JP2003098468A

JP2003098468A - スキャナ装置およびそれを備えたコンフォーカル顕微鏡

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Publication number: JP2003098468A
Application number: JP2001286961A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hakozaki; 博之箱崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】装置に固定された座標軸に対して斜めに傾い
た走査領域内であっても、光源からの光を２次元的に走
査することができ、かつ、メモリ容量も小さくできるス
キャナ装置、およびそれを備えたコンフォーカル顕微鏡
を提供する。【解決手段】光源からの光をＸ方向に走査する第１走
査手段(18X,19X)とＹ方向に走査する第２走査手段(18Y,
19Y)とを制御し、光をＨ方向に往復走査させると共にＶ
方向に走査させる制御手段(11,12X〜16X,12Y〜16Y)を備
える。この制御手段は、光の走査点の位置座標に関わる
制御情報を予め記憶する記憶手段(14X,15X,14Y,15Y)
と、該記憶手段に記憶された制御情報に演算処理を施す
演算手段(16X,16Y)とを有し、該演算手段による演算結
果に基づいて第１走査手段および第２走査手段を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を２
次元的に走査するスキャナ装置およびそれを備えたコン
フォーカル顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スキャナ装置では、図５に示
すように、光源(不図示)からの光Ｌｏを２次元的に走査
するに当たって、光ＬｏをＸ軸に沿って高速で往復走査
しながら、Ｙ軸に沿って低速で走査することが一般的で
ある（ラスタ走査）。Ｘ軸およびＹ軸は、スキャナ装置
に固定された直交座標系の２つの座標軸に相当する。

【０００３】光ＬｏがＸ軸に沿って往復走査される範囲
を地点Ｘａから地点Ｘｂまでの間とし、Ｙ軸に沿って走
査される範囲を地点Ｙａから地点Ｙｂまでの間とすると
き、光Ｌｏは、４つの点(Ｘａ,Ｙａ),(Ｘｂ,Ｙａ),(Ｘ
ａ,Ｙｂ),(Ｘｂ,Ｙｂ)を頂点とする略矩形状の領域３０
ａ（図５の太実線枠）内で２次元的に走査されることに
なる。

【０００４】このように、略矩形状の領域３０ａ内で光
Ｌｏを２次元的に走査するスキャナ装置３０には、図６
に示すように、光ＬｏをＸ軸に沿って走査するＸ軸スキ
ャナ３１と、Ｘ軸スキャナ３１に対する複数の制御信号
を記憶するメモリ３２と、光ＬｏをＹ軸に沿って走査す
るＹ軸スキャナ３３と、Ｙ軸スキャナ３３に対する複数
の制御信号を記憶するメモリ３４と、メモリ３２,３４
に対するアドレス指定信号を同期して出力するアドレス
制御部３５とが設けられる。

【０００５】メモリ３２に記憶された複数の制御信号
は、Ｘ軸スキャナ３１を制御して、光Ｌｏを地点Ｘａと
地点Ｘｂとの間で１往復させるための信号である。ま
た、メモリ３４に記憶された複数の制御信号は、Ｙ軸ス
キャナ３３を制御して、光Ｌｏを地点Ｙａと地点Ｙｂと
の間で１往復させるための信号である。メモリ３２,３
４の各々の制御信号には、走査順序に応じたアドレスが
与えられている。

【０００６】このため、メモリ３２,３４に記憶された
複数の制御信号は、アドレス制御部３５から出力される
アドレス指定信号に応じて１つずつ順に読み出され、各
々、Ｘ軸スキャナ３１,Ｙ軸スキャナ３３に入力され
る。そして、Ｘ軸スキャナ３１,Ｙ軸スキャナ３３で
は、メモリ３２,３４からの制御信号に応じた走査点(Ｘ
ｏ,Ｙｏ)に光Ｌｏを順次位置決めする（Ｘａ≦Ｘｏ≦Ｘ
ｂ,Ｙａ≦Ｙｏ≦Ｙｂ）。

【０００７】また、スキャナ装置３０では、図７に示す
ように、メモリ３４に記憶された１往復分の制御信号を
読み出す間（１フレーム期間Ｔ_F）に、メモリ３２に記
憶された１往復分の制御信号が複数回（図７では１１
回。実際には１０００回程度）繰り返して読み出される
ため、光Ｌｏは、地点Ｘａと地点Ｘｂとの間で高速に往
復走査されながら、地点Ｙａと地点Ｙｂとの間で低速に
走査されることになる。

