(57)【要約】【課題】  取得する試料全体の画像の質を維持しつつその取得に要する時間を短縮する。【解決手段】  ステージ駆動部１０６はステージ１０５を対物レンズ１０４の光軸方向に移動させて、ステージ１０５に載置される試料と対物レンズ１０４との間の距離を第一の変化速度で変化させる。光電変換部１１１は、レーザ光を二次元スキャンユニット１０３で二次元走査させながら対物レンズ１０４から照射したときに対物レンズ１０４へ到来する光の光量を検出する。コンピュータ１０１は、この光量が所定値以上である場合に試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化の速度を第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させるようにステージ駆動部１０６を制御し、この変化の速度が第二の変化速度とされているときに光電変換部１１１で検出される光量に基づいて試料の立体像を生成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させる距離変化手段と、
走査光であるレーザ光を前記対物レンズから照射したときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出する検出手段と、
前記光量が所定値以上である場合に前記変化の速度を前記第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させるように前記距離変化手段を制御する距離変化制御手段と、
前記変化の速度が前記第二の変化速度とされているときに検出される前記光量に基づいて前記試料の立体像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
【請求項２】
前記距離変化手段は、前記距離の変化を間欠して生じさせ、
前記画像生成手段は、前記距離の変化が生じていない期間に検出される前記光量に基づいて前記立体像を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項３】
前記距離変化手段は、前記光量が前記所定値に満たない場合には前記距離の変化を連続して生じさせることを特徴とする請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項４】
前記対物レンズの光軸に対して垂直な平面における範囲の設定に応じて当該範囲を前記レーザ光で走査させる制御を行い、当該範囲として、前記画像生成手段が前記立体像を生成するときの基礎とする前記光量を前記検出手段が検出する場合における当該範囲である第一の範囲と、その他の場合における当該範囲であって当該第一の範囲よりも狭い範囲である第二の範囲との設定が可能である走査制御手段を更に有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項５】
前記走査制御手段は、前記光量が前記所定値以上である場合に前記範囲を前記第二の範囲から前記第一の範囲へと切り替えて当該範囲を走査させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
【請求項６】
試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させ、
走査光であるレーザ光を前記対物レンズから照射させたときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出させ、
前記光量が所定値以上である場合に、前記変化の速度を前記第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させ、
前記変化の速度が前記第二の変化速度とされているときに検出される前記光量に基づいて前記試料の立体像を生成させる、
ことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡の制御方法。
【請求項７】
走査型レーザ顕微鏡の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、
試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させる処理と、
走査光であるレーザ光を前記対物レンズから照射させたときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出させる処理と、
前記光量が所定値以上である場合に、前記変化の速度を前記第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させる処理と、
前記距離の変化の速度が前記第二の変化速度とされているときに検出される前記光量に基づいて前記試料の立体像を生成させる処理と、
をコンピュータに行わせるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡で用いられる技術に関し、特に、試料画像を効率良く取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型レーザ顕微鏡に関する従来技術として、特許文献１に開示されている技術がある。以下、この技術を説明する。
図７に示す走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源２２、ダイクロイックミラー２７、二次元スキャンユニット２６、対物レンズ２４、対物レンズを光軸方向に移動させる対物レンズ駆動部２５、試料が載置されるステージ２３、集光部２８、光電変換部２９、制御部２１、画像処理部１１、及びモニタ１２を備えている。
【０００３】
レーザ光源２２は励起レーザ光を発してステージ２３上の試料へ照射する。
ダイクロイックミラー２７は、励起レーザ光と試料から到来する光とを分離する。
