(57)【要約】【課題】標本が表されている画像の画像上の位置とその標本に照射するレーザの照射位置とのずれを低減させる調整手法を提供する。【解決手段】標本１の像が表されている画像を取得する画像取得部を有する画像取得装置６と、標本１にレーザ光を照射するレーザ光照射部を有するレーザ光走査装置７とを備えている標本観察システムにおいて、レーザ光照射部によって照射されたレーザ光の照射位置を画像取得部６で取得された画像から測定し、この測定により得られた照射位置とレーザ光照射部に対して指示されたレーザ光照射の照射指示位置との差異を示す情報に基づいて、レーザ光照射部の照射位置を校正する。【選択図】　　　　図１
2004109565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本の観察を行うためのシステムにおいて、
前記標本の像が表されている画像を取得する画像取得手段を有する画像取得装置と、
前記標本上の位置の指定に応じ、該位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段を有するレーザ光走査装置と、
前記レーザ光の照射位置と、前記レーザ光照射手段に対して指定された前記位置との差異を検出する検出手段と、
前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の変換を前記差異に基づいて行い、該変換が施された後の位置を該レーザ光照射手段に対して指定する変換手段と、
を備え、
前記変換手段は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記変換前の前記位置と、該変換が施された後の位置が指定された該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光の照射位置との前記画像上における差異が、前記検出手段によって検出されていた前記差異よりも少なくなるように前記変換を行う、
ことを特徴とする標本観察システム。
【請求項２】
前記画像取得装置は、撮像装置またはレーザ走査型顕微鏡であることを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項３】
前記変換手段によって行われる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置を平行に移動する変換であることを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項４】
前記変換手段によって行われる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の回転変換であることを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項５】
前記変換手段によって行なわれる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の前記画像上における位置と、該画像の中心の位置との間の距離に基づいた変換であることを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項６】
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を前記標本上で走査させる走査手段を更に有し、
前記検出手段は、前記走査手段によって走査された前記レーザ光の前記標本上での走査の軌跡上に位置する所定の点と、該レーザ光が該所定の点を照射したときに前記レーザ光照射手段に対して指定されていた前記位置との前記画像上における差異を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項７】
前記レーザ光照射手段は、
該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を変調する変調手段と、
該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を前記標本上で走査させる走査手段と、
を更に有し、
前記走査手段は、該走査手段に入力される信号のレベルに対応する位置に前記レーザ光を照射し、該信号のレベルを変化させることで前記走査を行い、
前記検出手段は、前記走査手段に入力されている信号で前記変調手段によって変調された前記レーザ光が該走査手段によって前記標本上を走査するときにおける、該標本上の所定の照射位置が照射される時刻と、前記レーザ光照射手段に対して該所定の照射位置への照射が指定された時刻との時間差を前記差異として検出し、
前記変換手段は、前記走査手段に入力されている信号を、前記検出手段によって検出された前記時間差だけ遅延させて前記レーザ光照射手段に与え、
前記変調手段は、前記変換手段によって遅延された信号で前記レーザ光を変調する、
ことを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項８】
前記レーザ光照射手段は、前記標本上の範囲の指定に応じ、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を該範囲に対して走査させる走査手段を更に有し、
前記検出手段は、前記走査手段によって前記レーザ光の走査がされた前記標本上の範囲と、該範囲が走査されたときに前記走査手段に対して指示されていた前記範囲との差異を検出し、
前記変換手段は、前記走査手段に対して指定される前記標本上の範囲を、前記検出手段によって検出された前記差異に基づいて拡大して前記レーザ光照射手段に与え、
前記走査手段は、前記変換手段によって前記レーザ光照射手段に与えられた前記範囲を前記指定の範囲として前記レーザ光を走査させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の標本観察システム。
【請求項９】
標本の像が表されている画像を取得する画像取得部を有する画像取得装置と、該標本上の位置の指定に応じ、該位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射部を有するレーザ光走査装置とを備えている該標本の観察を行うためのシステムの調整方法であって、
前記レーザ光の照射位置と、前記レーザ光照射部に対して指定された前記位置との差異の検出を行い、
前記差異に基づいて行われる前記レーザ光照射部に対して指定される前記位置の変換であって、該レーザ光照射部に対して指定される該変換前の位置と、該変換が施された後の位置が指定された該レーザ光照射部によって照射されるレーザ光の照射位置との前記画像上における差異が、前記検出によって検出されていた差異よりも少なくなるような該変換を行い、
前記変換が施された後の位置を該レーザ光照射部に対して指定する、
ことを特徴とする標本観察システムの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、標本の像が表されている画像を取得する画像取得装置で用いられる技術に関し、特に、画像取得装置で取得される画像の画像上における位置と、該標本に照射するレーザ光の照射位置とのずれを低減させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、標本の像が表されている画像を取得する画像取得装置で取得される画像の画像の画像上における位置と、標本にレーザ光を照射するレーザ走査装置におけるレーザ光の照射位置とのずれを低減させる技術として、２つの装置の組み付け精度のみで光軸のずれを吸収する手法や、特許文献１に開示されている手法、すなわちレーザ走査装置内部にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子を配置してそこに投影されたレーザ光の位置によってレーザ走査装置内部で照射位置の校正を行う手法がある。
【０００３】
また、複数の画像取得装置で取得された同一の標本が表されている別個の画像を重ね合わせる手法として、特許文献２に開示されている手法の様に、画像の取得後に画像自身を加工する手法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４２１６４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３１２２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来技術は、画像取得装置単体あるいはレーザ走査装置単体で光学系の調整が独自に行われているに過ぎないため、両者間の光軸のずれは組み付け精度に依存することとなり、実質的には管理されていない状態にあった。
【０００６】
このため、複数の画像取得装置を組み合わせて異なる複数の画像を取得したときには、得られた同一標本の画像を重ね合わせる処理を行うための画像処理手段が必要となる。しかし、このような画像処理は処理量が膨大であり、リアルタイムで重ね合わせ処理をするには大きな処理負担が生じてしまう。
【０００７】
また、レーザ走査装置単体の校正を行う場合であっても、特許文献１に開示の手法のように専用の撮像素子が必要となる。しかもこの校正は走査装置単体で独自に行うものであるため他の装置との相関を取ることは考慮されていない。
このように、顕微鏡分野において１つあるいは複数の画像取得装置とレーザ走査装置とを組み合わせたシステムにおいて、画像取得装置で取得される画像上の位置とレーザ走査装置から照射されるレーザの照射位置とをその画像の全領域において一致させる調整手法は確立されていないのが現状である。
