(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、
前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、をもとに前記出力信号と前記入力信号とを関係づける伝達関数を演算する演算手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記演算手段が演算した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、
前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、を関係づける伝達関数を当該顕微鏡装置の使用環境に対応させて予め記憶する記憶手段と、
当該顕微鏡装置の筐体温度および／または使用時間である使用環境を定量的に検出する使用環境検出手段と、
前記使用環境検出手段が検出した前記使用環境に対応した前記伝達関数を前記記憶手段から抽出する抽出手段と、
を備え、前記駆動制御手段は、前記抽出手段が抽出した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項３】
光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、
前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、を関係づける伝達関数と当該顕微鏡装置の筐体温度および／または使用時間である使用環境に対応した前記伝達関数の係数とを予め格納する格納手段と、
当該顕微鏡装置の前記使用環境を定量的に検出する使用環境検出手段と、
前記使用環境検出手段が検出した前記使用環境に対応した前記伝達関数の係数を前記格納手段から抽出して前記伝達関数を補正する補正手段と、
を備え、前記駆動制御手段は、前記補正手段が補正した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光源から前記標本までを結ぶ光路中に前記標本に照射する光を分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された光の強度を検出する補助光検出手段と、
を備え、前記演算手段は、前記補助光検出手段が検出した補助入力信号と前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する前記出力信号とをもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記光源から前記標本までを結ぶ光路中に配置された着脱可能な受光素子を備え、
前記演算手段は、前記受光素子が受光した光の強度をもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光源は、該光源をモニタするモニタ手段を備え、
前記演算手段は、前記モニタ手段がモニタしたモニタ入力信号と前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する前記出力信号とをもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記光源は、半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動制御手段が光源を駆動制御することによって光を標本に照射し、標本から発する光の強度を検出する信号を観察する顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コヒーレントな光を発するレーザ光を観察標本に照射し、観察標本から発する光を観察するレーザ顕微鏡装置が多用されている。特に、半導体レーザ素子をレーザ光源として用いると、高速スイッチングが可能となり、観察したい部位にのみにレーザ光を照射することができることから、半導体レーザ素子を用いたレーザ顕微鏡装置が注目されている。ここで、観察標本に照射するレーザ光の強度と観察標本から発する光の強度とは対応関係を有するため、観察標本から発する光を安定させるには、照射するレーザ光の強度を安定させることが必要である。そこで、レーザ光源から出射されたレーザ光の一部をモニタし、このモニタしたレーザ光をもとにレーザ光を制御することが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高速でスイッチングされる半導体レーザ素子を制御するハードウェアの応答速度は、半導体素子のスイッチング速度に対応できないことから、短時間に所望の強度のレーザ光に収束することができず、結果的に観察標本からの安定的な光が得られないという問題点があった。
【０００５】