二次元スキャンユニット２６はＸ方向の走査を行う水平スキャナと平面上において当該Ｘ方向に直交するＹ方向の走査を行う垂直スキャナとを備えており、制御部２１から送られてくる信号による指示に従い、試料上の指示された範囲を指示された速度でＸＹ方向に二次元スキャン（走査）を行う。なお、水平スキャナ及び垂直スキャナとしては、例えばガルバノスキャナが用いられる。
【０００４】
対物レンズ駆動部２５は、制御部２１から送られてくる信号による指示に従い、対物レンズ２４を試料に対して光軸方向に移動させる。
集光部２８は、ダイクロイックミラー２７によって分離された試料からの光を集光するレンズと、対物レンズ２４の焦点面と共役な位置に配置されたピンホールとを備えている。従って、ピンホールは試料の結像部からの光のみを通過させる。
【０００５】
光電変換部２９は、試料からの光を検出してその光の強度に応じたアナログ電気信号へ変換する。変換後の信号は画像処理部１１へ送られ、そこで不図示のＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータに変換される。
ところで、二次元スキャンユニット２６からは画像の垂直同期及び水平同期を取るための信号が画像処理部１１へ送られており、画像処理部１１はこの信号に応じて試料の切片の画像を上述したデジタルデータに基づいて生成する。更に、画像処理部１１は、生成された切片の画像と、制御部２１から送られてくる対物レンズ２４の位置情報とに基づいて試料の三次元画像を生成し、モニタ１２に表示させる。
【０００６】
この図７に示した走査型レーザ顕微鏡において、特許文献１に開示されている技術では、試料画像の取得を開始するときに、まず対物レンズ駆動部２５が対物レンズ２４を走査の開始点へ移動させる。その後、二次元スキャンユニット２６を動作させて二次元スキャンを開始させると同時に、対物レンズ駆動部２５が対物レンズ２４を一定速度で一定の光軸方向に移動させる。１周期の二次元スキャンが完了すると対物レンズ駆動部２５は対物レンズ２４の移動を一旦停止させる。ここまでで１フレーム分の試料の切片画像が得られる。
【０００７】
以降、上記の動作を繰り返すことで試料についての切片の画像を複数得ることにより試料の三次元画像が得られる。
この他の背景技術として、特許文献２には、試料の切片像の繰り返し取得の動作において、新たに取得した切片像の輝度情報に基づいてその後の繰り返し動作を継続するか終了させるかを判断するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開１０−１６１０３４号公報
【特許文献２】特開１１−３８３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１に開示されている技術では、試料の光軸方向の厚みと試料に対する走査の開始点及び終了点とを事前に調べておき、これらの情報を制御部２１に設定しておく必要があった。また、これらの厚みと開始点との情報が適切でないと、取得される試料の切片画像に過不足が生じてしまうことがある。ここで、切片画像の取得に過不足が生じないようにするために、これらの情報にある程度の余裕を持たせた上で画像取得動作を行わせると、余分な切片画像が取得され、画像の取得完了までに余計な時間が費やされてしまうことがある。
【０００９】
また、上記の特許文献２に開示されている技術では、試料に対する走査の開始点に対しては何らの配慮もなされていないため、試料の切片画像の取得に過不足が生じてしまうことがあり、ここで余分な画像が取得されると画像の取得完了までに余計な時間が費やされてしまうこととなる。
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、取得する試料全体の画像の質を維持しつつその取得に要する時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様のひとつである走査型レーザ顕微鏡は、試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させる距離変化手段と、走査光であるレーザ光を当該対物レンズから照射したときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出する検出手段と、当該光量が所定値以上である場合に当該変化の速度を当該第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させるように当該距離変化手段を制御する距離変化制御手段と、当該変化の速度が当該第二の変化速度とされているときに検出される当該光量に基づいて当該試料の立体像を生成する画像生成手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１２】
なお、上述した本発明に係る走査型レーザ顕微鏡において、距離変化手段は、前述した距離の変化を間欠して生じさせ、画像生成手段は、当該距離の変化が生じていない期間に検出される前述した光量に基づいて前述した立体像を生成するようにしてもよい。
なお、このとき、距離変化手段は、前述した光量が前述の所定値に満たない場合には前述した距離の変化を連続して生じさせるようにしてもよい。
【００１３】
また、前述した本発明に係る走査型レーザ顕微鏡において、前述した対物レンズの光軸に対して垂直な平面における範囲の設定に応じて当該範囲を前述したレーザ光で走査させる制御を行い、当該範囲として、前述した画像生成手段が前述の立体像を生成するときの基礎とする前述の光量を前述の検出手段が検出する場合における当該範囲である第一の範囲と、その他の場合における当該範囲であって当該第一の範囲よりも狭い範囲である第二の範囲との設定が可能である走査制御手段を更に有するように構成してもよい。
【００１４】
なお、このとき、上述した走査制御手段は、前述の光量が前述の所定値以上である場合に上述の範囲を上述した第二の範囲から上述した第一の範囲へと切り替えて当該範囲を走査させる制御を行うようにしてもよい。