【０００８】このように、従来のスキャナ装置３０によ
れば、上記した略矩形状の領域３０ａ（図５）内で光Ｌ
ｏを２次元的に走査することができる。以下、領域３０
ａを走査領域３０ａという。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のスキャナ装置３０では、メモリ３２に記憶され
た１往復分（地点Ｘａと地点Ｘｂとの間）の制御信号を
繰り返し読み出すため、スキャナ装置３０に固定された
Ｘ軸,Ｙ軸に対して斜めに傾いた略矩形状の走査領域３
０ａ（図５の太点線枠参照）内で、光Ｌｏを２次元的に
走査することはできなかった。

【００１０】ただし、メモリ３２に記憶させる制御信号
を１往復分ではなく、メモリ３４と同様の１フレーム分
とすれば、Ｘ軸,Ｙ軸に対して斜めに傾いた略矩形状の
走査領域３０ａ内でも、光Ｌｏを２次元的に走査するこ
とができる。しかし、この場合には、メモリ３２とし
て、１フレーム分の制御信号を記憶可能な大容量のメモ
リが必要となってしまう。

【００１１】例えば、１フレーム当たりの走査線の数が
１０００本程度の場合、１フレーム分の制御信号を記憶
可能なメモリ３２には、１往復分の制御信号のみを記憶
可能なメモリ３２の１０００倍程度の容量が必要にな
る。ちなみに、メモリ３４の容量は、１往復分の制御信
号のみを記憶可能なメモリ３２の容量と同程度である。
本発明の目的は、装置に固定された座標軸に対して斜め
に傾いた走査領域内であっても、光源からの光を２次元
的に走査することができ、かつ、メモリ容量も小さくで
きるスキャナ装置、およびそれを備えたコンフォーカル
顕微鏡を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のスキャナ装置
は、光源からの光を第１座標軸に沿って走査する第１走
査手段と、光を第１座標軸に垂直な第２座標軸に沿って
走査する第２走査手段と、第１走査手段および第２走査
手段を制御し、光を第３座標軸に沿って走査させると共
に、光を第３座標軸に垂直な第４座標軸に沿って走査さ
せる制御手段とを備えている。さらに、上記の制御手段
は、光の走査点の位置座標に関わる制御情報を予め記憶
する記憶手段と、該記憶手段に記憶された制御情報に演
算処理を施す演算手段とを有し、該演算手段による演算
結果に基づいて第１走査手段および第２走査手段を制御
する手段である。また、上記の記憶手段は、走査点を第
３座標軸に射影して得られる第１仮想点の第１座標軸成
分に関わる制御情報を記憶する第１記憶部と、第１仮想
点の第２座標軸成分に関わる制御情報を記憶する第２記
憶部と、走査点を第４座標軸に射影して得られる第２仮
想点の第１座標軸成分に関わる制御情報を記憶する第３
記憶部と、第２仮想点の第２座標軸成分に関わる制御情
報を記憶する第４記憶部とを含む。さらに、上記の演算
手段は、第１記憶部と第３記憶部とに記憶された第１座
標軸成分に関わる制御情報に演算処理を施す第１演算部
と、第２記憶部と第４記憶部とに記憶された第２座標軸
成分に関わる制御情報に演算処理を施す第２演算部とを
含む。そして、上記の第１走査手段は、第１演算部にお
ける演算結果に応じて光の走査を行い、上記の第２走査
手段は、第２演算部における演算結果に応じて光の走査
を行う。

【００１３】本発明のコンフォーカル顕微鏡は、蛍光物
質で標識された試料に対して励起光を照射する照射手段
と、励起光を２次元的に走査する２次元走査手段と、試
料から発生した蛍光を受光する受光手段とを備え、２次
元走査手段が上記のスキャナ装置にて構成されたもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。

【００１５】(第１実施形態)本発明の第１実施形態は、
請求項１〜請求項３に対応する。第１実施形態のスキャ
ナ装置１０は、図１に示すように、同期クロックジェネ
レータ１１と、アドレスカウンタ１２Ｘ,１３Ｘ,１２
Ｙ,１３Ｙと、メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙと、
加算回路１６Ｘ,１６Ｙと、ＤＡコンバータ１７Ｘ,１７
Ｙと、駆動回路１８Ｘ,１８Ｙと、反射ミラー１９Ｘ,１
９Ｙとで構成されている。