また、レーザ光の強度特性は、顕微鏡装置の筐体温度や使用時間によって変化するため、レーザ光の強度を安定させるためには、環境変化と使用時間などに対応した調整が逐次必要となり、顕微鏡装置の使用に際し、多くの時間と労力がかかるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、短時間にレーザ光の強度を安定化させることができる顕微鏡装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる顕微鏡装置は、光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、をもとに前記出力信号と前記入力信号とを関係づける伝達関数を演算する演算手段を備え、前記駆動制御手段は、前記演算手段が演算した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２にかかる顕微鏡装置は、光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、を関係づける伝達関数を当該顕微鏡装置の使用環境に対応させて予め記憶する記憶手段と、当該顕微鏡装置の筐体温度および／または使用時間である使用環境を定量的に検出する使用環境検出手段と、前記使用環境検出手段が検出した前記使用環境に対応した前記伝達関数を前記記憶手段から抽出する抽出手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記抽出手段が抽出した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３にかかる顕微鏡装置は、光源を駆動制御する駆動制御手段が駆動制御することによって光を標本に照射し、該標本から発する光の強度を検出する光強度検出手段が検出した信号を観察する顕微鏡装置において、前記標本から出射された光の強度または前記光源から出射された光を前記標本が配置される位置に配置されたミラーで反射した光の強度、を検出した入力信号と、前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する出力信号と、を関係づける伝達関数と当該顕微鏡装置の筐体温度および／または使用時間である使用環境に対応した前記伝達関数の係数とを予め格納する格納手段と、当該顕微鏡装置の前記使用環境を定量的に検出する使用環境検出手段と、前記使用環境検出手段が検出した前記使用環境に対応した前記伝達関数の係数を前記格納手段から抽出して前記伝達関数を補正する補正手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記補正手段が補正した前記伝達関数をもとに前記光源を駆動制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光源から前記標本までを結ぶ光路中に前記標本に照射する光を分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された光の強度を検出する補助光検出手段と、を備え、前記演算手段は、前記補助光検出手段が検出した補助入力信号と前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する前記出力信号とをもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光源から前記標本までを結ぶ光路中に配置された着脱可能な受光素子を備え、前記演算手段は、前記受光素子が受光した光の強度をもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光源は、該光源をモニタするモニタ手段を備え、前記演算手段は、前記モニタ手段がモニタしたモニタ入力信号と前記駆動制御手段が前記光源を駆動制御する前記出力信号とをもとに前記伝達関数を演算することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７にかかる顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光源は、半導体レーザ素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる顕微鏡装置は、駆動制御手段が光源を駆動制御する出力信号と光強度検出手段が検出した入力信号とをもとに前記出力信号と前記入力信号とを関係づける伝達関数を演算し、あるいは使用環境に応じた伝達関数を予め記憶しておき、使用環境を検出し、この検出した使用環境に対応した伝達関数を抽出し、前記駆動制御手段が、この抽出した伝達関数をもとに前記光源を駆動制御するようにしているので、簡易な構成で、安定した強度の光を標本に照射することができるという効果を奏する。さらに、この伝達関数を用いて所望の入力信号の時間的変化を得ることもできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる顕微鏡装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である顕微鏡装置１００の概要構成を示すブロック図である。この顕微鏡装置１００は、光学顕微鏡装置であり、半導体レーザ素子１と、ビームスプリッタ２および対物レンズ３を有した光学系と、光電変換器５と、サンプリング部６と、画像表示部７と、制御部８と、駆動部９と、入出力部１０とを有する。
