(57)【要約】【課題】  走査型光学顕微鏡において、対物レンズおよび観察光学系の切り替えに伴って生じる画像の明るさの変化に対して、画像の明るさ調整を自動的に行う。【解決手段】  対物レンズまたは観察光学系が切り替えられると、ＣＰＵ１０２は、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と明るさの基準情報とをメモリ１０４から読み出し、その情報を用いて受光素子１２３または１２４のゲイン値、あるいは光源１１１の光量値を計算して、算出された値を受光素子あるいは光源に設定する。【選択図】      図１
2005156651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら該観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する走査型光学顕微鏡であって、
複数の対物レンズと、
前記複数の対物レンズを切り替えるレボルバと、
前記観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系と、
対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する格納手段と、
対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と前記基準情報とを前記格納手段から読み出し、読み出した情報を用いて前記受光素子のゲイン値を計算し、得られたゲイン値を該受光素子に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する調整手段と
を備えることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【請求項２】
観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら該観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する走査型光学顕微鏡であって、
複数の対物レンズと、
前記複数の対物レンズを切り替えるレボルバと、
光量を調整可能な光源と、
前記観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系と、
対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する格納手段と、
対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と前記基準情報とを前記格納手段から読み出し、読み出した情報を用いて前記光源の光量値を計算し、得られた光量値を該光源に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する調整手段と
を備えることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【請求項３】
前記少なくとも２つ以上の観察光学系は、前記受光素子と、前記観察対象上の結像位置と共役な位置に配置されたピンホールと、該ピンホールの位置に前記観察対象からの反射光を結像させる結像レンズとを有する共焦点光学系を含むことを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項４】
前記少なくとも２つ以上の観察光学系は、前記受光素子を有する非共焦点光学系を含むことを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項５】
前記少なくとも２つ以上の観察光学系は、前記受光素子として撮像素子を有する観察光学系を含むことを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項６】
前記顕微鏡画像の明るさを示す明るさ情報を表示し、前記対物レンズまたは観察光学系が切り替えられた場合であっても、前記調整手段により調整された明るさで画像が表示されていれば、切り替え前と同じ明るさ情報を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項７】
前記対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたか否かにかかわらず、前記格納手段に格納された前記光学特性の情報および基準情報を用いて前記画像の明るさを調整する処理を前記調整手段に行わせる操作手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項８】
前記調整手段により調整された明るさを変更する操作手段をさらに備え、前記調整手段は、変更された明るさに基づいて前記格納手段に格納された前記光学特性の情報または基準情報を変更することで、該変更された明るさの情報を該光学特性の情報または基準情報に反映させることを特徴とする請求項１または２記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項９】
複数の対物レンズと、該複数の対物レンズを切り替えるレボルバと、観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系とを備え、該観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら該観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する走査型光学顕微鏡を制御するコンピュータのためのプログラムであって、
