るようになっている。
【００２９】
クロック発生器１３は、例えば、図４に示すように、レゾナントドライバ１２から出力される同期信号（ポジション信号または速度信号）に確実に追従するようＰＬＬフィードバック系を有している。具体的には、クロック発生器１３は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）回路１９と、全波整流器２１と、Ｇａｉｎ回路２３と、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路２５と、ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）２７と、Ｇａｉｎ制御部２９と、Ｏｆｆｓｅｔ制御器３１とを備えている。
【００３０】
このクロック発生器１３は、ＰＬＬフィードバック系で位相をロックしたポジション信号に同期した信号を全波整流器２１により整形してクロック間隔の変化を示す信号とし、ＶＣＯ回路２５によりレゾナントスキャナ６による走査速度に応じたサンプリングクロックを発生するようになっている。
【００３１】
ここで、レゾナントスキャナ６は走査速度が速く、数ｋＨｚとなるので、１画素あたりのサンプリングクロックは１０数ＭＨｚから数ＭＨｚになる。また、正弦波運動で駆動されるレゾナントスキャナ６は走査速度が走査範囲の中央で速く両端で遅いため、クロック発生器１３から発せられるサンプリングクロックは、図５に示すように、１周期の中央は密で両端は疎の不等間隔になる。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は強度データをサンプリングする位置を示している。
【００３２】
同期信号発生回路１５は、クロック発生器１３から発せられるサンプリングクロックをカウントし、１走査ライン分のサンプリングクロックをカウントするごとに水平同期信号を発生するようになっている。また、同期信号発生回路１５は、発生した水平同期信号が１フレーム分に達すると垂直同期信号を発生するようになっている。この同期信号発生回路１５は、１走査ライン単位の水平同期信号と１フレーム単位の垂直同期信号を画像処理装置１７に送るようになっている。
【００３３】
画像処理装置１７は、検出回路９から送られてくる画素ごとの強度データと、同期信号発生回路１５から送られてくる水平同期信号および垂直同期信号とに基づいて、標本Ｓの２次元的な画像を生成するようになっている。
【００３４】
また、レーザ走査顕微鏡１には、図６に示すように、レゾナントドライバ１２から出力されるポジション信号の位相をシフトさせる位相シフタ（位相シフト部、強度変調クロック生成部）３３と、位相シフタ３３により位相がシフトされたポジション信号に基づいてレーザ制御クロック（強度変調クロック）を生成するクロック発生器（クロック発生部、強度変調クロック生成部）３５と、クロック発生器３５により生成されるレーザ制御クロックに同期してレーザ変調器３によるレーザ光の強度変調を制御する制御部３７とが備えられている。
【００３５】
位相シフタ３３は、ポジション信号の位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトさせるようになっている。
クロック発生器３５は、図４に示すクロック発生器１３と同様の構成を有している。
これら位相シフタ３３およびクロック発生器３５により、図７に示すように、サンプリングクロックの位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトさせたレーザ制御クロックを生成することができるようになっている。
【００３６】
制御部３７は、標本Ｓにレーザ光を照射したい領域のパターンを画素またはサンプリング順ごとのデータとして予め保持している。この制御部３７は、保持しているデータとレーザ制御クロックとに基づいてレーザ変調器３に変調信号を送るようになっている。これにより、制御部３７は、図７に示すようなタイミングで、対応する画素ごとにレーザ光を変調してレーザ照射のＯｎ／Ｏｆｆまたは強度を切り替えるようになっている。
【００３７】
このように構成されたレーザ走査顕微鏡１の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１により標本Ｓを観察するには、駆動回路１１によりレゾナントスキャナ６およびガルバノミラーを駆動し、光源からレーザ光を発生させる。
【００３８】
光源から発せられたレーザ光は、レーザ変調器３を通過してダイクロイックミラー７を透過した後、レゾナントスキャナ６により偏向されて、標本Ｓ上でＸ軸方向の走査ラインに沿って走査される。そして、レゾナントスキャナ６により１走査ラインを走査するごとにガルバノスキャナによりＹ軸方向に走査ラインが切り替えられる。