【００１９】
制御部８は、駆動制御部８ｂを有し、駆動制御部８ｂは、コントロールスイッチ等によって実現される入出力部１０からの起動信号が入力されると、駆動部９に駆動制御信号を出力する。駆動部９は、この駆動制御信号をもとに所定の電圧値をもつ駆動信号を半導体レーザ素子１に出力し、半導体レーザ素子１からこの駆動信号に対応した強度のレーザ光を出射させる。
【００２０】
半導体レーザ素子１から出射したレーザ光は、反射光と透過光とを所定の比率で分割するビームスプリッタ２によって反射され、さらに対物レンズ３によってミラー４上の焦点に集光される。ミラー４は、集光したレーザ光をほぼ１００％反射し、反射したレーザ光は、対物レンズ３およびビームスプリッタ２を順次介して、光電子増倍管等によって実現される光電変換器５に入射される。光電変換器５は、入射したレーザ光の強度に対応した電気信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ等によって実現されるサンプリング部６に出力する。サンプリンング部６は、入力した電気信号をサンプリングし、このサンプリングした信号を、ＬＣＤ等によって実現される画像表示部７および制御部８に出力する。画像表示部７は、このサンプリングされた信号をもとに表示画面に画像を表示する。
【００２１】
一方、制御部８は、演算部８ａを有し、演算部８ａは、サンプリング部６から入力されるサンプリングされた信号を入力信号とし、駆動制御部８ｂが出力した駆動制御信号を出力信号とし、この出力信号と入力信号とをもとに伝達関数を求め、この伝達関数を駆動制御部８ｂに出力する。そして、駆動制御部８ｂは、この伝達関数をもとに、所望の入力信号を得るために駆動制御信号である出力信号の駆動制御を行う。
【００２２】
駆動制御部８ｂは、伝達関数をもとにした駆動制御の調整が終了すると、入出力部１０に対して調整が終了した旨を通知し、入出力部１０は、その旨を出力する。この調整が終了した旨の通知が出力されると、顕微鏡装置１００の操作者は、ミラー４を標本４ａに置き換え、入出力部１０から駆動制御部８ｂに指示を行うことによって標本観察のための駆動制御を実行させ、標本４ａを観察する。
【００２３】
ここで、標本４ａの位置にミラー４を配置するのは、出射したレーザ光の損失を少なくして効率よく光電変換器５に入射させるとともに、レーザ光の時間的変動を無くし、結果的に正確な伝達関数を求めることができるからである。したがって、標本４ａの反射率が高く、反射率の時間的変動が少ない場合には、ミラー４を用いず、そのまま標本４ａを載置したまま伝達関数を求めてもよい。なお、この伝達関数は、レーザ光のループを介した半導体レーザ素子１の出力特性を求めるものであり、半導体レーザ素子１の出力特性が変化しない限り、最初に演算部８ａが求めたものと同じ伝達関数を継続して用いることができる。
【００２４】
つぎに、演算部８ａによる伝達関数の求め方について説明する。演算部８ａは、駆動制御部８ｂによる駆動制御の出力信号ＵＴを入力し、記憶するとともに、サンプリング部６によってサンプリングされた入力信号ＦＴを入力する。ここで、この出力信号ＵＴと入力信号ＦＴとの間の伝達関数は、次式（１）によって表せる。
Ｈ（ｓ）＝Ｌ｛ＦＴ｝／Ｌ｛ＵＴ｝      ・・・・・・・・（１）
なお、Ｌ｛ｘ｝は、ｘのラプラス変換を示す。
【００２５】
ここで、所望のレーザ光の強度特性の出力信号ＧＴとし、この出力信号ＧＴのラプラス変換、すなわちＬ｛ＧＴ｝をＧＳとし、さらにｘの逆ラプラス変換をＬ-1｛ｘ｝すると、所望の信号ＧＴを得るための修正した駆動制御の出力信号ＶＴは、次式（２）によって表せる。
ＶＴ＝Ｌ-1｛ＧＳ／Ｈ（ｓ）｝    ・・・・・・・・（２）
したがって、演算部８ａは、駆動制御の出力信号ＵＴのラプラス変換ＵＳ＝Ｌ｛ＵＳ｝と入力信号ＦＴとを式（１）に代入して演算し、伝達関数Ｈ（ｓ）を求める。さらに演算部８ａは、修正後の出力信号ＧＴのラプラス変換ＧＳ＝Ｌ｛ＧＴ｝と伝達関数Ｈ（ｓ）とを式（２）に代入して演算し、修正した駆動制御の出力信号ＶＴを求める。
【００２６】