対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する格納手段から、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と該基準情報を読み出し、
読み出した情報を用いて前記受光素子のゲイン値を計算し、
得られたゲイン値を前記受光素子に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
複数の対物レンズと、該複数の対物レンズを切り替えるレボルバと、光量を調整可能な光源と、観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系とを備え、該観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら該観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する走査型光学顕微鏡を制御するコンピュータのためのプログラムであって、
対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する格納手段から、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と該基準情報を読み出し、
読み出した情報を用いて前記光源の光量値を計算し、
得られた光量値を該光源に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の対物レンズと複数の観察光学系を有する走査型光学顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型光学顕微鏡は、スポット光を試料の表面に対してＸ−Ｙ走査することで、試料から反射されるスポット光の輝度情報から試料の顕微鏡像を得るものである。この場合、倍率の調整は対物レンズの切り替えによって行われるが、対物レンズの開口角、透過率、焦点距離等により透過光量が変わるため、対物レンズを切り替えると画像の明るさが変わることになる。
【０００３】
そこで、このような対物レンズの切り替えに伴って生じる画像の明るさの変化を調整するために、従来の走査型光学顕微鏡においては、倍率を変更する毎に、得られる画像の明るさの調整を上記輝度情報の信号のレベル調整を行うことで実施してきた。例えば、手動調整型の可変利得増幅器を通して輝度情報の信号を画像表示装置に与えるように構成し、対物レンズの切り替えに伴って画像の明るさが変化したときは、可変利得増幅器の利得を手動調整することにより、最適な明るさの画像に調整するようにしてきた。
【０００４】
しかし、このような手動による明るさの調整では、適切な明るさが得られるようになるまでに時間がかかるという問題がある。しかも、対物レンズの切り替えに伴って必要となる調整は明るさばかりでなく、ピントの調整などもあるので、対物レンズの切り替え毎に幾つもの調整を手動で行わねばならないため、大変煩わしいという問題を招いていた。
【０００５】
そこで、対物レンズの切り替えに伴って生じる画像の明るさの変化に対して、その調整を自動化できるようにし、しかも対物レンズの切り替えに時間差なく追従できる機能が、走査型光学顕微鏡に搭載されるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。
図９は、特許文献１の走査型光学顕微鏡の構成図である。図９の走査型光学顕微鏡は、顕微鏡本体１００１、ＣＰＵ（中央処理装置）１００２、操作部１００３、メモリ１００４、およびモニタ１００５を備える。顕微鏡本体１００１は、走査型光学顕微鏡光源１０１１、偏光ビームスプリッタ１０１２、２次元走査機構１０１３、対物レンズ保持レボルバ１０１４、ビームスプリッタ（光路分岐素子）１０１７、ピンホール１０１８、および受光素子１０１９を含む。
【０００６】
レボルバ１０１４には、複数の対物レンズ１０１５ａ、１０１５ｂ、１０１５ｃが取り付けられており、顕微鏡本体１００１における観察対象は試料１０１６であり、観察光学系としては、受光素子１０１９からなる１つの光学系のみが設けられている。
対物レンズを交換する際は、ＣＰＵ１００２からレボルバ１０１４に対して指示を出し、使用する対物レンズが光路中に配されるように、レボルバ１０１４を回転させる。それと同時に、ＣＰＵ１００２は、メモリ１００４から変更前と変更後の対物レンズの種類情報を読み出し、受光素子１０１９の変更後のゲインを計算して、受光素子１０１９のゲインを算出された値に変更する。
【０００７】
また、画像を観察しながら受光素子のゲインを調整する方法（例えば、特許文献２参照）や、受光素子として使用されるフォトマルチプライヤの受光感度範囲のバラツキをなくす方法（例えば、特許文献３参照）も知られている。
【特許文献１】特開平０８−０２１９５６号公報
【特許文献２】特開２０００−３２１５０３号公報
【特許文献３】特開２００１−０５９９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の走査型光学顕微鏡における画像の明るさ調整には、次のような問題がある。