【０００８】
以上の問題を鑑み、標本が表されている画像の画像上の位置とその標本に照射するレーザの照射位置とのずれを低減させる調整手法を提供することが本発明が解決しようとする課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、画像取得装置からの画像情報上の位置によってレーザ走査装置からのレーザ光の照射位置が規定される装置を提案し、且つレーザ走査装置からのレーザ照射位置と画像取得装置からの画像情報上の位置とを一致きせるための調整手法を提案する。
【００１０】
本発明の態様のひとつである標本の観察を行うためのシステムは、前記標本の像が表されている画像を取得する画像取得手段を有する画像取得装置と、前記標本上の位置の指定に応じ、該位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段を有するレーザ光走査装置と、前記レーザ光の照射位置と、前記レーザ光照射手段に対して指定された前記位置との差異を検出する検出手段と、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の変換を前記差異に基づいて行い、該変換が施された後の位置を該レーザ光照射手段に対して指定する変換手段と、を備え、前記変換手段は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記変換前の前記位置と、該変換が施された後の位置が指定された該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光の照射位置との前記画像上における差異が、前記検出手段によって検出されていた前記差異よりも少なくなるように前記変換を行うように構成することによって前述した課題を解決する。
【００１１】
上記の構成によれば、レーザ光の照射位置を測定する手段として画像取得装置を用いることで専用の測定手段を設けることなく調整を可能とする。また特別な工具を用いることなく所望の調整を行うことができる。
なお、上述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記画像取得装置は、撮像装置またはレーザ走査型顕微鏡であるように構成することができる。
【００１２】
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記変換手段によって行われる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置を平行に移動する変換であるように構成することができる。
この構成によれば、画像取得装置とレーザ走査装置との光軸の位置ずれを解消することができるようになる。
【００１３】
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記変換手段によって行われる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の回転変換であるように構成することができる。
この構成によれば、画像取得装置とレーザ走査装置との光軸の回転ずれを解消することができるようになる。
【００１４】
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記変換手段によって行なわれる変換は、前記レーザ光照射手段に対して指定される前記位置の前記画像上における位置と、該画像の中心の位置との間の距離に基づいた変換であるように構成することができる。
【００１５】
この構成によれば、画像取得装置とレーザ走査装置との各々の光学系で生じ得る光学ひずみの補償を行うことができるようになる。
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を前記標本上で走査させる走査手段を更に有し、前記検出手段は、前記走査手段によって走査された前記レーザ光の前記標本上での走査の軌跡上に位置する所定の点と、該レーザ光が該所定の点を照射したときに前記レーザ光照射手段に対して指定されていた前記位置との前記画像上における差異を検出するように構成することができる。
【００１６】
この構成によれば、レーザ光を継続して一点に集中させる照射を行うことなく所望の調整を行うことができるようになる。
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を変調する変調手段と、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を前記標本上で走査させる走査手段と、を更に有し、前記走査手段は、該走査手段に入力される信号のレベルに対応する位置に前記レーザ光を照射し、該信号のレベルを変化させることで前記走査を行い、前記検出手段は、前記走査手段に入力されている信号で前記変調手段によって変調された前記レーザ光が該走査手段によって前記標本上を走査するときにおける、該標本上の所定の照射位置が照射される時刻と、前記レーザ光照射手段に対して該所定の照射位置への照射が指定された時刻との時間差を前記差異として検出し、前記変換手段は、前記走査手段に入力されている信号を、前記検出手段によって検出された前記時間差だけ遅延させて前記レーザ光照射手段に与え、前記変調手段は、前記変換手段によって遅延された信号で前記レーザ光を変調するように構成することができる。
【００１７】
この構成によれば、画像取得装置あるいはレーザ走査装置自身が持つ測定位置ひずみの補償を行うことができるようになる。
また、前述した本発明に係る標本観察システムにおいて、前記レーザ光照射手段は、前記標本上の範囲の指定に応じ、該レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光を該範囲に対して走査させる走査手段を更に有し、前記検出手段は、前記走査手段によって前記レーザ光の走査がされた前記標本上の範囲と、該範囲が走査されたときに前記走査手段に対して指示されていた前記範囲との差異を検出し、前記変換手段は、前記走査手段に対して指定される前記標本上の範囲を、前記検出手段によって検出された前記差異に基づいて拡大して前記レーザ光照射手段に与え、前記走査手段は、前記変換手段によって前記レーザ光照射手段に与えられた前記範囲を前記指定の範囲として前記レーザ光を走査させるように構成することができる。
【００１８】
この構成によれば、標本における指定領域へのレーザ光の走査における領域の指定範囲と実際にレーザ光が照射される領域とのずれの補正を行うことができるようになる。
また、本発明の別の態様のひとつである標本観察システムの調整方法は、標本の像が表されている画像を取得する画像取得部を有する画像取得装置と、該標本上の位置の指定に応じ、該位置に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射部を有するレーザ光走査装置とを備えている該標本の観察を行うためのシステムの調整方法であって、前記レーザ光の照射位置と、前記レーザ光照射部に対して指定された前記位置との差異の検出を行い、前記差異に基づいて行われる前記レーザ光照射部に対して指定される前記位置の変換であって、該レーザ光照射部に対して指定される該変換前の位置と、該変換が施された後の位置が指定された該レーザ光照射部によって照射されるレーザ光の照射位置との前記画像上における差異が、前記検出によって検出されていた差異よりも少なくなるような該変換を行い、前記変換が施された後の位置を該レーザ光照射部に対して指定するようにすることによって前述した課題を解決する。
【００１９】
この方法によれば、前述した本発明に係る標本観察システムと同様の作用・効果を奏する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１から図８にかけての各図面を参照しながら本発明に係る調整手法の基本原理を説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する標本観察システムの基本構成を示している。
図１は、ステージ２と対物レンズ３とを有する顕微鏡装置４に、ポート５２を介して画像取得装置６が取り付けられ、更に、ポート５１を介してレーザ走査装置７が取り付けられた状態を示しており、ステージ２上には観察対象である標本１が配置されている。
【００２２】
画像取得装置６は撮像素子としてＣＣＤが備えられており、標本１の画像を取得する。取得された標本１の画像は同図では図示されていないパーソナルコンピュータ８（以下ＰＣ）によって画像情報として取り込まれる。
レーザ走査装置７は標本１に対して刺激を与えるため、あるいは標本１を加工するためにレーザ光を標本１へ照射する。レーザ走査装置７はこのレーザ光を偏向させる手段、本実施形態においては偏向用のミラーを有しており、標本１上の平面において直交しているＸ方向及びＹ方向にレーザ光の照射位置を移動させることができ、この照射位置はレーザ走査装置７に接続されるＰＣ８によって制御される。なお、レーザ走査装置７がレーザ光を照射することのできる領域は必ずしも画像取得装置６の画像取得領域と一致していなくともよい。
【００２３】
図１に示すように、画像取得装置６及びレーザ走査装置７の光学系は、これらの光軸がポート５１及び５２を各々通過した後、顕微鏡４内部に設けられているハーフミラー１０の作用によって図中の点線で示すように１つの光路に合成され、対物レンズ３を通過して標本１に至るように配置される。
【００２４】