この伝達関数Ｈ（ｓ）と修正した駆動制御の出力信号ＶＴとが求められた後であって、ミラー４に換えて標本４ａが配置された状態で、制御部８は、修正した駆動制御の出力信号ＶＴによって駆動部９を駆動させる。これによって、半導体レーザ素子１から所望の強度特性の出力信号ＧＴのレーザ光を出射することができる。その後、半導体レーザ素子１から出力信号ＧＴに対応した所望の強度特性のレーザ光が標本４ａに照射され、最終的に画像表示部７に出力信号ＧＴに対応した画像が表示出力される。
【００２７】
ここで、出力信号および入力信号の具体例について説明する。図２は、出力信号および入力信号の具体例を示す図である。図２において、出力信号ＵＴは、制御部８から出力される駆動制御信号であり、出力信号ＶＴは、修正された駆動制御信号であり、入力信号ＦＴは、出力信号ＵＴに対応して半導体レーザ素子１から出力されるレーザ光の強度特性の信号であり、入力信号ＧＴは、出力信号ＶＴに対応して半導体レーザ素子１から出力されるレーザ光の強度特性の信号である。なお、図２の横軸は、時間を示し、縦軸は信号強度を示している。また、信号強度の値「１」は、所望のレーザ光の目標強度であるとともに、この所望のレーザ光の強度に対応した駆動制御の信号の目標強度を示す。
【００２８】
この顕微鏡装置１００において、図２に示すようなステップ入力である出力信号ＵＴに対しては、入力信号ＦＴのようなステップ応答が得られていた。この場合における入力信号ＦＴは、所望の信号強度の約２倍までオーバーシュートし、出力後から約６×１０-6ｓｅｃ経過して所望の信号強度「１」に収束している。このため、入力信号ＦＴが信号強度「１」に安定するまでに時間がかかってしまった。
【００２９】
これは、一般に半導体レーザ素子１を一定電流で駆動すると、その出力は温度依存性を持ち、半導体レーザ素子１の温度が上昇すると出力は低下し、温度が低下すると出力は上昇する。そこで半導体レーザ素子１の出力に対して高い安定性を求める場合には半導体レーザ素子１を恒温化する方法がとられる。しかし恒温化の方法としては一般に半導体レーザ素子１を封入したケースを恒温化することが行われるため熱時定数が問題となる。半導体レーザ素子１とケースとの間の熱抵抗、ケースと外部の恒温化装置との熱抵抗、半導体レーザ素子１の熱容量、ケースの熱容量、恒温化装置の熱容量によって熱時定数は決まる。従って、半導体レーザ素子１は、通電前には常温（約２５℃）であるが、通電直後から半導体レーザ素子１の温度は、自己発熱で上昇し、やがて熱時定数で決まる時間をかけて一定の温度に収束する。そこで、この温度変化に伴って半導体レーザ素子１の出力は、点灯直後に大きく、時間が経過するに従って出力が除々に小さくなり、やがてある出力値に収束すると考えられるからである。
【００３０】
これに対し、この実施の形態１では、安定するまでの時間が短い出力信号ＵＴを得るために、入力信号ＦＴと出力信号ＵＴとによって得られる伝達関数を求め、この伝達関数および目的の入力信号ＧＴを用いて、この入力信号ＧＴを得るための出力信号ＶＴを求めるようにしている。この出力信号ＶＴを駆動制御信号として駆動部９に入力すると、出力信号ＶＴに対応し、入力信号ＧＴが得られるレーザ光が半導体レーザ素子１から出射される。実際、図２に示すように、出力信号ＶＴに応答したレーザ光の入力信号ＧＴは、出力信号ＶＴ出力後、オーバーシュートすることなく、約２×１０-6ｓｅｃ後に所望の信号強度「１」に収束している。この場合、入力信号ＧＴ出力のオーバーシュートを防ぎ、入力信号ＦＴの収束時間に比し、約１／３の時間で所望の光強度に収束させることができる。
【００３１】
ここで、短時間にレーザ光の強度を安定させることができると、レーザ光の高速スイッチングを行っても、安定的な強度のレーザ光を標本に照射でき、結果的に安定的な画像が取得できる。しかも、上述したようにこの伝達関数を求めることは、この伝達関数に係わる全ての部品の状態変化を全て同時に把握することになるので、所望の強度特性のレーザ光を出射させるために、個々の装置、部品等の調整、補正等を行う必要が無いという利点を有する。
【００３２】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、演算部８ａが装置の使用環境条件が変化する都度に伝達関数を演算していたが、この実施の形態２では、制御部１８は予め使用環境に対応した伝達関数を格納するようにしている。
【００３３】
この実施の形態２の制御部１８は、図１に示す制御部８を制御部１８に置換えたものである。図３は、制御部１８の概要構成を示すブロック図である。制御部１８は、温度と使用時間とに対応した伝達関数を格納するデータベース１８ｄと、温度と使用時間とに対応した伝達関数を抽出する抽出部１８ｃと、抽出部１８ｃが抽出した伝達関数をもとに駆動制御の信号を演算する演算部１８ａと、駆動制御の信号を出力する駆動制御部８ｂと、装置の使用時間を計測するタイマ１８ｅとを有し、抽出部１８ｃは、タイマ１８ｅと装置筐体の温度を計測する温度計１１とをモニタしている。