【００３９】
また、レゾナントドライバ１２からレゾナントスキャナ６によるレーザ光の走査位置に関するポジション信号がクロック発生器１３および位相シフタ３３に送られる。
クロック発生器１３においては、レゾナントスキャナ６による走査速度に応じたサンプリングクロックが生成されて、同期信号発生回路１５と検出回路９に送られる。
【００４０】
同期信号発生回路１５においては、クロック発生器１３から送られてくるサンプリングクロックがカウントされ、１走査ライン分のサンプリングクロックがカウントされるごとに水平同期信号が発せられる。また、同期信号発生回路１５により、発生した水平同期信号が１フレーム分に達すると垂直同期信号が発生せられる。
【００４１】
また、位相シフタ３３により、レゾナントドライバ１２から送られてくるポジション信号の位相がレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトされ、クロック発生器３５により、位相がシフトされたポジション信号に基づいて、図７に示すようなレーザ制御クロックが生成される。
【００４２】
そして、制御部３７により、レーザ光を照射したい領域のパターンのデータとクロック発生器３５により生成されたレーザ制御クロックとに基づいて、図７に示すようなタイミングで対応する画素ごとにレーザ光が変調されて、レーザ照射のＯｎ／Ｏｆｆまたは強度が切り換えられる。
【００４３】
レーザ光が走査されることにより標本Ｓにおいて蛍光が発生すると、その蛍光はレゾナントスキャナ６およびガルバノミラーを介してレーザ光の光路を戻り、ダイクロイックミラー７により反射されて検出回路９に入射する。
【００４４】
検出回路９においては、標本Ｓからの蛍光が検出されて、クロック発生器１３から送られてくるサンプリングクロックに同期して輝度に相当する画素ごとの強度データがサンプリングされる。サンプリングされた光強度信号は画像処理装置１７に送られる。
【００４５】
画像処理装置１７においては、検出回路９から送られてくる画素ごとの強度データと、同期信号発生回路１５から送られてくる水平同期信号および垂直同期信号とに基づいて標本Ｓの２次元的な画像が生成される。画像処理装置１７により生成された標本Ｓの画像を図示しないモニタ等に表示することで、画像上で標本Ｓを観察することができる。
【００４６】
この場合において、レゾナントスキャナ６は正弦波運動で駆動するため走査速度が走査範囲の中央で速く両端で遅くなるが、レゾナントスキャナ６の走査速度に同期させたサンプリングクロックに同期して標本Ｓからの蛍光の強度データをサンプリングすることで、蛍光の強度データを一定の距離間隔で取得し、歪みやずれの影響を低減した画像を生成することができる。
【００４７】
また、音響光学素子のようなレーザ変調器３は、変調信号を出力してからレーザ光の強度が実際に切り替えられるまでに所定の応答遅れ時間が生じるが、サンプリングクロックの位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけシフトさせたレーザ制御クロックに同期してレーザ変調器３を制御することで、標本Ｓにおける領域ごとにレーザ光が走査する前にレーザ変調器３によるレーザ光の強度変調を完了することができる。
【００４８】
したがって、１画素ごとのサンプリング周期の変動に合わせてレーザ光の強度を変調し、図８に示すように、所望の領域に所望の強度のレーザ光を照射することができる。図８（ａ）はレーザ光を片道走査した場合の照射領域の一例を示し、図８（ｂ）はレーザ光を往復走査した場合の照射領域の一例を示している。図９（ａ），（ｂ）において同様である。
【００４９】
なお、比較例として、レゾナントスキャナによる走査速度に同期するサンプリングクロックをそのまま音響光学素子の変調に用いる従来の手法では、サンプリングクロックと画素単位の変調タイミングとが一致しないため、図９（ａ），（ｂ）に示すように、指定した範囲以外にレーザが照射されてしまう。この場合、レーザ光の照射領域が走査ラインに沿う方向に平行移動するだけでなく、照射領域の形状（例えば、卵形）も走査ラインに沿う方向に膨らむように歪むことになる。また、照射領域が視野中心にある場合と周辺にある場合とでは、同じ形状でも歪み方が異なる。
【００５０】
以上説明したように本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１によれば、レゾナントスキャナ６による走査速度に同期するサンプリングクロックの位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトさせたレーザ制御クロックに同期させてレーザ変調器３によるレーザ光の強度変調を行うことで、レーザ光を高速で走査させながら、レーザ光の強度変調を高精度に制御することができる。また、クロック発生器１３とクロック発生器３５とが異なる回路に配されているので、クロック発生器１３によるサンプリングクロックの生成とクロック発生器３５によるレーザ制御クロックの生成とを簡易な構成で別個に行うことができる。
