(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を出射する光源と、
前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、
前記光源及び前記レンズを搭載している装置ベースと、
集光させた前記レーザー光により捕捉する対象となる微粒子を保持するための保持部材を支持可能であって前記装置ベースに移動可能として設けられているステージと、
前記ステージを移動させる駆動手段と、
前記駆動手段による前記ステージの移動を示す基礎移動情報を取得する取得部と、
前記基礎移動情報に基づく前記ステージの移動を捕捉している微粒子の移動に変換し当該微粒子の移動を示す変換移動情報を生成する変換部と、
前記レーザー光により捕捉する微粒子と前記レンズの焦点との間の距離を求める距離演算部と、
を備え、
前記変換部は、前記距離演算部が求めた前記距離を用いて前記微粒子の移動を補正して前記変換移動情報を生成する、
光ピンセット装置。
【請求項２】
前記保持部材における前記微粒子及びその周囲を含む領域の画像を取得する撮像手段と、
前記変換部が生成した前記変換移動情報に基づいて、捕捉した微粒子が移動しているように仮想的に画像として出力する出力手段と、を更に備えている、請求項１に記載の光ピンセット装置。
【請求項３】
前記ステージの移動量を検出するためのひずみゲージを有し、
前記駆動手段は、ピエゾ素子の変形を前記ステージの移動のための動力とする機構を有し、
前記取得部は、前記ひずみゲージの検出信号に基づいて、前記基礎移動情報に含ませる前記ステージの移動量を求める、請求項１又は２に記載の光ピンセット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピンセット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば１μｍ程度の微粒子を捕捉し、更には移動させる技術として光ピンセット技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。光ピンセット技術は、レーザー光をレンズにより集光させ、集光点に近づけた微粒子に作用する光圧力によってこの微粒子を捕捉することができる。この光ピンセット技術では、微粒子とその周囲との間に屈折率の差があり、微粒子に作用する光圧力の合力が集光点に向くことで微粒子を捕捉し続けることが可能となる。
【０００３】
このような光ピンセット技術によって微粒子を捕捉するためには、微粒子が光透過性（レーザー光透過性）を有しており、また、微粒子の屈折率（ｎ２）がその周囲の屈折率（ｎ１）よりも大きい（ｎ２＞ｎ１）ことが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような光ピンセット装置において、レーザー光により捕捉した微粒子を移動させるためには、レーザー光の集光点（レンズの焦点）を移動させればよい。そのために複数の音響光学変調器を組み合わせレーザーを平行移動等すればよいが、この場合、装置全体が高価となり、また機器の設置に要するスペースが広大になるという問題点がある。
【０００６】
そこで、レーザー光の集光点を移動させるのではなく、捕捉する微粒子を保持しているプレパラート等の保持部材を搭載したステージを移動させ、レーザー光により捕捉している微粒子に対してその周囲を移動させる機構が提案されている。
このような機構による光ピンセット装置において、捕捉した微粒子を撮像手段（カメラ）によって撮像し、微粒子の動き（周囲との相対的な移動）を例えば動画としてモニタに出力させ、この動画を作業者が観察する場合、画面に映し出される捕捉した微粒子は移動しないで、その周囲に存在する捕捉されていない微粒子等が移動する様子が見られる。
【０００７】
したがって、捕捉している微粒子の動きを追うことはできず、また、動画としてその微粒子の動きを観察するにしても基準位置が明確でなく微粒子の移動軌跡は不明である。また、周囲に捕捉されていない微粒子が存在する場合は、この微粒子が、捕捉している微粒子に対して移動することから、捕捉している微粒子の相対的な移動を認識可能であるが、周囲に他の（捕捉対象外の）微粒子が存在していない場合、捕捉している微粒子は移動しているのか否か全く不明である。
このため、前記のようなレーザー光の集光点を固定としてステージを移動させる機構による光ピンセット装置は、例えば微粒子を捕捉して移動させることで行われる計測用のツールとして不向きである。
【０００８】