本発明の別の態様のひとつである走査型レーザ顕微鏡の制御方法は、試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させ、走査光であるレーザ光を当該対物レンズから照射させたときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出させ、当該光量が所定値以上である場合に、当該変化の速度を当該第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させ、当該変化の速度が当該第二の変化速度とされているときに検出される当該光量に基づいて前記試料の立体像を生成させる、ことを特徴とするものである。
【００１５】
なお、走査型レーザ顕微鏡の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、試料と対物レンズとの間の距離を第一の変化速度で変化させる処理と、走査光であるレーザ光を当該対物レンズから照射させたときに当該対物レンズへ到来する光の光量を検出させる処理と、当該光量が所定値以上である場合に、当該変化の速度を当該第一の変化速度よりも遅い第二の変化速度まで低下させる処理と、当該距離の変化の速度が当該第二の変化速度とされているときに検出される当該光量に基づいて当該試料の立体像を生成させる処理と、をコンピュータに行わせるためのプログラムも本発明に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上のようにすることにより、取得する試料全体の画像の質を維持しつつその取得に要する時間が短縮され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、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を実施する走査型レーザ顕微鏡の構成の第一の例を示している。
図１に示す構成において、レーザ光源１１２で発生させたレーザ光は、ミラー１０８で反射され、ダイクロイックミラー１０７を通過した後、Ｘ方向走査用ガルバノミラーとＹ方向走査用ガルバノミラーとを有する二次元スキャンユニット１０３に入射する。
【００１８】
二次元スキャンユニット１０３は、コンピュータ１０１から送られてくる設定値に従い、レーザ光を偏向させて二次元スキャン（走査）するようにする。この二次元スキャンユニット１０３から出射したレーザ光は対物レンズ１０４に入射し、ステージ１０５に載置されている試料に対して二次元スキャンする。なお、ステージ１０５はステージ駆動部１０６が駆動させることによって光軸方向に移動し、ステージ１０５に載置されている試料と対物レンズ１０４との間の距離を変化させる。
【００１９】
レーザ光が照射された試料から到来する光は、レーザ光と同じ光路をたどり、二次元スキャンユニット１０３を経てダイクロイックミラー１０７へ戻された後、このダイクロイックミラー１０７で反射され、結像レンズ１０９に入射することによって点状に集光される。この点状の光が対物レンズ１０４の焦点と共役な位置に設けられたスリット１１０を通過することにより、この光のうちの試料上における焦点の合っている面の輝度情報が光電変換部１１１にて光電変換され、この光の光量を示す電気信号が出力される。
【００２０】
光電変換された電気信号は、二次元スキャンユニット１０３のタイミング処理信号と共にコンピュータ１０１に入力され、ここで画像処理されて試料の焦点面の画像が生成され、生成された画像がモニタ１０２に表示される。
ここで、このタイミング処理信号は、画像におけるピクセル（画素）単位の画像取得タイミングを表すピクセルクロック、並びに、１フレームの画像の垂直同期及び水平同期を表すＶＤ信号及びＨＤ信号である。なお、これらの信号はステージ駆動部１０６にも送られており、ステージ駆動部１０６は、このピクセルクロックに同期してステージの現在位置をコンピュータ１０１へ送信する。
【００２１】
コンピュータ１０１は、光電変換された電気信号で示されている輝度情報（光量の情報）と、ＶＤ信号及びＨＤ信号によって判明するＸＹスキャン位置と、ステージ駆動部１０６から送られてくるステージ１０５の位置情報とに基づいて、試料の三次元立体像を生成し、モニタ１０２に表示させる。
【００２２】
なお、コンピュータ１０１及びモニタ１０２は、ごく標準的な構成のコンピュータシステム、すなわち、制御プログラムの実行によってコンピュータシステム全体の動作制御を司るＣＰＵ（中央演算装置）と、このＣＰＵが必要に応じてワークメモリとして使用するメインメモリと、各種の画像や情報を表示する表示装置と、各種のプログラムや制御データなどを記憶して保存しておく例えばハードディスク装置などの記憶装置と、使用者によって操作されるキーボードやマウス等からなり当該操作に対応する当該使用者からの指示を取得してＣＰＵへ伝える入力装置と、この走査型レーザ顕微鏡の各部との間で行われる各種のデータの授受を管理するインタフェース部とを有しているコンピュータシステムを利用することができる。
【００２３】
次に図２について説明する。同図は、二次元スキャンユニット１０３に設けられているガルバノミラー制御部の構成を示している。
ＲＡＭ（Random Access Memory）２０１は、ガルバノミラー２０４を駆動するための駆動波形データを記憶するためのものであり、例えばデュアルポートＲＡＭが用いられる。
【００２４】
ＲＡＭ２０１にはＤ／Ａコンバータ２０２が接続されている。ＲＡＭ２０１から読み出されたデータはこのＤ／Ａコンバータ２０２によってアナログ信号波形に変換され、更に可変利得アンプ２０３によって増幅されてガルバノミラー２０４に入力され、ガルバノミラー２０４を駆動する。ここで、ＲＡＭ２０１からデータを読み出す際の読み出しアドレスはタイミング回路２０５が生成するピクセル（画素）単位のクロック（ピクセルクロック）に基づいて生成される。
【００２５】