これら２つの光学系の間でのずれが生じる要因には、第一に図２に示すような合成されたこれら２つの光軸の位置ずれ（角度を含む）、第二に画像取得装置６及びレーザ走査装置７が取り付けられているポート５１及び５２での取り付け角度の回転ずれ（光軸の回転ずれ）、第三に両光学系から対物レンズ端までで生じるレンズなどに起因する光学ひずみ、そして第四に画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が個々に持つ測定位置のひずみ（リニアリティ）が考えられる。
【００２５】
以下、図１に示すシステムの調整の手法について説明する。
まず、調整のための準備として、レーザ光を反射するミラーなどを標本１としてステージ２上に配置する。また画像取得装置６及びレーザ走査装置７は各々標本１の表面でピントが合うように合焦位置の設定がされる。
【００２６】
このように両者のピントが合った状態としたときにレーザ走査装置７によってレーザ光をスキャン（走査）させながら画像取得装置６で画像を取得させると、レーザ光の照射されている位置がレーザスポット（点）として表されている画像が取得できる。
【００２７】
ここで、画像取得装置６による画像取得の速度とレーザ走査装置７の走査速度との差が十分に大きい場合には、画像取得装置６によって連続して繰り返し取得した画像を重ね合わせることでレーザ照射位置の軌跡が得られる。但し、両者の速度がほぼ同じ場合には、レーザ照射と画像取得との同期がとれないために取得されたレーザの照射位置の間隔が大きく離れてしまい、軌跡の取得がうまくできないことがあるので留意する。
【００２８】
また、レーザ走査装置７に音響光学素子などを用いたレーザ光の変調手段がある場合、レーザ光のスキャン中に特定タイミングでレーザ光をＯＮ／ＯＦＦさせるような変調をレーザ光に与えることによってレーザ光の照射されたタイミングのみのパターンを同様に取得することもできる。
【００２９】
このようにして得られた画像からその画像に示されているレーザ光の照射位置を示す画像上の座標（Ｘ’，Ｙ’）を測定し、レーザ走査装置７に対して指示したレーザ光の照射位置の指示座標（Ｘ，Ｙ）と、この座標（Ｘ’，Ｙ’）との差（差異）を各点で算出する。
【００３０】
以下、２つの光学系の間でのずれを生じさせる前述した４つの要因のそれぞれについて、その要因に応じたずれの解消の手法について説明する。
まず、前述した第一の原因である、画像取得装置６とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれを解消する手法を説明する。
【００３１】
図２に示したような画像取得装置６とレーザ走査装置７との光軸のずれによって生じるレーザ光の照射と取得画像との相対的なずれは取得画像の中心位置でのずれとして観測される。つまり、この相対的なずれは、図３に示すように、レーザ走査装置７に対して中心位置への照射を指示したときにレーザ光が実際に照射された照射位置（図３における格子中心）と、そのときに取得された画像の中心位置（図３における画像中心）とのずれを画素数の単位で算出することで知ることができる。
【００３２】
レーザ走査装置７の振れ角及び走査領域の範囲は固定されているので、画像表示上で１画素あたりのレーザ光照射の振れ角は、
2004109565.tif 000003
で求めることができる。従って、画素数の単位で算出された画像上でのずれに（１）の式によって算出された振れ角を乗じることによって、画像上でのずれから振れ角のずれ量θへの換算を行うことができる。
【００３３】
その後、図４に示すように、この振れ角のずれ量θを見込んでレーザ走査装置７の偏向量を予めオフセットさせるように偏向用ミラーによる偏向動作を補正する制御を行えば、結果としてレーザ走査装置７に指示された照射位置の指示座標が座標平面に対して平行に移動されることとなり、画像取得装置６で取得される画像上の位置とレーザ走査装置７によって照射されるレーザ光の照射指示位置とをその画像の中心部において合わせ込むことができる。
【００３４】
なお、これらの処理はレーザ走査装置７から発せられるレーザ光の照射位置の制御を行うＰＣ８が所定の制御ソフトウェアを実行することによって実現させることができる。
なお、図４においては、同図における縦方向についてレーザ光照射の振れ角の補正を行うことのみが示されているが、実際には同図における横方向についても同様の補正を行う。
【００３５】
次に、２つの光学系の間でのずれを生じさせる前述した第二の要因である、画像取得装置６とレーザ走査装置７との光軸の回転ずれを解消する手法を説明する。
画像取得装置６による画像の取得領域とレーザ走査装置７によるレーザ光の照射領域とが回転するようにずれている状態では、画像取得装置６とレーザ走査装置７との両方もしくは一方の取り付け角度がずれているということがある。このような設置状態において水平方向にレーザ走査装置７を走査して画像取得装置６で画像を取得すると、取得される画像には、図５（ａ）に示すように、水平ではなく傾きを持ったレーザ光の照射の軌跡が表される。
【００３６】
以下、この傾き量を求める。
前述したレーザ光照射の振れ角の補正を行った後に水平方向にレーザ走査装置７を走査して画像取得装置６で画像を取得する。この取得画像からレーザ光の照射位置を示す画像上の座標を２つのポイントにおいて測定し、レーザ走査装置７に対して指示したレーザ光の照射位置の指示座標とをこの２つのポイントで求める。
【００３７】
この２つのポイント各々の指示座標とその各々に対応する照射位置の取得画像上の座標とを
2004109565.tif 000004
とすると、このときの角度は、
2004109565.tif 000005
と変化したことがわかる。この角度の差をθとする。
【００３８】
この角度分の回転ずれを補正するためには、指示座標（ｘ，ｙ）にレーザを照射する場合に、レーザ走査装置７でのレーザ光の偏向量をｘ方向成分とｙ方向成分とに分解して−θだけ回転させる座標変換を行えばよい。具体的には、ｘ軸及びｙ軸の各々について、指示座標（ｘ，ｙ）に対し、
2004109565.tif 000006
なる変換を施した位置にレーザ光を照射するようにレーザ走査装置７を制御すれば、図５（ｂ）に示すように、レーザ光の走査範囲が回転する。これにより、取り付けレーザ走査装置７本体の取り付けを回転させることなく、回転ずれを補正することが可能となる。
【００３９】
なお、これらの処理はレーザ走査装置７から発せられるレーザ光の照射位置の制御を行うＰＣ８が所定の制御ソフトウェアを実行することによって実現させることができる。
次に、２つの光学系の間でのずれを生じさせる前述した第三の要因である、両光学系から対物レンズ端までで生じるレンズなどに起因する光学ひずみを補償する手法を説明する。
【００４０】
レンズ類などによる光学系のひずみが存在している状態において、その軌跡が等間隔の格子状となるようなレーザ光の照射をレーザ走査装置７に行わせ、その画像を画像取得装置６に取得させる。このようにして取得された画像は、図６（ａ）に示すように、本来は等間隔であるはずの格子の間隔が変化して表される。
【００４１】
この取得画像に表されている格子の升目の位置（画像の中心の升目の交点を原点とする）とその升目の間隔の変化量との関係をプロットしたものが図６（ｂ）のグラフである。このグラフより、照射位置（偏向角度）あたりのひずみ量（ずれ）を関数として表すことができる。
【００４２】
ここで、ｘをレーザ走査装置７に対する照射指示位置（すなわち画像の中心からの距離）、ｙをレーザ光が実際に照射された照射位置とし、この関数をｆとすると、ｙ＝ｆ（ｘ）という関係になる。ここで照射される位置ｙを照射指示位置ｘとするためには、ｘ＝ｆ（ｘ’）となるように入力ｘ’を定める必要がある。
つまり、ｘ’＝ｆ−１（ｘ）なる変換をｘについて施し、この変換によって得られる値ｘ’をレーザ走査装置７に対する照射指示の値とすればよい。
【００４３】
以上のようにすることによって光学系で生じたひずみが補償され、図６（ｃ）に示すように、画像取得装置６で取得される画像にはレーザ光の軌跡が等間隔の格子として表されるようになる。
なお、図６においては、同図における横方向についてレーザ光照射の振れ角の補正を行うことのみが示されているが、実際には同図における縦方向についても同様の補正を行う。
【００４４】
また、図６においては軌跡が等間隔の格子状となるようなレーザ光の照射をレーザ走査装置７に行わせているが、所定の照射位置、例えば図６に示す軌跡によって形成されている格子の交点の位置にレーザ光を照射させるようにレーザ走査装置７を制御し、このときの照射指示位置と実際にレーザ光が照射された位置とのずれ量を求め、このずれ量を基にして上述した関数ｆを更に求め、この関数ｆの逆関数ｆ−１よりレーザ走査装置７に対する照射指示の値を設定するようにしてもよい。
【００４５】
なお、画像取得装置６自身で生じさせているひずみが存在するとしても、このひずみは上述した光学系のひずみの一部として観測されるので、上述した手法で補償を行えば画像取得装置６自身で生じさせているひずみの影響も軽減される。
なお、これらの処理はレーザ走査装置７から発せられるレーザ光の照射位置の制御を行うＰＣ８が所定の制御ソフトウェアを実行することによって実現させることができる。
【００４６】
次に、２つの光学系の間でのずれを生じさせる前述した第四の要因である、画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が持つ測定位置ひずみを補償する手法を説明する。