そこで、本発明は、レーザー光の集光点を固定としてステージを移動させる機構による光ピンセット装置であっても、捕捉している微粒子が移動しているように処理することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための本発明の光ピンセット装置は、レーザー光を出射する光源と、前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、前記光源及び前記レンズを搭載している装置ベースと、集光させた前記レーザー光により捕捉する対象となる微粒子を保持するための保持部材を支持可能であって前記装置ベースに移動可能として設けられているステージと、前記ステージを移動させる駆動手段と、前記駆動手段による前記ステージの移動を示す基礎移動情報を取得する取得部と、前記基礎移動情報に基づく前記ステージの移動を捕捉している微粒子の移動に変換し当該微粒子の移動を示す変換移動情報を生成する変換部と、前記レーザー光により捕捉する微粒子と前記レンズの焦点との間の距離を求める距離演算部と、を備え、前記変換部は、前記距離演算部が求めた前記距離を用いて前記微粒子の移動を補正して前記変換移動情報を生成する。
【００１０】
本発明によれば、レーザー光の集光点が固定されてステージが移動する構成となり、実際では、捕捉している微粒子以外の他がこの微粒子に対して移動しているが、ステージの移動を、捕捉した微粒子の移動に変換することで、微粒子が移動しているように処理することが可能となる。また、ステージに搭載の保持部材が移動することで、レーザー光により捕捉されている微粒子はレンズの焦点に追従するが、微粒子の中心とレンズの焦点とは一致しない場合がある。そこで、捕捉する微粒子とレンズの焦点との間の距離を求め、この距離を用いて微粒子の移動を補正して微粒子の移動を示す変換移動情報が生成される。これにより、微粒子の移動の様子を正確に出力することが可能となる。このように、レーザー光の集光点を固定としてステージを移動させる機構であるが、レーザー光により捕捉している微粒子が移動しているように処理することが可能となる。
【００１１】
また、前記保持部材における前記微粒子及びその周囲を含む領域の画像を取得する撮像手段と、前記変換部が生成した前記変換移動情報に基づいて、捕捉した微粒子が移動しているように仮想的に画像として出力する出力手段と、を更に備えているのが好ましい。
この場合、微粒子の移動を画像として出力することで、作業者は微粒子の移動の様子として例えば移動軌跡を直感的に把握することができる。
【００１２】
また、前記光ピンセット装置は、前記ステージの移動量を検出するためのひずみゲージを有し、前記駆動手段は、ピエゾ素子の変形を前記ステージの移動のための動力とする機構を有し、前記取得部は、前記ひずみゲージの検出信号に基づいて、前記基礎移動情報に含ませる前記ステージの移動量を求めるのが好ましい。
この場合、ひずみゲージによってステージの移動を精度よく検出することが可能となり、ピエゾ素子を含む機構によってステージを高分解能で移動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザー光の集光点を固定としてステージを移動させる光ピンセット装置であっても、レーザー光により捕捉している微粒子が移動しているように処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ピンセット装置の全体構成を説明する説明図である。
【図２】図１に示す光ピンセット装置が有する機器を示すブロック図である。
【図３】捕捉する微粒子及びレンズ等を示す説明図である。
【図４】検出器の機能を説明するためのイメージ図である。
【図５】モニタに出力される画像の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、光ピンセット装置１の全体構成を説明する説明図である。光ピンセット装置１は、レーザー光用の光源１０、導光手段(２１〜２７)、第一レンズ２８、照明用の光源３０、第二レンズ３１、ミラー（第三ミラー）３３、検出器４０、装置ベース４５、ステージ４６、駆動手段４８、撮像手段５０、及び制御手段６０を含む。
【００１６】
この光ピンセット装置１では、後にも説明するが、作業床に固定状態にある装置ベース４５に対してステージ４６が駆動手段４８によって移動可能として構成されており、その他の機器である光源１０、レンズ２８，３１、検出器４０、撮像手段５０等は装置ベース４５に固定状態として設けられており、これらは装置ベース４５に対して移動しない。
【００１７】
レーザー光用の光源１０は、レーザー光（レーザービーム）Ｌを出射するレーザー装置であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第一波長のレーザー光Ｌを出射する。このレーザー光Ｌに基づく光ピンセット技術によって、ステージ４６に搭載されている保持部材（例えばプレパラート）４７に保持されている微粒子が捕捉される（光トラップされる）。