走査型光学顕微鏡において、画像の明るさの変化が生じるような操作は対物レンズの切り替えのみではない。例えば、テレビカメラによる顕微鏡観察も含め、複数の観察光学系を有する走査型光学顕微鏡では、その観察光学系の切り替えによっても、光学系の構成や使用している受光素子の違いから明るさの変化が生じる。
【０００９】
さらに、対物レンズの切り替えに伴って生じる画像の明るさの変化を、自動的に最適な明るさに調節できたとしても、操作者が画像の明るさを意図的に明るくしたり、暗くしたりして観察したい場合は、やはり対物レンズの切り替え毎に明るさの調整を行う必要が生じる。
【００１０】
本発明の第１の課題は、対物レンズおよび観察光学系の切り替えに伴って生じる画像の明るさの変化に対して、画像の明るさ調整を自動的に行う走査型光学顕微鏡を提供することである。
本発明の第２の課題は、操作者が設定した任意の明るさを基準として、画像の明るさ調整を自動的に行う走査型光学顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の局面における走査型光学顕微鏡は、複数の対物レンズと、それらの対物レンズを切り替えるレボルバと、観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系と、格納手段と、調整手段とを備え、観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する。格納手段は、対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する。調整手段は、対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と基準情報とを格納手段から読み出し、読み出した情報を用いて受光素子のゲイン値を計算し、得られたゲイン値を受光素子に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する。
【００１２】
本発明の第２の局面における走査型光学顕微鏡は、複数の対物レンズと、それらの対物レンズを切り替えるレボルバと、光量を調整可能な光源と、観察対象からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子をそれぞれ有する少なくとも２つ以上の観察光学系と、格納手段と、調整手段とを備え、観察対象上に集光したスポット光を２次元走査しながら観察対象からの反射光を測定することにより、顕微鏡画像を取得する。格納手段は、対物レンズと観察光学系の複数の組み合わせのそれぞれに対応する光学特性の情報と、基準となる画像の明るさを表す基準情報とを格納する。調整手段は、対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたとき、切り替え後の対物レンズと観察光学系の組み合わせに対応する光学特性の情報と基準情報とを格納手段から読み出し、読み出した情報を用いて光源の光量値を計算し、得られた光量値を光源に設定することで切り替え後の画像の明るさを調整する。
【００１３】
本発明の第３の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡の少なくとも２つ以上の観察光学系は、受光素子と、観察対象上の結像位置と共役な位置に配置されたピンホールと、ピンホールの位置に観察対象からの反射光を結像させる結像レンズとを有する共焦点光学系を含む。
【００１４】
本発明の第４の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡の少なくとも２つ以上の観察光学系は、受光素子を有する非共焦点光学系を含む。
本発明の第５の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡の少なくとも２つ以上の観察光学系は、受光素子として撮像素子を有する観察光学系を含む。
【００１５】
本発明の第６の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡は表示手段をさらに備える。表示手段は、顕微鏡画像の明るさを示す明るさ情報を表示し、対物レンズまたは観察光学系が切り替えられた場合であっても、調整手段により調整された明るさで画像が表示されていれば、切り替え前と同じ明るさ情報を表示する。
【００１６】
本発明の第７の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡は操作手段をさらに備える。操作手段は、対物レンズまたは観察光学系が切り替えられたか否かにかかわらず、格納手段に格納された光学特性の情報および基準情報を用いて画像の明るさを調整する処理を調整手段に行わせる。
【００１７】
本発明の第８の局面において、第１または第２の局面における走査型光学顕微鏡は操作手段をさらに備える。操作手段は、調整手段により調整された明るさを変更し、調整手段は、変更された明るさに基づいて格納手段に格納された光学特性の情報または基準情報を変更することで、変更された明るさの情報を光学特性の情報または基準情報に反映させる。
【００１８】
本発明の走査型光学顕微鏡においては、対物レンズと観察光学系の組み合わせからなる観察条件を切り替える際、格納手段に格納された情報に基づいて所定の明るさの画像を表示できるように、調整手段が受光素子のゲイン値または光源の光量値を自動的に調整する。
【００１９】