【００１６】ここで、第１実施形態のスキャナ装置１０
は、光源(不図示)からの光Ｌｏを２次元的に走査するに
当たって、図２に示すように、光Ｌｏを水平方向のＨ軸
に沿って高速で往復走査しながら、垂直方向のＶ軸に沿
って低速で走査するものである（ラスタ走査）。Ｈ軸,
Ｖ軸は、直交座標系の２つの座標軸であり、スキャナ装
置１０に固定された直交座標系の２つの座標軸(Ｘ軸,Ｙ
軸)に対して任意の角度θだけ傾けられている（０°≦
θ≦９０°）。角度θは、外部から自由に設定可能な変
数である。ちなみに、角度θが０°のときにはＨ軸がＸ
軸に、Ｖ軸がＹ軸に一致し、角度θが９０°のときには
Ｈ軸がＹ軸に、Ｖ軸がＸ軸に一致する。

【００１７】光ＬｏがＨ軸に沿って往復走査される範囲
を地点Ｈａから地点Ｈｂまでの間とし、Ｖ軸に沿って走
査される範囲を地点Ｖａから地点Ｖｂまでの間とすると
き、光Ｌｏは、４つの点(Ｈａ,Ｖａ),(Ｈａ,Ｖｂ),(Ｈ
ｂ,Ｖａ),(Ｈｂ,Ｖｂ)を頂点とする略矩形状の領域１０
ａ（図２の太実線枠）内で２次元的に走査されることに
なる。以下、領域１０ａを走査領域１０ａという。

【００１８】なお、上記のＨ軸は請求項の「第３座標
軸」に対応し、Ｖ軸は「第４座標軸」に対応する。Ｘ軸
は「第１座標軸」に対応し、Ｙ軸は「第２座標軸」に対
応する。さて、上記の走査領域１０ａ内で光Ｌｏを２次
元的に走査するスキャナ装置１０（図１）について、全
体構成を具体的に説明する。同期クロックジェネレータ
１１は、アドレスカウンタ１２Ｘ,１３Ｘ,１２Ｙ,１３
Ｙに対して一定周期のクロックパルスを出力する回路で
ある。アドレスカウンタ１２Ｘ,１３Ｘ,１２Ｙ,１３Ｙ
は、各々、メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙの読み
出しアドレスを指定するための値を保持しているカウン
タである。アドレスカウンタ１２Ｘ,１３Ｘ,１２Ｙ,１
３Ｙの値は、同期クロックジェネレータ１１からのクロ
ックパルスに応じて更新される。また、この値は、アド
レス指定信号としてメモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５
Ｙに同期して出力される。

【００１９】メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙは、
光Ｌｏ(図２)の走査点Ａの位置座標に関わる制御情報を
予め記憶する回路である。走査点Ａは、走査領域１０ａ
内で光Ｌｏが順次に位置決めされる任意の点である。こ
のため、走査点ＡをＨ軸に射影して得られる仮想的な点
Ａｈは、上記した地点Ｈａと地点Ｈｂとの間に位置し、
走査点ＡをＶ軸に射影して得られる仮想的な点Ａｖは、
上記した地点Ｖａと地点Ｖｂとの間に位置する。なお、
上記の点Ａｈは請求項の「第１仮想点」、点Ａｖは「第
２仮想点」に対応する。

【００２０】メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙに
は、走査領域１０ａ内で光Ｌｏを２次元的に走査するた
めに必要となる多数の走査点Ａの位置座標に関わる制御
情報が記憶されている（Ｈａ≦Ａｈ≦Ｈｂ,Ｖａ≦Ａｖ
≦Ｖｂ）。メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙの各々
の記憶内容について具体的に説明すると、メモリ１４Ｘ
には、上記した仮想的な点ＡｈのＸ軸成分(Ａｈｘ)に関
わる多数の制御信号がテーブルとして記憶され、メモリ
１５Ｘには、上記した仮想的な点ＡｖのＸ軸成分(Ａｖ
ｘ)に関わる多数の制御信号がテーブルとして記憶され
ている。また、メモリ１４Ｙには、仮想的な点ＡｈのＹ
軸成分(Ａｈｙ)に関わる多数の制御信号がテーブルとし
て記憶され、メモリ１５Ｙには、仮想的な点ＡｖのＹ軸
成分(Ａｖｙ)に関わる多数の制御信号がテーブルとして
記憶されている。