【００１８】
導光手段(２１〜２７)は、光源１０から出射させたレーザー光Ｌを、第一レンズ２８へと導くためのものである。導光手段(２１〜２７)を順に説明する。
第一反射ミラー２１は、光源１０からのレーザー光Ｌを反射して第一絞り２２へ入射させる。第一絞り２２は、入射したレーザー光Ｌの径を絞って第一コリメートレンズ２３へ出射する。第一コリメートレンズ２３は、レーザー光Ｌの径を拡大して第二コリメートレンズ２４へ出射する。第二コリメートレンズ２４は、径が拡大されたレーザー光Ｌを平行光に変換して第二絞り２５へ出射する。第二絞り２５は、平行光とされたレーザー光Ｌの径を絞って第一ミラー２６に向けて出射する。第一ミラー２６は、入射するレーザー光Ｌを第二ミラー２７に向けて反射する。第二ミラー２７は、入射するレーザー光Ｌを第一レンズ２８に向けて反射する。
【００１９】
第一レンズ２８は、第二ミラー２７から入射するレーザー光Ｌを保持部材４７に設定した焦点位置に向けて集光する。このレンズ２８により集光させたレーザー光Ｌによって、その集光点（レンズ２８の焦点）に近づけた微粒子を捕捉することができる。また、集光させたレーザー光Ｌは、微粒子を透過して第二レンズ３１に入射する。微粒子を透過して第二レンズ３１に入射したレーザー光Ｌは、第三ミラー３３に向けて出射され、第三ミラー３３によって反射され、検出器４０に入射する。また、ミラー３３，２６は、照明用の光源３０からの照明光Ｓを透過させる。
【００２０】
照明用の光源３０は例えばＬＥＤ照明であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第二波長の照明光Ｓを出射する。この照明光Ｓは、保持部材４７に保持されている微粒子の状態を観測する撮像手段５０のための照明となる。照明光Ｓは、第三ミラー３３を透過し、第二レンズ３１によって集光され、その後、第一レンズ２８を透過し、第二ミラー２７によって反射され、第一ミラー２６を透過し、撮像手段５０に到達する。
【００２１】
ステージ４６は、微粒子を保持する保持部材４７を搭載する。保持部材４７には（図３参照）、流体Ｗ、及び、この流体Ｗに含まれ捕捉の対象とする微粒子Ｃ１が保持されている。また、この流体Ｗには、捕捉の対象としない微粒子Ｃ２も含まれている。本実施形態では、前記流体Ｗは液体である。この流体の屈折率（ｎ１）は、微粒子の屈折率（ｎ２）よりも小さい（ｎ１＜ｎ２）。
そして、前記のとおり、本実施形態ではステージ４６と共に保持部材４７がレンズ２８に対して移動することから、捕捉の対象としない微粒子Ｃ２が、捕捉している微粒子Ｃ１に対して移動する。
【００２２】
ステージ４６は、前後、左右、上下に移動可能として支持されており、駆動手段４８がステージ４６を前後、左右、上下に移動させる。図１では、前後方向、左右方向、及び上下方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向として示している。駆動手段４８は、制御手段６０からの制御信号に基づいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の少なくとも一方向にステージ４６を移動させることで、保持部材４７を同方向に移動させる構成であればよい。
【００２３】
図２は、図１に示す光ピンセット装置１が有する機器を示すブロック図である。駆動手段４８は、例えばピエゾ素子を用いたアクチュエータからなる。図２に示すように、駆動手段４８は、Ｘ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ａと、Ｙ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ｂと、Ｚ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ｃとを有している。制御手段６０からの制御信号（制御電圧）に基づいてピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃそれぞれが所定の軸方向に変形することでステージ４６をその軸方向に移動させることができる。
【００２４】
また、光ピンセット装置１は、ステージ４６の移動を検出するセンサを備えている。本実施形態では、前記センサとしてひずみゲージを備えており、ステージ４６のＸ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ａと、ステージ４６のＹ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ｂと、ステージ４６のＺ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ｃとを備えている。