観察光学系は、光源からの照明光を観察対象まで導き、観察対象からの反射光を受光素子まで導く光路を形成する光学系であり、２つ以上の観察光学系が光路の一部を共有する場合もあり得る。したがって、ある観察光学系に含まれる光学素子の一部が異なるような観察光学系は、その観察光学系とは異なる観察光学系となる。一般に、観察光学系が異なれば、使用される観察方法も異なってくる。
【００２０】
観察条件が切り替えられると、調整手段は、格納手段に格納された切り替え後の観察条件に対応する光学特性の情報と基準情報とをもとにして、最適なゲイン値または光量値を算出し、切り替え後に使用する受光素子のゲイン値または光源の光量値を算出された値に設定する。格納手段に格納されている情報は、例えば、操作者があらかじめ手動にて画像を最適な明るさに調整し、そのときの光学特性、ゲイン値、光量値等の情報を格納手段に登録することにより、用意される。
【００２１】
さらに、第８の局面の操作手段によれば、切り替え後に再び手動により明るさを変更することも可能で、変更された明るさを格納手段に格納された情報に反映させることができる。例えば、変更された明るさを現在の観察条件にのみ反映させたい場合は、そのときの観察条件に対応する光学特性の情報のみを更新すればよく、すべての観察条件に反映させたい場合は、そのときの明るさを表す情報を新たな基準情報として格納すればよい。
【００２２】
このように、観察条件の切り替えと共に走査型光学顕微鏡の顕微鏡画像の明るさが調整され、切り替え後即座に、操作者にとって最適な明るさの画像を得ることができる。したがって、対物レンズおよび観察光学系の切り替えに伴う画像の明るさの変化に対する調整が自動化できるようになる。
【００２３】
さらに、自動調整後の手動による明るさ調整と、その調整結果を特定の観察条件またはすべての観察条件に反映させることも可能となり、操作者が手動にて設定した明るさを以降の自動調整における基準として用いることができるようになる。
したがって、複数の対物レンズと複数の観察光学系を有する走査型光学顕微鏡の操作において、対物レンズおよび観察光学系の切り替え後、短時間で最適な観察画像を得ることができる。
【００２４】
格納手段および調整手段は、例えば、後述するメモリ１０４およびＣＰＵ１０２にそれぞれ対応し、光学特性の情報は、例えば、後述するマトリクスデータに対応し、基準情報は、例えば、後述する受光素子のゲインまたは光源の光量の基準値と、マトリクスデータの基準値に対応する。
【００２５】
撮像素子は、例えば、後述するＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ５１５に対応し、表示手段は、例えば、後述するモニタ１０５および操作部１０３に対応し、表示手段により表示される明るさ情報は、例えば、後述する明るさ表示バー９０３に対応する。また、操作手段は、例えば、後述する操作部１０３と図８のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）画面に対応する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数の対物レンズと複数の観察光学系を有する走査型光学顕微鏡の操作において、対物レンズおよび観察光学系の切り替えによって生じる明るさの変化が自動的に調整され、切り替え前と同じ明るさの観察画像を得ることができる。
また、明るさの自動調整後に手動で再度明るさ調整を行った場合、そのときの対物レンズと観察光学系の組み合わせからなる特定の観察条件に対応させて調整結果を記録することにより、その後、再び同じ観察条件に切り替えた際に、手動で調整された明るさを再現することが可能となる。また、手動で行った明るさ調整の結果を、そのときの観察条件だけでなく、すべての観察条件に対して反映させることも可能となる。
【００２７】
したがって、複数の対物レンズと複数の観察光学系を有する走査型光学顕微鏡の操作において、対物レンズおよび観察光学系の切り替え後の操作性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態の走査型光学顕微鏡の構成図である。この走査型光学顕微鏡は、顕微鏡本体１０１、ＣＰＵ１０２、操作部１０３、メモリ１０４、およびモニタ１０５を備える。顕微鏡本体１０１は、走査型光学顕微鏡光源１１１、偏光ビームスプリッタ１１２、１／４波長板１１３、２次元走査機構１１４、瞳投影レンズ１１５、結像レンズ１１６、１２１、１２５、対物レンズ保持レボルバ１１７、ビームスプリッタ１２０、ピンホール１２２、および受光素子１２３、１２４を含む。
【００２９】
レボルバ１１７には、複数の対物レンズ１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが取り付けられている。ここでは、便宜的に３つの対物レンズが図示されているが、一般にレボルバ１１７に取り付けられる対物レンズの数は任意である。また、顕微鏡本体１０１における観察対象は試料１１９であり、光源１１１はこの試料１１９を照明するための発光源である。光源１１１としては、例えば、レーザ光源が使用される。
【００３０】
この場合、観察光学系としては、光源１１１からの照明光を試料１１９に照射し、試料１１９からの反射光を受光素子１２３に導く共焦点光学系と、同じく光源１１１からの照明光を試料１１９に照射し、試料１１９からの反射光を受光素子１２４に導く非共焦点光学系の２つの光学系が設けられている。共焦点光学系の受光部は、結像レンズ１２１、ピンホール１２２、および受光素子１２３からなり、ピンホール１２２は、試料１１９上の結像位置と光学的に共役な位置に配置されている。これに対して、非共焦点光学系の受光部は、結像レンズ１２５と受光素子１２４からなる。
