(57)【要約】【課題】ＲＯＩ上の同一の位置に対してディレイ時間の異なる複数の光源からの光を同時に照射することができる光走査型顕微鏡を提供する。【解決手段】レーザ走査型顕微鏡１は、光を発する２以上の光源２ａ〜２ｃと、試料５上で光を２次元的に走査する走査部（水平及び垂直スキャナ６，７及びスキャナ制御回路９）と、試料５からの光を検出する蛍光検出器１１ａ〜１１ｃと、試料５の画像を得る画像処理回路１２と、ＲＯＩデータ及び走査位置情報に基づき光源２ａ〜２ｃの作動を制御する切換制御回路１３と、を有して構成され、さらに、切換制御回路１３は、ＲＯＩデータを記憶するＳＲＡＭ１６と、走査位置情報に基づいて、ＲＯＩデータを取り出して光源２ａ〜２ｃの作動を制御するデータ取出部１７と、ディレイ回路１８ａ，１８ｂとを有して構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する２以上の光源部と、
試料上で前記光を２次元的に走査する走査部と、
前記試料からの光を検出する検出部と、
当該検出部の出力及び前記走査部から得られる走査位置情報に基づき前記試料の画像を得る画像取得部と、
前記試料における走査領域を指定するＲＯＩデータ及び前記走査位置情報に基づき前記光源部の作動を制御する切換制御部と、を有し、
前記切換制御部は、さらに、
前記ＲＯＩデータを記憶する記憶部と、
前記走査位置情報に基づいて、前記記憶部から前記ＲＯＩデータを取り出して前記光源部の作動を制御するデータ取出部と、
前記光源部のうち、最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部に対して設けられ、当該最もディレイ時間が大きい光源部における前記ＲＯＩデータによる作動のタイミングと、当該最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部における当該ＲＯＩデータによる作動のタイミングとが同時になるように、前記最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部に対する当該ＲＯＩデータによる制御を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部とを有する光走査型顕微鏡。
【請求項２】
前記最もディレイ時間が大きい光源部のディレイ時間をＴaとし、当該最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部のディレイ時間をＴとしたとき、当該ディレイ時間が最も大きい光源部以外の光源部に対する前記遅延部による前記遅延時間ＴDは、次式
ＴD ＝  Ｔa−Ｔ
により設定される請求項１に記載の光走査型顕微鏡。
【請求項３】
前記切換制御部は、前記光源部をオン・オフ作動させるスイッチ部を有し、当該スイッチ部により前記光源部の作動を制御するように構成された請求項１または２に記載の光走査型顕微鏡。
【請求項４】
前記光源部は、当該光源部から放射されて前記試料に照射される光を遮断及び透過するスイッチ素子を有し、
前記切換制御部は、前記スイッチ素子の作動を制御するように構成された請求項１又は２に記載の光走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物試料に光を照射し、この生物試料で発生する現象を観察する顕微鏡として光走査型顕微鏡が知られている。このような光走査型顕微鏡においては、水平及び垂直スキャナを制御して光源からの光を試料における所望の領域（この領域を「ＲＯＩ（Region Of Interest）」と呼ぶ）に照射して観察を行うように構成されている。ここで、試料を照射する光は、単一の光源だけでなく、複数の光源からの光を照射して観察可能に構成された光走査型顕微鏡も開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５４００号公報
【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、同一のＲＯＩに対して複数の光源からの光を同時に照射しようとすると、光源に制御信号を送信したときの、この光源の応答時間及びＡＯＭやＡＯＴＦ等の光制御フィルタの応答時間（この時間を、以降の説明では「ディレイ時間」と呼ぶ）が異なるため、同時に制御信号を送信した場合、各々の光源からの光が試料に届くタイミングが異なり、水平スキャナ及び垂直スキャナの作動により、試料上のずれた位置に照射されてしまうという課題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ＲＯＩ上の同一の位置に対して、ディレイ時間の異なる複数の光源からの光を同時に照射することができる光走査型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