(57)【要約】  本発明は、被照射面へのダメージを抑えながらレーザ走査時の条件設定を確実に行うことの可能なレーザ走査装置及びレーザ走査顕微鏡を提供することを目的とする。そのために本発明のレーザ走査装置は、被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段（１１）と、前記光偏向手段の動作内容をユーザに指定させるユーザインタフェース（２１，２２，２３）と、前記指定された動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段（２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ）と、前記レーザ光をオフしたまま前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の動作内容を測定する試験手段（１１２Ｘ，１１２Ｙ，２０２，２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ）とを備える。
2008010311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、
前記光偏向手段の動作内容をユーザに指定させるユーザインタフェースと、
前記指定された動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、
前記レーザ光をオフしたまま前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の動作内容を測定する試験手段と
を備えたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、
前記光偏向手段の動作内容をユーザに指定させるユーザインタフェースと、
前記指定された動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、
前記レーザ光の強度を前記被走査面の本走査時の強度よりも弱めた状態にて前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の動作内容を測定する試験手段と
を備えたことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査装置において、
前記ユーザインタフェースは、
前記測定された動作内容を前記ユーザへ通知する
ことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のレーザ走査装置において、
前記測定された動作内容を前記指定された動作内容と比較し、前者が後者に近づくように前記駆動信号を修正する修正手段を更に備えた
ことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のレーザ走査装置と、
前記被走査面で発生した光の強度を検出する検出器と
を備えたことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査装置及びレーザ走査顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なレーザ走査顕微鏡には、標本面上をレーザ光でＸ方向へ走査するガルバノミラーと、Ｙ方向に走査するガルバノミラーとが備えられる。これら２つのガルバノミラーを協調的に制御すれば、レーザ光の走査軌跡（以下「走査ライン」という。）を自由曲線にした観察（以下「フリーライン観察」という。）も可能である。例えば、神経細胞の軸索は紐状をしているが、その軸索をなぞるような走査ラインでフリーライン観察を行えば、軸索に生じる高速な変化を捉えることもできる。
【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、実際の走査ラインの細部は、ユーザの指定通りになっているとは限らない。なぜなら、ガルバノミラーの運動は、外部から与えられる駆動信号の波形だけでなく、ミラーの慣性、走査ラインの急峻度、走査速度などに左右されるからである。このためユーザは、最適な走査条件を見出すために走査条件を変化させながらトライ・アンド・エラーを繰り返す必要がある。【０００４】
その一方で、標本が生体である場合はダメージを受け易く、標本が蛍光染色されている場合は退色も生じるので、標本へのレーザ光の照射回数は最小限に抑える必要がある。【０００５】
そこで本発明は、被照射面へのダメージを抑えながらレーザ走査時の条件設定を確実に行うことの可能なレーザ走査装置及びレーザ走査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】
【０００６】
本発明のレーザ走査装置は、被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、前記光偏向手段の動作内容をユーザに指定させるユーザインタフェースと、前記指定された動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、前記レーザ光をオフしたまま前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の動作内容を測定する試験手段とを備えたことを特徴とする。【０００７】
また、本発明のレーザ走査装置は、被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、前記光偏向手段の動作内容をユーザに指定させるユーザインタフェースと、前記指定された動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、前記レーザ光の強度を前記被走査面の本走査時の強度よりも弱めた状態にて前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の動作内容を測定する試験手段とを備えたことを特徴とする。【０００８】
なお、前記ユーザインタフェースは、前記測定された動作内容を前記ユーザへ通知することが望ましい。【０００９】
また、本発明のレーザ走査装置は、前記測定された動作内容を前記指定された動作内容と比較し、前者が後者に近づくように前記駆動信号を修正する修正手段を更に備えることが望ましい。【００１０】
また、本発明のレーザ走査顕微鏡は、本発明のレーザ走査装置と、前記被走査面で発生した光の強度を検出する検出器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被照射面へのダメージを抑えながらレーザ走査時の条件設定を確実に行うことの可能なレーザ走査装置及びレーザ走査顕微鏡が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本システムの全体構成図である。
【図２】ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成図である。
【図３】フリーライン観察時におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャートである。
【図４】設定画面を示す図である。
【図５】駆動波形の生成方法を説明する図である。
【図６】別のタイミングにおける設定画面を示す図である。
【図７】観察情報の表示例を示す図である。
【図８】第２実施形態におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャート（前半）である。
【図９】第２実施形態におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャート（後半）である。
【図１０】第２実施形態の設定画面を示す図である。
【図１１】別のタイミングにおける第２実施形態の設定画面を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、第１実施形態を説明する。本実施形態は、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。【００１４】
先ず、本システムの全体構成を説明する。【００１５】
図１は、本システムの全体構成図である。図１に示すとおり、本システムは、顕微鏡本体１００、コントローラ２０、コンピュータ２１、モニタ２２、マウスやキーボードなどの入力器２３を備える。【００１６】
顕微鏡本体１００には、レーザユニット１、光ファイバ７、コリメートレンズ８、ダイクロイックミラー９、ガルバノスキャナ１１、リレーレンズ１４、対物レンズ１５、標本１６、集光レンズ１７、共焦点検出用のピンホール絞り１８、光検出器１９などが配置される。標本１６は、例えば、不図示のステージ上に支持された蛍光標本であり、ガルバノスキャナ１１には、直列の関係で配置された２つのガルバノミラー（後述するガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙ）が備えられる。【００１７】