【００３１】
光源１１１から出射された照明光は、偏光ビームスプリッタ１１２を通過し、１／４波長板１１３を通過して偏光方向を９０°回転させて、２次元走査機構１１４に導かれる。２次元走査機構１１４は、照明光を２次元走査することで、試料１１９上でスポット光をＸ−Ｙ方向に走査する。２次元走査機構１１４としては、例えば、ガルバノミラーが使用される。
【００３２】
２次元走査機構１１４によりＸ−Ｙ走査された照明光は、瞳投影レンズ１１５および結像レンズ１１６を通過して、対物レンズ１１８ｂに導かれる。対物レンズの切り替えはレボルバ１１７を回転させて、照明光の光路上に配される対物レンズを変更することにより行われる。レボルバ１１７の回転は電動で行ってもよく、手動で行ってもよい。
【００３３】
このとき、２次元走査機構１１４によりＸ−Ｙ走査された照明光は、対物レンズ１１８ｂの瞳位置を常に通過するよう構成されている。対物レンズ１１８ｂを通過した照明光は、対物レンズ１１８ｂにより試料１１９上に集光されてスポット光となり、試料１１９上をＸ−Ｙ方向に走査される。
【００３４】
照明光は試料１１９上で反射され、反射光として対物レンズ１１８ｂ、結像レンズ１１６、瞳投影レンズ１１５、２次元走査機構１１４、および１／４波長板１１３に導かれる。１／４波長板１１３を通過した反射光は、再び偏光方向を９０°回転させられ、偏光ビームスプリッタ１１２に到達する。このとき、偏光ビームスプリッタ１１２における反射光は、照明光に対して１８０°偏光方向が異なるため、光源１１１の方ではなくビームスプリッタ１２０の方へと導かれる。
【００３５】
ビームスプリッタ１２０へと導かれた反射光は、ビームスプリッタ１２０にて一定の分岐比で、結像レンズ１２１、ピンホール１２２、および受光素子１２３からなる共焦点光学系の受光部と、結像レンズ１２５と受光素子１２４からなる非共焦点光学系の受光部へと導かれる。
【００３６】
受光素子１２３および１２４は、反射光の輝度情報を検出し、電気信号に変換して出力する素子である。これらの受光素子としては、例えば、フォトマルチプライヤ、フォトダイオード等が使用される。フォトマルチプライヤの場合は、その印加電圧によって感度を調節することで、出力される電気信号のゲインが決定される。また、フォトダイオードの場合は、内ぞうされた増幅回路を調節することで、出力される電気信号のゲインが決定される。
【００３７】
受光素子１２３および１２４から出力された電気信号は、データ処理により画像データに変換され、顕微鏡画像としてモニタ１０５の画面上に表示される。このとき、受光素子１２３および１２４から出力される電気信号の大きさによって、表示される顕微鏡画像の明るさが決定される。
【００３８】
ＣＰＵ１０２およびメモリ１０４は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置（コンピュータ）に相当し、メモリ１０４にはＲＯＭ（read only memory）およびＲＡＭ（random access memory）が含まれる。ＣＰＵ１０２は、メモリ１０４を利用して制御プログラムを実行することにより、顕微鏡本体１０１を制御し、画像の明るさ調整のために必要な処理を行う。これにより、レボルバ１１７および受光素子１２３、１２４がＣＰＵ１０２により制御される。
【００３９】
ＣＰＵ１０２が使用するプログラムおよびデータは、メモリカード、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disk-read only memory ）、光ディスク、光磁気ディスク等の任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体を介してメモリ１０４にロードすることができる。また、これらのプログラムおよびデータを、外部の装置から通信ネットワークを介してメモリ１０４にロードすることも可能である。この場合、その外部の装置は、プログラムおよびデータを搬送する搬送信号を生成し、通信ネットワークを介して走査型光学顕微鏡に送信する。
【００４０】
操作部１０３は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル等の入力装置であり、ＧＵＩを介して、操作者からの指示や情報をＣＰＵ１０２に入力する。また、モニタ１０５は、顕微鏡画像を表示する表示装置であり、画像とともにＧＵＩの操作画面も表示する。
【００４１】
次に、図２のフローチャートに従って、操作者の操作手順およびＣＰＵ１０２による制御処理の手順について説明する。
操作者は、まず、試料１１９を顕微鏡本体１０１にセットして走査型光学顕微鏡を起動し、走査を開始する（ステップ３０１）。次に、観察に使用する対物レンズや観察光学系等を設定する（ステップ３０２）。そして、ピント調整、顕微鏡画像のズーム調整等を行い、観察したい顕微鏡画像をモニタ１０５に表示させる（ステップ３０３）。この場合、図１に示されるように、操作部１０３から指示を受けたＣＰＵ１０２が顕微鏡本体１０１を制御することにより、設定および調整が行われる。
【００４２】
次に、操作者は、画像の明るさを調整する（ステップ３０４）。この調整は、操作部１０３を介して手動で行われる。操作部１０３により調整された明るさの値は、ＣＰＵ１０２を介して、現在選択されている観察光学系の受光素子に指示される。例えば、共焦点光学系が選択されている場合は、明るさの調整結果が受光素子１２３に指示され、非共焦点光学系が選択されている場合は、明るさの調整結果が受光素子１２４に指示される。