なお、ＲＡＭ２０１内のデータ記憶領域は試料検出用の駆動波形データパターンの記憶領域や、試料観察用の駆動波形データパターンの記憶領域などの複数の領域に分割されており、コンピュータ１０１からの指示に従って使用領域を切り替える。
次に図３について説明する。同図は、画像取得時における範囲設定の例を示している。
【００２６】
図３において、３０３が観察対象である試料であり、３０１がＸＹの二次元平面において試料を観察する（画像生成の基礎とする輝度情報を取得する）範囲（観察範囲）である。また、３０２は試料の有無を調べる際のスキャンする（試料の存在の有無を調べるための基礎とする輝度情報を取得する）範囲（試料有無検査範囲）である。
【００２７】
ここで、試料有無検査範囲３０２の広さは観察範囲３０１以下とする。後述する走査制御処理では、立体像の生成には使用されることのない光の検出を行うときには、ステージ１０５に載置される試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化速度を速くするので、このようにすることにより、この変化速度を速くしたときにも観察範囲３０１全ての走査を行えるようにするための措置、例えばレーザ光の走査速度を高める、あるいはレーザ光の走査周期を間引く、等の措置を不要とすることができる。
【００２８】
なお、試料有無検査範囲３０２の形状は、例えば方形、線、点など、任意でよい。
次に、コンピュータ１０１によって行われる、図１に示した走査型レーザ顕微鏡におけるレーザ光のスキャン（走査）を制御する走査制御処理について説明する。
まず、図４に示すフローチャートについて説明する。同図はこの走査制御処理の第一の例を示している。この走査制御処理は、ステージ１０５を画像取得中には停止させずに連続して移動させるようにするものである。
【００２９】
なお、図４に示す走査制御処理は、所定の制御プログラムをコンピュータ１０１の有する不図示のＣＰＵに実行させることによって実現される。
また、この処理は、コンピュータ１０１が、観察範囲３０１、試料有無検査範囲３０２、速度切り替えの基準光量、二次元スキャン速度、ガルバノミラー２０４の駆動パターン、ステージ１０５の高速駆動時速度及び低速駆動時速度などの、試料に対するスキャンを実施するためのパラメータの設定を、この走査型レーザ顕微鏡のオペレータから取得すると開始される。なお、このとき、レーザ光源１１２からレーザ光を出力させておく。
【００３０】
まず、Ｓ４０１において、二次元スキャンユニット１０３とステージ駆動部１０６とに指示を与え、レーザ光の二次元スキャンと、この二次元スキャンに同期しているステージ１０５の光軸方向の移動とを開始させる処理が行われる。なお、このときのレーザ光の走査範囲は、観察範囲３０１ではなく、試料有無検査範囲３０２として設定された範囲に対して行う。また、ステージ１０５の移動は、試料の全立体画像の取得が完了するまで（観察範囲３０１での焦点面の画像の取得が試料の全ての切片で完了するまで）停止することなく継続させるが、移動開始時にはステージ１０５は前述した高速駆動時速度で移動させる。従って、このとき、ステージ１０５に載置されている試料と対物レンズ１０４との間の距離は高速駆動時速度で変化する。
【００３１】
続くＳ４０２では、タイミング回路２０５から出力されるピクセルクロックのエッジを検出する処理が（Ｓ４０２の判定結果がＹｅｓとなるまで）繰り返し行われ、このエッジが検出された（Ｓ４０２の判定結果がＹｅｓとなった）ならばＳ４０３に処理を進める。
Ｓ４０３では、光電変換部１１１から送られてくる信号で示されている輝度情報をサンプリングし、そのピクセルについての輝度値をコンピュータ１０１内のＲＡＭ（不図示）で保存する処理が行われる。
【００３２】
Ｓ４０４では、前ステップの処理によって保存した輝度値をそれまでに求められている輝度値の総和に更に加算する処理が行われる。
Ｓ４０５では、直前の処理で更新された輝度値の総和が、事前に設定されていた光量（前述した速度切り替えの基準光量）以上となったか否かを判定し、基準値以上となっていた（Ｓ４０５の判定結果がＹｅｓ）ならばＳ４０６に、基準値に満たない（Ｓ４０５の判定結果がＮｏ）ならばＳ４０８に、それぞれ処理を進める。
【００３３】
Ｓ４０６では、ステージ１０５を前述した低速駆動時速度で移動させているか否かを判定する処理が行われ、現在は低速駆動時速度で移動させているのであれば（Ｓ４０６の判定結果がＹｅｓならば）このままＳ４１０に処理を進める。一方、現在は高速駆動時速度で移動させているのであれば（Ｓ４０６の判定結果がＮｏ）、Ｓ４０７において、ステージ１０５の移動速度の変更指示が示される速度設定フラグを「減速」に設定する処理が行われ、その後はＳ４１０に処理を進める。なお、この図４に示す処理の実行開始時には、この速度設定フラグは「増速」に設定しておく。
【００３４】
Ｓ４０８では、ステージ１０５を前述した高速駆動時速度で移動させているか否かを判定する処理が行われ、現在は高速駆動時速度で移動させているのであれば（Ｓ４０８の判定結果がＹｅｓならば）このままＳ４１０に処理を進める。一方、現在は低速駆動時速度で移動させているのであれば（Ｓ４０８の判定結果がＮｏ）、Ｓ４０９において、前述した速度設定フラグを「増速」に設定する処理が行われ、その後はＳ４１０に処理を進める。
【００３５】
Ｓ４１０では、タイミング回路２０５から１フレームの画像に相当するピクセル数のピクセルクロックの出力がなされて１周期分のＸＹ方向の二次元スキャンが完了したか否かを判定する処理が行われ、この二次元スキャンが完了した（Ｓ４１０の判定結果がＹｅｓ）ならばＳ４１１に処理を進め、一方、二次元スキャンが未だ完了していない（Ｓ４１０の判定結果がＮｏ）ならばＳ４０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。
【００３６】
