JP2005049864A - 走査型レーザ顕微鏡及びレーザ走査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の調光部を用いても照射位置を正確に制御できる走査型レーザ顕微鏡及びレーザ走査方法を提供すること。
【解決手段】本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光源と、前記各レーザ光源から出射される各レーザ光を調整する複数の調光部（２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ）と、前記各調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶する記憶部（２０２）と、前記複数の調光部のうち選択された調光部の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する信号生成部（２０４）と、から構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走査型レーザ顕微鏡及びレーザ走査方法に関する。

走査型レーザ顕微鏡は、生きた細胞や組織などの試料を傷つけることなく、光学的にスライスして２次元断層像を得て、複数の２次元断層像から３次元画像を得ることを可能とするものである。

生物試料を観察する走査型レーザ顕微鏡では、試料に導入した蛍光試薬または蛍光蛋白にレーザ光を照射し、そこからの蛍光を測定し画像化する。このとき、試料に複数種の蛍光試薬または蛍光蛋白を導入することで、細胞内の複数の化学物質を観察することが可能になる。これら複数種の蛍光物質を励起するために、複数の波長の励起レーザ光が必要となる。

一方、蛍光物質からの蛍光量は、励起光の照射時間に伴い減少する退色現象を生じる。このため従来では、走査型レーザ顕微鏡において、不要な励起光を遮断し、退色を極力防止する方法が提案されている。

例えば、光路中にシャッターや光学フィルタを機械的に挿入したり、非文献文献１に記載されている、図９に示すような音響光学素子（ＡＯＴＦ、ＡＯＤ、ＡＯＭなど）や、ＥＯＭなどを挿入したりすることで、照射位置に応じてレーザ光の強度調整及び波長の選択を設定された手順で行い、所望の部分にのみ所望の波長と強度のレーザ光を照射することが可能になる。音響光学素子は、図９に示すように外部からの電気信号により素子中に音波を発生させ、素子内に屈折率変化を作り出すことができる。この屈折率変化により、入射光の透過率の制御等を可能にする。
AKIS P.GOUTZOULIS and DENNIS R.PAPE, DESIGN AND FABRICATION OF ACOUSTO-OPTIC DEVICES, Marcel Dekker, Inc., 1994, pp.246-259

複数のレーザ波長を用いて時系列的にデータを得る場合、複数の調光部を用いて制御する必要がある。ところがそうした場合、複数の調光部を単一の同期信号で駆動させると、音響光学素子の種類の違いによって、電気信号を音響光学素子に与えてからその機能（屈折率の変化）が発現するまでの応答時間、つまり遅延時間に違いが生じる。その結果、図１０に示すように、ユーザーが照射したいレーザ照射位置８１に対して、実際のレーザ照射位置８２が調光部ごとにずれる。

本発明の目的は、複数の調光部を用いても照射位置を正確に制御できる走査型レーザ顕微鏡及びレーザ走査方法を提供することにある。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光源と、前記各レーザ光源から出射される各レーザ光を調整する複数の調光部と、前記各調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶する記憶部と、前記複数の調光部のうち選択された調光部の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する信号生成部と、から構成されている。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光源と、前記各レーザ光源から出射される各レーザ光を調整する複数の調光部と、前記複数の調光部のうち所定の調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶する第１の記憶部と、前記所定の調光部以外の各調光部の入出力に係る遅延時間情報と前記第１の記憶部に記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶する第２の記憶部と、前記第１の記憶部に記憶されている遅延時間情報と前記第２の記憶部に記憶されている前記差分とを基に、選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する信号生成部と、から構成されている。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光源と、前記レーザ光を前記試料上で二次元走査する走査部と、前記試料に照射されるレーザ光の強度と波長の少なくとも一方を調整する複数の調光部と、前記走査部により走査されるレーザ光の走査位置に対する前記レーザ光の強度と波長の少なくとも一方の調整値を、レーザ光照射情報として設定する設定部と、前記複数の調光部の入出力にかかる遅延時間情報を記憶する記憶部と、前記設定部で設定されたレーザ光照射情報に基いて、使用するレーザ光の波長に対応する前記調光部の駆動信号を生成する信号生成部と、を含み、前記信号生成部は、前記走査部によるレーザ光の走査と同期し、かつ前記調光部を前記遅延時間情報分だけ早く駆動する駆動信号を生成するよう構成されている。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光照射手段と、前記各レーザ光照射手段から出射される各レーザ光を調整する複数の調光手段と、前記各調光手段の入出力に係る遅延時間情報を記憶する記憶手段と、前記複数の調光手段のうち選択された調光手段の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光手段を駆動する駆動信号を生成する信号生成手段と、から構成されている。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光照射手段と、前記各レーザ光照射手段から出射される各レーザ光を調整する複数の調光手段と、前記複数の調光手段のうち所定の調光手段の入出力に係る遅延時間情報を記憶する第１の記憶手段と、前記所定の調光手段以外の各調光手段の入出力に係る遅延時間情報と前記第１の記憶手段に記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶されている遅延時間情報と前記第２の記憶手段に記憶されている前記差分とを基に、選択された調光手段を駆動する駆動信号を生成する信号生成手段と、から構成されている。