【００２５】
ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃから出力される検出信号（電圧信号）はアンプ４４によって増幅され、コンピュータ装置からなる制御手段６０と連係して機能するデータ集積部（ＤＡＱ）４３に収集される。
なお、以下の説明では、Ｘ−Ｙ平面（図１参照）上をＹ軸方向に沿って正の方向にステージ４６を移動させる場合について説明する。この場合では、Ｚ軸方向のひずみゲージ４９ｃが省略されていてもよい。
【００２６】
図１において、検出器４０は、基準位置に対するレーザー光Ｌの入射位置を検出する位置検出器からなり、本実施形態の検出器４０は四分割光検出器である。図４は、検出器４０の機能を説明するためのイメージ図である。検出器４０は、平面部を複数（四つ）に分割して得られた受光部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を有している。図３は、捕捉する微粒子Ｃ１及びレンズ２８等を示す説明図である。レンズ２８（図３参照）の焦点Ｑを含むＸ−Ｙ平面座標と、受光部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４（図４参照）におけるＸ−Ｙ平面座標とが対応付けられており、レンズ２８の焦点Ｑの位置が、受光部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の中央の基準位置Ｎに対応している。そして、受光部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４それぞれは、レーザー光Ｌの受光位置Ｊに応じた検出信号（電圧信号）を出力する。
【００２７】
ここで、前記のとおり、レンズ２８（図３参照）に対して、捕捉している微粒子Ｃ１を含む保持部材４７がＹ軸方向に沿って正の方向に移動することから、この微粒子Ｃ１は、レンズ２８の焦点Ｑに追従するようにして、捕捉されていない微粒子Ｃ２との間で相対的にＹ軸方向に沿って（反対向きである）負の方向に移動することとなる。
したがって、光源１０側からのレーザー光Ｌが捕捉対象の微粒子Ｃ１を通過し、受光部Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に到達するレーザー光Ｌは、レンズ２８の焦点Ｑの位置に対応している前記基準位置Ｎ（図４参照）から、Ｙ軸方向に距離ｄ０について離れた位置で受光される。
【００２８】
この距離ｄ０は、レーザー光Ｌにより捕捉している微粒子Ｃ１（微粒子Ｃ１の中心位置）とレンズ２８の焦点Ｑとの間の距離ｄ（図３参照）を意味している。つまり、検出器４０からは、捕捉した微粒子Ｃ１とレンズ２８の焦点Ｑとの距離ｄを求めるための検出信号（電圧信号）が刻々と出力される。この検出信号は、データ集積部４３に入力され、後に説明する制御手段６０が備えている距離演算部６１（図１参照）によって処理され、捕捉している微粒子Ｃ１の中心とレンズ２８の焦点Ｑとの距離ｄが刻々と求められる。なお、この距離ｄは、Ｘ−Ｙ平面における値となる。また、前記距離ｄ０は、ステージ４６の移動速度によって変動することから、前記距離ｄも変動する。
【００２９】
図１において、撮像手段５０は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラであり、集光点及びその周囲を含む領域を撮像する。撮像手段５０は、撮像して得た画像情報を制御手段６０に出力する。撮像手段５０は、Ｚ軸方向から保持部材４７内を撮像して得られる画像を取得可能となり、得られる画像はＸ−Ｙ平面の二次元画像となる。なお、保持部材４７において各微粒子が完全にＸ−Ｙ平面上に存在していなくても、その微粒子はＸ−Ｙ平面上に投影された画像として捉えられる。
【００３０】
制御手段６０は、コンピュータ装置であり、前記のとおり各制御信号を出力する機能、データ集積部４３に収集された各情報（各信号）を処理する機能、撮像手段５０から画像情報を取り込むと共に新たな画像情報を生成する機能、及び、各種情報を出力させる機能を備えている。また、制御手段６０は、コンピュータ装置に記憶されているコンピュータプログラムが実行されることで実現される機能部として、距離演算部６１、取得部６２、変換部６３、及び画像生成部６４を備えている。これら機能部は、データ集積部４３に収集された各情報（各信号）を処理することができる。また、本実施形態の光ピンセット装置１は、制御手段６０によって処理され生成された画像情報を画像として出力するモニタ（出力手段）７０を更に備えている。
【００３１】
