(57)【要約】【課題】スポット光の走査範囲を自動的に調整することで縞の発生を防止し良好な観察画像を得ることができるスキャン型コンフォーカル顕微鏡を提供する。【解決手段】微小開口部を備え対物レンズの後側焦点位置に配置された遮光手段８と、遮光手段８における前記微小開口部を透過した光を試料に対して走査する走査手段７と、試料４の観察画像を取得する撮像手段１０と、撮像手段１０で得られた前記観察画像から該観察画像に生じた縞を検出し、該縞を解消するべく走査手段７の走査範囲を調整する調整手段１４と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小開口部を備え対物レンズの後側焦点位置に配置された遮光手段と、
前記遮光手段における前記微小開口部を透過した光を試料に対して走査する走査手段と、
前記試料の観察画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた前記観察画像から該観察画像に生じた縞を検出し、該縞を解消するべく前記走査手段の走査範囲を調整する調整手段と、を有することを特徴とするスキャン型コンフォーカル顕微鏡。
【請求項２】
前記遮光手段は、直線上に等間隔で配置された複数の微小開口部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスキャン型コンフォーカル顕微鏡。
【請求項３】
前記走査手段は、ピエゾアクチュエータを含み、
前記調整手段は、前記観察画像から前記縞の幅及び白、黒の別を検出し、この検出結果に基づいて前記ピエゾアクチュエータの電圧制御値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスキャン型コンフォーカル顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャン型コンフォーカル顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のスポット光をＸＹ方向へ走査しながら試料へ照射して観察画像を得る所謂スキャン型コンフォーカル顕微鏡が知られており、例えばスポット光のＸ方向走査手段としてガルバノメータ、Ｙ方向走査手段としてピエゾアクチュエータを備えたものが製品化されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】ＵＳ２００５／０１４６７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のスキャン型コンフォーカル顕微鏡では、特にピエゾアクチュエータによるスポット光のＹ方向における走査範囲の調整が重要であり、この調整が不十分である場合には、観察画像上にＸ方向へ平行な黒又は白の縞が発生してしまうという問題があった。このため、斯かる従来のマルチスキャン型コンフォーカル顕微鏡の設置時には、サービスマンが観察画像を確認しながら黒又は白の縞が消失するように、ピエゾアクチュエータを調整して走査範囲を適切に設定しなければならなかった。
【０００４】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、スポット光の走査範囲を自動的に調整することで縞の発生を防止し良好な観察画像を得ることができるスキャン型コンフォーカル顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、
微小開口部を備え対物レンズの後側焦点位置に配置された遮光手段と、
前記遮光手段における前記微小開口部を透過した光を試料に対して走査する走査手段と、
前記試料の観察画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた前記観察画像から該観察画像に生じた縞を検出し、該縞を解消するべく前記走査手段の走査範囲を調整する調整手段と、を有することを特徴とするスキャン型コンフォーカル顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スポット光の走査範囲を自動的に調整することで縞の発生を防止し良好な観察画像を得ることができるスキャン型コンフォーカル顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡について添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡の構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡１は、顕微鏡本体部２と、制御部３とからなる。
【０００８】
顕微鏡本体部２は、標本４を載置するステージ５と、該ステージ５側から順に、対物レンズ６と、ＸＹスキャナ７と、マルチピンホール８と、ハーフミラー９と、撮像素子１０とを備えており、さらにハーフミラー９の反射光路上には光源１１を備えている。
ＸＹスキャナ７は、光源１１からの光を試料４に対してＸＹ方向へスキャンし、かつ試料４からの光をデスキャンするための走査手段であって、Ｘ方向走査手段として配置されたガルバノメータ１２と、Ｙ方向走査手段として配置されたピエゾアクチュエータ１３とからなる。なお、ピエゾアクチュエータ１３は、後述するピエゾ制御回路１５から入力される制御電圧の値に略比例した傾斜角を発生し、この傾斜角によってＹ方向の走査範囲が決定する。