本発明の走査型レーザ顕微鏡は、少なくとも１つのレーザ光照射手段と、前記レーザ光を前記試料上で二次元走査する走査手段と、前記試料に照射されるレーザ光の強度と波長の少なくとも一方を調整する複数の調光手段と、前記走査手段により走査されるレーザ光の走査位置に対する前記レーザ光の強度と波長の少なくとも一方の調整値を、レーザ光照射情報として設定する設定手段と、前記複数の調光手段の入出力にかかる遅延時間情報を記憶する記憶手段と、前記設定手段で設定されたレーザ光照射情報に基いて、使用するレーザ光の波長に対応する前記調光手段の駆動信号を生成する信号生成手段と、を含み、前記信号生成手段は、前記走査手段によるレーザ光の走査と同期し、かつ前記調光手段を前記遅延時間情報分だけ早く駆動する駆動信号を生成するよう構成されている。

本発明のレーザ走査方法は、少なくとも１つのレーザ光源からそれぞれ出射される複数のレーザ光を複数の調光部で調整し、前記各調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶し、前記複数の調光部のうち選択された調光部の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する。

本発明のレーザ走査方法は、少なくとも１つのレーザ光源からそれぞれ出射される複数のレーザ光を複数の調光部で調整し、前記複数の調光部のうち所定の調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶し、前記所定の調光部以外の各調光部の入出力に係る遅延時間情報と前記記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶し、前記記憶されている遅延時間情報と前記記憶されている差分とを基に、選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する。

本発明によれば、複数の調光部を用いても照射位置を正確に制御できる走査型レーザ顕微鏡及びレーザ走査方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す図である。この走査型レーザ顕微鏡は、励起光の光量及び波長を変化させるための複数種の音響光学素子を有する。

複数のレーザ光源（レーザ光照射手段）１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、各々が励起用光源となる。各レーザ光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ複数のレーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの１つに個別に入射する。各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、レーザ光の走査位置に応じて、試料に照射されるレーザ光の光量（強度）と波長の一方または両方を変化させることができる。各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、例えば音響光学素子（ＡＯＴＦ）やシャッターとフィルタの組み合わせなどからなる。

各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃから出射されたレーザ光は、複数の光結合器１１０で１つのレーザ光に結束され、光学ユニット１０３のスキャナー部１０８（走査部）に入射する。光学ユニット１０３は、スキャナー部１０８と受光素子１０９からなる。スキャナー部１０８は、光結合器１１０で結束されたレーザ光を用いて、試料１０４を二次元走査する。受光素子１０９は、試料１０４からの蛍光を検出し、その電圧信号を制御ユニット１０６へ出力する。

制御ユニット１０６は、受光素子１０９からの電圧信号を画像データに変換する。この画像データは、制御ユニット１０６から表示装置１０７へ送られ、表示される。また、制御ユニット１０６は、各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと光学ユニット１０３を制御する。入力ユニット１０５では、制御ユニット１０６への指示が入力される。

図２は、図１に示した走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図である。図２では、入力された信号に応じて生成される駆動信号により、調光器（ここでは音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃとする）を駆動する。

図２の構成は、入力部（設定部）２０１、制御回路２０７、セレクター部２０５、及び複数の音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃからなる。制御回路２０７は、遅延時間記憶部２０２、パルス生成部２０３、及び駆動信号生成部２０４からなる。制御回路２０７とセレクター部２０５は、図１の制御ユニット１０６に含まれる。音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃは、図１のレーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに相当する。入力部２０１は、図１の入力ユニット１０５に相当する。