【００２１】このうち、メモリ１４Ｘ,１４Ｙに記憶さ
れた多数の制御信号は、仮想的な点Ａｈに関わる信号で
あり、メモリ１５Ｘ,１５Ｙに記憶された多数の制御信
号は、仮想的な点Ａｖに関わる信号である。第１実施形
態のスキャナ装置１０では、光Ｌｏ(図２)の走査点Ａの
位置座標を４つの成分（Ａｈｘ,Ａｈｙ,Ａｖｘ,Ａｖ
ｙ）に分け、各々の成分ごとに、異なるメモリ１４Ｘ,
１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙに記憶させている。

【００２２】さらに、メモリ１４Ｘ,１４Ｙに記憶され
た多数の制御信号は、光ＬｏをＨ軸に沿って地点Ｈａと
地点Ｈｂとの間で１往復させるために必要な信号であ
る。また、メモリ１５Ｘ,１５Ｙに記憶された多数の制
御信号は、光ＬｏをＶ軸に沿って地点Ｖａと地点Ｖｂと
の間で１往復させるために必要な信号である。メモリ１
４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙの各々の制御信号には、走
査順序に応じたアドレスが与えられている。

【００２３】このため、メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,
１５Ｙに記憶された多数の制御信号は、アドレスカウン
タ１２Ｘ,１３Ｘ,１２Ｙ,１３Ｙから出力されるアドレ
ス指定信号に応じて１つずつ順に読み出される。メモリ
１４Ｘ,１４Ｙから順に読み出される制御信号の大きさ
(Ａｈｘ,Ａｈｙ)を時系列に並べると、図３(ａ),(ｂ)の
期間Ｔｓのような波形となる。この波形のピークは、上
記した仮想的な点ＡｈがＨ軸の地点Ｈｂに位置するとき
のものである。仮想的な点Ａｈは、メモリ１４Ｘ,１４
Ｙから順に読み出される制御信号に応じて、地点Ｈａと
地点Ｈｂとの間を１往復することになる。

【００２４】ちなみに、地点Ｈａと地点Ｈｂとの間隔を
ΔＨとするとき、図３(ａ)に示す波形の振幅はΔＨ・co
sθとなり、図３(ｂ)に示す波形の振幅はΔＨ・sinθと
なる。角度θは、Ｘ軸に対するＨ軸の傾き角である（０
°≦θ≦９０°）。同様に、メモリ１５Ｘ,１５Ｙから
順に読み出される制御信号の大きさ(Ａｖｘ,Ａｖｙ)を
時系列に並べると、図３(ｃ),(ｄ)の期間Ｔ_Fのような波
形となる。この波形のピークは、上記した仮想的な点Ａ
ｖがＶ軸の地点Ｖｂに位置するときのものである。仮想
的な点Ａｖは、メモリ１５Ｘ,１５Ｙから順に読み出さ
れる制御信号に応じて、地点Ｖａと地点Ｖｂとの間を１
往復することになる。

【００２５】なお、地点Ｖａと地点Ｖｂとの間隔をΔＶ
とするとき、図３(ｃ)に示す波形の振幅はΔＶ・sinθ
となり、図３(ｄ)に示す波形の振幅はΔＶ・(−cosθ)
となる。角度θは、Ｙ軸に対するＶ軸の傾き角である
（０°≦θ≦９０°）。

【００２６】また、スキャナ装置１０では、図３(ａ)〜
(ｄ)に示すように、メモリ１５Ｘ,１５Ｙから１往復分
の制御信号を読み出す間（期間Ｔ_F）に、メモリ１４Ｘ,
１４Ｙから１往復分の制御信号が複数回（図３では１１
回。実際には１０００回程度）繰り返して読み出され
る。期間Ｔｓは、メモリ１４Ｘ,１４Ｙから制御信号を
読み出す繰り返し回数をＮとするとき、Ｔ_F/Ｎに等しく
設定される。期間Ｔ_Fは、１フレーム期間に相当する。

【００２７】このため、１フレーム期間(Ｔ_F)におい
て、仮想的な点Ａｈは、地点Ｈａと地点Ｈｂとの間を繰
り返して往復し、仮想的な点Ａｖは、地点Ｖａと地点Ｖ
ｂとの間を１往復することになる。上記のようにしてメ
モリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙから順に読み出され
る制御信号は、加算回路１６Ｘ,１６Ｙに入力される。
加算回路１６Ｘには、メモリ１４Ｘ,１５Ｘから読み出
された２つの制御信号が入力され、加算回路１６Ｙに
は、メモリ１４Ｙ,１５Ｙから読み出された２つの制御
信号が入力される。