レーザユニット１から射出したレーザ光は、光ファイバ７の一端へ入射した後、光ファイバ７の内部を伝搬し、光ファイバ７の他端から射出すると、コリメートレンズ８において平行光束化された後、ダイクロイックミラー９へ入射する。そのレーザ光は、ダイクロイックミラー９を通過し、ガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーで順次反射した後、リレーレンズ１４及び対物レンズ１５を通り標本１６上の１点に集光する。この状態でガルバノスキャナ１１が駆動されると、レーザ光が標本１６上を走査する。【００１８】
標本１６上のレーザ光の集光位置で生じた蛍光は、そのレーザ光と同じ光路を逆に辿り、ダイクロイックミラー９へ向かう。その蛍光は、ダイクロイックミラー９で反射し、集光レンズ１７において集光され、ピンホール絞り１８を通過することで余分な光線を除去した後、光検出器１９へ入射して蛍光信号へと変換される。【００１９】
本システムのコントローラ２０は、レーザユニット１、ガルバノスキャナ１１、光検出器１９を同期制御することにより、レーザ光で標本１６上を走査しながら蛍光信号を繰り返し取り込む。このとき取り込まれた蛍光信号は、観察情報としてコンピュータ２１へ送出され、必要に応じてモニタ２２へ出力されたり、コンピュータ２０により保存されたりする。この観察情報を利用してユーザは標本１６の観察を行う。【００２０】
次に、ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成を詳細に説明する。【００２１】
図２は、ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成図である。図２に示すとおり、ガルバノスキャナ１１には、２つのガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙが備えられる。ガルバノスキャナ１１にレーザ光が投光されている期間にガルバノミラー１１１Ｘが駆動されると、レーザ光が標本１６を所定方向（Ｘ方向）に走査し、ガルバノミラー１１１Ｙが駆動されると、レーザ光が標本１６をＸ方向と垂直な方向（Ｙ方向）に走査する。【００２２】
このうち、ガルバノミラー１１１Ｘには、その駆動回路であるドライバ２０４Ｘが接続され、ガルバノミラー１１１Ｙには、その駆動回路であるドライバ２０４Ｙが接続される。また、ガルバノミラー１１１Ｘには、そのミラーポジションを検出するポジションセンサ１１２Ｘが設けられ、ガルバノミラー１１１Ｙには、そのミラーポジションを検出するポジションセンサ１１２Ｙが設けられる。【００２３】
コントローラ２０には、ガルバノスキャナ１１に専用の制御回路であるスキャナ制御部２０２、レーザユニット１に専用の制御回路であるレーザ制御部２０７、光検出器１９に専用の制御回路である検出器制御部２０８、コントローラ２０の全体を制御するＣＰＵ２０１、コンピュータ２１とのインタフェースをとるインタフェース回路２０９、ＣＰＵ２０１のプログラムを格納したＲＯＭ２０１Ａ、ＣＰＵ２０１の一時的記憶に用いられるＲＡＭ２０１Ｂが備えられる。【００２４】
なお、図２において、符号２０５Ｘ，２０５Ｙで示すのは、ガルバノスキャナ１１から出力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器であり、符号２０３Ｘ，２０３Ｙで示すのは、スキャナ制御部２０２から出力される信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。【００２５】
次に、コンピュータ２１、コントローラ２０、ガルバノスキャナ１１の基本動作を説明する。【００２６】
コンピュータ２１は、観察に先立ちユーザに入力器２３の操作を促し、走査条件を入力させる。この走査条件には、少なくとも、ユーザの所望する走査ラインと走査速度とが含まれ、通常はユーザの所望するレーザ強度なども含まれる。入力された走査条件は、コンピュータ２１からコントローラ２０へ送信される。コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、インタフェース回路２０９を介して走査条件を認識する。【００２７】
ＣＰＵ２０１は、認識した走査条件に応じてレーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、スキャナ制御部２０２に対し必要な情報を記録することにより、レーザユニット１、光検出器１９、ガルバノスキャナ１１の設定を行う。【００２８】
因みに、ガルバノスキャナ１１の設定では、ＣＰＵ２０１は、走査条件に含まれる設定ラインと設定速度の情報とに基づき、ガルバノスキャナ１１のドライバ２０４Ｘへ与えるべき駆動信号の波形（以下「Ｘ駆動波形」という。）と、ドライバ２０４Ｙへ与えるべき駆動信号の波形（以下「Ｙ駆動波形」という。）とを生成し、それら波形の情報をスキャナ制御部２０２のメモリ２０２Ａへ格納する。【００２９】
その後、観察情報の取得時には、ＣＰＵ２０１は以上の設定下においてレーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動する。【００３０】
このとき、スキャナ制御部２０２は、メモリ２０２Ａに格納されたＸ駆動波形の情報に応じて駆動信号を生成し、それをＤ／Ａ変換器２０３Ｘを介してドライバ２０４Ｘへ順次送出する。また、スキャナ制御部２０２は、メモリ２０２Ａに格納されたＹ駆動波形の情報に応じて駆動信号を生成し、それをＤ／Ａ変換器２０３Ｙを介してドライバ２０４Ｙへ順次送出する。これによって、ガルバノスキャナ１１が駆動される。【００３１】
また、スキャナ制御部２０２は、ガルバノスキャナ１１の駆動中、ポジションセンサ１１２Ｘから出力される信号（以下「Ｘポジション信号」という。）と、ポジションセンサ１１２Ｙから出力される信号（以下「Ｙポジション信号」という。）とを、Ａ／Ｄ変換器２０５Ｘ，２０５Ｙを介してサンプリングし、メモリ２０２Ａへ格納する。このサンプリングレートは十分に高く、コントローラ２０におけるデータサンプリング信号周波数以上である。このようにして取り込まれたＸポジション信号及びＹポジション信号は、次に説明するフリーライン観察時に有効利用される。【００３２】
次に、フリーライン観察時におけるコントローラ２０、コンピュータ２１の動作を説明する。【００３３】
図３は、フリーライン観察時におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャートである。コントローラ２０の動作プログラム（制御プログラム）は、コントローラ２０のＲＯＭ２０１Ａなどに予め格納されており、コンピュータ２１の動作プログラム（操作プログラム）は、コンピュータ２１のハードディスクなどに予め格納されている。【００３４】
（ステップＳ２１）
先ず、コンピュータ２１は、ユーザに対し走査ライン、走査速度、レーザ強度などの走査条件をＧＵＩ環境で入力させるため、モニタ２２上に例えば図４に示すような設定画面を表示する。【００３５】
図４に示すとおり、設定画面には標本１６の観察範囲（対物レンズ１５の視野内）の画像Ｉが表示されている。この画像Ｉは、例えば、本システムによる通常観察によって取得されたものである。通常観察とは、レーザ強度を低強度、走査ラインをストライプ状に設定して観察情報を取得するものである。【００３６】
ユーザは、入力器２３を操作し、この設定画面上で走査ラインＬ１を描画したり、走査速度Ｂ１やレーザ強度Ｂ０などを文字入力したりする。【００３７】
なお、この設定画面には、テスト釦Ｂ２や本走査釦Ｂ３なども配置されており、ユーザは所望するタイミングでこれらの釦を選択することにより、テスト指示や本走査指示をコンピュータ２１へ入力することもできる。【００３８】
（ステップＳ２２ＹＥＳ→Ｓ２３）
テスト釦Ｂ２が選択されると、コンピュータ２１は、その時点で表示されていた走査ラインＬ１及び走査速度Ｂ１の情報を、それぞれユーザによる設定ライン及び設定速度の情報としてテスト指示と共にコントローラ２０へ送信する。【００３９】
（ステップＳ１１ＹＥＳ→Ｓ１２）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン及び設定速度の情報とテスト指示とを受信すると、情報に応じてガルバノスキャナ１１の設定を行う。【００４０】
具体的に、ＣＰＵ２０１は、図５（ａ）に示すとおり、設定ラインを複数の単位ベクトルに分解する。単位ベクトルのサイズは、設定速度の増加関数である。ＣＰＵ２０１は、分解後の設定ラインのＸ成分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｘ駆動波形（図５（ｂ））を生成し、分解後の設定ラインのＹ成分を所定の変換特性で電圧値へ変換することにより、Ｙ駆動波形（図５（ｃ））を生成する。所定の変換特性は、ガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙの応答特性を考慮して予め決められた特性である。さらに、ＣＰＵ２０１は、生成したＸ駆動波形及びＹ駆動波形の情報を、スキャナ制御部２０２のメモリ２０２Ａへ格納する。【００４１】