入力部２０１では、ユーザーが、レーザ照射範囲を示すレーザ照射範囲データ（レーザ光照射情報）と、レーザ走査方法を示すレーザ走査同期信号と、選択する音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃの情報を示す音響光学素子データとを入力する。

遅延時間記憶部２０２には、各音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ固有の入出力の遅延時間データ、つまり電気信号による駆動開始から機能発現までの応答時間のデータが記憶されている。入力部２０１から入力される音響光学素子データによって、遅延時間記憶部２０２に記憶されている遅延時間データのうち、どの遅延時間データを使用すればよいかが決まる。すなわち、音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃごとに必要な遅延時間データが、遅延時間記憶部２０２から選択的に呼び出される。

パルス生成部２０３では、入力部２０１からのレーザ照射範囲データ及びレーザ走査同期信号と、遅延時間記憶部２０２から呼び出された遅延時間データとから、トリガパルスを生成する。

駆動信号生成部２０４では、入力部２０１からのレーザ照射範囲データ及びレーザ走査同期信号と、パルス生成部２０３からのトリガパルスとから、対応する音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを駆動する駆動信号を生成する。

セレクター部２０５では、駆動信号生成部２０４からの駆動信号を、入力部２０１からの音響光学素子データに応じて、入力時に指定された１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃに導く。制御回路２０７は、後述するように時系列的に音響光学素子（調光部）２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを制御する。

図３は、入力された信号から駆動信号を得るために必要な各信号のタイミングチャートである。以下、図３を基に音響光学素子駆動信号３０３を得るまでの手順を説明する。

まず、ユーザーが入力部(設定部)２０１を用いて、使用したい１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃまたはレーザ波長またはレーザ光源を示す情報（いずれかを音響光学素子データとする）と、レーザ走査同期信号３０１と、レーザ照射範囲データ信号３０２とを入力する。

ユーザーがレーザ照射範囲データ信号３０２を入力する場合、たとえば、表示装置１０７に表示される予め取得した観察画像上で、入力部２０１のマウスなどにより所望の領域を指定することで、音響光学素子データの示す波長を有するレーザ光の照射範囲を指定するようにしてもよい。また、レーザ光の照射範囲の指定を行うときに、入力部２０１を用いて、照射するレーザ光の強度を指定するようにしてもよい。すなわちユーザーは、スキャナー部１０８により走査されるレーザ光の走査位置に対する前記レーザ光の強度と波長の少なくとも一方の調整値を、入力部２０１から設定する。この調整値はレーザ光照射情報として設定される。このように、特定の照射範囲に対して、特定の強度および／または特定の波長のレーザ光を照射する旨を示すレーザ光照射情報を設定することで、レーザ光の走査位置に応じて、レーザ光の強度と波長の少なくとも一方を調光器によって変更することができる。

入力部２０１から出力された音響光学素子データは、遅延時間記憶部２０２に入力される。遅延時間記憶部２０２には、音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃごとの遅延時間が記憶されている。遅延時間記憶部２０２から、ユーザーが選択した１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃの遅延時間データ信号３０４が選択される。入力部２０１から出力されたレーザ走査同期信号３０１とレーザ照射範囲データ信号３０２は、パルス生成部２０３に入力される。

パルス生成部２０３は、レーザ走査同期信号３０１の立ち下がりまたは立ち上がりからカウントを始め、レーザ照射範囲データ信号３０２の開始時点でカウントを終了し、パルスα３０６を生成する。またパルス生成部２０３は、生成したパルスα３０６と遅延時間記憶部２０２から出力された遅延時間データ信号３０４との差から、トリガパルス３０５を生成する。パルス生成部２０３から出力されたトリガパルス３０５は、駆動信号生成部２０４に入力される。

駆動信号生成部２０４は、レーザ走査同期信号３０１の立ち下がりまたは立ち上がりに同期して、パルス生成部２０３からのトリガパルス３０５の動作を開始し、トリガパルス３０５が終了した時点で、レーザ照射範囲データ信号３０２の動作を開始することで、音響光学素子駆動信号３０３を生成する。これにより、レーザ照射範囲データ信号３０２に対して、音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを遅延時間分だけ時間的に早く駆動させることが可能になる。

セレクター部２０５は、入力部２０１から出力された音響光学素子データを入力して、使用する１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを選択し、駆動信号生成部２０４から出力された音響光学素子駆動信号３０３を、ユーザーが選択した１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃへ出力する。この駆動信号３０３により、対応する音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃが駆動される。