【００２８】加算回路１６Ｘ,１６Ｙは、メモリ１４Ｘ,
１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙから入力される２つの制御信号を
加算して出力する回路である。加算回路１６Ｘでは、メ
モリ１４Ｘからの「点ＡｈのＸ軸成分(Ａｈｘ)に関わる
制御信号」と、メモリ１５Ｘからの「点ＡｖのＸ軸成分
(Ａｖｘ)に関わる制御信号」との加算処理が行われる。
加算回路１６Ｙでは、メモリ１４Ｙからの「点ＡｈのＹ
軸成分(Ａｈｙ)に関わる制御信号」と、メモリ１５Ｙか
らの「点ＡｖのＹ軸成分(Ａｖｙ)に関わる制御信号」と
の加算処理が行われる。

【００２９】なお、上記した同期クロックジェネレータ
１１、アドレスカウンタ１２Ｘ,１３Ｘ,１２Ｙ,１３
Ｙ、メモリ１４Ｘ,１５Ｘ,１４Ｙ,１５Ｙ、および加算
回路１６Ｘ,１６Ｙは、請求項の「制御手段」に対応す
る。メモリ１４Ｘは「第１記憶部」、メモリ１４Ｙは
「第２記憶部」、メモリ１５Ｘは「第３記憶部」、メモ
リ１５Ｙは「第４記憶部」に対応する。また、加算回路
１６Ｘは「第１演算部」、加算回路１６Ｙは「第２演算
部」に対応する。

【００３０】そして、加算回路１６Ｘ,１６Ｙから出力
される制御信号（デジタル信号）は、各々、ＤＡコンバ
ータ１７Ｘ,１７Ｙを介してアナログ制御信号に変換さ
れ、駆動回路１８Ｘ,１８Ｙに入力される。駆動回路１
８Ｘ,１８Ｙは、例えばガルバノメータにて構成され
る。駆動回路１８Ｘは、ＤＡコンバータ１７Ｘからのア
ナログ制御信号(Ａｈｘ＋Ａｖｘ)に基づいて、反射ミラ
ー１９Ｘを往復回転させる。駆動回路１８Ｙは、ＤＡコ
ンバータ１７Ｙからのアナログ制御信号(Ａｈｙ＋Ａｖ
ｙ)に基づいて、反射ミラー１９Ｙを往復回転させる。

【００３１】第１実施形態のスキャナ装置１０におい
て、反射ミラー１９Ｘは、回転軸がＸ軸,Ｙ軸に垂直で
あり、反射ミラー１９Ｙは、回転軸がＸ軸に平行であ
る。この構成によれば、光源(不図示)からの光Ｌｏは、
反射ミラー１９Ｘで反射したのち反射ミラー１９Ｙで反
射し、スキャナ装置１０から射出される。スキャナ装置
１０から射出される光Ｌｏの光路は、Ｘ軸,Ｙ軸に略垂
直となる。Ｘ軸,Ｙ軸は、スキャナ装置１０に固定され
た直交座標系の２つの座標軸である。

【００３２】そして、駆動回路１８Ｘによって反射ミラ
ー１９Ｘを往復回転させると、光ＬｏはＸ軸に沿って走
査され、駆動回路１８Ｙによって反射ミラー１９Ｙを往
復回転させると光ＬｏはＹ軸に沿って走査される。な
お、駆動回路１８Ｘ,反射ミラー１９Ｘは請求項の「第
１走査手段」に対応し、駆動回路１８Ｙ,反射ミラー１
９Ｙは「第２走査手段」に対応する。

【００３３】このとき、第１実施形態のスキャナ装置１
０では、仮想的な点Ａｈ,点ＡｖのＸ軸成分(Ａｈｘ,Ａ
ｖｘ)を加算して得た制御信号(Ａｈｘ＋Ａｖｘ)に基づ
いて反射ミラー１９Ｘを往復回転させると共に、仮想的
な点Ａｈ,点ＡｖのＹ軸成分(Ａｈｙ,Ａｖｙ)を加算して
得た制御信号(Ａｈｙ＋Ａｖｙ)に基づいて反射ミラー１
９Ｙを往復回転させるため、光Ｌｏは、地点Ｈａと地点
Ｈｂとの間で高速に往復走査されながら（仮想的な点Ａ
ｈ）、地点Ｖａと地点Ｖｂとの間で低速に走査される
（仮想的な点Ａｖ）ことになる。