（ステップＳ１３）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、以上の設定下でスキャナ制御部２０２へ指示を与え、ガルバノスキャナ１１を駆動する。但し、このときＣＰＵ２０１は、レーザユニット１、光検出器１９については何ら駆動しないので、標本１６にレーザ光が入射することは無い。【００４２】
また、ガルバノスキャナ１１の駆動中、ガルバノスキャナ１１から出力されるＸポジション信号及びＹポジション信号は、スキャナ制御部２０２によってサンプリングされ、メモリ２０２Ａへと順次格納される。格納された信号は、ガルバノスキャナ１１による実際の走査ライン（＝同じ設定下でレーザ光を照射しながらガルバノスキャナ１１を駆動した場合のレーザ光の走査ライン）を表している。以下、このようにして測定された実際の走査ラインを、設定ラインと区別するために「実測ライン」という。【００４３】
以上のステップＳ１２，１３がテストである。【００４４】
（ステップＳ１４）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、メモリ２０２Ａに格納されたＸポジション信号及びＹポジション信号を読み出し、それを画像Ｉ上の座標へ変換することにより実測ラインを算出し、その実測ラインの情報をコンピュータ２１へ送信する。【００４５】
（ステップＳ２４ＹＥＳ→Ｓ２５）
コンピュータ２１は、実測ラインの情報を受信すると、図６に示すとおり設定画面上に走査ラインＬ１と共に実測ラインＬ２を表示する。この表示により、ユーザは、自分の入力した走査ラインＬ１と実測ラインＬ２とのズレを直感的に認識することができる。【００４６】
例えば、走査ラインＬ１が比較的急峻であり、走査速度Ｂ１が比較的速かった場合には、実測ラインＬ２は走査ラインＬ１よりも緩やかなカーブを描く。【００４７】
（ステップＳ２６ＮＯ→Ｓ２２）
ユーザが実測ラインＬ２に不満を持った場合は、走査ラインＬ１を緩やかなカーブに描き直したり、走査速度Ｂ１を低速度側に変更したりした後、再びテスト釦Ｂ２を選択すればよい。テスト釦Ｂ２が選択されると、上述したテストが繰り返される。【００４８】
（ステップＳ２６ＹＥＳ→Ｓ２７）
ユーザが実測ラインＬ２に満足した場合は、本走査釦Ｂ３を選択すればよい。本走査釦Ｂ３が選択されると、コンピュータ２１は、その時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１、レーザ強度Ｂ０の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定強度の情報として本走査指示と共にコントローラ２０へ送信する。【００４９】
（ステップＳ１５ＹＥＳ，Ｓ１６）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定強度の情報と、本走査指示とを受信すると、それらの情報に応じてレーザユニット１，ガルバノスキャナ１１，光検出器１９の設定を行う。因みに、設定ラインと設定速度とが前回値と同じであった場合は、ガルバノスキャナ１１の設定は省略される。【００５０】
（ステップＳ１７）
以上の設定下で、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、レーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動し、観察情報を取得する。この観察情報の取得は、例えば、複数回連続して繰り返される。以上のステップＳ１６，１７が本走査である。【００５１】
（ステップＳ１８）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、本走査で取得した観察情報を、本走査時の走査条件の情報などと共にコンピュータ２１へ送信する。【００５２】
（ステップＳ２８ＹＥＳ→Ｓ２９）
コンピュータ２１は、観察情報を受信すると、その観察情報を例えば図７に示すとおりモニタ２２上に表示する。図７は、時間ｔ０からｔｎまで実測ラインＬ２の始点Ｐ１から終点Ｐ２間を複数回レーザ走査して取得した各走査ライン情報を、時系列に縦に並べた図である。このような表示によると、反応を検出している部分（黒塗り部分）が、次第にＰ１からＰ２へ移動している様子が明白となる（以上、ステップＳ２９）。【００５３】
以上、本システムのテスト（ステップＳ１２，１３）では、ユーザの指定した走査条件の下でレーザ光を照射せずにガルバノスキャナ１１だけを駆動し、そのときの実際の走査ライン（実測ライン）を測定する。よって、このテストでは、標本１６の退色やダメージを防ぎながら実測ラインの情報を取得することができる。【００５４】
そして、テストの後、実測ラインＬ２がモニタ２２に表示されるので（図６参照）、ユーザは自分の設定した走査条件の良否を判断し、走査条件の変更、本走査、再テストなどの所望の指示を本システムへ与えることができる。【００５５】
また、本システムでは、実測ラインＬ２と一緒にユーザの設定した走査ラインＬ１も表示されるので（図６参照）、ユーザは両者のズレを直感的に認識することができる。【００５６】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態を説明する。本実施形態は、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、走査条件の詳細を自動修正する最適化機能が搭載された点にある。【００５７】
そのため、本システムのコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作には、図８及び図９に示す動作が加わり、図１０に示すとおり設定画面には、最適化釦Ｂ４が配置される。また、設定画面には、ユーザが所望する最適化マージンＢ５を入力するための領域も設けられる。最適化マージンとは、最適化後の実測ラインと設定ラインとのズレの許容範囲のことであり、例えば、画像Ｉ上のピクセル数などで表される。【００５８】
以下、図８，図９に示す動作を詳しく説明する。【００５９】
（ステップＳ４１ＹＥＳ→Ｓ４２）
コンピュータ２１は、最適化釦Ｂ４が選択されると、その時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１、最適化マージンＢ５の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定マージンの情報として最適化指示と共にコントローラ２０へ送信する。【００６０】
（ステップＳ３１）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定マージンの情報と最適化指示とを受信すると、その設定ライン及び設定速度によるテスト（図３ステップＳ１２，Ｓ１３）が既に実行されたか否かを判定する。【００６１】
（ステップＳ３２ＮＯ→Ｓ３３）
テストが未だ実行されていなかった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン及び設定速度でテストを実行する。このテストは、ステップＳ１２，Ｓ１３と同様に行われる。【００６２】
（ステップＳ３２ＹＥＳ）
テストが実行済みであった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、ステップＳ３３をスキップしてステップＳ３４へ進む。【００６３】
（ステップＳ３４）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、この時点でメモリ２０２Ａに格納されているＸポジション信号及びＹポジション信号を読み出し、それを画像Ｉ上の座標へ変換することで、実測ラインを算出する。【００６４】
さらに、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その実測ラインをユーザによる設定ラインから減算し、両者の差分を算出する。このとき、ＣＰＵ２０１は、実測ラインと設定ラインとをそれぞれ複数の単位ベクトルに分解してから、単位ベクトル毎にＸ方向の差分とＹ方向の差分とをそれぞれ算出する。単位ベクトルのサイズは、設定速度の増加関数であり、ガルバノスキャナ１１の駆動波形の生成時に使用されるものと同じである。【００６５】
（ステップＳ３５）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、算出した差分の大きさがユーザによる設定マージン以内に収まっているか否かを判定する。【００６６】
（ステップＳ３５ＮＯ→Ｓ３６）