Ｓ４１１では、試料の立体像の生成に必要な焦点面の画像の全フレーム分の二次元スキャンを完了したか否かを判定する処理が行われ、全フレーム分の二次元スキャンを完了した（Ｓ４１１の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ４１２において、前述したＳ４０１の処理によって開始させた二次元スキャンとステージ１０５の移動とを終了させる処理が行われ、続くＳ４１３において、コンピュータ１０１内の前述したＲＡＭに保存した輝度値のうち、観察範囲３０１に対するレーザ光の二次元スキャンに応じて得られたものを用いて試料の三次元立体像の生成を行ってモニタ１０２に表示させる処理が行われる。その後はこの走査制御処理を終了する。
【００３７】
なお、図４のフローチャートの全体の流れより明らかであるが、Ｓ４１３の処理により、ステージ１０５に載置されている試料と対物レンズ１０４との間の距離が低速駆動時速度で変化させているときに検出された試料からの光の光量に基づいて試料の立体像が生成される。
【００３８】
一方、Ｓ４１１において、全フレーム分の二次元スキャンが未だ完了していない（Ｓ４１１の判定結果がＮｏ）ならば、Ｓ４１４に処理を進める。
なお、このＳ４１１の判定は、例えば、試料よりも十分に厚い厚みの概略値を予めコンピュータ１０１に設定しておき、ステージ１０５の総移動量がこの概略値を超えたか否かを判定するようにすればよい。
【００３９】
Ｓ４１４では、ステージ１０５を前述した高速駆動時速度で移動させているか否かを判定する処理が行われ、現在は高速駆動時速度で移動させているのであれば（Ｓ４１４の判定結果がＹｅｓならば）、Ｓ４１５において、前述した速度設定フラグが「減速」に設定されているか否かを判定する処理が行われる。ここで、速度設定フラグが「減速」に設定されている（Ｓ４１５の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ４１６において、ステージ駆動部１０６に指示を与えてステージ１０５の移動速度を遅くして前述した低速駆動時速度とする処理が行われ、続くＳ４１７においてＸＹ方向の二次元スキャンの範囲を拡大させる処理が行われ、その後はＳ４０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。一方、速度設定フラグが「増速」に設定されている（Ｓ４１５の判定結果がＮｏ）ならば、直ちにＳ４０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。
【００４０】
なお、ここで、Ｓ４１６の処理により、ステージ１０５に載置されている試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化速度が低速駆動時速度となる。
また、Ｓ４１７の処理は、より具体的には、タイミング回路２０５の設定を変更すると共にＲＡＭ２０１内に記憶されているガルバノミラー２０４の駆動波形データパターンを切り替え、図３に示した観察範囲３０１の全体がスキャンされるようにするものである。
【００４１】
ところで、前述したＳ４１４の処理において、現在は低速駆動時速度で移動させていると判定された（Ｓ４１４の判定結果がＮｏ）ならば、Ｓ４１８において、前述した速度設定フラグが「増速」に設定されているか否かを判定する処理が行われる。ここで、速度設定フラグが「増速」に設定されている（Ｓ４１８の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ４１９においてＸＹ方向の二次元スキャンの範囲を減少させる処理が行われ、続くＳ４２０において、ステージ駆動部１０６に指示を与えてステージ１０５の移動速度を速くして前述した高速駆動時速度とする処理が行われ、その後はＳ４０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。一方、速度設定フラグが「減速」に設定されている（Ｓ４１８の判定結果がＮｏ）ならば、直ちにＳ４０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。
【００４２】
ここで、Ｓ４１９の処理は、より具体的には、タイミング回路２０５の設定を変更すると共にＲＡＭ２０１内に記憶されているガルバノミラー２０４の駆動波形データパターンを切り替え、図３に示した試料有無観察範囲３０２の部分のみがスキャンされるようにするものである。
【００４３】
以上までの処理が走査制御処理の第一の例である。
この処理において、前述した基準光量の設定を適切に行うことにより、対物レンズ１０４へ到来する光の光量が基準光量以上である場合には、その光はレーザ光が照射された試料から到来したものとみなすことができる。従って、この走査制御処理をコンピュータ１０１が行うことにより、試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化速度が遅い状態にあるときに検出される当該光量に基づいて試料の立体像の生成が行われるので良好な立体像が生成される。その一方で、対物レンズ１０４へ到来する光が試料からのものであるか否かの判定に単に用いられるものであって立体像の生成には使用されることのない場合にこの光の検出を行うときには、試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化速度が速いので、試料全体の画像の取得に要する時間が短縮され、しかも、生成される立体像の質を低下させることはない。
【００４４】
以上のように、この走査制御処理をコンピュータ１０１が行うことにより、試料全体の画像を短時間で過不足無く得ることができる。
次に図５について説明する。同図は走査制御処理の第二の例の処理内容をフローチャートで示したものである。この走査制御処理は、ＸＹ方向の二次元スキャンを画像１フレーム分行っている間はステージ１０５を停止させ、画像１フレーム分の二次元スキャンが完了する度に、次に二次元スキャンを行う光軸方向の位置までステージ１０５を移動させるようにするもの、すなわち、ステージ１０５に載置される試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化を間欠して生じさせるようにし、その距離の変化が生じていない期間に試料から到来する光の光量に基づいて試料の立体像を得るという処理である。