【００５１】
本発明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、走査部として、レゾナントスキャナ６を例示して説明したが、第１変形例としては、走査部として、ガルバノスキャナを採用することとしてもよい。ガルバノスキャナでも高速な走査では２ｋＨｚくらいの速度で正弦波駆動し、サンプリングクロックも５ＭＨｚ前後で変化する。
【００５２】
したがって、レゾナントスキャナ６に代えて、ガルバノスキャナを正弦波駆動してＸ軸方向の走査ラインを走査させて、その走査速度に同期するサンプリングクロックの位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけシフトさせたレーザ制御クロックによりレーザ変調器３を制御することで、本実施形態と同様に、１画素ごとのサンプリング周期の変動に合わせてレーザ光の強度を変調することができる。
【００５３】
本変形例においては、サンプリングクロック生成部として、ＰＬＬ回路１９やＶＣＯ回路２５を備えるクロック発生器１３を採用することとしてもよい。また、これに代えて、ガルバノスキャナのミラーが画像端のポジションに達したら不等間隔のクロックパターンを出力するクロック発生器とを採用することとしてもよい。この場合、メモリ等に不等間隔のクロックパターンを保存しておき、クロック発生器がメモリからそのクロックパターンを読み出すこととすればよい。なお、この方式を取れるのはレゾナントスキャナ６に代えてガルバノスキャナを採用した場合のみである。ガルバノスキャナはレゾナントスキャナと違い走査周波数の変動がないので、一定のクロックパターンを使用することができる。
【００５４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ走査顕微鏡について説明する。
本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１０１は、サンプリングクロック生成部として、クロック発生器１３に代えて、図１０に示すように、ディレイラインのような遅延回路１３９を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１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。
【００５５】
クロック発生器３５は、生成したレーザ制御クロックをレーザ制御用として制御部３７に送るとともに、サンプリング用として遅延回路１３９にも送るようになっている。
遅延回路１３９は、クロック発生器３５から送られてくるレーザ制御クロックの位相をレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ遅らせる方向にシフトさせてサンプリングクロックを生成するようになっている。また、遅延回路１３９は、生成したサンプリングクロックを検出回路９に送るようになっている。
【００５６】
このように構成されたレーザ走査顕微鏡１０１によれば、位相シフタ３３により、レゾナントドライバ１２から出力されるポジション信号の位相がレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ早くする方向にシフトされ、クロック発生器３５により、位相がシフトされたポジション信号に基づいてレーザ制御クロックが生成される。
【００５７】
そして、遅延回路１３９により、クロック発生器３５によって生成されたレーザ制御クロックの位相がレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけ遅くする方向にシフトされてサンプリングクロックとして検出回路９に送られる。これにより、検出回路９において、遅延回路１３９から送られてくるサンプリングクロックに基づいて画素ごとの強度データがサンプリングされる。
【００５８】
また、制御部３７により、標本Ｓに照射したい領域のパターンのデータとクロック発生器３５によって生成されたレーザ制御クロックとに基づいてレーザ変調器３が制御され、対応する画素ごとにレーザ光が変調される。
【００５９】
したがって、本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１０１によれば、単一のクロック発生器３５によりサンプリングクロックとレーザ制御クロックの両方を生成することができ、構成をより簡略化することができる。
【００６０】
上記第１実施形態および第２実施形態は以下のように変形することができる。