【００３４】上記したように、第１実施形態のスキャナ
装置１０によれば、スキャナ装置１０に固定されたＸ
軸,Ｙ軸に対して任意の角度θだけ傾けられた略矩形状
の走査領域１０ａ（図２）内で、光Ｌｏを２次元的に走
査することができる。さらに、メモリ１４Ｘ,１４Ｙに
記憶させる制御信号が１往復分（地点Ｈａと地点Ｈｂと
の間）であるため、メモリ１４Ｘ,１４Ｙとして、各
々、１往復分の制御信号のみを記憶可能な小容量のメモ
リを用いることができる。

【００３５】例えば、１フレーム当たりの走査線の数が
１０００本程度の場合、上記した従来の走査領域３０ａ
(図５)を回転可能な構成において必要とされるメモリ３
２の容量に比べて、第１実施形態のメモリ１４Ｘ,１４
Ｙの総容量は、１/５００程度となる。また、メモリ１
５Ｘ,１５Ｙの総容量は上記したメモリ１４Ｘ,１４Ｙの
総容量と同程度であるため、第１実施形態のスキャナ装
置１０に搭載されるメモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１５Ｘ,１５
Ｙの総容量も小さくすることができる。

【００３６】上記と同様、１フレーム当たりの走査線の
数が１０００本程度の場合、従来の走査領域３０ａ(図
５)を回転可能な構成で必要となるメモリ３２,３４の総
容量に比べて、第１実施形態のメモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１
５Ｘ,１５Ｙの総容量は、１/２５０程度となる。さら
に、第１実施形態のスキャナ装置１０によれば、メモリ
容量を小さくできるため、低コスト化も図られる。

【００３７】また、アドレスカウンタ１２Ｘ,１２Ｙの
ビット数をメモリ１４Ｘ,１４Ｙのアドレス空間に対応
させて小さくできるため、アドレスカウンタ１２Ｘ,１
２Ｙとメモリ１４Ｘ,１４Ｙとの間の回路構成が簡素化
し、低コスト化が図られる。さらに、第１実施形態のス
キャナ装置１０によれば、メモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１５
Ｘ,１５Ｙに記憶される制御信号の設定内容を変更する
（図３に示す波形の振幅ΔＨ・cosθ,ΔＨ・sinθ,ΔＶ
・sinθ,ΔＶ・(−cosθ)の変更に相当）ことで、走査
領域１０ａ（図２）の傾き角θを自由に変更できる（０
°≦θ≦９０°）。

【００３８】また、メモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１５Ｘ,１５
Ｙの設定内容が何れも１往復分だけであって従来に比べ
て非常に少ないため、走査領域１０ａの傾き角θを変更
するときの設定時間が短くなり、操作者にとっての使い
勝手が向上する。 (第２実施形態)本発明の第２実施形態は、請求項１〜請
求項４に対応する。

【００３９】ここでは、上記したスキャナ装置１０を組
み込んだコンフォーカル顕微鏡２０について説明する。
第２実施形態のコンフォーカル顕微鏡２０には、図４に
示すように、上記したスキャナ装置１０の他、レーザ光
源２１と、励起フィルタ２２と、ダイクロイックミラー
２３と、対物レンズ２４と、ステージ２５と、バリアフ
ィルタ２６と、光電増倍管２７と、計算機２８とが設け
られている。図４では、スキャナ装置１０の構成として
反射ミラー１９Ｘ,１９Ｙのみを図示した。

【００４０】コンフォーカル顕微鏡２０によって観察さ
れる試料２９は、蛍光色素で染色され、ステージ２５に
載置される。ステージ２５は、Ｘ軸,Ｙ軸に沿って移動
可能である。また、対物レンズ２４の光軸方向にも移動
可能である。コンフォーカル顕微鏡２０において、レー
ザ光源２１から射出された光は、励起フィルタ２２を通
ることで波長が限定され、ダイクロイックミラー２３で
反射されて、スキャナ装置１０に入射する。そして、ス
キャナ装置１０に入射した光は、反射ミラー１９Ｘの振
り角と反射ミラー１９Ｙの振り角とに応じて、限定され
た走査領域１０ａ内で２次元的に走査され、対物レンズ
２４に向けて射出される（光Ｌｏ）。光Ｌｏは、対物レ
ンズ２４を介して試料２９に照射される。

【００４１】なお、上記のレーザ光源２１,励起フィル
タ２２,ダイクロイックミラー２３,対物レンズ２４は、
請求項の「照射手段」に対応する。スキャナ装置１０は
「２次元走査手段」に対応する。試料２９では、光Ｌｏ
の照射によって蛍光色素が励起され、特定の波長の蛍光
を射出する。蛍光色素から射出された蛍光は、対物レン
ズ２４を通過したのち、スキャナ装置１０の反射ミラー
１９Ｙと反射ミラー１９Ｘとによって逆走査され（デス
キャン）、ダイクロイックミラー２３を透過する。ここ
での透過光は、バリアフィルタ２６を介したのち光電増
倍管２７に入射する。バリアフィルタ２６では、蛍光色
素から射出された蛍光波長以外の波長成分がカットされ
る。