いままでに説明した手法を全て行うことにより、レーザ走査装置７によるレーザ光の照射位置が１点に停止している状態の校正は行われる。しかし、レーザ走査装置７によってレーザ光のラスタスキャンを行う場合、常にレーザの位置は移動をしているため、前述の校正を行った項目の他に、レーザ走査装置７自身の応答遅れ（照射位置を移動させるための入力をしてからその指示位置まで照射位置が移動するまでの遅れ時間）や走査位置のひずみ特性（スキャン用の変調信号の変化に対する偏向用ミラーの偏向角度変化の追従性の悪さ）が照射位置のずれに影響を及ぼす。そしてこれらの量は走査速度が速いほど取得画像上での影響が大きくなることが知られている。ここでは、この両者を測定位置ひずみとし、この補償の手法について説明する。
【００４７】
まず、レーザ走査装置７においてレーザ光を変調しながら縦方向・横方向にラスタスキャンを行わせ、図７の様な格子状のレーザ光の照射軌跡が標本１に表されるように偏向ミラーの制御を行う。この状態で画像取得を画像取得装置６に行わせると取得画像には格子状の軌跡が示される。
【００４８】
いままでに説明した手法を予め全て行っていれば静止状態でのレーザ光の照射位置の校正は既になされている。従って、この取得画像に現れた格子の位置ずれはレーザ走査装置７自身に起因するものである。そこで、この格子の中心位置のずれを前述した画像取得装置６とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれを解消する手法と同様に測定する。この中心位置のずれから照射位置のずれが求められる。
【００４９】
ラスタスキャンでレーザ光の走査を行う場合、レーザ光の照射位置を変化させるために偏向ミラーに与えられる制御信号とその制御信号に応答して変化する偏向ミラーの向きとは、一般に図８の様な時間関係が認められる。同図においてここで問題としているレーザ走査装置７自身の応答遅れとはこの図におけるｔ１の部分である。つまり、この制御信号に時間遅れを持たせることなく同期させてレーザ光の照射を行うようにしてしまうと、標本１での照射位置はｔ１時間前の位置になってしまうということである。
【００５０】
この時間遅れはレーザ走査装置７固有の特性のため、この特性をうち消すように制御信号を加工することは難しい。そこで、レーザ光の照射タイミングの制御を行うようにする。具体的には、制御信号からｔ１時間分遅らせたものからレーザ光の照射タイミングを得るようにしてレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。こうすることにより、図８に示すように、所望のレーザ光の照射位置に精度よくレーザを照射することができるようになる。
【００５１】
なお、前述した他の手法と同様、この手法でも図７における縦・横の両方向について測定位置ひずみの補償を行うようにする。
なお、これらの処理はレーザ走査装置７から発せられるレーザ光の照射位置の制御を行うＰＣ８が所定の制御ソフトウェアを実行することによって実現させることができる。
【００５２】
以下、上述した本発明に係る調整手法の基本原理を用いた具体的な実施例を幾つか説明する。
［実施例１］
図９は実施例１の標本観察システムの構成を示している。
【００５３】
同図に示す構成は、ＣＣＤ撮像装置６１を備え、ＣＣＤ撮像装置６１の有するＣＣＤ素子によって取得された画像を一旦ＰＣ８に取り込んだ後、取得画像をモニ夕９に表示する画像取得装置６と、ミラー１１の取り付けられた２つのガルバノメータ１２が直交した位置に配置され、レーザ光源１３からレーザ導入光路１４を経て送られてくるレーザ光をそれそれ標本１の表面において直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させることのできるレーザ走査装置７とを組み合わせてなるシステムである。
【００５４】
ＣＣＤ撮像装置６１はポート５２で顕微鏡４に接続され、対物レンズ３を介して標本１の像を取得する。取得された画像を表現する情報はＰＣ８に取り込まれて処理が施され、標本１の画像としてモニタ９に表示される。またＰＣ８はその取得画像上の特徴点を抽出し、その特徴点の位置を座標として読みとることができる。
【００５５】
レーザ走査装置７はＰＣ８によって２つのガルバノメータ１２の動作角が制御され、ＰＣ８からの指示に応じた角度だけミラー１１が移動する。この制御動作が２つのミラー１１の各々に対して行われることにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各々任意の方向にレーザ光を偏向させることができる。偏向されたレーザ光はレーザ走査装置７との接続部であるポート５１を通過し、対物レンズ３を通って標本１に照射される。
【００５６】
なお、ＰＣ８は、標準的な構成を有するコンピュータ、すなわち、制御プログラムを実行することで各構成要素を制御するＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ及び磁気記憶装置などからなり、ＣＰＵに各構成要素を制御させる制御プログラムの記憶やＣＰＵが制御プログラムを実行する際のワークメモリあるいは各種データの記憶領域として使用される記憶部と、ユーザによる操作に対応する各種のデータが取得される入力部と、モニタ９などに各種のデータを提示してユーザに通知する出力部と、ネットワークに接続するためのインタフェース機能を提供するＩ／Ｆ部とを備えるコンピュータである。
【００５７】
ＣＣＤ撮像装置６１によって取得される画像上の位置とレーザ走査装置７へのレーザ光照射の指示位置とを整合させる調整を行うとき、まず標本１としてミラーをステージ２上に置く。そして、まずＣＣＤ撮像装置６１で標本１の表面にピントが合うように顕微鏡４のフォーカスを合わせる。このフォーカス調整を済ませれば、レーザ走査装置７はこの同一の対物レンズ３を介して標本１へレーザ光を照射するため、こちらの光学系におけるフォーカスも標本１の表面に合う。
【００５８】
まずレーザ走査装置７の走査領域の中心にレーザ光を照射している状態でＣＣＤ撮像装置６１によって画像を取得すると、図１０に示すように、取得画像の中心付近にレーザスポットが表示される。このスポットの座標と取得画像の中心の座標との差がＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸のずれになる。
【００５９】
このずれ量を前記の換算式（１）を利用してレーザ走査装置７のミラー１１の振れ角へと変換する。そして、図４に示したように、この振れ角に当たる量だけレーザ走査装置７のミラー１１の振れ角をオフセットさせて駆動させるようにする。この結果レーザ光の走査領域の中心と取得画像の中心は一致し、ＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれが補正される。
【００６０】
次に、これらの中心の補正を行った後に、画像取得範囲における例えば中心から水平あるいは垂直の位置に存在するいずれかの端の一点にレーザ光を照射し、これらの照射点の画像上のずれ量を画素数の単位で測定する。このずれ量を式（３）に当てはめるのだが、先に行った補正によって取得画像の中心は既に一致させているので、ＣＣＤ撮像装置６４を基準としたレーザ走査装置７のポート５１への取り付け向きの回転ずれθは
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となる。
【００６１】
以降、レーザ走査装置７で指示座標（ｘ，ｙ）の位置にレーザ光の照射を行うときには、この（ｘ，ｙ）の値と上式によって求めたθとを式（４）に代入して得られる値で２つのガルバノメータ１２を駆動する。こうすることで、前記の取り付けの回転ずれが補正され、図６に示したように、レーザ光を精度よく走査することができる。
【００６２】
次に、ＰＣ８で行わせている処理を変更し、ＣＣＤ撮像装置６１で取得された画像を重ね合わせてモニタ９に表示させるようにする。この処理によりレーザ光を標本１上で走査させるとレーザ光の照射箇所は光量が上がるため、レーザ光の照射された点が軌跡となって表示される。
【００６３】
ここで、レーザ走査装置７を制御して一定間隔の直線あるいは格子が軌跡として得られるようにレーザ光を走査させるようにする。このとき光学系などのひずみが存在する場合、ＣＣＤ撮像装置６１で取得された画像に現れる直線の間隔が一定ではなくなる。このとき、この変化した間隔を測定し、ｘをレーザ走査装置７に対する照射指示位置、そしてｙをレーザ光が実際に照射された照射位置と照射指示位置とのずれとし、ｘとｙとの関係を示す関数ｙ＝ｆ（ｘ）を求める。この関数は、例えば予め関数の次数を定めておき、各係数を最小二乗法等の使用によって推定することで獲得することができる。
【００６４】
その後、このようにして得られた関数の逆関数ｆ−１（ｘ）を導き、以降、レーザ走査装置７で指示座標の位置にレーザ光の照射を行うときには、この指示座標の値をこの逆関数に入力して変換し、この変換によって得られた値でガルバノメータ１２を駆動する。こうすることで、画像取得装置６とレーザ走査装置７との両光学系で生じるレンズなどに起因する光学ひずみが補償される。
【００６５】
なお、上述した各処理はＣＣＤ撮像装置６及びレーザ走査装置７の制御を行うＰＣ８が予め用意されている制御プログラムを実行することによって実現される。
ここで図１１について説明する。同図はこの実施例１においてＰＣ８によって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。同図に示す処理は上述した制御プログラムをＰＣ８で実行させることによって行われる。
【００６６】
図１１（ａ）は、ＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれの補正処理の処理内容を示している。