差分の大きさが設定マージン以内に収まっていない場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、Ｘ方向の差分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｘ駆動波形の修正量ΔＶX（ｔ）を取得する。また、ＣＰＵ２０１は、Ｙ方向の差分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｙ駆動波形の修正量ΔＶX（ｔ）を取得する。なお、所定の変換式は、ガルバノスキャナ１１の駆動波形の生成時に使用されるものと同じである。【００６７】
さらに、ＣＰＵ２０１は、その時点でメモリ２０２Ａに格納されているＸ駆動波形に修正量ΔＶX（ｔ）を加算することにより、そのＸ駆動波形を修正する。また、ＣＰＵ２０１は、その時点でメモリ２０２Ａに格納されているＹ駆動波形に対し修正量ΔＶY（ｔ）を加算することにより、そのＹ駆動波形を修正する。【００６８】
（ステップＳ３７）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が、ガルバノスキャナ１１の限界周波数内に収まるか否かを判定する。ここで、限界周波数は、ユーザによる設定速度とガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙの応答特性とによって決まるものであり、設定速度が速いときほど限界周波数も低くなる。【００６９】
（ステップＳ３７ＮＯ→Ｓ３８）
修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が限界周波数内に収まらなかった場合には、設定速度を１段階低く変更した上でステップＳ３４へ戻り、差分の算出を改めて行う。【００７０】
（ステップＳ３７ＹＥＳ→Ｓ３３）
修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が限界周波数内に収まった場合には、ステップＳ３３へ戻り、修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形で再テストを行う。以上のステップＳ３３〜Ｓ３８が最適化である。【００７１】
（ステップＳ３５ＹＥＳ→Ｓ３９）
その後、ステップＳ３４で算出される差分の大きさが設定マージン以内に収まると、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、最適化を終了し、最適化後の設定速度及び実測ラインの情報をコンピュータ２１へ送信する。なお、実測ラインの算出方法は、前述したとおりである。【００７２】
（ステップＳ４３ＹＥＳ→Ｓ４４）
コンピュータ２１は、最適化後の設定速度及び実測ラインの情報を受信すると、それらの情報を、例えば図１１に示すとおり設定画面へ反映させる。図１１において符号Ｂ１’で示すのが最適化後の設定速度であり、符号Ｌ２’で示すのが最適化後の実測ラインである。これによって、ユーザは最適化の結果を確認することができる。【００７３】
（ステップＳ４５ＹＥＳ→Ｓ４８）
その後、本走査釦Ｂ３が選択されると、コンピュータ２１はその時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１’、レーザ強度Ｂ０、最適化マージンＢ５の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定強度、設定マージンの情報として本走査指示と共にコントローラ２０へ送信する。【００７４】
（ステップＳ３０１ＹＥＳ→Ｓ３０２）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定強度、設定マージンの情報と本走査指示とを受信すると、その設定ライン、設定速度、設定マージンによる最適化が既に実行されたか否かを判定する。【００７５】
（ステップＳ３０２ＮＯ→Ｓ３０３）
最適化が未だ実行されていなかった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン、設定速度、設定強度に応じてレーザユニット１、光検出器１９、ガルバノスキャナ１１を設定する。【００７６】
（ステップＳ３０２ＹＥＳ）
一方、最適化が実行済みであった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン、設定速度、設定強度に応じてレーザユニット１、光検出器１９のみを設定し、ガルバノスキャナ１１の設定内容（駆動波形）については、最適化後の状態のまま保存する。【００７７】
（ステップＳ３０５）
以上の設定下で、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、レーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動し、観察情報を取得する。この観察情報の取得は、例えば複数回連続して繰り返される。以上のステップＳ３０３，３０４，３０５が本走査である。【００７８】
（ステップＳ３０６）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、本走査で取得した観察情報を、本走査時の走査条件などと共にコンピュータ２１へ送信する。【００７９】
（ステップＳ４９ＹＥＳ→Ｓ５０）
コンピュータ２１は、観察情報を受信すると、その観察情報をモニタ２２上に表示する。このときの表示方法は、例えば図７に示したとおりである（以上、ステップＳ５０）。【００８０】
以上、本システムの最適化（ステップＳ３３〜Ｓ３８）では、実測ラインと設定ラインとの差異が設定マージン以内に収まるまで（ステップＳ３５でＹＥＳとなるまで）、テスト及び駆動波形の修正が繰り返される（ステップＳ３６）。この繰り返しにより、駆動波形は徐々に最適値に近づくことになる。また、この最適化では、必要に応じて設定速度を低速側に修正して最適値にする。したがって、本システムの最適化によれば、走査条件の詳細が自動的に最適化される。【００８１】
なお、本システムのステップＳ３４では、実測ラインと設定ラインとの差異を算出してから、その差異を電圧値へ変換したが、実測ラインと設定ラインとを電圧値へ変換してから、両者の差異を算出してもよい。但し、その場合、ステップＳ３５における判定基準（設定マージン）を電圧値へ変換する必要が生じると共に、ステップＳ３６における変換は不要となる。【００８２】
また、本システムの最適化（ステップＳ３３〜Ｓ３８）では、テスト及び駆動波形の修正が、実測ラインと設定ラインとの差異が設定マージン以内に収まるまで（ステップＳ３５ＹＥＳとなるまで）繰り返されたが、予め決められた回数だけ繰り返されることとしてもよい。また、その繰り返し回数は、ユーザが指定可能であってもよい。【００８３】
また、本システムの本走査（ステップＳ３０３〜Ｓ３０５）では、最適化が実行済みであった場合には、最適化後の駆動波形が自動的に採用されたが、最適化後の駆動波形を採用するか、改めて生成された駆動波形を採用するかをユーザに選択させ、その選択結果に従うこととしてもよい。【００８４】
また、本システムのコントローラ２０及びコンピュータ２１は、最適化後に次のとおり動作してもよい。【００８５】
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、最適化後の駆動波形の情報をコンピュータ２１へ送信する。コンピュータ２１は、受信した駆動波形の情報を、ユーザからの指示に応じて保存する。このとき、駆動波形の情報は、標本１６の画像Ｉの情報に対応付けられる。その後、コンピュータ２１は、ユーザから駆動波形の呼び出し指示があると、保存された駆動波形の情報を読み出してコントローラ２０へ送信する。その場合、コントローラ２０は、受信した駆動波形をメモリ２０２Ａへ書き込むことでガルバノスキャナ１１の設定を行う。このような動作によれば、最適化に関する処理の実行回数を、必要最小限に抑えることができる。また、ユーザは、最適化後の駆動波形を所望するタイミングで呼び出して使用することができる。【００８６】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、実測ラインを算出する際に、レーザユニット１からレーザを照射せずにガルバノスキャナ１１だけを駆動する例を示したが、本発明はこれに限られず、本走査で照射するレーザ光の強度よりも弱い強度でレーザユニット１からレーザを照射しつつガルバノスキャナ１１を駆動してもよい。このようにレーザ光の強度を本走査時の強度より弱めるだけでも、標本１６の退色やダメージは抑えられる。【００８７】
［その他］
なお、上述した顕微鏡本体１００は、蛍光検出の機能と共焦点検出の機能との双方を搭載したレーザ走査顕微鏡であったが、蛍光検出の機能と共焦点検出の機能の一方又は双方を搭載しないレーザ走査顕微鏡にも本発明は適用可能である。また、検出機能を搭載しないレーザ走査装置にも本発明は適用可能である。
【図１】
2008010311.tif 000003
【図２】
2008010311.tif 000004
【図３】
2008010311.tif 000005
【図４】