【００４５】
なお、図５に示す走査制御処理は、所定の制御プログラムをコンピュータ１０１の有する不図示のＣＰＵに実行させることによって実現される。
また、同図に示す処理は、コンピュータ１０１が、観察範囲３０１、試料有無検査範囲３０２、ステージ１０５の駆動量切り替えの基準光量、二次元スキャン速度、ガルバノミラー２０４の駆動パターン、移動量増加時及び減少時におけるステージ１０５の移動量などの、試料に対するスキャンを実施するためのパラメータの設定を、この走査型レーザ顕微鏡のオペレータから取得すると開始される。なお、このとき、レーザ光源１１２からレーザ光を出力させておく。
【００４６】
まず、Ｓ５０１において、二次元スキャンユニット１０３に指示を与え、レーザ光の二次元スキャンを開始させる処理が行われる。なお、このときのレーザ光の走査範囲は、観察範囲３０１ではなく、試料有無検査範囲３０２として設定された範囲に対して行う。
続くＳ５０２では、タイミング回路２０５から出力されるピクセルクロックのエッジを検出する処理が（Ｓ５０２の判定結果がＹｅｓとなるまで）繰り返し行われ、このエッジが検出された（Ｓ５０２の判定結果がＹｅｓとなった）ならばＳ５０３に処理を進める。
【００４７】
Ｓ５０３では、光電変換部１１１から送られてくる信号で示されている輝度情報をサンプリングし、そのピクセルについての輝度値をコンピュータ１０１内のＲＡＭ（不図示）で保存する処理が行われる。
Ｓ５０４では、前ステップの処理によって保存した輝度値をそれまでに求められている輝度値の総和に更に加算する処理が行われる。
【００４８】
Ｓ５０５では、直前の処理で更新された輝度値の総和が、事前に設定されていた光量（前述した駆動量切り替えの基準光量）以上となったか否かを判定し、基準値以上となっていた（Ｓ５０５の判定結果がＹｅｓ）ならばＳ５０６に、基準値に満たない（Ｓ５０５の判定結果がＮｏ）ならばＳ５０８に、それぞれ処理を進める。
【００４９】
Ｓ５０６では、ステージ１０５を、前述した移動量減少時における移動量で移動させているか否かを判定する処理が行われ、直前の移動時においては移動量減少時における移動量の移動をさせていたのであれば（Ｓ５０６の判定結果がＹｅｓならば）このままＳ５１０に処理を進める。一方、直前の移動時においては移動量増加時における移動量の移動をさせていたのであれば（Ｓ５０６の判定結果がＮｏ）、Ｓ５０７において、ステージ１０５の移動速度の変更指示が示される移動量設定フラグを「減少」に設定する処理が行われ、その後はＳ４１０に処理を進める。なお、この図４に示す処理の実行開始時には、ステージ１０５の移動量の設定は、前述した移動量増加時における移動量としておき、更に、この移動量設定フラグは「増加」に設定しておく。
【００５０】
Ｓ５０８では、ステージ１０５を、前述した移動量増加時における移動量で移動させているか否かを判定する処理が行われ、直前の移動時においては移動量増加時における移動量の移動をさせていたのであれば（Ｓ５０８の判定結果がＹｅｓならば）このままＳ５１０に処理を進める。一方、直前の移動時においては移動量減少時における移動量の移動をさせていたのであれば（Ｓ５０８の判定結果がＮｏ）、Ｓ５０９において、前述した移動量設定フラグを「増加」に設定する処理が行われ、その後はＳ５１０に処理を進める。
【００５１】
Ｓ５１０では、タイミング回路２０５から１フレームの画像に相当するピクセル数のピクセルクロックの出力がなされて１周期分のＸＹ方向の二次元スキャンが完了したか否かを判定する処理が行われ、この二次元スキャンが完了した（Ｓ５１０の判定結果がＹｅｓ）ならばＳ５１１に処理を進め、一方、二次元スキャンが未だ完了していない（Ｓ５１０の判定結果がＮｏ）ならばＳ５０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。
【００５２】
Ｓ５１１では、試料の立体像の生成に必要な焦点面の画像の全フレーム分の二次元スキャンを完了したか否かを判定する処理が行われ、全フレーム分の二次元スキャンを完了した（Ｓ５１１の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ５１２において、前述したＳ５０１の処理によって開始させた二次元スキャンを終了させ、その後はこの走査制御処理を終了させる処理が行われ、続くＳ５１３において、コンピュータ１０１内の前述したＲＡＭに保存した輝度値のうち、観察範囲３０１に対するレーザ光の二次元スキャンに応じて得られたものを用いて試料の三次元立体像の生成を行ってモニタ１０２に表示させる処理が行われる。その後はこの走査制御処理を終了する。
【００５３】
一方、Ｓ５１１において、全フレーム分の二次元スキャンが未だ完了していない（Ｓ５１１の判定結果がＮｏ）ならば、Ｓ５１４に処理を進める。
なお、このＳ５１１の判定は、例えば、試料よりも十分に厚い厚みの概略値を予めコンピュータ１０１に設定しておき、ステージ１０５の総移動量がこの概略値を超えたか否かを判定するようにすればよい。
【００５４】
Ｓ５１４では、ステージ１０５を、前述した移動量増加時における移動量で移動させているか否かを判定する処理が行われ、直前の移動時においては移動量増加時における移動量の移動をさせていたのであれば（Ｓ５１４の判定結果がＹｅｓならば）、Ｓ５１５において、前述した移動量設定フラグが「減少」に設定されているか否かを判定する処理が行われる。ここで、移動量設定フラグが「減少」に設定されている（Ｓ５１５の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ５１６において、ステージ１０５の移動量の設定を、前述した移動量減少時における移動量とする処理が行われ、続くＳ５１７においてＸＹ方向の二次元スキャンの範囲を拡大させる処理が行われ、その後はＳ５２１に処理を進める。一方、移動量設定フラグが「増加」に設定されている（Ｓ５１５の判定結果がＮｏ）ならば、直ちにＳ５２１に処理を進める。