まず、Ｓ１１１において、まずミラーを標本１としてステージ２上にセットすることをこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。
【００６７】
ミラーのセットが確認されたら処理はＳ１１２に進み、ＣＣＤ撮像装置６１での取得画像のピントが合うように顕微鏡４のフォーカスを合わせる操作をこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。なお、この処理として、ＰＣ８がＣＣＤ撮像装置６１での取得画像に基づいて顕微鏡４のフォーカスを自動的に制御するいわゆるオートフォーカス制御処理を行うようにしてもよい。
【００６８】
フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ１１３に進み、レーザ走査装置７を制御し、その走査領域の中心の座標を指定してレーザ光を照射させる。そして続くＳ１１４においてＣＣＤ撮像装置６１にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
【００６９】
Ｓ１１５では取得された画像からレーザスポットを見つけ出し、このレーザスポットの画像上における座標を取得する。
Ｓ１１６では、Ｓ１１３の処理においてレーザ走査装置７に対して指定したその走査領域の中心の座標と、Ｓ１１５の処理によって取得されたレーザスポットの画像上における座標との差を求めてＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸のずれ量を算出し、前記の換算式（１）を利用してこのずれ量をレーザ走査装置７のミラー１１の振れ角へと変換する。
【００７０】
Ｓ１１７ではレーザ走査装置７を制御し、Ｓ１１６の処理によって得られた振れ角だけミラー１１の振れ角をオフセットさせる。
以上までの処理がＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれの補正処理である。
【００７１】
次に図１１（ｂ）の処理を説明する。この処理はＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の回転ずれの補正処理の処理内容を示している。
なお、この処理は前述したＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれの補正処理を完了してから行うようにする。
【００７２】
同図におけるＳ１２１及びＳ１２２の処理はそれぞれ前述した図１１（ａ）のＳ１１１及びＳ１１２の処理と同様である。
Ｓ１２２の処理の後、フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ１２３に進み、レーザ走査装置７を制御し、その走査領域の中心から水平あるいは垂直の位置に存在するいずれかの端の一点にレーザ光を照射させる。そして続くＳ１２４においてＣＣＤ撮像装置６１にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
【００７３】
Ｓ１２５では取得された画像からレーザスポットを見つけ出し、このレーザスポットの画像上における座標を取得する。
Ｓ１２６では、Ｓ１２３の処理においてレーザ走査装置７に対して指定したその照射位置の座標と、Ｓ１２５の処理によって取得されたレーザスポットの画像上における座標とを前記の換算式（５）に代入し、ＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の回転ずれの角度を算出する。
【００７４】
Ｓ１２７では、Ｓ１２６の処理によって得られた角度を前記の（４）式に代入し、ガルバノメータ１２の駆動指示をこの（４）式によって算出される値に基づいて行うようにレーザ走査装置７の制御処理の設定を行う。
以上までの処理がＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の回転ずれの補正処理である。
【００７５】
次に図１１（ｃ）の処理を説明する。この処理は画像取得装置６とレーザ走査装置７との両光学系で生じる光学ひずみの補償処理の処理内容を示している。
なお、この処理は前述したＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれ及び回転ずれの両補正処理を完了してから行うようにする。
【００７６】
同図におけるＳ１３１及びＳ１３２の処理はそれぞれ前述した図１１（ａ）のＳ１１１及びＳ１１２の処理と同様である。
Ｓ１３２の処理の後、フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ１３３に進み、レーザ走査装置７を制御し、その走査領域の四隅を含む領域内の複数の位置のいずれかにレーザ光を照射させる。そして続くＳ１３３においてＣＣＤ撮像装置６１にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込み、既に得られている画像と重ね合わせる。そして、Ｓ１３５においてこのＳ１３３及びＳ１３４の処理を所定数回繰り返し、レーザ光の照射位置の軌跡が表されている画像を作成する。
【００７７】
なお、Ｓ１３３において、走査領域の四隅をレーザ照射の位置として特掲しているのは、この位置が最も大きな光学ひずみを受けていると考えられるからである。
Ｓ１３５の判定処理の結果がＹｅｓとなり、Ｓ１３３及びＳ１３４の処理の所定回数の繰り返しが完了したときにはＳ１３６へと処理が進み、レーザ光の照射位置の軌跡が表されている画像から、その軌跡を構成している全てのレーザスポットの画像上における座標を取得する。
【００７８】
続くＳ１３７において、Ｓ１３３の処理においてレーザ走査装置７に対して指定したレーザ光の照射位置の座標と、Ｓ１３６の処理によって取得されたレーザスポットの画像上における座標との差を算出する。
Ｓ１３８では、Ｓ１３７の算出結果から、Ｓ１３３の処理においてレーザ走査装置７に対して指定したレーザ光の照射位置の座標と、その指定座標でのレーザ光の照射位置のずれとの関係を示す関数を求める。
【００７９】
Ｓ１３９では、Ｓ１３８の処理によって得られた関数の逆関数を算出し、ガルバノメータ１２の駆動指示をこの逆関数による変換によって得られる値に基づいて行うようにレーザ走査装置７の制御処理の設定を行う。
以上までの処理が画像取得装置６とレーザ走査装置７との両光学系で生じる光学ひずみの補償処理である。
【００８０】
なお、以上までに説明した各処理によって一旦得られた調整のための各値をＰＣ８の有する記憶装置に格納しておくようにすれば、このシステムの使用開始時にこれらの調整処理を毎度行うような手間を省くことができる。
また、実施例１においてはレーザ光の照射位置をＣＣＤ撮像装置６１による取得画像に表すために標本１としてミラーを用いたが、その代わりに一様に染色され、レーザ光によって励起される蛍光標本を用いるようにしてもよい。また、ＣＣＤ撮像装置６１の画像取得感度が十分に高いのであればガラス表面の反射を取得するようにしてもよい。また、実施例１では画像取得装置６としてＣＣＤ撮像装置６１を用いたが、ＴＶカメラ等の撮像装置であってもよい。
【００８１】
また、実施例１のシステムは画像取得装置６とレーザ走査装置７とを１つずつ備えた構成としていたが、複数の画像取得装置６を設け、個別にレーザ走査装置７との間のずれを補償する調整値を求めるようにしてもよい。
［実施例２］
図１２は実施例２の標本観察システムの構成を示している。同図に示す構成と図９に示した実施例１の構成との違いは、顕微鏡４の透過像位置にＣＣＤ撮像装置６１を配置し、落射側にレーザ走査装置７を配置した点にある。この実施例２のような構成は、ＣＣＤ撮像装置６１が標本１の微分干渉像などの透過像を取得するために好適なものである。
【００８２】
この実施例２に示す構成では、レーザ走査装置７から照射されたレーザ光は対物レンズ３を通過し標本面と反対側のＣＣＤ撮像素子６１に直接照射される。このため実施例１のように両者の照射位置を調整する場合、実施例１では撮像素子にレーザ光を送るため標本１としてミラーを配置したが、実施例２ではこのような調整用の標本１は不要である。
【００８３】
なお、この実施例２において、ＣＣＤ撮像装置６１によって取得される画像上の位置とレーザ走査装置７へのレーザ光照射の指示位置とを整合させる調整の手順は実施例１と全く同じである。
また、この実施例２においてＰＣ８によって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートを図１３に示す。同図を図１１に示したフローチャートと比較すると分かるように、図１１におけるＳ１１１、Ｓ１２１、Ｓ１３１の処理、すなわちミラーを標本１としてステージ２上にセットすることを使用者に促す処理が図１３に示されている処理では行われないことを除けば、この両処理は同様の処理である。
【００８４】
なお、この図１２に示した実施例２のシステムではステージ２の真下にＣＣＤ撮像装置６１を配置したが、この位置は標本１の透過画像が結像する位置であればステージ２の真下に限定されるものではない。また、実施例２では画像取得装置６としてＣＣＤ撮像装置６１を用いたが、ＴＶカメラ等の撮像装置であってもよい。
［実施例３］