2008010311.tif 000006
【図５】
2008010311.tif 000007
【図６】
2008010311.tif 000008
【図７】
2008010311.tif 000009
【図８】
2008010311.tif 000010
【図９】
2008010311.tif 000011
【図１０】
2008010311.tif 000012
【図１１】
2008010311.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、
前記被走査面に設けられた標本の観察像を表示するとともに、少なくとも前記観察像に対する前記レーザ光の所望の走査軌跡を、前記偏向手段の所望の動作内容としてユーザに指定させるユーザインタフェースと、
前記指定された所望の動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、
前記レーザ光をオフしたまま前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の実際の動作内容を測定する試験手段とを備え、
前記ユーザインタフェースは、
前記測定された実際の動作内容を前記レーザ光の実際の走査軌跡として前記観察像に対して表示する
ことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、
前記被走査面に設けられた標本の観察像を表示するとともに、少なくとも前記観察像に対する前記レーザ光の所望の走査軌跡を、前記光偏向手段の所望の動作内容としてユーザに指定させるユーザインタフェースと、
前記指定された所望の動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、
前記レーザ光の強度を前記被走査面の本走査時の強度よりも弱めた状態にて前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の実際の動作内容を測定する試験手段とを備え、
前記ユーザインタフェースは、
前記測定された実際の動作内容を前記レーザ光の実際の走査軌跡として前記観察像に対して表示する
ことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザ走査装置において、
前記所望の走査軌跡が自由曲線であることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のレーザ走査装置において、
前記測定された実際の動作内容を前記指定された所望の動作内容と比較し、前者が後者に近づくように前記駆動信号を修正する修正手段を更に備えた
ことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のレーザ走査装置と、
前記標本から発生した光の強度を検出する検出器と
を備えたことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査装置及びレーザ走査顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なレーザ走査顕微鏡には、標本面上をレーザ光でＸ方向へ走査するガルバノミラーと、Ｙ方向に走査するガルバノミラーとが備えられる。これら２つのガルバノミラーを協調的に制御すれば、レーザ光の走査軌跡（以下「走査ライン」という。）を自由曲線にした観察（以下「フリーライン観察」という。）も可能である。例えば、神経細胞の軸索は紐状をしているが、その軸索をなぞるような走査ラインでフリーライン観察を行えば、軸索に生じる高速な変化を捉えることもできる。
【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、実際の走査ラインの細部は、ユーザの指定通りになっているとは限らない。なぜなら、ガルバノミラーの運動は、外部から与えられる駆動信号の波形だけでなく、ミラーの慣性、走査ラインの急峻度、走査速度などに左右されるからである。このためユーザは、最適な走査条件を見出すために走査条件を変化させながらトライ・アンド・エラーを繰り返す必要がある。
【０００４】
その一方で、標本が生体である場合はダメージを受け易く、標本が蛍光染色されている場合は退色も生じるので、標本へのレーザ光の照射回数は最小限に抑える必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、被照射面へのダメージを抑えながらレーザ走査時の条件設定を確実に行うことの可能なレーザ走査装置及びレーザ走査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】
【０００６】
本発明のレーザ走査装置は、被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、前記被走査面に設けられた標本の観察像を表示するとともに、少なくとも前記観察増に対する前記レーザ光の所望の走査軌跡を、前記光偏向手段の所望の動作内容としてユーザに指定させるユーザインタフェースと、前記指定された所望の動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、前記レーザ光をオフしたまま前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の実際の動作内容を測定する試験手段とを備え、前記ユーザインタフェースは、前記測定された実際の動作内容を前記レーザ光の実際の走査軌跡として前記観察像に対して表示する。
【０００７】
また、本発明のレーザ走査装置は、被走査面へ向かうレーザ光の光路に配置される光偏向手段と、前記被走査面に設けられた標本の観察像を表示するとともに、少なくとも前記観察像に対する前記レーザ光の所望の走査軌跡を、前記光偏向手段の所望の動作内容としてユーザに指定させるユーザインタフェースと、前記指定された所望の動作内容に応じて前記光偏向手段の駆動信号を生成する生成手段と、前記レーザ光の強度を前記被走査面の本走査時の強度よりも弱めた状態にて前記駆動信号で前記光偏向手段を試験的に駆動すると共に、その駆動中における前記光偏向手段の実際の動作内容を測定する試験手段とを備え、前記ユーザインタフェースは、前記測定された実際の動作内容を前記レーザ光の実際の走査軌跡として前記観察像に対して表示する。
【０００８】
なお、前記所望の走査軌跡は自由曲線であることが望ましい。
【０００９】
また、本発明のレーザ走査装置は、前記測定された実際の動作内容を前記指定された所望の動作内容と比較し、前者が後者に近づくように前記駆動信号を修正する修正手段を更に備えることが望ましい。
【００１０】
また、本発明のレーザ走査顕微鏡は、本発明のレーザ走査装置と、前記標本から発生した光の強度を検出する検出器とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被照射面へのダメージを抑えながらレーザ走査時の条件設定を確実に行うことの可能なレーザ走査装置及びレーザ走査顕微鏡が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、第１実施形態を説明する。本実施形態は、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。
【００１３】
先ず、本システムの全体構成を説明する。
【００１４】
図１は、本システムの全体構成図である。図１に示すとおり、本システムは、顕微鏡本体１００、コントローラ２０、コンピュータ２１、モニタ２２、マウスやキーボードなどの入力器２３を備える。
【００１５】
顕微鏡本体１００には、レーザユニット１、光ファイバ７、コリメートレンズ８、ダイクロイックミラー９、ガルバノスキャナ１１、リレーレンズ１４、対物レンズ１５、標本１６、集光レンズ１７、共焦点検出用のピンホール絞り１８、光検出器１９などが配置される。標本１６は、例えば、不図示のステージ上に支持された蛍光標本であり、ガルバノスキャナ１１には、直列の関係で配置された２つのガルバノミラー（後述するガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙ）が備えられる。
【００１６】
レーザユニット１から射出したレーザ光は、光ファイバ７の一端へ入射した後、光ファイバ７の内部を伝搬し、光ファイバ７の他端から射出すると、コリメートレンズ８において平行光束化された後、ダイクロイックミラー９へ入射する。そのレーザ光は、ダイクロイックミラー９を通過し、ガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーで順次反射した後、リレーレンズ１４及び対物レンズ１５を通り標本１６上の１点に集光する。この状態でガルバノスキャナ１１が駆動されると、レーザ光が標本１６上を走査する。
【００１７】