【００３４】
ここで、伝達関数は、例えば、装置筐体の温度、装置の使用時間等の使用環境の変化によって変化する。伝達関数が変化すると、伝達関数をもとに導かれる駆動制御の信号ＶＴも変化する。そこで、使用環境に対応した伝達関数を予め演算してデータベース１８ｄに格納し、抽出部１８ｃがモニタした使用環境に対応した伝達関数を抽出し、演算部１８ａに抽出した伝達関数を送出する。演算部１８ａは、送出された伝達関数をもとに駆動制御の信号ＶＴを演算して駆動制御部８ｂに送出する。
【００３５】
図４は、データベース１８ｄが格納する伝達関数を例示するものである。図４に示すように温度ｔ（℃）、使用時間ｈ（時間）に対応し、伝達関数Ｈ（ｓ）Ａ１〜Ｈ（ｓ）Ｊ６が格納されている。この場合、温度ｔは、５℃刻みにしており、使用時間ｈは１００時間刻みにしているが、当然、装置の使用環境の変化と伝達関数の変化とに対応するようにし変化させてもよい。また、使用環境として温度と使用時間とを単独で用いるようにしてもよい。
【００３６】
このように使用環境をモニタし、使用環境に対応した伝達関数をデータベースに格納するようにしておけば、使用環境条件が変化しても、その都度、伝達関数を求める時間と手間が省けるという利点を有する。
【００３７】
（実施の形態３）
つぎに、この実施の形態３について説明する。実施の形態１では、装置の使用環境が変化する都度に伝達関数を求め、実施の形態２では、使用環境に対応した伝達関数をデータベース１８ｄに格納するようにしていたが、この実施の形態３では、基本的な伝達関数と使用環境に対応した伝達関数の係数とをデータベース２８ｇに格納し、使用環境に対応させて伝達関数を補正するようにしている。
【００３８】
この実施の形態３の制御部２８は、図３に示す制御部１８を制御部２８に置換えたものであり、図５は、制御部２８の概要構成を示すブロック図である。制御部２８は、温度と使用時間とに対応した伝達関数の係数を格納するデータベース２８ｇと、温度と使用時間とに対応した伝達関数の係数の補正を判断する補正判断部２８ｆと、補正判断部２８ｆが指示した係数をもとに伝達関数を補正して駆動制御の信号を演算する演算部２８ａと、駆動制御の信号を出力する駆動制御部８ｂと、装置の使用時間を計測するタイマ１８ｅとを有し、補正判断部２８ｆは、タイマ１８ｅと装置筐体の温度を計測する温度計１１とをモニタしている。補正判断部２８ｆは、タイマ１８ｅ、温度計１１をモニタした結果をもとに、基本的な伝達関数を補正する必要があるか否かを判断し、補正が必要なしと判断した場合は、基本的な伝達関数の補正を行わない指示を出し、補正が必要と判断した場合は、データベース２８ｇから係数を抽出し、基本的な伝達関数の補正を行う指示を出す。
【００３９】
図６は、データベース２８ｇが格納する伝達関数の係数を例示するものである。図６に示すように、温度ｔの変化範囲（０℃≦ｔ＜３５℃）と使用時間ｈの変化範囲（０時間≦使用時間ｈ＜１０００時間）に対応した伝達関数の係数（ａ１，ｂ１）〜（ａ６，ｂ１０）が格納されている。しかし、温度範囲（１５℃≦ｔ＜３５℃）と使用時間範囲（０時間≦ｈ＜４００時間）については、基本的な伝達関数の補正を行わないため、係数が格納されていない。
【００４０】
補正判断部２８ｆは、温度計１１とタイマ１８ｅとをモニタし、使用環境が所定の範囲（１５℃≦温度ｔ＜２５℃、０時間≦使用時間ｈ＜４００時間）にあると判断すれば、演算部２８ａに補正を行わない指示を送出し、演算部２８ａは、基本的な伝達関数を補正せずに駆動制御の信号ＶＴを演算し、駆動制御部８ｂに送出する。補正判断部２８ｆは、使用環境が所定の範囲（１５℃≦温度ｔ＜２５℃、０時間≦使用時間ｈ＜４００時間）外と判断すれば、データベース２８ｇから使用環境に対応した係数を抽出して演算部２８ａに送出し、基本的な伝達関数の係数を抽出した係数に置換える補正を指示し、演算部２８ａは、補正された基本的な伝達関数を補正して駆動制御の出力信号ＶＴを演算し、駆動制御部８ｂに送出する。
【００４１】
このように使用環境に対応して伝達関数を補正すると、データベース２８ｇの容量を小さくできるため、装置構成をコンパクトにすることができる。上述の実施の形態３では、所定の使用環境の範囲を１５℃≦温度ｔ＜２５℃、０時間≦使用時間ｈ＜４００時間としたが、当然、伝達関数の変化に対応して使用環境の範囲を変更してもよい。また、温度と使用時間とを単独に用いて使用環境を設定するようにしてもよいし、温度、使用時間以外の条件を用いて係数を補正するようにしてもよい。また、係数の補正を行わない場合であっても、同じ係数をデータベース２８ｇが格納するようにしてもよい。