距離演算部６１は、検出器４０からの前記検出信号（電圧信号）に基づいて、レーザー光Ｌにより捕捉している微粒子Ｃ１とレンズ２８の焦点Ｑとの間の距離ｄ（図３参照）を演算により求める。検出器４０及び距離演算部６１による前記距離ｄの演算は、光ピンセット技術において従来用いられている手段により行うことができる。
【００３２】
取得部６２は、Ｘ軸方向を検出方向とするひずみゲージ４９ａからの検出信号に基づいて、ステージ４６のＸ軸方向の移動量を求めることができ、また、Ｙ軸方向を検出方向とするひずみゲージ４９ｂからの検出信号に基づいて、ステージ４６のＹ軸方向の移動量を求めることができる。また、取得部６２は、二つのひずみゲージ４９ａ，４９ｂの検出信号を区別して取得することで、ステージ４６の移動に関してＸ軸方向とＹ軸方向とを区別する。これにより、取得部６２は、移動方向と、その移動方向の移動量とを対応付けて取得する。以上より、取得部６２は、駆動手段４８によるステージ４６の移動方向及び移動量を示す基礎移動情報を取得することができる。
【００３３】
前記基礎移動情報には、ステージ４６の移動方向の情報と、その移動方向への移動量の情報とが含まれている。そして、本実施形態では、前記のとおり、レンズ２８に対してステージ４６がＸ−Ｙ平面に沿った方向に移動することから、変換部６３は、前記基礎移動情報に基づいて、ステージ４６の移動方向と、その移動方向についての移動量とを、レンズ２８の集光点（又はレーザー光）の移動方向と、その移動方向についての移動量とに変換する処理を行う。
【００３４】
具体的に説明すると、本実施形態の場合、実際では、固定状態にあるレンズ２８の集光点（又はレーザー光）に対してステージ４６をＹ軸方向に沿って「正の方向」に移動量Δｙについて移動させており、この移動の態様が基礎移動情報として取得部６２によって取得されている。そこで、変換部６３は、この基礎移動情報に基づいて、仮想的にレンズ２８の集光点（又はレーザー光）がステージ４６に対してＹ軸方向に沿って「負の方向」に移動量Δｙについて移動していることを示す情報（以下、この情報を補正前移動情報という）を生成する。つまり、変換部６３は、基礎移動情報が示す移動方向と反対向きの方向であって基礎移動情報が示す移動量と同じ移動量についてレンズ２８の集光点（又はレーザー光）が移動したことを示す補正前移動情報を生成する。
【００３５】
ここで、実際では、ステージ４６に搭載の保持部材４７が移動することにより、図３に示すように、レーザー光Ｌにより捕捉している微粒子Ｃ１はレンズ２８の焦点Ｑに追従するが、微粒子Ｃ１の中心とレンズ２８の焦点Ｑとは一致しない場合がある。特にステージ４６（保持部材４７）の移動速度が大きい場合や、移動速度の変化の割合が大きい場合に、微粒子Ｃ１の中心とレンズ２８の焦点Ｑとは一致しない。
これに対して、生成された前記補正前移動情報は、ステージ４６に対するレンズ２８の集光点（又はレーザー光）の移動方向と移動量を示す情報である。したがって、前記補正前移動情報が示すレンズ２８の集光点（又はレーザー光）の移動量を、そのまま微粒子Ｃ１の移動量とみなしてしまうと、微粒子Ｃ１の中心とレンズ２８の焦点Ｑとの不一致の量、つまり、前記距離ｄについて、誤差が生じてしまう。
【００３６】
そこで、変換部６３は、補正前移動情報に含まれる移動量を補正して、微粒子Ｃ１の移動方向と、その移動方向の補正した移動量を示す変換移動情報を生成する。なお、変換移動情報に含まれる移動方向についての情報は、補正前移動情報に含まれる移動方向についての情報と同じである。
【００３７】
前記補正は、前記距離演算部６１が求めた前記距離ｄを用いて行われる。すなわち、図３に示すように、捕捉される微粒子Ｃ１はレンズ２８の焦点Ｑに追従して捕捉されるが、距離ｄについて焦点Ｑから離れた状態（移動方向について遅れた状態）で追従することから、変換部４３は、補正前移動情報が示す移動量Δｙから、前記距離演算部６１が求めた距離ｄを減ずる演算を行う。これにより、捕捉されている微粒子Ｃ１の仮想的な（相対的な）移動量が得られる。
【００３８】
このように、変換部６３は、基礎移動情報に基づくステージ４６の移動を、仮想的に、捕捉した微粒子Ｃ１の移動に変換し、この微粒子Ｃ１の移動を示す変換移動情報を生成するが、更に、この変換部６３は、前記距離演算部６１が求めた距離ｄを用いて、捕捉している微粒子Ｃ１の移動を補正して、微粒子Ｃ１の移動方向とその移動方向に沿った移動量とを示す変換移動情報を生成する。
【００３９】
そして、本実施形態の光ピンセット装置１は、前記のとおり撮像手段（カメラ）５０を備えており、捕捉している微粒子Ｃ１及びその周囲の画像が取得され、その画像の情報を制御手段６０が取得している。