標本１６上のレーザ光の集光位置で生じた蛍光は、そのレーザ光と同じ光路を逆に辿り、ダイクロイックミラー９へ向かう。その蛍光は、ダイクロイックミラー９で反射し、集光レンズ１７において集光され、ピンホール絞り１８を通過することで余分な光線を除去した後、光検出器１９へ入射して蛍光信号へと変換される。
【００１８】
本システムのコントローラ２０は、レーザユニット１、ガルバノスキャナ１１、光検出器１９を同期制御することにより、レーザ光で標本１６上を走査しながら蛍光信号を繰り返し取り込む。このとき取り込まれた蛍光信号は、観察情報としてコンピュータ２１へ送出され、必要に応じてモニタ２２へ出力されたり、コンピュータ２０により保存されたりする。この観察情報を利用してユーザは標本１６の観察を行う。
【００１９】
次に、ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成を詳細に説明する。
【００２０】
図２は、ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成図である。図２に示すとおり、ガルバノスキャナ１１には、２つのガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙが備えられる。ガルバノスキャナ１１にレーザ光が投光されている期間にガルバノミラー１１１Ｘが駆動されると、レーザ光が標本１６を所定方向（Ｘ方向）に走査し、ガルバノミラー１１１Ｙが駆動されると、レーザ光が標本１６をＸ方向と垂直な方向（Ｙ方向）に走査する。
【００２１】
このうち、ガルバノミラー１１１Ｘには、その駆動回路であるドライバ２０４Ｘが接続され、ガルバノミラー１１１Ｙには、その駆動回路であるドライバ２０４Ｙが接続される。また、ガルバノミラー１１１Ｘには、そのミラーポジションを検出するポジションセンサ１１２Ｘが設けられ、ガルバノミラー１１１Ｙには、そのミラーポジションを検出するポジションセンサ１１２Ｙが設けられる。
【００２２】
コントローラ２０には、ガルバノスキャナ１１に専用の制御回路であるスキャナ制御部２０２、レーザユニット１に専用の制御回路であるレーザ制御部２０７、光検出器１９に専用の制御回路である検出器制御部２０８、コントローラ２０の全体を制御するＣＰＵ２０１、コンピュータ２１とのインタフェースをとるインタフェース回路２０９、ＣＰＵ２０１のプログラムを格納したＲＯＭ２０１Ａ、ＣＰＵ２０１の一時的記憶に用いられるＲＡＭ２０１Ｂが備えられる。
【００２３】
なお、図２において、符号２０５Ｘ，２０５Ｙで示すのは、ガルバノスキャナ１１から出力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器であり、符号２０３Ｘ，２０３Ｙで示すのは、スキャナ制御部２０２から出力される信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。
【００２４】
次に、コンピュータ２１、コントローラ２０、ガルバノスキャナ１１の基本動作を説明する。
【００２５】
コンピュータ２１は、観察に先立ちユーザに入力器２３の操作を促し、走査条件を入力させる。この走査条件には、少なくとも、ユーザの所望する走査ラインと走査速度とが含まれ、通常はユーザの所望するレーザ強度なども含まれる。入力された走査条件は、コンピュータ２１からコントローラ２０へ送信される。コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、インタフェース回路２０９を介して走査条件を認識する。
【００２６】
ＣＰＵ２０１は、認識した走査条件に応じてレーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、スキャナ制御部２０２に対し必要な情報を記録することにより、レーザユニット１、光検出器１９、ガルバノスキャナ１１の設定を行う。
【００２７】
因みに、ガルバノスキャナ１１の設定では、ＣＰＵ２０１は、走査条件に含まれる設定ラインと設定速度の情報とに基づき、ガルバノスキャナ１１のドライバ２０４Ｘへ与えるべき駆動信号の波形（以下「Ｘ駆動波形」という。）と、ドライバ２０４Ｙへ与えるべき駆動信号の波形（以下「Ｙ駆動波形」という。）とを生成し、それら波形の情報をスキャナ制御部２０２のメモリ２０２Ａへ格納する。
【００２８】
その後、観察情報の取得時には、ＣＰＵ２０１は以上の設定下においてレーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動する。
【００２９】
このとき、スキャナ制御部２０２は、メモリ２０２Ａに格納されたＸ駆動波形の情報に応じて駆動信号を生成し、それをＤ／Ａ変換器２０３Ｘを介してドライバ２０４Ｘへ順次送出する。また、スキャナ制御部２０２は、メモリ２０２Ａに格納されたＹ駆動波形の情報に応じて駆動信号を生成し、それをＤ／Ａ変換器２０３Ｙを介してドライバ２０４Ｙへ順次送出する。これによって、ガルバノスキャナ１１が駆動される。
【００３０】
また、スキャナ制御部２０２は、ガルバノスキャナ１１の駆動中、ポジションセンサ１１２Ｘから出力される信号（以下「Ｘポジション信号」という。）と、ポジションセンサ１１２Ｙから出力される信号（以下「Ｙポジション信号」という。）とを、Ａ／Ｄ変換器２０５Ｘ，２０５Ｙを介してサンプリングし、メモリ２０２Ａへ格納する。このサンプリングレートは十分に高く、コントローラ２０におけるデータサンプリング信号周波数以上である。このようにして取り込まれたＸポジション信号及びＹポジション信号は、次に説明するフリーライン観察時に有効利用される。
【００３１】
次に、フリーライン観察時におけるコントローラ２０、コンピュータ２１の動作を説明する。
【００３２】
図３は、フリーライン観察時におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャートである。コントローラ２０の動作プログラム（制御プログラム）は、コントローラ２０のＲＯＭ２０１Ａなどに予め格納されており、コンピュータ２１の動作プログラム（操作プログラム）は、コンピュータ２１のハードディスクなどに予め格納されている。
【００３３】
（ステップＳ２１）
先ず、コンピュータ２１は、ユーザに対し走査ライン、走査速度、レーザ強度などの走査条件をＧＵＩ環境で入力させるため、モニタ２２上に例えば図４に示すような設定画面を表示する。
【００３４】
図４に示すとおり、設定画面には標本１６の観察範囲（対物レンズ１５の視野内）の画像Ｉが表示されている。この画像Ｉは、例えば、本システムによる通常観察によって取得されたものである。通常観察とは、レーザ強度を低強度、走査ラインをストライプ状に設定して観察情報を取得するものである。
【００３５】
ユーザは、入力器２３を操作し、この設定画面上で走査ラインＬ１を描画したり、走査速度Ｂ１やレーザ強度Ｂ０などを文字入力したりする。
【００３６】
なお、この設定画面には、テスト釦Ｂ２や本走査釦Ｂ３なども配置されており、ユーザは所望するタイミングでこれらの釦を選択することにより、テスト指示や本走査指示をコンピュータ２１へ入力することもできる。
【００３７】
（ステップＳ２２ＹＥＳ→Ｓ２３）
テスト釦Ｂ２が選択されると、コンピュータ２１は、その時点で表示されていた走査ラインＬ１及び走査速度Ｂ１の情報を、それぞれユーザによる設定ライン及び設定速度の情報としてテスト指示と共にコントローラ２０へ送信する。
【００３８】
（ステップＳ１１ＹＥＳ→Ｓ１２）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン及び設定速度の情報とテスト指示とを受信すると、情報に応じてガルバノスキャナ１１の設定を行う。
【００３９】
具体的に、ＣＰＵ２０１は、図５（ａ）に示すとおり、設定ラインを複数の単位ベクトルに分解する。単位ベクトルのサイズは、設定速度の増加関数である。ＣＰＵ２０１は、分解後の設定ラインのＸ成分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｘ駆動波形（図５（ｂ））を生成し、分解後の設定ラインのＹ成分を所定の変換特性で電圧値へ変換することにより、Ｙ駆動波形（図５（ｃ））を生成する。所定の変換特性は、ガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙの応答特性を考慮して予め決められた特性である。さらに、ＣＰＵ２０１は、生成したＸ駆動波形及びＹ駆動波形の情報を、スキャナ制御部２０２のメモリ２０２Ａへ格納する。
【００４０】
（ステップＳ１３）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、以上の設定下でスキャナ制御部２０２へ指示を与え、ガルバノスキャナ１１を駆動する。但し、このときＣＰＵ２０１は、レーザユニット１、光検出器１９については何ら駆動しないので、標本１６にレーザ光が入射することは無い。
【００４１】