また、マルチピンホール８は、対物レンズ６の後側焦点位置に配置されており、複数のピンホールが等間隔で一直線上（本実施形態ではＹ方向）に形成された遮光部材であり、その位置は固定である。
【０００９】
また図１に示すように、制御部３は、コントローラ１４と、ピエゾ制御回路１５と、ガルバノ制御回路１６とを備えている。
コントローラ１４は、ガルバノメータ１２を制御するべくガルバノ制御回路１６へ制御信号を出力し、またピエゾアクチュエータ１３を制御するべくピエゾ制御回路１５へ制御信号（ピエゾ電圧制御値）を出力するＰＣである。なお、このコントローラ１４には、試料４の観察画像を表示するためのモニタ１７が接続されている。
そして、ピエゾ制御回路１５は、コントローラ１４からのピエゾ電圧制御値に基づき駆動電圧を発生することでピエゾアクチュエータ１３を駆動するものである。
また、ガルバノ制御回路１６は、コントローラ１４からの制御信号に基づき駆動信号を出力することでガルバノメータ１２を駆動するものである。
【００１０】
以上の構成の下、本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１において、光源１１から発せられた照明光は、ハーフミラー９で反射された後、マルチピンホール８を通過することで複数のスポット光となりＸＹスキャナ７へ入射する。そしてこの照明光は、ＸＹスキャナ７におけるガルバノメータ１２及びピエゾアクチュエータ１３によってＸＹ方向へ走査され、対物レンズ６を介してステージ５上の試料４へ照射される。これにより試料４から生じた光は、対物レンズ６を介して再びＸＹスキャナ７へ入射し、該ＸＹスキャナ７によってデスキャンされる。そしてこの光は、マルチピンホール８を再び通過し、さらにハーフミラー９を透過した後、撮像素子１０の撮像面に結像される。これにより撮像素子１０は、試料４の像を撮影してその画像データを制御部３におけるコントローラ１４へ出力する。これに基づきコントローラ１４は、モニタ１７へ映像信号を出力し、該モニタ１７では試料４の観察画像が表示されることとなる。
【００１１】
次に、本実施形態において最も特徴的な構成であるスポット光の走査範囲の調整について詳細に説明する。
本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１におけるＸＹスキャナ７は、マルチピンホール８からの複数のスポット光を撮像素子１０の撮像範囲において図２に示すようにピンホールの並び方向に垂直なＸ方向及びこれに直交するＹ方向へ走査する。なお、図２は、本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において、撮像素子の撮像範囲でＸＹ方向へ走査される複数のスポット光の挙動を示す図である。
【００１２】
ここで、複数のスポット光をＹ方向へ走査するためのＹ方向スキャナであるピエゾアクチュエータ１３は、上述のようにピエゾ制御回路１５から入力される駆動電圧の値に略比例した傾斜角を発生し、この傾斜角によってＹ方向におけるスポット光の走査範囲が決まる。また、ピエゾ制御回路１５からの駆動電圧は、コントローラ１４から当該ピエゾ制御回路１５へ入力されるピエゾ電圧制御値に基づいて発生されるものである。
【００１３】
したがって、ピエゾアクチュエータ１３を調整してＹ方向におけるスポット光の走査範囲を設定する際に調整が不十分である場合、即ちコントローラ１４においてピエゾ電圧制御値が適切に設定されていない場合には、Ｙ方向の走査量が不足（アンダースキャン）して図３に示すように観察画像に黒縞が生じたり、或いは走査量が過剰（オーバースキャン）となって観察画像に白縞が生じることとなってしまう。なお、Ｙ方向の走査量が適切である場合には、黒縞や白縞のない良好な観察画像が得られる。ここで図３は、本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において、Ｙ方向のアンダースキャンによって観察画像に黒縞が発生した様子を示す図である。
【００１４】
そこで本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１は、以下に詳述するスポット光の走査範囲調整ルーチンを実行することで、Ｙ方向におけるスポット光の走査範囲を自動的に調整し前述の黒縞及び白縞の発生を防ぐものである。
図４は、本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において実行されるスポット光の走査範囲調整ルーチンを示すフローチャートである。
【００１５】
本走査範囲調整ルーチンは、本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１の使用者が、コントローラ１４に備えられている不図示の操作部を介して走査範囲調整開始の指示を入力することで開始される。
ステップＳ１：コントローラ１４は、ピエゾ電圧制御値Ｖとして所定の標準電圧値Ｖ０をピエゾ制御回路１５に対して入力する。
ステップＳ２：本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１は画像を取得し、これによりコントローラ１４は撮像素子１０からの画像データに基づいて画像演算を行い、黒又は白の縞の幅ΔＹを算出する。なお、このとき縞の認識性を損なわないように、ステージ５上には試料４は載置されていない。
【００１６】
ステップＳ３：コントローラ１４は、縞の幅ΔＹが撮像素子１０における撮像面の１画素以内であるか否かを判定する。なお、縞の幅ΔＹが１画素以内である場合はステップＳ４へ進み、縞の幅ΔＹが１画素よりも大きい場合にはステップＳ８へ進む。