【００４３】
顕微鏡画像が最適な明るさに調整されると、ＣＰＵ１０２は、そのときの受光素子のゲイン値および光学特性のマトリクスデータを、操作部１０３からメモリ１０４に登録する（ステップ３０５）。このゲイン値およびマトリクスデータを、それぞれＨ＿０、Ｔ＿０と定義し、以降明るさの自動調整を行う際は、ＣＰＵ１０２がこれらの値を基準値として演算を行う。
【００４４】
光学特性のマトリクスデータは、図３に示されるように、あらかじめ対物レンズの種類と観察光学系の種類の組み合わせに応じてメモリ１０４に登録されている。例えば、倍率５倍の対物レンズと共焦点光学系の組み合わせに対応するマトリクスデータはＴ＿Ｃ５であり、倍率１００倍の対物レンズと非共焦点光学系の組み合わせに対応するマトリクスデータはＴ＿Ｎ１００である。
【００４５】
これらのマトリクスデータは、それぞれの対物レンズと観察光学系の組み合わせに対して、事前に標準サンプルを試料１１９として用いて観察した際の顕微鏡画像の明るさの相対値から決定される。例えば、観察光学系が共通であるならば、マトリクスデータは、照明光に対する各対物レンズの透過率の２乗に比例する。
【００４６】
次に、操作者は、対物レンズまたは観察光学系を切り替える（ステップ３０６）。この場合、図１に示されるように、操作部１０３から指示を受けたＣＰＵ１０２が顕微鏡本体１０１を制御することにより、観察条件の切り替えが行われる。
レボルバ１１７が電動式であれば、指示された対物レンズが光路上に配されるように、ＣＰＵ１０２がレボルバ１１７を回転させる制御を行い、手動式であれば、操作者が自らレボルバ１１７を回転させる。いずれの場合も、ＣＰＵ１０２は、レボルバ１１７の回転位置から、どの対物レンズが現在光路上に配されているかを把握している。また、ＣＰＵ１０２は、受光素子１２３および１２４から出力される電気信号のうち、いずれの信号をモニタ１０５に顕微鏡画像として表示するかを決定し、モニタ１０５に入力される信号を切り替える。
【００４７】
この切り替えの間に、ＣＰＵ１０２は、メモリ１０４に登録されているゲイン値Ｈ＿０およびマトリクスデータＴ＿０と、切り替え後の観察条件に対応するマトリクスデータを読み出し、それらのデータを用いて切り替え後の受光素子のゲイン値を計算する（ステップ３０７）。この場合、ＣＰＵ１０２は、基本的にＴ＿０と切り替え後のマトリクスデータの比から得られる補正項をＨ＿０に乗算することで、切り替え後のゲイン値を計算する。
【００４８】
例えば、受光素子１２３および１２４としてフォトマルチプライヤを用いた場合、切り替え後のマトリクスデータをＴ、各フォトマルチプライヤ独自に決定される固有のパラメータをｍとして、以下の演算式により切り替え後のゲイン値Ｈが算出される。
Ｈ＝Ｈ＿０＊（Ｔ／Ｔ＿０）m
パラメータｍの値は、実験的に求めてもよいし、フォトマルチプライヤの製造元のデータシートから算出してもよい。この値は、あらかじめフォトマルチプライヤ毎にメモリ１０４に登録されており、切り替え後の観察光学系に応じてＣＰＵ１０２により読み出される。
【００４９】
こうして算出されたゲイン値は、図１に示されるように、ＣＰＵ１０２から受光素子１２３または１２４に対して指示され、明るさの自動調整が完了する（ステップ３０８）。
ここで、操作者は、必要に応じて、手動による明るさの再調整や試料１１９の交換を行うことができる。例えば、画像を意図的にさらに明るくしたい、または暗くしたい場合は、操作部１０３を介して手動でゲイン値を調整する。
【００５０】
操作者は、まず、手動による明るさの再調整が必要か否かを判断し（ステップ３０９）、再調整が必要でなければ、次に、試料１１９を交換するか否かを決定する（ステップ３１３）。そして、試料１１９を交換しない場合は、ステップ３０６以降の手順を繰り返す。これにより、必要に応じて対物レンズまたは観察光学系が再び切り替えられ、同様の手順で明るさの自動調整が繰り返される。
【００５１】
ステップ３０９において、手動による明るさの再調整が必要であれば、ステップ３０４と同様の明るさ調整を行う（ステップ３１０）。このとき、ＣＰＵ１０２は、操作部１０３からの指示に従って、再調整後の明るさをメモリ１０４に反映させる。
操作者は、再調整後の明るさの状態を、現在の対物レンズと観察光学系からなる観察条件のみで再現させたい場合は、現在の観察条件のみに反映させる指示を入力し、すべての観察条件で再現させたい場合は、すべての観察条件にオフセットとして反映させる指示を入力する。
【００５２】
ＣＰＵ１０２は、再調整後の明るさを現在の観察条件のみに反映させる指示が操作部１０３から入力された場合、メモリ１０４の現在の観察条件に対応するマトリクスデータのみを更新・登録し（ステップ３１１）、ステップ３０６以降の処理を繰り返す。
このとき、Ｈ＿０とＴ＿０を変更することなく現在のゲイン値を再現できるようなマトリクスデータを計算し、その値を現在の観察条件に対応する新たなマトリクスデータとしてメモリ１０４に登録する。これにより、今後、再び現在の観察条件に切り替えられた際に、新たに更新して登録されたマトリクスデータをメモリ１０４から読み出して、切り替え後のゲイン値を算出することが可能となる。
【００５３】
一方、再調整後の明るさをすべての観察条件に反映させる指示が操作部１０３から入力された場合は、ステップ３０５以降の処理を繰り返し、再調整後のゲイン値を操作部１０３からメモリ１０４に新たな基準値Ｈ＿０として登録し直す。これにより、今後切り替えられる観察条件のすべてに対して、再調整後の明るさの状態が反映される。