また、ガルバノスキャナ１１の駆動中、ガルバノスキャナ１１から出力されるＸポジション信号及びＹポジション信号は、スキャナ制御部２０２によってサンプリングされ、メモリ２０２Ａへと順次格納される。格納された信号は、ガルバノスキャナ１１による実際の走査ライン（＝同じ設定下でレーザ光を照射しながらガルバノスキャナ１１を駆動した場合のレーザ光の走査ライン）を表している。以下、このようにして測定された実際の走査ラインを、設定ラインと区別するために「実測ライン」という。
【００４２】
以上のステップＳ１２，１３がテストである。
【００４３】
（ステップＳ１４）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、メモリ２０２Ａに格納されたＸポジション信号及びＹポジション信号を読み出し、それを画像Ｉ上の座標へ変換することにより実測ラインを算出し、その実測ラインの情報をコンピュータ２１へ送信する。
【００４４】
（ステップＳ２４ＹＥＳ→Ｓ２５）
コンピュータ２１は、実測ラインの情報を受信すると、図６に示すとおり設定画面上に走査ラインＬ１と共に実測ラインＬ２を表示する。この表示により、ユーザは、自分の入力した走査ラインＬ１と実測ラインＬ２とのズレを直感的に認識することができる。
【００４５】
例えば、走査ラインＬ１が比較的急峻であり、走査速度Ｂ１が比較的速かった場合には、実測ラインＬ２は走査ラインＬ１よりも緩やかなカーブを描く。
【００４６】
（ステップＳ２６ＮＯ→Ｓ２２）
ユーザが実測ラインＬ２に不満を持った場合は、走査ラインＬ１を緩やかなカーブに描き直したり、走査速度Ｂ１を低速度側に変更したりした後、再びテスト釦Ｂ２を選択すればよい。テスト釦Ｂ２が選択されると、上述したテストが繰り返される。
【００４７】
（ステップＳ２６ＹＥＳ→Ｓ２７）
ユーザが実測ラインＬ２に満足した場合は、本走査釦Ｂ３を選択すればよい。本走査釦Ｂ３が選択されると、コンピュータ２１は、その時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１、レーザ強度Ｂ０の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定強度の情報として本走査指示と共にコントローラ２０へ送信する。
【００４８】
（ステップＳ１５ＹＥＳ，Ｓ１６）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定強度の情報と、本走査指示とを受信すると、それらの情報に応じてレーザユニット１，ガルバノスキャナ１１，光検出器１９の設定を行う。因みに、設定ラインと設定速度とが前回値と同じであった場合は、ガルバノスキャナ１１の設定は省略される。
【００４９】
（ステップＳ１７）
以上の設定下で、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、レーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動し、観察情報を取得する。この観察情報の取得は、例えば、複数回連続して繰り返される。以上のステップＳ１６，１７が本走査である。
【００５０】
（ステップＳ１８）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、本走査で取得した観察情報を、本走査時の走査条件の情報などと共にコンピュータ２１へ送信する。
【００５１】
（ステップＳ２８ＹＥＳ→Ｓ２９）
コンピュータ２１は、観察情報を受信すると、その観察情報を例えば図７に示すとおりモニタ２２上に表示する。図７は、時間ｔ０からｔｎまで実測ラインＬ２の始点Ｐ１から終点Ｐ２間を複数回レーザ走査して取得した各走査ライン情報を、時系列に縦に並べた図である。このような表示によると、反応を検出している部分（黒塗り部分）が、次第にＰ１からＰ２へ移動している様子が明白となる（以上、ステップＳ２９）。
【００５２】
以上、本システムのテスト（ステップＳ１２，１３）では、ユーザの指定した走査条件の下でレーザ光を照射せずにガルバノスキャナ１１だけを駆動し、そのときの実際の走査ライン（実測ライン）を測定する。よって、このテストでは、標本１６の退色やダメージを防ぎながら実測ラインの情報を取得することができる。
【００５３】
そして、テストの後、実測ラインＬ２がモニタ２２に表示されるので（図６参照）、ユーザは自分の設定した走査条件の良否を判断し、走査条件の変更、本走査、再テストなどの所望の指示を本システムへ与えることができる。
【００５４】
また、本システムでは、実測ラインＬ２と一緒にユーザの設定した走査ラインＬ１も表示されるので（図６参照）、ユーザは両者のズレを直感的に認識することができる。
【００５５】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態を説明する。本実施形態は、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、走査条件の詳細を自動修正する最適化機能が搭載された点にある。
【００５６】
そのため、本システムのコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作には、図８及び図９に示す動作が加わり、図１０に示すとおり設定画面には、最適化釦Ｂ４が配置される。また、設定画面には、ユーザが所望する最適化マージンＢ５を入力するための領域も設けられる。最適化マージンとは、最適化後の実測ラインと設定ラインとのズレの許容範囲のことであり、例えば、画像Ｉ上のピクセル数などで表される。
【００５７】
以下、図８，図９に示す動作を詳しく説明する。
【００５８】
（ステップＳ４１ＹＥＳ→Ｓ４２）
コンピュータ２１は、最適化釦Ｂ４が選択されると、その時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１、最適化マージンＢ５の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定マージンの情報として最適化指示と共にコントローラ２０へ送信する。
【００５９】
（ステップＳ３１）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定マージンの情報と最適化指示とを受信すると、その設定ライン及び設定速度によるテスト（図３ステップＳ１２，Ｓ１３）が既に実行されたか否かを判定する。
【００６０】
（ステップＳ３２ＮＯ→Ｓ３３）
テストが未だ実行されていなかった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン及び設定速度でテストを実行する。このテストは、ステップＳ１２，Ｓ１３と同様に行われる。
【００６１】
（ステップＳ３２ＹＥＳ）
テストが実行済みであった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、ステップＳ３３をスキップしてステップＳ３４へ進む。
【００６２】
（ステップＳ３４）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、この時点でメモリ２０２Ａに格納されているＸポジション信号及びＹポジション信号を読み出し、それを画像Ｉ上の座標へ変換することで、実測ラインを算出する。
【００６３】
さらに、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その実測ラインをユーザによる設定ラインから減算し、両者の差分を算出する。このとき、ＣＰＵ２０１は、実測ラインと設定ラインとをそれぞれ複数の単位ベクトルに分解してから、単位ベクトル毎にＸ方向の差分とＹ方向の差分とをそれぞれ算出する。単位ベクトルのサイズは、設定速度の増加関数であり、ガルバノスキャナ１１の駆動波形の生成時に使用されるものと同じである。
【００６４】
（ステップＳ３５）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、算出した差分の大きさがユーザによる設定マージン以内に収まっているか否かを判定する。
【００６５】
（ステップＳ３５ＮＯ→Ｓ３６）
差分の大きさが設定マージン以内に収まっていない場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、Ｘ方向の差分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｘ駆動波形の修正量ΔＶX（ｔ）を取得する。また、ＣＰＵ２０１は、Ｙ方向の差分を所定の変換式で電圧値へ変換することにより、Ｙ駆動波形の修正量ΔＶX（ｔ）を取得する。なお、所定の変換式は、ガルバノスキャナ１１の駆動波形の生成時に使用されるものと同じである。
【００６６】
さらに、ＣＰＵ２０１は、その時点でメモリ２０２Ａに格納されているＸ駆動波形に修正量ΔＶX（ｔ）を加算することにより、そのＸ駆動波形を修正する。また、ＣＰＵ２０１は、その時点でメモリ２０２Ａに格納されているＹ駆動波形に対し修正量ΔＶY（ｔ）を加算することにより、そのＹ駆動波形を修正する。