すなわち、第１実施形態および第２実施形態においては、強度変調クロック生成部として、位相シフタ３３とクロック発生器３５を例示して説明したが、これに代えて、例えば、図１１に示すように、クロック発生器３５が位相シフタ３３を備えることとしてもよい。この場合、ＶＣＯ回路２５から出力されてＤＡＣ２７に入力されるレーザ制御クロックの位相を位相シフタ３３によりシフトすることとすればよい。
【００６１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ走査顕微鏡について説明する。
本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡２０１は、強度変調クロック生成部として、位相シフタ３３およびクロック発生器３５に代えて、図１２に示すように、ディレイラインのような遅延回路２３９を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係るレーザ走査顕微鏡１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。
【００６２】
クロック発生器１３は、生成したサンプリングクロックをサンプリング用として検出回路９に送るとともに、レーザ制御用として遅延回路２３９にも送るようになっている。
遅延回路２３９は、クロック発生器１３から送られてくるサンプリングクロックの位相をレゾナントスキャナ６の動作に同期する同期信号の１周期分からレーザ変調器３の応答遅れ時間分を減算した分だけ遅らせる方向にシフトしてレーザ制御クロックを生成するようになっている。これにより、レーザ制御クロックとサンプリングクロックの位相関係が、レゾナントスキャナ６の動作１周期遅れでレーザ変調器３の応答遅れ時間分だけずれた関係となる。また、遅延回路２３９は、生成したレーザ制御クロックを制御部３７に送るようになっている。
【００６３】
このように構成されたレーザ走査顕微鏡２０１によれば、クロック発生器１３により、レゾナントドライバ１２から出力されるポジション信号に基づいてサンプリングクロックが生成される。そして、検出回路９により、クロック発生器１３によって生成されたサンプリングクロックに基づいて画素ごとの強度データがサンプリングされる。
【００６４】
また、遅延回路２３９により、クロック発生器１３によって生成されたサンプリングクロックの位相が、レゾナントスキャナ６の動作に同期する同期信号の１周期分からレーザ変調器３の応答遅れ時間分を減算した分だけ遅らせる方向にシフトされて、レーザ制御クロックとして制御部３７に送られる。
【００６５】
次いで、制御部３７により、標本Ｓにレーザ光を照射したい領域のパターンのデータと遅延回路２３９から送られてくるレーザ制御クロックとに基づいてレーザ変調器３が制御され、対応する画素ごとにレーザ光が変調される。
【００６６】
したがって、本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡２０１によっても、単一のクロック発生器３５によりサンプリングクロックとレーザ制御クロックの両方を生成することができ、構成をより簡略化することができる。
なお、レゾナントスキャナ６は常に振動し続けているので、画像化しない１走査ライン分の動作を使ってレーザ制御クロックを発生させれば、サンプリングクロックを遅延させる方法でも問題なく動作させることができる。
【００６７】
以上、本発明の各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、本発明を上記実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例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。
【符号の説明】
【００６８】
１，１０１，２０１    レーザ走査顕微鏡
３    レーザ変調器（強度変調部）
６    レゾナントスキャナ（走査部）
９    検出回路（サンプリング部）
１３    クロック発生器（サンプリングクロック生成部、強度変調クロック生成部）
３３    位相シフタ（位相シフト部、強度変調クロック生成部）
３５    クロック発生器（クロック発生部）
３７    制御部
１３９    遅延回路（サンプリングクロック生成部）
２３９    遅延回路（強度変調クロック生成部）
Ｓ    標本
【図１】
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【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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