【００４２】そして、光電増倍管２７に入射した蛍光の
強度は、光電増倍管２７の設定にしたがって電気信号に
変換され、計算機２８に出力される。計算機２８では、
光電増倍管２７からの電気信号がデジタル信号に変換さ
れ、画素データとして保存される。なお、対物レンズ２
４,ダイクロイックミラー２３,バリアフィルタ２６,光
電増倍管２７は、請求項の「受光手段」に対応する。

【００４３】コンフォーカル顕微鏡２０では、スキャナ
装置１０によって光Ｌｏを走査領域１０ａ内で２次元的
に走査しながら、上記した画素データを順次に取り込
み、保存していく。その結果、試料２９の顕微鏡画像を
デジタル画像として計算機２８に保存することができ
る。さらに、第２実施形態のコンフォーカル顕微鏡２０
によれば、装置に固定されたＸ軸,Ｙ軸に対して任意の
角度θだけ傾いた略矩形状の走査領域１０ａ(図２)内で
光Ｌｏを２次元的に走査することができるため、試料２
９中の観察対象物の向きに関わらず、観察対象物の向き
に適した走査領域１０ａを設定し、顕微鏡画像を取り込
むことができる。

【００４４】なお、コンフォーカル顕微鏡２０における
走査領域１０ａ(図２)の傾き角θの設定変更は、操作者
によって計算機２８の入力部から傾き角θの設定値が入
力されたときに行われる。

【００４５】計算機２８では、傾き角θの設定値（０°
≦θ≦９０°）が入力されると、図３に示す波形の振幅
ΔＨ・cosθ,ΔＨ・sinθ,ΔＶ・sinθ,ΔＶ・(−cos
θ)を計算し、得られた波形に応じた制御信号を計算
し、メモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１５Ｘ,１５Ｙ（図１）の設
定内容を変更する。このとき、メモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１
５Ｘ,１５Ｙの設定内容が何れも１往復分だけであって
従来に比べて非常に少ないため、走査領域１０ａの傾き
角θを変更するときの設定時間が短くなり、操作者にと
っての使い勝手が向上する。

【００４６】なお、上記した実施形態では、走査領域１
０ａ内で光Ｌｏを２次元的に走査する際、光ＬｏをＨ軸
に沿って高速で往復走査しながら、Ｖ軸に沿って低速で
走査する例を説明したが、本発明はこの構成に限定され
ない。例えば、水平方向(Ｈ軸)の１ライン走査が終わっ
た後に、垂直方向(Ｖ軸)に１ライン分だけシフトさせて
も良い。この場合、走査線はＨ軸に平行となる。

【００４７】また、上記した実施形態では、スキャナ装
置１０に２つの反射ミラー(１９Ｘ,１９Ｙ)を設けた
が、光ＬｏをＸ方向,Ｙ方向に走査可能な１つの反射ミ
ラーを設けた構成にも、本発明は適用できる。反射ミラ
ーが１つであっても、Ｘ軸用の駆動回路１８ＸとＹ軸用
の駆動回路１８Ｙとは各々必要となる。さらに、上記し
た実施形態では、加算回路１６Ｘにおいて、メモリ１４
Ｘからの「Ｘ軸成分(Ａｈｘ)に関わる制御信号」とメモ
リ１５Ｘからの「Ｘ軸成分(Ａｖｘ)に関わる制御信号」
との加算処理を行い、加算回路１６Ｙにおいて、メモリ
１４Ｙからの「Ｙ軸成分(Ａｈｙ)に関わる制御信号」と
メモリ１５Ｙからの「Ｙ軸成分(Ａｖｙ)に関わる制御信
号」との加算処理を行ったが、本発明はこの構成に限定
されない。加算回路１６Ｘ,１６Ｙに代えて、減算回路
や乗算回路、除算回路を用いても良い。

【００４８】また、上記した実施形態では、スキャナ装
置１０をコンフォーカル顕微鏡２０に組み込む例を説明
したが、本発明のスキャナ装置は、コンフォーカル顕微
鏡以外の顕微鏡や、走査型蛍光測定装置、レーザ加工装
置などにも組み込むことができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置に固定された座標軸に対して斜めに傾いた走査領域
内でも光の２次元的な走査が可能であり、かつ、メモリ
容量も小さくできるため、操作性の向上と共に低コスト
化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のスキャナ装置１０の全体構成を
示すブロック図である。