【００５４】
また、操作者は、再調整後の明るさをいずれの観察条件にも反映させずに新たな試料を観察したい場合は、試料１１９を交換した後に（ステップ３１２）、ステップ３０２以降の手順を繰り返す。これにより、試料１１９をセットし直して走査を開始し、対物レンズおよび観察光学系の設定と各種調整を行って、Ｈ＿０とＴ＿０を設定し直すことができる。ステップ３１３において試料１１９を交換したい場合も、同様にステップ３１２以降の作業が行われる。
【００５５】
図１の実施形態では、走査型光学顕微鏡の観察光学系として、共焦点光学系と非共焦点光学系の２つの光学系が設けられているが、さらにテレビ観察光学系を追加することも可能である。
図４は、このようなテレビ観察光学系を搭載した走査型光学顕微鏡の構成図である。図４の走査型光学顕微鏡は、図１の顕微鏡本体１０１を顕微鏡本体５０１に置き換えた構成を有し、顕微鏡本体５０１は、顕微鏡本体１０１の構成に加えて、ビームスプッリタ５１１、５１２、テレビ観察用光源５１３、スライダ５１４、およびテレビ観察用受光素子であるＣＣＤカメラ５１５を含むテレビ観察光学系を有する。
【００５６】
光源５１３としては、例えば、白色光源が使用され、光源５１３からの照明光はスライダ５１４およびビームスプリッタ５１２を通過して、ビームスプリッタ５１１により対物レンズ１１８ｂへと導かれ、試料１１９上に結像される。試料１１９からの反射光は、ビームスプリッタ５１１によりテレビ観察光学系の方へと導かれ、ビームスプリッタ５１２によりＣＣＤカメラ５１５へと導かれる。そして、ＣＣＤカメラ５１５により受光される。
【００５７】
このテレビ観察光学系では、例えば、明視野観察、暗視野観察、ノマルスキー微分干渉観察のような、複数の観察方法が使用可能となっており、各観察方法によって光学系が異なる。テレビ観察光学系における複数の観察光学系の切り替えは、フィルタを搭載したスライダ５１４を切り替えることで行われる。この切り替えは、操作部１０３からの指示に従ってＣＰＵ１０２が行ってもよく、操作者自らが手動で行ってもよい。
【００５８】
ＣＣＤカメラ５１５は、受光素子１２３および１２４と同様にＣＰＵ１０２により制御され、そのゲイン値は、図２と同様の手順に従って自動および手動により調整される。したがって、メモリ１０４に登録されるマトリクスデータには、図３のマトリクスデータに加えて、テレビ観察光学系の制御に用いられるマトリクスデータも含まれる。例えば、明視野観察、暗視野観察、およびノマルスキー微分干渉観察の各観察光学系が搭載されている場合、図５に示すようなマトリクスデータがメモリ１０４に登録される。
【００５９】
以上の実施形態では、受光素子のゲインを調整することで顕微鏡画像の明るさを調整しているが、光源からの光量を調整することで明るさ調整を行うことも可能である。
図６は、図１の走査型光学顕微鏡において光源１１１の光量を調整する制御を示している。この場合、光源１１１には、光量を連続的に調整できる機構が設けられる。例えば、光源１１１がレーザ光源の場合、図示しないが、その出射位置に濃度が連続可変であるＮＤ（Neutral Density ）フィルタが設置されており、レーザ光軸上のＮＤフィルタの位置を変えることで、ＮＤフィルタを透過する光量を連続的に変更することができる。これにより、対物レンズと観察光学系の組み合わせに応じてＮＤフィルタの透過光量を調整し、最適な光量で試料を照明することが可能となる。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、光量調整をＮＤフィルタを用いて実現していたが、これに限らずレーザ光源への電圧制御によって光量を調整することも可能である。
自動および手動による明るさ調整の際には、ＣＰＵ１０２は、受光素子１２３および１２４にゲイン値を指示する代わりに、光量値を光源１１１に指示し、指示された光量が出射されるようにＮＤフィルタの位置を調整する。このとき指示される光量値は、ゲイン値の場合と同様の方法で、図３に示したようなマトリクスデータを用いてＣＰＵ１０２により算出される。ただし、ゲインの基準値Ｈ＿０の代わりに、光量の基準値が用いられる。
【００６１】
図７は、図４の走査型光学顕微鏡において光源１１１および５１３の光量を調整する制御を示している。この場合、光源１１１だけでなく、光源５１３にも、光量を連続的に調整できる機構が設けられる。例えば、光源５１３が白色光源の場合、図示しないが、その出射位置に濃度が連続可変であるＮＤフィルタが設置され、光軸上のＮＤフィルタの位置を変えることでその透過光量が調整される。
【００６２】
光源５１３は光源１１１と同様の方法でＣＰＵ１０２により制御され、自動および手動によりその光量が調整される。このとき指示される光量値は、ゲイン値の場合と同様の方法で、図５に示したようなマトリクスデータを用いてＣＰＵ１０２により算出される。
次に、図８を参照しながら、ＧＵＩ画面上での明るさの手動調整の操作・表示方法について説明する。
【００６３】
図８は、モニタ１０５の画面上に表示されるＧＵＩの例を示している。図８のＧＵＩ画面は、調整ボタン９０１、９０２、明るさ表示バー９０３、およびリセットボタン９０４から構成される。調整ボタン９０１をクリックすると顕微鏡画像がより明るく表示され、調整ボタン９０２をクリックすると顕微鏡画像がより暗く表示される。明るさ表示バー９０３は、調整ボタン９０１および９０２を用いた明るさの手動調整に伴って上下に移動し、その位置により現在の明るさの状態を表す。すべての観察条件に対する明るさ調整は、このような共通のＧＵＩを介して行われる。