【００５５】
なお、ここで、Ｓ５１７の処理は、より具体的には、タイミング回路２０５の設定を変更すると共にＲＡＭ２０１内に記憶されているガルバノミラー２０４の駆動波形データパターンを切り替え、図３に示した観察範囲３０１の全体がスキャンされるようにするものである。
【００５６】
ところで、前述したＳ５１４の処理において、直前の移動時においては移動量減少時における移動量の移動をさせていたと判定された（Ｓ５１４の判定結果がＮｏ）ならば、Ｓ５１８において、前述した移動量設定フラグが「増加」に設定されているか否かを判定する処理が行われる。ここで、移動量設定フラグが「増加」に設定されている（Ｓ５１８の判定結果がＹｅｓ）ならば、Ｓ５１９においてＸＹ方向の二次元スキャンの範囲を減少させる処理が行われ、続くＳ５２０において、ステージ１０５の移動量の設定を、前述した移動量増加時における移動量とする処理が行われ、その後はＳ５２１へ処理を進める。一方、速度設定フラグが「減速」に設定されている（Ｓ５１８の判定結果がＮｏ）ならば、直ちにＳ５２１に処理を進める。
【００５７】
ここで、Ｓ５１９の処理は、より具体的には、タイミング回路２０５の設定を変更すると共にＲＡＭ２０１内に記憶されているガルバノミラー２０４の駆動波形データパターンを切り替え、図３に示した試料有無観察範囲３０２の部分のみがスキャンされるようにする。
【００５８】
Ｓ５２１では、ステージ駆動部１０６に指示を与えて、ステージ１０５の移動を開始させ、現在設定されている移動量だけ移動させたところでステージ１０５を停止させる処理が行われる。続くＳ５２２では、この設定量分のステージ１０５の移動が完了するまで（Ｓ５２２の判定結果がＹｅｓとなるまで）このＳ５２２の処理が繰り返される。ここで、設定量分のステージ１０５の移動が完了したとき（Ｓ５２２の判定結果がＹｅｓとなったとき）には、Ｓ５０２へ処理を戻して上述した処理を繰り返す。
【００５９】
以上までの処理が走査制御処理の第二の例である。この走査制御処理をコンピュータ１０１が行うことにより、試料と対物レンズとの間の距離に変化が生じていないときに検出される光の光量に基づいて試料の立体像の生成が行われるので、良好な立体像が生成される。従って、試料全体の画像を短時間で過不足無く得ることができる。
【００６０】
なお、図４に示した走査制御処理の第一の例と、図５に示した走査制御処理の第二の例とを組み合わせる、すなわち、試料から到来する光量（反射光量又は透過光量）が基準光量に満たない場合にはステージ１０５を二次元スキャン中も停止させずに連続移動させるようにし、その光量が基準光量以上となった場合は、ステージ１０５を停止させてＸＹ方向のスキャンを行い、その後は一定量ステージ１０５を移動させ、移動完了の度にＸＹスキャンを行うようにしてもよい。
【００６１】
このようにすることにより、試料から到来する光量が基準光量に満たない場合においても試料と対物レンズ１０４との間の距離の変化を間欠して生じさせる場合（図５に示した走査制御処理の第二の例）よりも、試料全体の画像の取得に要する時間が短縮される。
次に図６について説明する。同図は、本発明を実施する走査型レーザ顕微鏡の構成の第二の例の要部を示している。なお、この第二の例においても、図１に示した第一の例と同様、モニタ１０２、対物レンズ１０４、ステージ１０５、ダイクロイックミラー１０７、ミラー１０８、結像レンズ１０９、スリット１１０、及びレーザ光源１１２を備えているが、図６には図示していない。
【００６２】
この図６に示した第二の例と、図１に示した第一の例との相違は、コンピュータ１０１、二次元スキャンユニット１０３、光電変換部１１１、及びステージ駆動部１０６がシリアル通信線６０３で接続されている点、更に、これらが、画像取得時に各ユニットを同期動作させるための同期信号線６０４でも接続されている点にある。
【００６３】
二次元スキャンユニット１０３はＣＰＵ６０２を備えている。ＣＰＵ６０２は二次元スキャンユニット１０３の制御を行うと共に、光電変換部１１１からの画像データの取得も行い、二次元スキャンの範囲の切り替え、更にはステージ１０５の移動速度を変更させるためのステージ駆動部１０６の制御も行う。つまり、この第二の例においては、図４に示した走査制御処理のうち、試料の立体像の生成処理（Ｓ４１３）以外の処理をＣＰＵ６０２がコンピュータ１０１に代わって行うというものである。
【００６４】
まず、オペレータがコンピュータ１０１に対して設定した、観察範囲３０１、試料有無検査範囲３０２、速度切り替えの基準光量、二次元スキャン速度、ガルバノミラー２０４の駆動パターン、ステージ１０５の高速駆動時速度及び低速駆動時速度などの、試料に対するスキャンを実施するためのパラメータは、シリアル通信線６０３を介して、ＣＰＵ６０２にも設定される。
【００６５】
ＣＰＵ６０２が二次元スキャンを開始させる（Ｓ４０１）と、スキャン中はタイミング回路２０５から出力されるピクセルクロックのエッジに同期して輝度情報のサンプリングが行われる（Ｓ４０２、Ｓ４０３）。このときサンプリングされたデータはコンピュータ１０１内のＲＡＭに保存されると共に、ＣＰＵ６０２にも送られる（Ｓ４０４）。ここで、ＣＰＵ６０２はそれまでに求められている輝度値の総和にこの輝度情報に表されている輝度値を加算する（Ｓ４０４）。
【００６６】
この際、加算値が事前に設定された光量の基準値以上となったかを比較し、基準値以上でステージ１０５の移動速度が高速設定のままであれば、速度設定フラグに「減速」をセットする（Ｓ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０７）。