ステップＳ４：コントローラ１４は、縞の色が黒であるか白であるかを判定する。なお、縞の色が黒である場合にはステップＳ５へ進み、縞の色が白である場合にはステップＳ６へ進む。
ステップＳ５：コントローラ１４は、演算式「ΔＶ＝＋Ｋ・ΔＹ（Ｋは比例定数）」から制御補正値ΔＶを算出し、ステップＳ７へ進む。
ステップＳ６：コントローラ１４は、演算式「ΔＶ＝−Ｋ・ΔＹ（Ｋは比例定数）」から制御補正値ΔＶを算出し、ステップＳ７へ進む。
【００１７】
ステップＳ７：コントローラ１４は、ステップＳ５又はステップＳ６で得られた制御補正値ΔＶを用いて、演算式「ＶＮ＝Ｖ＋ΔＶ」から新たなピエゾ電圧制御値ＶＮを算出する。そして、この新たなピエゾ電圧制御値ＶＮをピエゾ電圧制御値Ｖとしてピエゾ制御回路１５へ入力し、ステップＳ２へ戻る。
ステップＳ８：コントローラ１４は、該コントローラ１４に備えられている不図示のメモリに現在のピエゾ電圧制御値Ｖの値を格納し、本走査範囲調整ルーチンは終了する。
【００１８】
本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１は、以上に述べたスポット光の走査範囲調整ルーチンにより、観察画像上の白縞及び黒縞を画像演算によって検出し、これを解消するようにピエゾ電圧制御値を補正して適切に設定することで、Ｙ方向におけるスポット光の走査範囲を自動的に調整することができる。これにより本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１は、縞の発生を効果的に防止することができ、良好な観察画像を得ることが可能となる。また、このように本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１では、使用者の指示によってスポット光の走査範囲の調整が自動的に行われるため、従来のようにサービスマンによる調整作業も不要となる。
【００１９】
また、本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１は、上述のように使用者が必要に応じて開始の指示を入力することでスポット光の走査範囲調整ルーチンを実行することができる。このため、走査範囲の調整が十分であっても周囲の温度変化等によってピエゾアクチュエータ１３の特性（駆動電圧とスキャン角度との関係）が変化し設定されていたピエゾ電圧制御値が適切でなくなってしまった場合等でも、走査範囲調整ルーチンを再度実行することで走査範囲を良好に維持することができる。
【００２０】
そして例えば、本スキャン型コンフォーカル顕微鏡１では、上記走査範囲調整ルーチンを、使用者による開始指示の入力時のみでなく、本顕微鏡１の主電源の入力時や、本顕微鏡１の使用中に定期的に実行する構成としてもよい。これにより、常時、縞の発生を防止し良好な観察画像が得られる品質の安定したスキャン型コンフォーカル顕微鏡を実現することができる。
本実施形態では、ステップＳ５及びステップＳ６において、ΔＹとΔＶの関係を比例としているが、ピエゾアクチュエータの非線形性をより効果的に補正するために、ΔＹとΔＶの関係をルックアップテーブルとしてコントローラ１４の内部に保持し、これを利用する構成としてもよい。
【００２１】
以上、本実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡は、スポット光の走査範囲を自動的に調整することで縞の発生を防止し良好な観察画像を得ることができる。
なお、本実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡は、上述のように複数のピンホールを有する遮光部材であるマルチピンホール８を備えているが、本発明はこれに限られず、１つのピンホールのみを有する遮光部材を備えたスキャン型コンフォーカル顕微鏡にも適用することができる。
また、本実施形態では、最も効果的な例として、Ｙ方向走査手段として配置したピエゾアクチュエータの走査範囲を調整する例を示しているが、本発明はこれに限られずその他の走査手段にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において、撮像素子の撮像範囲でＸＹ方向へ走査される複数のスポット光の挙動を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において、Ｙ方向のアンダースキャンによって観察画像に黒縞が発生した様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスキャン型コンフォーカル顕微鏡において実行されるスポット光の走査範囲調整ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２３】
１      スキャン型コンフォーカル顕微鏡
２      顕微鏡本体部
３      制御部
４      試料
７      ＸＹスキャナ
９      マルチピンホール
１０    撮像素子
１３    ピエゾアクチュエータ
１４    コントローラ
１５    ピエゾ制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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