実施例３は、実施例１におけるレーザ走査装置７若しくはレーザ光源１３がレーザ光の変調を行う変調部を備えているというシステムである。音響光学素子を用いたＡＯＭ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）やＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｆｉｌｔｅｒ　）を備えたレーザ光の変調部を有していれば、スキャニング中に高速でレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで容易に特定領域の範囲だけにレーザ光の照射を行うことができる。なお、このシステムではレーザ走査装置７若しくはレーザ光源１３に備えられている変調部をＰＣ８によって制御可能なように構成する。
【００８５】
このシステムでは、まずレーザ光が常に照射される状態にレーザ走査装置７を設定した上で、前述した実施例１におけるものと同様の調整を行い、ＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれ及び回転ずれの補正、並びに両光学系で生じる光学ひずみの補償を行う。
【００８６】
次に、画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が持つ測定位置ひずみを補償するための調整を行う。
具体的には、レーザ走査装置７を制御してラスタスキャンを行なわせながら照射中のレーザ光を変調し、図１０に示したような格子模様にレーザ光が走査されるようにする。この状態でＣＣＤ撮像装置６１に画像の取得を行わせるとその画像に格子状の軌跡が表れる。先に、静止状態（スキャンを行わない状態）での調整は終えているのでここで表示された格子の位置ずれはすべてレーザ走査装置７自身に起因している。そこで、この格子の中心位置のずれを前述した画像取得装置６とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれを解消する手法と同様に測定する。
そして、この中心位置のずれから応答遅れ（レーザ光照射のタイミングずれ）を算出する。
【００８７】
ここで算出タイミングのずれ量であるｔ１時間分だけ、レーザ光の照射タイミングを遅らせるようにレーザ走査装置７を制御する。すなわち、図８に示したように、照射指示の入力に対してｔ１時間分遅らせてレーザのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。こうすることによりレーザ光の照射を所望の位置に行えるようになる。
【００８８】
なお、上述した各処理はＣＣＤ撮像装置６及びレーザ走査装置７の制御を行うＰＣ８が予め用意されている制御プログラムを実行することによって実現される。
ここで図１４について説明する。同図はこの実施例３においてＰＣ８によって行われる制御処理のうち、画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が持つ測定位置ひずみの補償処理の処理内容を示している。
【００８９】
なお、この処理は前述したＣＣＤ撮像装置６１とレーザ走査装置７との光軸の位置ずれ及び回転ずれの両補正処理、並びに両光学系で生じる光学ひずみの補償処理を完了してから行うようにする。
同図におけるＳ３１１及びＳ３１２の処理はそれぞれ前述した図１１（ａ）のＳ１１１及びＳ１１２の処理と同様である。
【００９０】
フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ３１３に進み、レーザ走査装置７を制御してレーザ光を照射させ、その走査領域を走査させる。ここで続くＳ３１４においてレーザ走査装置７に指示を与えてレーザ光を変調し、図１０に示したような格子模様にレーザ光が走査されるようにする。そして続くＳ３１５においてＣＣＤ撮像装置６１にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
【００９１】
Ｓ３１６では、Ｓ３１５の処理によって取得された画像に表されているレーザ光の軌跡における格子の中心の交点の画像上における座標を取得する。
Ｓ３１７では、Ｓ３１５の処理によって取得された画像の中心の座標とＳ３１６の処理によって取得された格子の中心の交点の座標との差を求め、この差を時間の単位に変換する。この変換は、両座標の距離をレーザ光の走査速度で除算することによって行われる。この変換によって、格子の中心の交点の座標の照射指示がされた時刻と、格子の中心の交点の座標が照射された時刻との時間差が得られる。
【００９２】
Ｓ３１８では、レーザ光走査装置７内においてレーザ光の照射のタイミングの制御信号をＳ３１７の処理によって得られた時間だけ遅らせる設定を行う。
以上までの処理が画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が持つ測定位置ひずみの補償処理である。
【００９３】
なお、以上までに説明した処理によって一旦得られた調整のための各値をＰＣ８の有する記憶装置に格納しておくようにすれば、このシステムの使用開始時にこれらの調整処理を毎度行うような手間を省くことができる。
また、レーザの変調を行う手段として本実施例では音響光学素子を用いたが、レーザ自身で変調を与えることのできる半導体レーザを用いるようにしてもよい。
【００９４】
また、調整時にレーザ光を照射させて生成する軌跡のパターンは、図１０に示したような升目の格子パターンでなくとも、中心位置と等間隔に並んだ何カ所かの照射位置とが読みとれるようなパターンであればどのようなでもよい。
なお、前述した画像取得装置６あるいはレーザ走査装置７自身が持つ測定位置ひずみのうち、走査位置のひずみ特性に関しては、走査範囲の両端付近を除く範囲においてひずみ無くほぼ一定の速度で走査をさせるように駆動させる技術はすでに数多く存在するので、この周知の技術を採用することで走査ひずみの補償をおこなうようにしてもよい。
【００９５】
なお、実施例３は、実施例１におけるレーザ走査装置７がレーザ光の変調を行う変調部を備えているというシステムとしたが、実施例２におけるレーザ走査装置７がレーザ光の変調を行う変調部を備えているというシステムであっても実施例３において行ったものと同様の調整手法を採用することができる。
［実施例４］
図１５は実施例４の標本観察システムの構成を示している。同図に示す構成と図９に示した実施例１の構成との大きな違いは、画像取得装置６としてＣＣＤ撮像装置６１の代わりにレーザ走査型顕微鏡６２が装備されている点にある。
【００９６】
レーザ走査型顕微鏡装置６２（以下、「ＬＳＭ」と称することとする）は、レーザ走査装置７と同様に、ミラー１１０の取り付けられた２つのガルバノメータ１２０でレーザ光源１３０から発せられたレーザ光を偏向させ、標本１面にレーザを照射する。標本面に当てられたレーザ光の反射光あるいは蛍光は対物レンズ３を通過してダイクロイックミラー１４０で反射され、光電子増倍管やフォトダイオードなどを有して構成される検出装置１５０に送られ、光の強度の変化として記録される。この光強度の変化情報が画像情報としてＰＣ８に送られ、ＰＣ８において画像として構成される。またＰＣ８はその取得画像上の特徴点を抽出し、その特徴点の位置を座標として読みとることができる。
【００９７】
レーザ走査装置７はＰＣ８によって２つのガルバノメータ１２の動作角が制御され、ＰＣ８からの指示に応じた角度だけミラー１１が移動する。この制御動作が２つのミラー１１の各々に対して行われることにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各々任意の方向にレーザ光を偏向させることができる。偏向されたレーザ光はレーザ走査装置７との接続部であるポート５１を通過し、対物レンズ３を通って標本１に照射される。
【００９８】
ＬＳＭ６２によって取得される画像上の位置とレーザ走査装置７へのレーザ光照射の指示位置とを整合させる調整を行うとき、まず標本１としてミラーをステージ２上に置く。そして、まずＣＣＤ撮像装置６１で標本１の表面にピントが合うように顕微鏡４のフォーカスを合わせる。このフォーカス調整を済ませれば、レーザ走査装置７はこの同一の対物レンズ３を介して標本１へレーザ光を照射するため、こちらの光学系におけるフォーカスも標本１の表面に合う。
【００９９】
この実施例４のシステムに対して行う調整手法は、実施例１と全く同じ手順で行うことができるので説明は省略する。
なお、レーザ走査装置７から照射されたレーザ光の照射位置が表されている画像をＬＳＭ６２で取得できるようにするためにへ映し出すために標本１としてミラーを用いたが、その代わりに一様に染色され、レーザ光によって励起される蛍光標本を用いるようにしてもよい。また、ＬＳＭ６２の画像取得感度が十分に高いのであればガラス表面の反射を取得するようにしてもよい。
【０１００】
更に、一様な蛍光標本の各点に高エネルギーのレーザ光を照射することで、部分的に蛍光退色をおこさせ、ＬＳＭ６２でその退色痕を観察測定するようにして調整を行うこともできる。こうすることにより、レーザ光の照射位置の軌跡を得るためにＰＣ８で画像を累積合成する処理が不要となる。
【０１０１】
また、実施例４ではレーザ走査装置７が専らレーザ光を照射するための装置としていたが、レーザ走査装置７へ戻ってくるレーザ光の強度を測定する検出装置を備えているもの、例えば、レーザ走査装置７としてもＬＳＭを用いて２つのＬＳＭを組み合わせたシステムを構成し、その一方をレーザ走査装置７として機能させ、他方を画像取得装置６として機能させるようにしてもよい。
［実施例５］
実施例５は、実施例４におけるレーザ走査装置７若しくはレーザ光源１３がレーザ光の変調を行う変調部を備えているというシステムである。この実施例５のシステムに対して行う調整手法は、実施例３と全く同じ手順で行うことができるので説明は省略する。
［実施例６］