【００４２】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１〜３では、ビームスプリッタを用いて標本からの反射光を観察するようにしていたが、この実施の形態４では、ビームスプリッタを用いて伝達関数を求めた後、ビームスプリッタをダイクロイックミラーに交換し、ビームスプリッタを用いて求められた伝達関数をもとに蛍光染色された標本に所望の光強度のレーザ光を照射し蛍光観察をするようにしている。伝達関数を求める説明は、実施の形態１で説明したので、ここでは、蛍光観察を行う方法について説明する。
【００４３】
図７は、この発明の実施の形態４である顕微鏡装置２００の概要構成を示すブロック図である。この顕微鏡装置２００は、蛍光顕微鏡装置であり、ビ−ムスプリッタ２をダイクロイックミラー１２に交換できるようにしてある。ダイクロイックミラー１２は、蛍光物質を励起する励起光を反射し、蛍光物質から発せられる蛍光を透過する機能を有している。なお、図１と同一の構成部分には同一符号を付している。
【００４４】
制御部８は、入出力部１０を介して駆動制御の出力信号ＶＴが求められたことを出力する、ビームスプリッタ２はダイクロイックミラー１２に交換され、さらにミラー４を標本４ｂに交換される。その後、制御部８は、入出力部１０を介して起動信号を入力すると、修正した駆動制御の出力信号ＶＴを出力させる。半導体レーザ素子１は、駆動制御の出力信号ＶＴに対応した励起波長を有する信号ＧＴのレーザ光を出射する。出射されたレーザ光は、ダイクロイックミラー１２によって反射され、対物レンズ３を介して標本４ｂに集光する。集光されたレーザ光は、標本４ｂの蛍光物質を励起し、標本４ｂから蛍光が発する。蛍光は、蛍光物質が励起状態から基底状態に遷移する過程で発せられる光であり、励起光の強度と蛍光の強度とは対応している。つまり、蛍光の信号強度は、励起光であるレーザ光の信号ＧＴの強度に対応している。
【００４５】
蛍光の信号強度が励起光の信号ＧＴの強度に対応していることは、最終的に画像表示部７の画像出力も信号ＧＴに対応していることになる。つまり、安定的なレーザ光が出射されると、標本４ｂから安定的な蛍光が発せられ、最終的に安定的な蛍光画像が取得できる。
【００４６】
図８は、ビームスプリッタ２とダイクロイックミラー１２との外観を示す斜視図である。ビームスプリッタ２とダイクロイックミラー１２とは、２個の斜面を持つプリズムが組合わされて結合したキューブ型の同じ外観を示し、外光を遮蔽し、必要な光を通すための円形の窓が形成されたボックスに収納されている。ボックスにはさらに交換時に位置ずれを起こさないために片面にありが形成されている。したがって、容易にビームスプリッタ２と同じ位置にダイクロイックミラー１２を置き換えることができる。
【００４７】
図９は、ビームスプリッタ２と複数のダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂとが収納されたドラム２０を示す斜視図である。図１０に示すように、ドラム２０を回転させることにより、容易にビームスプリッタ２と同じ位置にダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂを配置することができ、ビームスプリッタ２をドラム２０から取り外さずにダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂに交換できる。
【００４８】
図１０は、ビームスプリッタ２と複数のダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂとが収納されたマガジン２１を示す斜視図である。図１１に示すように、マガジン２１を長手方向に移動することにより、容易にビームスプリッタ２と同じ位置にダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂを配置することができる。
【００４９】
このように、ビームスプリッタ２とダイクロイックミラー１２ａ，１２ｂとをともに装着する冶具を用いることにより、伝達関数を求める作業を簡略化することができる。また、取外し可能なビームスプリッタ２を用いれば、伝達関数を求めた後に、ビームスプリッタ２を取外して装置を出荷し、装置の価格を安価にすることができる。
【００５０】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１，４では、ミラーを用いてレーザ光の反射光を用いて伝達関数を求めるようにしていたが、この実施の形態５では、半導体レーザ素子と標本との間にビームスプリッタを配置し、標本観察用のレーザ光から伝達関数を求めるためにレーザ光を分離し、伝達関数を求める動作と標本を観察する動作とを同時に行えるようにしている。
【００５１】