】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明に係る光走査型顕微鏡（例えば、実施形態におけるレーザ走査型顕微鏡１）は、光を発する２以上の光源部（例えば、実施形態における光源２ａ〜２ｃ）と、試料上で光を２次元的に走査する走査部（例えば、実施形態における水平スキャナ６、垂直スキャナ７及びスキャナ制御回路９）と、試料からの光を検出する検出部（例えば、実施形態における蛍光検出器１１ａ〜１１ｃ）と、検出部の出力及び走査部から得られる走査位置情報に基づき試料の画像を得る画像取得部（例えば、実施形態における画像処理回路１２）と、試料における走査領域を指定するＲＯＩデータ及び走査位置情報に基づき光源部の作動を制御する切換制御部（例えば、実施形態における切換制御回路１３）と、を有して構成される。そして、切換制御部は、さらに、ＲＯＩデータを記憶する記憶部（例えば、実施形態におけるＳＲＡＭ１６）と、走査位置情報に基づいて、記憶部からＲＯＩデータを取り出して光源部の作動を制御するデータ取出部と、光源部のうち、最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部に対して設けられ、当該最もディレイ時間が大きい光源部におけるＲＯＩデータによる作動のタイミングと、当該最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部におけるＲＯＩデータによる作動のタイミングとが同時になるように、最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部に対するＲＯＩデータによる制御を所定の遅延時間だけ遅延させる遅延部（例えば、実施形態におけるディレイ回路１８ａ，１８ｂ）とを有して構成される。
【０００６】
このような光走査型顕微鏡において、最もディレイ時間が大きい光源部のディレイ時間をＴaとし、当該最もディレイ時間が大きい光源部以外の光源部のディレイ時間をＴとしたとき、当該ディレイ時間が最も大きい光源部以外の光源部に対する遅延部による遅延時間ＴDは、次式
ＴD ＝  Ｔa−Ｔ
により設定されることが好ましい。
【０００７】
また、このような光走査型顕微鏡において、切換制御部は、光源部をオン・オフ作動させるスイッチ部（例えば、実施形態におけるスイッチ回路１９ａ〜１９ｃ）を有し、このスイッチ部により光源部の作動を制御するように構成されることが好ましい。あるいは、このような光走査型顕微鏡において、光源部は、この光源部から放射されて試料に照射される光を遮断及び透過するスイッチ素子を有し、切換制御部は、このスイッチ素子の作動を制御するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光走査型顕微鏡を以上のように構成すると、試料上のＲＯＩにおける同一の位置に対して複数の光源部からの光を同時に照射することができ、試料のより詳細な画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、光走査型顕微鏡の一例として、レーザ光による蛍光観察が可能なレーザ走査型顕微鏡の構成について図１を用いて説明する。このレーザ走査型顕微鏡１は、光ビームを発する複数の光源（本実施例においては、３台の光源を有する場合について説明する）２ａ〜２ｃと、それぞれの光源２ａ〜２ｃから放射されたレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃを同一の光路上に重ね合わせてレーザ光ＬＢとするミラー群３と、ステージ４に載置された試料５上でレーザ光ＬＢを２次元的に走査させる水平スキャナ（例えば、レゾナントスキャナ）６及び垂直スキャナ７と、ＣＰＵ８の画像取得開始指令Ｓ8に基づいて水平スキャナ６及び垂直スキャナ７の駆動を制御するスキャナ制御回路９と、試料５から放射された蛍光を、この試料５に照射されたレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃに対応付けて分離するミラー群１０と、ミラー群１０で分離された各々の蛍光を検出し、入力した蛍光の光強度を表す信号Ｓ11a〜Ｓ11cに変換する蛍光検出器１１ａ〜１１ｃと、これらの蛍光検出器１１ａ〜１１ｃの信号Ｓ11a〜Ｓ11c及びスキャナ制御回路９から得られる走査位置情報Ｓ9（水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ、ピクセルクロックＰＣ等）に基づき試料５の画像化を図る画像処理回路１２と、スキャナ制御回路９から得られる走査位置情報Ｓ9に基づいて光源２ａ〜２ｃから放射されるレーザ光のオン・オフを切り換える切換制御回路１３と、レーザ光ＬＢを試料５側に反射するとともに、試料５からの光に含まれる蛍光を透過することにより、レーザ光と蛍光とを分離するダイクロイックミラー１４と、このダイクロイックミラー１４を透過した光に含まれるレーザ光をカットするバリアフィルタ１５とから構成さる。