【００６４】
画像の明るさ調整を手動で行う際、操作者はゲイン値または光量値を直接入力せず、より明るくするか、より暗くするかの２者択一の指示を入力する。図８のＧＵＩ上では、調整ボタン９０１または９０２をクリックすることで指示が入力され、クリック回数に対応する分だけ、現在の画像を明るくまたは暗くすることができる。このとき、図８の（１）に示すように、明るさ表示バー９０３の位置が変化する。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、画像の明るさを明るさ表示バーで調整していたが、直接数値を入力できる入力画面をモニタ１０５の画面上に表示するようにしても良い。
実際には、図１または図６に示したように、ＣＰＵ１０２は、操作部１０３によりクリックされた回数に応じて、現在の観察光学系に含まれる受光素子のゲイン値または光源１１１の光量値の変化量を決定し、その変化量を顕微鏡本体１０１に指示してゲイン値または光量値を変更させる。
【００６６】
メモリ１０４に登録されているゲインまたは光量の基準値、マトリクスデータの基準値、および現在の観察条件に対応するマトリクスデータから計算された明るさで観察している場合は、明るさ表示バー９０３は、リセットボタン９０４の位置に表示される。したがって、観察条件を切り替えて明るさの自動調整が行われた直後は、常にリセットボタン９０４の位置に表示される。また、手動による明るさ調整を行った後でも、その調整結果が基準値としてメモリ１０４に登録されると、図８の（２）に示すように、明るさ表示バー９０３はリセットボタン９０４の位置に戻る。
【００６７】
このように、リセットボタン９０４の位置は明るさ調整の基準位置となるため、基本的には、常に明るさ表示バー９０３がリセットボタン９０４の位置に表示された状態で観察を行えば、最適な明るさの画像を得ることができる。
また、図８のＧＵＩによれば、走査型光学顕微鏡の観察条件を切り替えることなく、強制的に明るさの自動調整を行うことも可能である。この場合、操作部１０３によりリセットボタン９０４がクリックされると、ＣＰＵ１０２に対して明るさの自動調整が指示される。
【００６８】
これを受けて、ＣＰＵ１０２は、メモリ１０４から、ゲインまたは光量の基準値、マトリクスデータの基準値、および現在の観察条件に対応するマトリクスデータを読み出し、観察条件が切り替えられた場合と同じ計算を行って調整後のゲイン値または光量値を求める。そして、現在の観察光学系に含まれる受光素子のゲイン値または光源１１１の光量値を得られた値に変更する。これにより、図８の（２）に示すように、明るさ表示バー９０３はリセットボタン９０４の位置に戻る。
【００６９】
この機能を用いれば、手動による明るさ調整の際に、メモリ１０４に登録された明るさの顕微鏡画像を即座にモニタ１０５の画面上に表示することができる。
以上説明した実施形態においては、共焦点光学系、非共焦点光学系、およびテレビ観察光学系（明視野観察の光学系、暗視野観察の光学系、ノマルスキー微分干渉観察の光学系）が観察光学系の代表例として挙げられているが、本発明はこれに限らず、他の観察方法に基づく観察光学系にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の走査型光学顕微鏡の構成図である。
【図２】第１の走査型光学顕微鏡における制御処理のフローチャートである。
【図３】第１の走査型光学顕微鏡におけるマトリクスデータを示す図である。
【図４】本発明の第２の走査型光学顕微鏡の構成図である。
【図５】第２の走査型光学顕微鏡におけるマトリクスデータを示す図である。
【図６】第１の走査型光学顕微鏡における光量の調整を示す図である。
【図７】第２の走査型光学顕微鏡における光量の調整を示す図である。
【図８】明るさ調整のＧＵＩ画面を示す図である。
【図９】従来の走査型光学顕微鏡の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０１、１００１  顕微鏡本体
１０２、１００２  ＣＰＵ
１０３、１００３  操作部
１０４、１００４  メモリ
１０５、１００５  モニタ
１１１、１０１１  走査型光学顕微鏡光源
１１２、１０１２  偏光ビームスプリッタ
１１３  １／４波長板
１１４、１０１３  ２次元走査機構
１１５  瞳投影レンズ
１１６、１２１、１２５  結像レンズ
１１７、１０１４  対物レンズ保持レボルバ
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１０１５ａ、１０１５ｂ、１０１５ｃ  対物レンズ
１１９  試料
１２０、５１１、５１２、１０１７  ビームスプッリタ
１２２、１０１８  ピンホール
１２３、１２４、１０１９  受光素子
５１３  テレビ観察用光源
５１４  スライダ
５１５  ＣＣＤカメラ
９０１、９０２  調整ボタン
９０３  明るさ表示バー
９０４  リセットボタン
【図１】
2005156651.tif 000003
【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】
2005156651.tif 000008
【図７】
2005156651.tif 000009
【図８】
2005156651.tif 000010
【図９】
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