図１１は、この発明の実施の形態５である顕微鏡装置３００の概要構成を示すブロック図である。顕微鏡装置３００は、蛍光顕微鏡装置であり、ビームスプリッタ１９と、集光レンズ１３と、光電変換器１４と、サンプリング部１５とを有している。ビームスプリッタ１９を半導体レーザ素子１とダイクロイックミラー１２との間に配置し、半導体レーザ素子１から出射したレーザ光をビームスプリッタ１９により分離し、集光レンズ１３を介して光電変換器１４に入射させるようにしている。光電変換器１４は、入射したレーザ光の強度に対応した電気信号に変換し、サンプリング部１５に出力し、サンプリング部１５は、入力した電気信号を時分割して数値化した信号に変換し、制御部８に出力する。なお、図１と同一の構成部分には同一符号を付している。
【００５２】
ビームスプリッタ１９は、半導体レーザ素子１から出射したレーザ光を所定の割合により分離することにより、制御部８は、この分離されたレーザ光をモニタすることによって伝達関数を求めることができ、結果的に所望の強度特性のレーザ光を出射させることができる。
【００５３】
この実施の形態５では、伝達関数を演算するためのレーザ光と標本観察のためのレーザ光とを分離しているため、伝達関数の演算と、標本観察とを同時に行えるという利点を有する。つまり、標本観察を行う時においても所望の時に伝達関数が演算できるという利点を有する。なお、この実施の形態５では、ビームスプリッタ１９を半導体レーザ素子１とダイクロイックミラー１２との間に配置していたが、ダイクロイックミラー１２と対物レンズ３との間、あるいは対物レンズ３と標本４ｂとの間に配置するようにしてもよい。
【００５４】
（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態１，４，５では、ビームスプリッタを設けて伝達関数を求めるようにしていたが、この実施の形態６では、レーザパワーメータ等によって実現される着脱可能な受光素子４ｃを用い、簡易に伝達関数を求めるようにしている。
【００５５】
図１２は、この発明の実施の形態６である顕微鏡装置４００の概要構成を示すブロック図である。この顕微鏡装置４００は、蛍光顕微鏡装置であり、受光素子４ｃを標本４ｂの位置に配置し、受光素子４ｃの端末をサンプリング部６に接続している。受光素子４ｃは、受光した光の強度に対応した電気信号に変換する機能を有する。なお、図１と同一の構成部分には同一符号を付している。
【００５６】
まず、操作者は、受光素子４ｃを標本４ｂの位置に配置し、レーザ光を照射する。受光素子４ｃは、受光した光の強度に対応した電気信号に変換し、変換した電気信号をサンプリング部６に出力する。サンプリング部６は、入力した電気信号を時分割して数値化した信号に変換し、制御部８に出力する。このようにすると、制御部８は、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光の強度を受光素子４ｃを介して入力することができ、伝達関数を求めることができる。
【００５７】
制御部８が伝達関数を求め、修正した駆動制御信号を求めたことを入出力部１０が示した後、操作者は、受光素子４ｃを標本４ｂに置き換え、標本４ｂに所望の強度特性のレーザ光を照射する。このように着脱可能な受光素子４ｃを用いれば、伝達関数を求めるために装置の構成を大きくする必要がないため、装置を簡易にかつ安価に実現できるという利点を有する。さらに、伝達関数を求めた後に演算部８ａを取外し可能にすれば、装置をさらに簡易にすることができる。なお、この実施の形態６では、顕微鏡装置４００を蛍光顕微鏡装置としたが、反射顕微鏡装置であってもよい。
【００５８】
（実施の形態７）
つぎに、この発明の実施の形態７について説明する。上述した実施の形態１、４〜６では、半導体レーザ素子１の出射口から出射したレーザ光を用いて伝達関数を求めるようにしていたが、この実施の形態７では、半導体レーザ素子１の反射口から出射されたレーザ光をモニタし、伝達関数を求めるようにしている。
【００５９】
図１３は、この発明の実施の形態７である顕微鏡装置５００の概要構成を示すブロック図である。この顕微鏡装置５００は、蛍光顕微鏡装置であり、フォトダイオード（ＦＤ）１７とサンプリング部１６とを有している。ＦＤ１７は、半導体レーザ素子１の反射口に取り付けられ、受光したレーザ光の強度に対応した電気信号に変換し、この電気信号をサンプリング部１６に出力する。サンプリング部１６は、入力した電気信号を時分割して数値化した信号に変換し、制御部８に出力する。なお、図１と同一の構成部分には同一符号を付している。
【００６０】
一般的に半導体レーザ素子１は、レーザ光の反射率の違いを利用してレーザ光を外部に出射し、反射率が低い側を出射口とし、反射率の高い側を反射口としている。したがって、反射口からも出射口から出射するレーザ光の３〜５％のレーザ光が出射する。出射口から出射するレーザ光の強度と反射口から出射するレーザ光の強度との割合は一定であるため、反射口から出射するレーザ光をモニタすることによって出射口から出射されるレーザ光の強度をモニタすることができる。