【００１０】
このような構成のレーザ走査型顕微鏡１において、光源２ａ〜２ｃの各々から放射されたレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃは、ミラー群３により同一の光路上に重ね合わされたレーザ光ＬＢとなり、ダイクロイックミラー１４で反射され、水平スキャナ６及び垂直スキャナ７に導かれ、スキャナ制御回路９によって水平スキャナ６及び垂直スキャナ７により試料５上で２次元走査される。レーザ光ＬＢの照射によって励起され試料５から発せられた蛍光は、レーザ光ＬＢの光路を逆行し、垂直スキャナ７及び水平スキャナ６でデスキャニングされ、ダイクロイックミラー１４を透過し、レーザ光と分離される。そして、ダイクロイックミラー１４を透過した蛍光はバリアフィルタ１５で完全に蛍光だけとなり、ミラー群１０によりレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃの各々に対応する蛍光に分離されて蛍光検出器１１ａ〜１１ｃに入射し検出される。
【００１１】
ところで、本実施例で示すように、レーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃのオン・オフを切換制御回路１３により光源２ａ〜２ｃを直接制御して行う場合、オン・オフの切り替えを行ってからレーザ光の状態（オン・オフ）が変化するまでに、所定の時間（ディレイ時間）が生じる。例えば、図２（ａ）において、光源２ａのディレイ時間をＴaとすると、時刻ｔ0に出された制御信号の結果は、図２（ｄ）に示すようにＴa時間後の時刻ｔ3に表れる。そのため、上述のレーザ走査型顕微鏡１において、複数のレーザ光を試料５に対して同時にＲＯＩ上の同一の位置に照射しようとすると、光源２ａ〜２ｃの各々のディレイ時間を考慮して、同時に放射されるように制御することが必要となる。
【００１２】
図３は、上述の光源２ａ〜２ｃのディレイ時間を考慮した切換制御回路１３の構成を示している。この切換制御回路１３は、試料５のＲＯＩ上に照射される光を制御するための情報であるＲＯＩデータ１６ａを記憶するＳＲＡＭ１６と、このＳＲＡＭ１６からＲＯＩデータ１６ａを１ビットずつ読み出して光源２ａ〜２ｃのオン・オフ状態を制御する制御信号Ｓ13aを出力するデータ読出部１７と、ディレイ時間を考慮して制御信号Ｓ13aの遅延を行うディレイ回路１８ａ，１８ｂと、光源２ａ〜２ｃのオン・オフを行うために、それぞれの光源２ａ〜２ｃ毎に設けられたスイッチ回路１９ａ〜１９ｃとから構成される。
【００１３】
ここで、ＳＲＡＭ１６のバスに１ビットに１種類（本実施例ではオンを”１”とし、オフを”０”とする）のＲＯＩデータ１６ａを格納することとした場合、例えば、８ビット×１Ｍビットのメモリを使用すると、最大で８種類のＲＯＩデータを１Ｍビット分格納することができる。また、スイッチ回路１９ａ〜１９ｃは、光源２ａ〜２ｃに供給される電力をレーザパワー側と固定電位側に切り替えるように構成されており、レーザ光を照射するときに（ＲＯＩデータが”１”のときに）レーザパワー側に切り換えられ、照射しないときに（ＲＯＩデータが”０”のときに）固定電位側に切り換えるように構成されている。
【００１４】
本実施例において、ディレイ回路１９ａ，１９ｂは、光源２ｂ及び光源２ｃに対して設けられている。すなわち、図２に示すように、最もディレイ時間の大きい光源２ａを基準にし、それよりもディレイ時間の短い光源２ｂ，２ｃに対しては、当該光源のディレイ時間（光源２ｂのディレイ時間をＴbとし、光源２ｃのディレイ時間をＴcとする）と最も遅い光源のディレイ時間（Ｔa）との差だけ制御信号を遅延させて、制御信号に対する各光源２ａ〜２ｃの作動タイミングを同期させるように構成されている。すなわち、最もディレイ時間が大きい光源のディレイ時間をＴaとし、当該最もディレイ時間が大きい光源以外の光源のディレイ時間をＴとしたとき、当該ディレイ時間が最も大きい光源以外の光源に対するディレイ回路１９ａ，１９ｂによる遅延時間ＴDは、ＴD  ＝  Ｔa−Ｔにより設定される
【００１５】