【００６７】
（ステップＳ３７）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が、ガルバノスキャナ１１の限界周波数内に収まるか否かを判定する。ここで、限界周波数は、ユーザによる設定速度とガルバノミラー１１１Ｘ，１１１Ｙの応答特性とによって決まるものであり、設定速度が速いときほど限界周波数も低くなる。
【００６８】
（ステップＳ３７ＮＯ→Ｓ３８）
修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が限界周波数内に収まらなかった場合には、設定速度を１段階低く変更した上でステップＳ３４へ戻り、差分の算出を改めて行う。
【００６９】
（ステップＳ３７ＹＥＳ→Ｓ３３）
修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形の変化周波数が限界周波数内に収まった場合には、ステップＳ３３へ戻り、修正後のＸ駆動波形及びＹ駆動波形で再テストを行う。以上のステップＳ３３〜Ｓ３８が最適化である。
【００７０】
（ステップＳ３５ＹＥＳ→Ｓ３９）
その後、ステップＳ３４で算出される差分の大きさが設定マージン以内に収まると、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、最適化を終了し、最適化後の設定速度及び実測ラインの情報をコンピュータ２１へ送信する。なお、実測ラインの算出方法は、前述したとおりである。
【００７１】
（ステップＳ４３ＹＥＳ→Ｓ４４）
コンピュータ２１は、最適化後の設定速度及び実測ラインの情報を受信すると、それらの情報を、例えば図１１に示すとおり設定画面へ反映させる。図１１において符号Ｂ１’で示すのが最適化後の設定速度であり、符号Ｌ２’で示すのが最適化後の実測ラインである。これによって、ユーザは最適化の結果を確認することができる。
【００７２】
（ステップＳ４５ＹＥＳ→Ｓ４８）
その後、本走査釦Ｂ３が選択されると、コンピュータ２１はその時点で表示されていた走査ラインＬ１、走査速度Ｂ１’、レーザ強度Ｂ０、最適化マージンＢ５の情報を、ユーザによる設定ライン、設定速度、設定強度、設定マージンの情報として本走査指示と共にコントローラ２０へ送信する。
【００７３】
（ステップＳ３０１ＹＥＳ→Ｓ３０２）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、設定ライン、設定速度、設定強度、設定マージンの情報と本走査指示とを受信すると、その設定ライン、設定速度、設定マージンによる最適化が既に実行されたか否かを判定する。
【００７４】
（ステップＳ３０２ＮＯ→Ｓ３０３）
最適化が未だ実行されていなかった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン、設定速度、設定強度に応じてレーザユニット１、光検出器１９、ガルバノスキャナ１１を設定する。
【００７５】
（ステップＳ３０２ＹＥＳ）
一方、最適化が実行済みであった場合、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、その設定ライン、設定速度、設定強度に応じてレーザユニット１、光検出器１９のみを設定し、ガルバノスキャナ１１の設定内容（駆動波形）については、最適化後の状態のまま保存する。
【００７６】
（ステップＳ３０５）
以上の設定下で、コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、レーザ制御部２０７、検出器制御部２０８、及びスキャナ制御部２０２に対し指示を与え、レーザユニット１、光検出器１９、及びガルバノスキャナ１１を同期駆動し、観察情報を取得する。この観察情報の取得は、例えば複数回連続して繰り返される。以上のステップＳ３０３，３０４，３０５が本走査である。
【００７７】
（ステップＳ３０６）
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、本走査で取得した観察情報を、本走査時の走査条件などと共にコンピュータ２１へ送信する。
【００７８】
（ステップＳ４９ＹＥＳ→Ｓ５０）
コンピュータ２１は、観察情報を受信すると、その観察情報をモニタ２２上に表示する。このときの表示方法は、例えば図７に示したとおりである（以上、ステップＳ５０）。
【００７９】
以上、本システムの最適化（ステップＳ３３〜Ｓ３８）では、実測ラインと設定ラインとの差異が設定マージン以内に収まるまで（ステップＳ３５でＹＥＳとなるまで）、テスト及び駆動波形の修正が繰り返される（ステップＳ３６）。この繰り返しにより、駆動波形は徐々に最適値に近づくことになる。また、この最適化では、必要に応じて設定速度を低速側に修正して最適値にする。したがって、本システムの最適化によれば、走査条件の詳細が自動的に最適化される。
【００８０】
なお、本システムのステップＳ３４では、実測ラインと設定ラインとの差異を算出してから、その差異を電圧値へ変換したが、実測ラインと設定ラインとを電圧値へ変換してから、両者の差異を算出してもよい。但し、その場合、ステップＳ３５における判定基準（設定マージン）を電圧値へ変換する必要が生じると共に、ステップＳ３６における変換は不要となる。
【００８１】
また、本システムの最適化（ステップＳ３３〜Ｓ３８）では、テスト及び駆動波形の修正が、実測ラインと設定ラインとの差異が設定マージン以内に収まるまで（ステップＳ３５ＹＥＳとなるまで）繰り返されたが、予め決められた回数だけ繰り返されることとしてもよい。また、その繰り返し回数は、ユーザが指定可能であってもよい。
【００８２】
また、本システムの本走査（ステップＳ３０３〜Ｓ３０５）では、最適化が実行済みであった場合には、最適化後の駆動波形が自動的に採用されたが、最適化後の駆動波形を採用するか、改めて生成された駆動波形を採用するかをユーザに選択させ、その選択結果に従うこととしてもよい。
【００８３】
また、本システムのコントローラ２０及びコンピュータ２１は、最適化後に次のとおり動作してもよい。
【００８４】
コントローラ２０のＣＰＵ２０１は、最適化後の駆動波形の情報をコンピュータ２１へ送信する。コンピュータ２１は、受信した駆動波形の情報を、ユーザからの指示に応じて保存する。このとき、駆動波形の情報は、標本１６の画像Ｉの情報に対応付けられる。その後、コンピュータ２１は、ユーザから駆動波形の呼び出し指示があると、保存された駆動波形の情報を読み出してコントローラ２０へ送信する。その場合、コントローラ２０は、受信した駆動波形をメモリ２０２Ａへ書き込むことでガルバノスキャナ１１の設定を行う。このような動作によれば、最適化に関する処理の実行回数を、必要最小限に抑えることができる。また、ユーザは、最適化後の駆動波形を所望するタイミングで呼び出して使用することができる。
【００８５】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、実測ラインを算出する際に、レーザユニット１からレーザを照射せずにガルバノスキャナ１１だけを駆動する例を示したが、本発明はこれに限られず、本走査で照射するレーザ光の強度よりも弱い強度でレーザユニット１からレーザを照射しつつガルバノスキャナ１１を駆動してもよい。このようにレーザ光の強度を本走査時の強度より弱めるだけでも、標本１６の退色やダメージは抑えられる。
【００８６】
［その他］
なお、上述した顕微鏡本体１００は、蛍光検出の機能と共焦点検出の機能との双方を搭載したレーザ走査顕微鏡であったが、蛍光検出の機能と共焦点検出の機能の一方又は双方を搭載しないレーザ走査顕微鏡にも本発明は適用可能である。また、検出機能を搭載しないレーザ走査装置にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本システムの全体構成図である。
【図２】ガルバノスキャナ１１及びコントローラ２０の構成図である。
【図３】フリーライン観察時におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャートである。
【図４】設定画面を示す図である。
【図５】駆動波形の生成方法を説明する図である。
【図６】別のタイミングにおける設定画面を示す図である。
【図７】観察情報の表示例を示す図である。
【図８】第２実施形態におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャート（前半）である。
【図９】第２実施形態におけるコントローラ２０及びコンピュータ２１の動作フローチャート（後半）である。
【図１０】第２実施形態の設定画面を示す図である。
【図１１】別のタイミングにおける第２実施形態の設定画面を示す図である。
【国際調査報告】
2008010311.tif 000014
2008010311.tif 000015
2008010311.tif 000016