【図２】スキャナ装置１０による走査領域１０ａを示す
説明図である。

【図３】スキャナ装置１０のメモリ１４Ｘ,１４Ｙ,１５
Ｘ,１５Ｙに記憶された制御信号およびその読み出しタ
イミングを説明する図である。

【図４】第２実施形態のコンフォーカル顕微鏡２０の全
体構成を示す図である。

【図５】従来の走査領域３０ａを示す説明図である。

【図６】従来のスキャナ装置３０の構成を示すブロック
図である。

【図７】スキャナ装置３０のメモリ３２,３４に記憶さ
れた制御信号およびその読み出しタイミングを説明する
図である。

【符号の説明】

１０スキャナ装置１１同期クロックジェネレータ１２Ｘ，１２Ｙ，１３Ｘ，１３Ｙアドレスカウンタ１４Ｘ，１４Ｙ，１５Ｘ，１５Ｙメモリ１６Ｘ，１６Ｙ加算回路１７Ｘ，１７ＹＤＡコンバータ１８Ｘ，１８Ｙ駆動回路１９Ｘ，１９Ｙ反射ミラー２０コンフォーカル顕微鏡２１レーザ光源２２励起フィルタ２３ダイクロイックミラー２４対物レンズ２５ステージ２６バリアフィルタ２７光電増倍管２８計算機２９試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を第１座標軸に沿って走査
する第１走査手段と、前記光を前記第１座標軸に垂直な第２座標軸に沿って走
査する第２走査手段と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御し、前
記光を第３座標軸に沿って走査させると共に、前記光を
前記第３座標軸に垂直な第４座標軸に沿って走査させる
制御手段とを備え、前記制御手段は、前記光の走査点の位置座標に関わる制
御情報を予め記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶さ
れた前記制御情報に演算処理を施す演算手段とを有し、
該演算手段による演算結果に基づいて前記第１走査手段
および前記第２走査手段を制御する手段であり、前記記憶手段は、前記走査点を前記第３座標軸に射影し
て得られる第１仮想点の前記第１座標軸成分に関わる制
御情報を記憶する第１記憶部と、前記第１仮想点の前記
第２座標軸成分に関わる制御情報を記憶する第２記憶部
と、前記走査点を前記第４座標軸に射影して得られる第
２仮想点の前記第１座標軸成分に関わる制御情報を記憶
する第３記憶部と、前記第２仮想点の前記第２座標軸成
分に関わる制御情報を記憶する第４記憶部とを含み、前記演算手段は、前記第１記憶部と前記第３記憶部とに
記憶された前記第１座標軸成分に関わる制御情報に演算
処理を施す第１演算部と、前記第２記憶部と前記第４記
憶部とに記憶された前記第２座標軸成分に関わる制御情
報に演算処理を施す第２演算部とを含み、前記第１走査手段は、前記第１演算部における演算結果
に応じて前記光の走査を行い、前記第２走査手段は、前記第２演算部における演算結果
に応じて前記光の走査を行うことを特徴とするスキャナ
装置。
【請求項２】請求項１に記載のスキャナ装置におい
て、前記第１演算部は、前記第１記憶部と前記第３記憶部と
に記憶された前記第１座標軸成分に関わる制御情報どう
しを加算する演算処理を行い、前記第２演算部は、前記第２記憶部と前記第４記憶部と
に記憶された前記第２座標軸成分に関わる制御情報どう
しを加算する演算処理を行うことを特徴とするスキャナ
装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のスキャ
ナ装置において、前記第１走査手段は、反射ミラーと、該反射ミラーを前
記第１座標軸および前記第２座標軸に垂直な軸まわりに
往復回転させる駆動部とを有し、前記第２走査手段は、反射ミラーと、該反射ミラーを前
記第１座標軸に平行な軸まわりに往復回転させる駆動部
とを有することを特徴とするスキャナ装置。
【請求項４】蛍光物質で標識された試料に対して励起
光を照射する照射手段と、前記励起光を２次元的に走査する２次元走査手段と、前記試料から発生した蛍光を受光する受光手段とを備
え、前記２次元走査手段は、請求項１から請求項３の何れか
１項に記載のスキャナ装置にて構成されることを特徴と
するコンフォーカル顕微鏡。