制御手段６０が有している機能部の一つである画像生成部６４は、撮像手段５０から取得された画像情報、及び変換部６３が生成した前記変換移動情報に基づいて、モニタ７０に出力させるための変換後の画像情報を生成する。この画像情報により得られる画像は、捕捉している微粒子Ｃ１及びその周囲を含む画像であるが、例えば、移動前に撮像手段５０によって取得された画像のうち、捕捉している微粒子Ｃ１を除いた画像を背景画像とし、この背景画像に前記変換移動情報に基づく微粒子Ｃ１の移動の態様を組み合わせた仮想的な画像である。
【００４０】
図５（Ａ）（Ｂ）は、前記変換移動情報に基づいて生成された画像情報によってモニタ７０に出力される画像の説明図である。図５（Ａ）は、微粒子Ｃ１は捕捉された状態であるが、ステージ４６の移動前であって静止状態を示している。
ここで、前記のような変換処理を実行しない場合、駆動手段４８の駆動によりステージ４６が移動すると得られる画像（動画）は、図５（Ｃ）に示すように、捕捉されている微粒子Ｃ１に対して、その周囲の捕捉されていない微粒子Ｃ２がＹ軸方向に移動する画像となるはずである。
しかし、本実施形態では、変換部６３によって前記のように変換移動情報が生成されおり、この変換移動情報に基づいて、制御手段６０の画像生成部６４が、ステージ４６の移動を、捕捉した微粒子Ｃ１の移動に変換した仮想的な画像情報（動画情報）を生成しており、この画像情報を、図５（Ｂ）に示すようにモニタ７０に出力させる。つまり、モニタ７０には、周囲の捕捉されていない微粒子Ｃ２が移動するのではなく、この微粒子Ｃ２は静止した状態であり、捕捉した微粒子Ｃ１が移動している画像が出力される。
【００４１】
具体的に説明すると、変換移動情報に含まれる移動方向の情報がＹ軸方向を示す情報であることから、捕捉した微粒子Ｃ１を周囲に対してＹ軸方向に沿って移動させる画像であって、かつ、変換移動情報に含まれる前記移動方向の移動量の情報が前記距離ｄによって補正された移動量（Δｙ−ｄ）を示す情報であることから、この移動量（Δｙ−ｄ）について移動させる画像が出力される。
なお、図５における符号、微粒子の動作を説明する矢印、移動前の微粒子を示す仮想線（二点鎖線）等は、説明のためのものであり、モニタ７０に出力される画像ではない。
【００４２】
そして、これまで説明した、検出器４０による距離ｄ０（図４参照）の検出、この距離ｄ０に基づく距離演算部６１による前記距離ｄ（図３参照）の取得、取得部６２によるステージ４６の移動を示す基礎移動情報の取得、変換部６３による前記補正及び変換移動情報の生成、画像生成部６４による画像情報の生成、並びに、この画像情報のモニタ７０への出力が、刻々と繰り返される制御が、光ピンセット装置１によって行われる。
【００４３】
以上、本実施形態の光ピンセット装置１は前記のように構成されているが、例えば図１示す導光手段(２１〜２７)は他の構成であってもよい。すなわち、光ピンセット装置１は、レーザー光Ｌを出射する光源１０と、この光源１０からのレーザー光Ｌを集光させるレンズ２８と、これら光源１０及びレンズ２８等を搭載している装置ベース４５と、集光させたレーザー光Ｌにより捕捉する対象となる微粒子Ｃ１を保持するための保持部材４７を支持可能であって装置ベース４５に移動可能として設けられているステージ４６と、このステージ４６を移動させる駆動手段４８と、各種の処理を行うコンピュータ装置からなる制御手段６０とを備えている。
【００４４】
そして、制御手段６０の距離演算部６１によって、レーザー光Ｌにより捕捉する微粒子Ｃ１とレンズ２８の焦点Ｑとの間の距離ｄが求められる。また、制御手段６０の取得部６２によって、駆動手段４８によるステージ４６の移動（移動量及び移動方向）を示す基礎移動情報が取得され、変換部６３によって、前記基礎移動情報に基づくステージ４６の移動が、捕捉した微粒子Ｃ１の移動に変換されてこの微粒子Ｃ１の移動を示す変換移動情報が生成される。更に、変換部６３によって生成されるこの変換移動情報は、距離演算部６１によって求められている前記距離ｄが用いられて、捕捉している微粒子Ｃ１の移動が補正されたものである。
【００４５】
このように、本実施形態の光ピンセット装置１は、レーザー光Ｌの集光点（レンズ２８の焦点Ｑ）が固定されてステージ４６が移動する構成となり、実際では、捕捉している微粒子Ｃ１以外の他がこの微粒子Ｃ１に対して移動している。しかし、制御手段６０の機能により、ステージ４６の移動がレーザー光Ｌにより捕捉した微粒子Ｃ１の移動に変換されることで、この微粒子Ｃ１が移動しているように処理される。
また、ステージ４６に搭載の保持部材４７が移動することで、レーザー光Ｌにより捕捉されている微粒子Ｃ１はレンズ２８の焦点Ｑに追従するが、この微粒子Ｃ１の中心とレンズ２８の焦点Ｑとは一致しない場合がある。そこで、本実施形態では、捕捉する微粒子Ｃ１とレンズ２８の焦点Ｑとの間の距離ｄが求められており、この距離ｄを用いて微粒子Ｃ１の移動を補正して微粒子Ｃ１の移動を示す変換移動情報が生成されている。これにより、微粒子Ｃ１の移動の様子を正確に出力することが可能となる。具体的には、捕捉した微粒子Ｃ１の動き（軌跡）を可視化することが可能となる。