実施例６は、実施例１、３、４、または５のシステムであるレーザ走査装置７若しくはレーザ光源１３がレーザ光の変調を行う変調部を備えているシステムであり、これらのシステムで、取得画像中におけるレーザ光を照射する位置・範囲が予め特定されている場合の調整の手法である。
【０１０２】
まず、実施例１または実施例４のシステムでの調整の手法を説明する。
前述した実施例１または実施例４では、画像取得装置６で取得される画像の中心付近に表れるレーザスポットの位置に基づいて光軸の位置ずれの補正を行い、またその光軸の位置ずれの補正結果に基づいて、光軸の回転ずれ及び光学系のひずみの補償を行うようにしていた。これに対し、これに対し、実施例６では、レーザ光の照射位置が実験前に予め特定されているような場合に、この照射位置に基づいて光軸の位置ずれの補正を行い、またその光軸の位置ずれの補正結果に基づいて、光軸の回転ずれ及び光学系のひずみの補償を行うようにする。こうすることにより、その指定領域内においては、実施例１または実施例４による調整のみによるものよりも更に精度の良い光学ひずみの補償が可能となる。
【０１０３】
次に、実施例３または実施例５のシステムでの調整の手法を説明する。
前述した実施例３または実施例５では、画像取得装置６で取得される画像の中心部で観測されるレーザ光照射のタイミングずれに基づいてレーザ光の走査範囲の全域に渡る光学ひずみの補償を行っていた。これに対し、実施例６では、例えば蛍光を発する標本１に部分的に蛍光退色を起こさせる等の目的で、図１６に示すように、標本１における特定の領域のみを走査するようにその変調部を制御してレーザ光を照射させるときにおける、領域の指定範囲と実際にレーザ光が照射される領域との位置ずれを補正する手法を説明する。
【０１０４】
まず、前述した光軸、回転、光学ひずみの調整を、指定領域の中心（微小領域走査の中心）の位置に基づいて全て行う。これにより、指定領域の中心（微小領域走査の中心）付近に対してレーザ光を照射させることが可能となる。
ここで、指定領域分のみにレーザ光を照射するために、指定領域の範囲にレーザ光が照射される角度にミラー１１の角度が達したときにレーザ光を照射する必要がある。
【０１０５】
このような照射を可能とするためには、前述した実施例３の調整手法を適用してレーザ光照射のタイミングずれを算出し、レーザ走査装置７に対して指定領域の開始位置に照射させるためのタイミングから時間ｔ１だけ遅らせてレーザを照射し、同様に指定領域の終止位置に照射させるためのタイミングから時間ｔ１だけ遅らせてレーザ光の照射を中断する。これを繰り返すことで指定の領域に正しくレーザ照射を行うことが可能となる。また、このように指定の領域内で観測されるレーザ光照射のタイミングずれに基づいてレーザ光の走査範囲である指定領域内における光学ひずみの補償を行うことにより、その指定領域内においては、実施例３または実施例５による調整のみによるものよりも更に精度の良い光学ひずみの補償が可能となる。
【０１０６】
なお、上述した各処理はＣＣＤ撮像装置６及びレーザ走査装置７の制御を行うＰＣ８が予め用意されている制御プログラムを実行することによって実現される。
ここで図１７について説明する。同図はこの実施例６においてＰＣ８によって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。同図に示す処理は上述した制御プログラムをＰＣ８で実行させることによって行われる。
【０１０７】
図１７（ａ）は、実施例１または実施例４のシステムにおいて予め特定されている指定位置へのレーザ光の照射を行うときの制御処理の処理内容を示している。
まず、Ｓ６１１において、観察・実験対象である蛍光を発する標本１をステージ２上にセットすることをこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。
【０１０８】
標本１のセットが確認されたら処理はＳ６１２に進み、ＣＣＤ撮像装置６１での取得画像のピントが合うように顕微鏡４のフォーカスを合わせる操作をこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。なお、この処理として、ＰＣ８がＣＣＤ撮像装置６１での取得画像に基づいて顕微鏡４のフォーカスを自動的に制御するいわゆるオートフォーカス制御処理を行うようにしてもよい。
【０１０９】
Ｓ６１２の処理の後、フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ６１３に進み、ＣＣＤ撮像装置６１（あるいはＬＳＭ６２）にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
Ｓ６１４では、Ｓ６１３の処理によって取り込まれた画像をモニタ９に表示させ、レーザ光を照射する指示位置をこの表示画像上から選択することをこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。
【０１１０】
使用者による指示位置の選択が確認されたら処理はＳ６１５に進み、この指示位置の座標を取得する。
Ｓ６１６では照射指示位置の座標からレーザ走査装置７への入力値への変換処理が行われる。この処理は、具体的には、図１１（ａ）のＳ１１３からＳ１１７にかけての処理、図１１（ｂ）のＳ１２３からＳ１２７にかけての処理、および図１１（ｃ）のＳ１３１からＳ１３８にかけての処理を順に行って、Ｓ６１５の処理によって取得された指示位置の座標に基づいた光軸の位置ずれ及び回転ずれの補正処理並びに光学ひずみの補償処理を行う。そして、これらの処理によって算出された各設定値を用いてＳ６１５の処理によって取得された指示位置の座標の変換を行う。
【０１１１】
Ｓ６１７では、Ｓ６１６の処理における変換によって得られた座標をレーザ走査装置７へ送付し、続くＳ６１８において、その送付された座標を照射指示座標としたレーザ光の照射の設定をレーザ走査装置７に行う。
Ｓ６１９では、Ｓ６１８の処理によってなされたレーザ光の一点照射の設定の下で所定の実験・観察がこのシステムの使用者によって行われる。
【０１１２】
以上までの処理が実施例１または実施例４のシステムにおいて予め特定されている指定位置へのレーザ光の照射を行うときの制御処理である。
次に図１７（ｂ）の処理を説明する。この処理は実施例３または実施例５のシステムにおいて予め特定されている指定領域へのレーザ光の走査を行うときの制御処理の処理内容を示している。
【０１１３】
同図におけるＳ６２１及びＳ６２２の処理はそれぞれ前述した図１７（ａ）のＳ６１１及びＳ６１２の処理と同様である。
Ｓ６２２の処理の後、フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ６２３に進み、ＣＣＤ撮像装置６１（あるいはＬＳＭ６２）にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
【０１１４】
Ｓ６２４では、Ｓ６２３の処理によって取り込まれた画像をモニタ９に表示させ、レーザ光を照射する指示領域をこの表示画像上から選択することをこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。
使用者による指示領域の選択が確認されたら処理はＳ６２５に進み、この指示領域を特定するための座標、例えば指示領域を囲む矩形の各頂点の座標と、この指示領域を代表する位置の座標、例えば指示領域の中心の座標とを取得する。
【０１１５】
Ｓ６２６では照射指示領域の座標からレーザ走査装置７への入力値への変換処理が行われる。この処理は、具体的には、図１１（ａ）のＳ１１３からＳ１１７にかけての処理、図１１（ｂ）のＳ１２３からＳ１２７にかけての処理、および図１１（ｃ）のＳ１３１からＳ１３８にかけての処理を順に行って、Ｓ６２５の処理によって取得された指示領域を代表する位置の座標に基づいた光軸の位置ずれ及び回転ずれの補正処理並びに光学ひずみの補償処理を行う。そして、これらの処理によって算出された各設定値を用いてＳ６２５の処理によって取得された指示領域を特定するための座標の変換を行う。
【０１１６】
Ｓ６２７では、Ｓ６２６の処理における変換によって得られた各座標をレーザ走査装置７へ送付する。
Ｓ６２８では、照射指示領域の座標からレーザ光の変調信号に与える遅延時間への変換処理が行われる。この処理は、図１４のＳ３１６からＳ３１８にかけての処理を行ってＳ６２５の処理によって取得された指示領域を代表する位置の座標に基づいた測定位置ひずみの補償処理を行う。
【０１１７】
Ｓ６２９では、Ｓ６２８の処理における変換によって得られた遅延時間だけ送られた変調信号をレーザ光の変調部へ送付する。
Ｓ６３０では、Ｓ６２７の処理によって送付された各座標で特定される領域を照射指示領域としたレーザ光の走査の設定をレーザ走査装置７に行う。
【０１１８】
Ｓ６３１では、Ｓ６３０までの処理によってなされたレーザ光の走査の設定の下で所定の実験・観察がこのシステムの使用者によって行われる。
以上までの処理が実施例３または実施例５のシステムにおいて予め特定されている指定領域へのレーザ光の走査を行うときの制御処理である。
［実施例７］
実施例７は、実施例３または５のシステムに対して実施例６のようにして行われた指定領域の走査における領域の指定範囲と実際にレーザ光が照射される領域とのずれの補正を、レーザ光の変調部を有しない実施例１、２、または４のシステムにおいて行うものである。
【０１１９】