その後、規定数のピクセルクロックの出力が終わってＸＹ方向のスキャンが終了し、且つ未だ全画像の取得が完了していない場合に（Ｓ４１０、Ｓ４１１）、ステージ１０５の移動速度が高速設定であり且つ速度設定フラグが「減速」とされていれば、ステージ１０５の駆動速度を下げると共にＸＹ方向のスキャン範囲を拡大する処理を行う（Ｓ４１４、Ｓ４１５、Ｓ４１６、Ｓ４１７）。このとき、ＣＰＵ６０２は、タイミング回路２０５の設定を変更すると共に、ＲＡＭ２０１内に設定されているガルバノミラー２０４の駆動パラメータを切り替え、全画像が取得できる範囲（観察範囲３０１）をスキャンできるパターンとする。
【００６７】
一方、ステージ１０５の駆動速度が低速設定であり且つ速度設定フラグが「減速」とされていれば、のままであった場合は、ステージ１０５の駆動速度を上げ、ＸＹ方向のスキャン範囲を減少させる処理を行う（Ｓ４１８、Ｓ４１９、Ｓ４２０、Ｓ４２１）。この場合も、ＣＰＵ６０２は、タイミング回路２０５の設定を変更すると共に、ＲＡＭ２０１内に設定されているガルバノミラー２０４の駆動パラメータを、試料有無の検出のための範囲（試料有無観察範囲３０２）のみをスキャンするパターンに切り替える。
【００６８】
以上のように、図６に要部を示した第二の例では、画像取得範囲の設定とステージの速度との制御をＣＰＵ６０２で行うようにしたことにより、コンピュータ１０１の処理負荷が減少すると共に、処理の負荷が分散したことにより、より早いタイミングでこれらの制御の切り替え動作が可能となる。
【００６９】
以上のように、本発明では、走査型レーザ顕微鏡を用いて試料の立体画像を得る際に、光軸方向への駆動を停止させずに連続して行う場合には、試料からの光量が基準値より小さい場合に光軸方向の速度を上げ、その基準値を上回った場合は速度を下げるようにする。
【００７０】
また、ＸＹ方向のスキャンを実施している間はステージを停止し、次のＸＹスキャンを行う前にステージを一定量動かすという動作を繰り返して立体像を得る場合には、試料から到来する光量が基準値より小さい場合に光軸方向の移動量を増やし、その基準値を上回った場合は移動量を減少させるようにする。
【００７１】
このようにして試料が存在しない部分のＸＹスキャンを短時間で済ませることで、試料の光軸方向の厚みと始点を事前に厳密に調べなくとも、試料全体の画像を短時間で過不足無く得ることができるようになる。
なお、図４及び図５の各々にフローチャートで示した処理をコンピュータ１０１の有しているＣＰＵ（不図示）に行わせるための制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させておき、そのプログラムをその記録媒体からコンピュータ１０１に読み込ませてＣＰＵで実行させるようにしても、図１に示したシステムで上述した制御をコンピュータ１０１に行わせるようにしてもよい。
【００７２】
記録させた制御プログラムをコンピュータ１０１で読み取ることの可能な記録媒体としては、例えば、コンピュータ１０１に内蔵若しくは外付けの付属装置として備えられるＲＯＭやハードディスク装置などの記憶装置、フレキシブルディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどといった、コンピュータに設けられている媒体駆動装置によって読み取り可能な携帯可能記録媒体等が利用できる。
【００７３】
また、このような記録媒体はネットワーク回線を介してコンピュータ１０１と接続される、プログラムサーバとして機能するコンピュータが備えている記憶装置であってもよい。この場合には、制御プログラムを表現するデータ信号で搬送波を変調して得られる伝送信号を、プログラムサーバから伝送媒体であるネットワーク回線を通じてコンピュータ１０１へ伝送するようにし、コンピュータ１０１では受信した伝送信号を復調して制御プログラムを再生することでこの制御プログラムをコンピュータ１０１内のＣＰＵで実行できるようになる。
【００７４】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明を実施する走査型レーザ顕微鏡の構成の第一の例を示す図である。
【図２】ガルバノミラー制御部の構成を示す図である。
【図３】画像取得時における範囲設定の例を示す図である。
【図４】走査制御処理の第一の例の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】走査制御処理の第二の例の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明を実施する走査型レーザ顕微鏡の構成の第二の例の要部を示す図である。
【図７】従来技術に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１１  画像処理部
１２  モニタ
２１  制御部
２２  レーザ光源
２３  ステージ
２４  対物レンズ
２５  対物レンズ駆動部
２６  二次元スキャンユニット
２７  ダイクロイックミラー
２８  集光部
２９  光電変換部
１０１  コンピュータ
１０２  モニタ
１０３  二次元スキャンユニット
１０４  対物レンズ
１０５  ステージ
１０６  ステージ駆動部
１０７  ダイクロイックミラー
１０８  ミラー
１０９  結像レンズ
１１０  スリット
１１１  光電変換部
１１２  レーザ光源
２０１  ＲＡＭ
２０２  Ｄ／Ａコンバータ
２０３  可変利得アンプ
２０４  ガルバノメータ
２０５  タイミング回路
３０１  観察範囲
３０２  試料有無検査範囲
３０３  試料
６０１  通信コントローラ
６０２  ＣＰＵ
【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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【図６】
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【図７】
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