図２及び図３に示す構成の場合、データ読出部１７は、走査位置情報Ｓ9に含まれるピクセルクロックのパルス毎にＳＲＡＭ１６からＲＯＩデータ１６ａを取り出し、光源２ａに対しては、図２（ａ）に示すように時刻ｔ0において、そのＲＯＩデータ１６ａをそのまま信号Ｓ13aとしてスイッチ回路１９ａに送信し、光源２ｂに対しては、図２（ｂ）に示すように、ディレイ回路１８ａでＴa-b（＝Ｔa−Ｔb）時間だけ遅延させ、時刻ｔ1において信号Ｓ13bとしてスイッチ回路１９ｂに送信し、光源２ｃに対しては、図２（ｃ）に示すように、ディレイ回路１８ｂでＴa-c（＝Ｔa−Ｔc）時間だけ遅延させ、時刻ｔ2において信号Ｓ13cとしてスイッチ回路１９ｃに送信するように構成されている。このように、切換制御回路１３を以上のように構成すると、図２（ｄ）に示すように、１種類のＲＯＩデータで複数の光源２ａ〜２ｃからのレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃが時刻ｔ3において同時に放射されるため、試料５におけるＲＯＩ上の同一の位置を同時に照射することができる。このような切換制御回路１３は、例えば、ＦＰＧＡ（Feild Programmable Gate Array）に対して実装することにより、一つのＩＣとして実現することができる。
【００１６】
なお、以上のようにＲＯＩデータ１６ａを用いて光源２ａ〜２ｃを制御する場合だけでなく、ＲＯＩデータ１６ａを使用しないで、光源２ａ〜２ｃを制御するための信号を上述の切換制御回路１３を用いてこれらの光源２ａ〜２ｃに送信することにより、１種類の制御信号で遅延補正を行うことで、それぞれの光源２ａ〜２ｃから放射されたレーザ光を同時に、同一の位置に照射することができる。また、各光源２ａ〜２ｃにおいて、ＲＯＩデータ及びレーザコントロール信号を使用する／しないを選択可能に構成することができる。例えば、光源２ａに対しては、ＲＯＩデータ＋レーザコントロール信号により制御し、光源２ｂに対してはレーザコントロール信号のみで制御し、光源２ｃに対してはＲＯＩデータのみで制御するということも可能である。このとき、コントロール信号による制御も、上述のスイッチ回路１９ａ〜１９ｃを制御することで行い、レーザ光を照射したいところではレーザパワー側に、レーザ光を照射したくないところでは固定電位側にスイッチを切り換えることにより行われる。さらに、レーザパワーが０（実質レーザオフと等価）と設定されたときは、強制的に固定電位側にスイッチを切り換えることも可能である。
【００１７】
また、以上の実施例においては、切換制御回路１３により光源２ａ〜２ｃの作動を直接制御するように構成した場合について説明したが、光源２ａ〜２ｃから放射されて試料５に照射されるレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃを遮断及び透過するスイッチ素子（例えば、音響光学素子ＡＯＭや、音響光学効果を利用した波長可変フィルタＡＯＴＦ）をそれぞれ設けて３つの光源部を形成し、切換制御回路１３は、このスイッチ素子の作動を制御するように構成することも可能である。この場合も、スイッチ素子のディレイ時間を考慮してディレイ回路の遅延時間を設定することにより、ＲＯＩ上の同一の位置に対して同時にレーザ光ＬＢを照射することができる。
【００１８】
また、光源２ｂ，２ｃから放射されるレーザ光ＬＢｂ，ＬＢｃをコンバイナミラーにより同一光路上に重ね合わせてＡＯＴＦに入射させる構成（これ全体が光源部となる）にして、さらに光源２ａから放射されるレーザ光ＬＢａと、ＡＯＴＦから出射するレーザ光とを、コンバイナミラーにより同一光路上に重ね合わせる構成にする。そして、切換制御回路１３は、光源２ａの作動を直接制御するとともに、ＡＯＴＦの作動を制御（光源２ｂ，２ｃからのレーザ光はＡＯＴＦで制御）するように構成しても良い。この場合も、光源２ａに対するＡＯＴＦの応答のディレイ時間を考慮して、ディレイ回路の遅延時間を設定することにより、ＲＯＩ上の同一の位置に同時にレーザ光ＬＢを照射することができる。
【００１９】
なお、以上の実施例においては、３台の光源２ａ〜２ｃを用いて試料５にレーザ光ＬＢａ〜ＬＢｃを照射するように構成した場合について説明したが、本発明がこの構成に限定されることはなく、４台以上の光源を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】レーザ走査型顕微鏡の構成を示すブロック図である。
【図２】光源のディレイ時間と実際に照射される時間との関係を説明するための説明図である。
【図３】切換制御回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  レーザ走査型顕微鏡（光走査型顕微鏡）
２ａ〜２ｃ  光源（光源部）    ５  試料
６  水平スキャナ    ７  垂直スキャナ    ８  スキャナ制御回路（走査部）
１１ａ〜１１ｃ  蛍光検出器（検出部）    １２  画像処理回路（画像取得部）
１３  切換制御回路（切換制御部）    １６  ＳＲＡＭ（記憶部）
１６ａ  ＲＯＩデータ    １７  データ取出部
１８ａ，１８ｂ  ディレイ回路（遅延部）
１９ａ〜１９ｃ  スイッチ回路（スイッチ部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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