【００６１】
半導体レーザ素子１の反射口にＰＤ１７を取り付け、レーザ光を出射させると、ＰＤ１７は、反射口から出射したレーザ光を受光し、電気信号に変換し、サンプリング部１６を介して制御部８に出力する。結果的に制御部８は、駆動制御が出力した出力信号とＰＤ１７が受光した入力信号とをもとに伝達関数を求めることができる。
【００６２】
このようにすると、半導体レーザ素子１から出射するレーザ光を直接モニタすることになるため、Ｓ／Ｎ比の高い信号が取得でき、高精度の伝達関数を求めることができるという利点を有する。また、ＰＤ１７は、半導体レーザ素子１と一体化できるため、装置を簡易にでき、標本４ｂに照射するレーザ光の強度を減衰させずに伝達関数を求めることができるという利点を有する。なお、この実施の形態７では、この顕微鏡装置５００を蛍光顕微鏡装置としたが、反射顕微鏡装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる顕微鏡装置の機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる出力信号と入力信号との対応関係を示す波形図である。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる制御部の機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかるデータベースが格納するデータの例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる制御部の機能ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３にかかるデータベースが格納するデータの例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４にかかる顕微鏡装置の機能ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４にかかるビームスプリッタとダイクロイックミラーの外観を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態４にかかるビームスプリッタとダイクロイックミラーとを収納するドラムの外観を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４にかかるビームスプリッタとダイクロイックミラーとを収納するマガジンの外観を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態５にかかる顕微鏡装置の機能ブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態６にかかる顕微鏡装置の機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態７にかかる顕微鏡装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    半導体レーザ素子
２，１９  ビームスプリッタ
３    対物レンズ
４    ミラー
４ａ，４ｂ  標本
４ｃ  受光素子
５，１４  光電変換素子
６，１５，１６  サンプリング部
７    画像表示部
８，１８，２８  制御部
８ａ，１８ａ，２８ａ  演算部
８ｂ  駆動制御部
１８ｃ  抽出部
１８ｄ，２８ｇ  データベース
１８ｅ  タイマ
８ｆ  補正判断部
９    駆動部
１０  入出力部
１１  温度計
１２，１２ａ，１２ｂ  ダイクロイックミラー
１３  集光レンズ
１７  ＰＤ
２０  ドラム
２１  マガジン
２８ｆ  補正判断部
１００，２００，３００，４００，５００  顕微鏡装置
【図１】
0004667750.tif 000002
【図２】
0004667750.tif 000003
【図３】
0004667750.tif 000004
【図４】
0004667750.tif 000005
【図５】
0004667750.tif 000006
【図６】
0004667750.tif 000007
【図７】
0004667750.tif 000008
【図８】
0004667750.tif 000009
【図９】
0004667750.tif 000010
【図１０】
0004667750.tif 000011
【図１１】
0004667750.tif 000012
【図１２】
0004667750.tif 000013
【図１３】
0004667750.tif 000014