【００４６】
つまり、撮像手段５０によって、保持部材４７における微粒子Ｃ１及びその周囲を含む領域の画像が取得されており、変換部６３が生成した前記変換移動情報に基づいて、捕捉した微粒子Ｃ１が移動しているように仮想的に画像としてモニタ７０は出力する（図５（Ａ）（Ｂ）参照）。このため、作業者は微粒子Ｃ１の移動の様子として、例えば微粒子Ｃ１の移動軌跡を直感的に把握することができる。
【００４７】
また、このようなモニタ７０による観察のために、画像生成部６４は、モニタ７０に映し出される所定の位置（例えばモニタ７０の中心）が基準点となるように設定しており、更に、この基準点を固定とした画像情報を生成するのが好ましい。これにより、例えば、画像中において、捕捉した微粒子Ｃを、元の位置に戻すようにステージ４６の移動を制御することが容易となる。また、ステージ４６の移動が手動である場合も、その移動が容易となる。例えば、最初、捕捉している微粒子Ｃ１の中心（レンズ２８の焦点Ｑ）を、モニタ７０の画像中心の基準点と一致させている場合、この微粒子Ｃ１をランダムに移動させた後（実際ではステージ４６をＸ−Ｙ平面に沿って移動させた後）であっても、基準点に微粒子Ｃ１を戻すことが容易となる。
【００４８】
また、本実施形態では、前記のとおり、ステージ４６を移動させる駆動手段４８は、ピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃを有しており、これらピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃの変形をステージ４６の移動のための動力とする機構としている。そして、光ピンセット装置１は、更に、ステージ４６の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃを有しており、制御手段６０が有する機能部の一つである取得部６２は、ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃの検出信号に基づいて、基礎移動情報に含ませるステージ４６の移動量を求める構成となっている。この構成により、ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃからの検出信号を用いてフィードバック制御することで、ステージ４６の移動を高分解能で制御することが可能となる。
【００４９】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の光ピンセット装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
なお、前記基礎移動情報、補正前移動情報、及び変換移動情報における移動量の情報は、寸法を単位とするものであってもよいが、撮像手段５０及びモニタ７０に整合させるためにピクセル単位としたものであってもよい。
また、前記実施形態では、変換移動情報に基づいて微粒子Ｃ１の移動の様子を動画としてモニタ７０に出力した場合について説明したが、微粒子Ｃ１の移動の様子を出力する形態は、他の手段によるものであってもよく、グラフとして出力してもよく、又は、数値化して出力してもよい。
また、前記光ピンセット装置１は、様々な計測や観察に適用可能であるが、マイクロＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）における流速計測に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：光源                  ２８：レンズ                ４５：装置ベース
４６：ステージ              ４７：保持部材              ４８：駆動手段
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ：ピエゾ素子      ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ：ひずみゲージ
５０：撮像手段              ６０：制御手段              ６１：距離演算部
６２：取得部                ６３：変換部                ６４：画像生成部
７０：モニタ（出力手段）    ｄ：距離                    Ｃ：微粒子
Ｌ：レーザー光
【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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