実施例１、２、及び４のシステムはいずれもレーザ光の変調部を有していないため、前述したような指定領域の走査を行うためにレーザ光をＯＮ／ＯＦＦすることができない。このため、照射領域はレーザの振れ角、すなわちミラー１１の振れ角そのものとなる。ところが、図１８に示すように、ミラー１１を駆動するための制御信号とミラー１１の実際の振れ角との間には応答遅れがあるため一致しない。そのため、所望の領域にレーザ光を照射しようとしても、その所望の領域よりも狭い範囲にしかレーザ光を照射することができないことがある。しかも、この照射不良の範囲は、ミラー１１を高速に動作させようとしてミラー１１の駆動制御信号の周波数を高めればそれだけ拡大してしまう。
【０１２０】
この照射不良の範囲を減少させるため、前述した実施例１、２、４の各々の調整手法を予め行っておき、その後に特定の領域走査を行ったときの実際の照射範囲をレーザ光の照射位置の軌跡として測定し記録しておく。そして、ミラー１１の駆動制御信号に対して振れ角が不足する分だけ、その駆動制御信号の振幅を増加させてミラー１１の振れ角をそれだけ大きくする。
【０１２１】
このときの駆動制御信号の振幅の増加比率は以下のようにして求める。
図１８において、レーザ光の走査を行わせるためにミラー１１へ制御信号を与えてレーザを走査させたときのミラー１１の動きは図中の波形のようになり、標本１上での振れ幅はｂになる。このｂの幅を画像取得装置６で測定することにより、その制御信号によって指示を行っているレーザ光の振れ幅ａとの比率ｂ／ａを求めることができる。この比率は、指示を行っているレーザ光走査の範囲と実際に走査された範囲との差異を示すものである。
【０１２２】
ここで、この比率ｂ／ａだけミラー１１の振れ角を拡大させる。こうすることで、レーザ光の走査範囲が拡大され、標本１上で必要な振れ幅を確保できるようになる。
なお、この比率は駆動制御信号波形の形状によって異なるのでレーザ光の走査に使う波形毎にその比率を求めておく必要がある。
【０１２３】
なお、上述した各処理はＣＣＤ撮像装置６及びレーザ走査装置７の制御を行うＰＣ８が予め用意されている制御プログラムを実行することによって実現される。
ここで図１９について説明する。同図はこの実施例７においてＰＣ８によって行われる制御処理であって、レーザ光の変調部を有していない実施例１、２、及び４のシステムにおいて予め特定されている指定領域へのレーザ光の走査を行うための処理の処理内容を示すフローチャートである。同図に示す処理は上述した制御プログラムをＰＣ８で実行させることによって行われる。
【０１２４】
同図におけるＳ７１１及びＳ７１２の処理はそれぞれ前述した図１１（ａ）のＳ１１１及びＳ１１２の処理と同様である。
Ｓ７１２の処理の後、フォーカス調整の完了が確認されたら処理はＳ７１３に進み、ＣＣＤ撮像装置６１（あるいはＬＳＭ６２）にこの画像を取得させ、ＰＣ８にこの画像を表している情報を取り込む。
【０１２５】
Ｓ７１４では、Ｓ７１３の処理によって取り込まれた画像をモニタ９に表示させ、レーザ光を照射する指示領域をこの表示画像上から選択することをこのシステムの使用者に促す表示をモニタ９に表示させる。
使用者による指示領域の選択が確認されたら処理はＳ７１５に進み、この指示領域を代表する位置の座標、ここでは指示領域の中心の座標を取得する。
【０１２６】
Ｓ７１６では照射指示領域の座標からレーザ走査装置７への入力値への変換処理が行われる。この処理は、具体的には、図１１（ａ）のＳ１１３からＳ１１７にかけての処理、図１１（ｂ）のＳ１２３からＳ１２７にかけての処理、および図１１（ｃ）のＳ１３１からＳ１３８にかけての処理を順に行って、Ｓ７１５の処理によって取得された指示領域の中心の位置の座標に基づいた光軸の位置ずれ及び回転ずれの補正処理並びに光学ひずみの補償処理を行う。
【０１２７】
Ｓ７１７では、Ｓ７１４の処理によって確認された指示領域についてＳ７１６の処理による変換を施してレーザ光の走査を行ったときの走査範囲の四隅の座標を取得する。
Ｓ７１８では、Ｓ７１７の処理によって取得された座標から、ミラー１１への制御信号によって走査させようとしているレーザ光の振れ幅ａに対する標本１上で本来走査させようとしているレーザ光の走査幅ｂを求めて比率ｂ／ａの計算を行う。
【０１２８】
Ｓ７１９では、標本１がミラーから観察対象のものへと取り替えられ、Ｓ７１８の処理によって算出された比率だけミラー１１の振れ角を拡大させる設定をレーザ走査装置７に対して行う。
Ｓ７２０では、Ｓ７１４の処理によって確認された指示領域についてＳ７１６の処理による変換を施した後の位置を中心としてレーザ光を走査する設定をレーザ走査装置７に行う。
【０１２９】
Ｓ７２１では、標本１がミラーから観察対象のものへと取り替えられ、Ｓ７２０までの処理によってなされたレーザ光の走査の設定の下で所定の実験・観察がこのシステムの使用者によって行われる。
以上までの処理がレーザ光の変調部を有していない実施例１、２、及び４のシステムにおいて予め特定されている指定領域へのレーザ光の走査を行うための処理である。このようにして調整を行うことにより、レーザ光の変調部を有していないシステムであっても、指定の領域をレーザ光で精度よく照射することができるようになる。
【０１３０】
なお、以上までに説明した処理によって一旦得られた調整のための値をＰＣ８の有する記憶装置に格納しておくようにすれば、このシステムの使用開始時にこれらの調整処理を毎度行うような手間を省くことができる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、標本の像が表されている画像を取得する画像取得部を有する画像取得装置と、該標本にレーザ光を照射するレーザ光照射部を有するレーザ光走査装置とを備えている標本観察システムにおいて、レーザ光照射部によって照射されたレーザ光の照射位置を画像取得部で取得された画像から測定し、この測定により得られた照射位置とレーザ光照射部に対して指示されたレーザ光照射の照射指示位置との差異を示す情報に基づいて、レーザ光照射部の照射位置を校正するようにする。
【０１３２】
こうすることにより、レーザ光の照射位置を測定するための専用の測定手段や特別の工具を用いることなくレーザ光の照射位置の調整をおこなうことができるようなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する標本観察システムの基本構成を示す図である。
【図２】画像取得装置とレーザ走査装置との光軸のずれを示す図である。
【図３】レーザ光の照射指示位置と取得画像におけるレーザ光の照射位置とのずれの様子を示す図である。
【図４】画像取得装置とレーザ走査装置との光軸の位置ずれの補正の方法を説明する図である。
【図５】画像取得装置とレーザ走査装置との光軸の回転ずれ補正の手法を説明する図である。
【図６】レンズ等で生じる光学ひずみの補償の手法を説明する図である。
【図７】格子状のレーザ光の照射軌跡を示す図である。
【図８】偏向ミラーの制御信号と変更ミラーの位置変化との時間関係を示す図である。
【図９】実施例１の標本観察システムの構成を示す図である。
【図１０】レーザスポットが表されている取得画像の例を示す図である。
【図１１】実施例１のＰＣによって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】実施例２の標本観察システムの構成を示す図である。
【図１３】実施例２のＰＣによって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１４】測定位置ひずみの補償処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１５】実施例４の標本観察システムの構成を示す図である。
【図１６】レーザ光走査の指定領域の位置ずれの様子を示す図である。
【図１７】実施例６のＰＣによって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１８】指定領域のレーザ光走査において生じる照射不良を説明する図である。
【図１９】実施例７のＰＣによって行われる制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　標本
２　ステージ
３　対物レンズ
４　顕微鏡装置
５１、５２　ポート
６　画像取得装置
６１　ＣＣＤ撮像装置
６２　レーザ走査型顕微鏡装置
７　レーザ走査装置
８　ＰＣ
９　モニタ
１０　ハーフミラー
１１、１１０　ミラー
１２、１２０　ガルバノメータ
１３、１３０　レーザ光源
１４　レーザ導入光路
１４０　ダイクロイックミラー
１５０　検出装置
【図１】
2004109565.tif 000008
【図２】
2004109565.tif 000009
【図３】
2004109565.tif 000010
【図４】
2004109565.tif 000011
【図５】
2004109565.tif 000012
【図６】
2004109565.tif 000013
【図７】
2004109565.tif 000014
【図８】
2004109565.tif 000015
【図９】
2004109565.tif 000016
【図１０】
2004109565.tif 000017
【図１１】
2004109565.tif 000018
【図１２】
2004109565.tif 000019
【図１３】
2004109565.tif 000020
【図１４】
2004109565.tif 000021
【図１５】
2004109565.tif 000022
【図１６】
2004109565.tif 000023
【図１７】
2004109565.tif 000024
【図１８】
2004109565.tif 000025
【図１９】
2004109565.tif 000026