図４は、レーザ走査の状態と照射したい個所にレーザを照射する状態とを、信号と合わせて示した図である。まず、試料面の画像取り込み区間７０１において、各波長のレーザ光が矢印の方向へ時系列的に走査７０２（走査Ａ）されてゆく。個所７０３は、画像取り込み可能な区間の中で照射を要する部分である。複数のレーザ走査７０２の中で走査Ａ７０４に注目すると、レーザ照射範囲データを示す信号は、３０２のようになる。

例えばレーザ照射範囲データ信号３０２で音響光学素子を駆動させた場合、図１０の照射したいレーザ照射位置８１とは異なる実際のレーザ照射位置８２を照射してしまうが、本実施の形態では音響光学素子駆動信号３０３で音響光学素子を駆動させることにより、照射したいレーザ照射位置８１にレーザを照射することができる。

本第１の実施の形態によれば、複数の音響光学素子の入出力に係る遅延時間の情報を用いて、各音響光学素子を駆動する駆動信号を補正している。すなわち、レーザ照射範囲データを音響光学素子固有の遅延時間分シフトすることで、同一のレーザ走査同期信号で複数種の音響光学素子を駆動させたときに生じる音響光学素子ごとの照射領域のずれを補正することが可能になる。よって、複数種の波長域のレーザを使用した場合に、各レーザー照射位置が一致し、各レーザでユーザーが照射したい領域に正しく照射することが可能になる。すなわち、音響光学素子ごとに光応答時間の違いがあっても、各レーザー照射位置は、ずれることなく一致する。

なお、図１の構成の変形例として、図５に示すように、レーザ光源１０１を１つとし、レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを複数とする場合もある。この場合、１つのレーザ光源１０１は複数の波長のレーザ光を出射し、この複数の波長のレーザ光を光分離器１１１にて各波長に分離する。分離された各レーザ光は、各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに導かれる。それ以降の処理は、上述した第１の実施の形態と同様である。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、各音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃごとの各遅延量を、制御回路２０７の内部に設けた遅延時間記憶部２０２に記憶させ、必要な遅延データを選択的に読み出し、その遅延データを基に音響光学素子駆動信号３０３を生成し、時系列で１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを駆動していた。

本第２の実施の形態では、図２に示した制御回路２０７を各音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃごとに備え、各制御回路２０７の遅延時間記憶部２０２に、対応する音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃの遅延時間を記憶し、時系列で１つの音響光学素子２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃを駆動する。なお、走査型レーザ顕微鏡の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。

図６は、本第２の実施の形態の走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図である。図６では、入力された信号に応じて生成される駆動信号により、音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃを駆動する。

図６の構成は、入力部４０１、セレクター部４０２、複数の制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃ、及び複数の音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃからなる。各制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃは、各々１つの音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃに対応している。各制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃは、遅延時間記憶部４０３、パルス生成部４０４、及び駆動信号生成部４０５からなる。遅延時間記憶部４０３、パルス生成部４０４、駆動信号生成部４０５、及びセレクター部４０２は、図１の制御ユニット１０６に含まれる。

入力部４０１では、ユーザーが、レーザ照射範囲を示すレーザ照射範囲データと、レーザ走査方法を示すレーザ走査同期信号と、選択する音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃの情報を示す音響光学素子データとを入力する。

セレクター部４０２では、入力部４０１からの音響光学素子データに応じて、指定された１つの音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃを駆動する制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃへ、レーザ走査同期信号とレーザ照射範囲データを出力する。

パルス生成部４０４では、セレクター部４０２からのレーザ照射範囲データ及びレーザ走査同期信号と、遅延時間記憶部４０３から呼び出された遅延時間データから、トリガパルスを生成する。遅延時間記憶部４０３には、制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃが動作させる音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃの遅延時間データが記憶されている。

駆動信号生成部４０５では、セレクター部４０２からのレーザ照射範囲データ及びレーザ走査同期信号と、パルス生成部４０４からのトリガパルスとから、対応する音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃを駆動する駆動信号を生成する。制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃは、この駆動信号により、対応する音響光学素子（調光部）４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃを後述するように時系列的に制御する。

以下、図３と図６を基に音響光学素子駆動信号３０３を得るまでの手順を説明する。

まず、ユーザーが入力部４０１を用いて、使用したい１つの音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃまたはレーザ波長またはレーザ光源を示す情報（いずれかを音響光学素子データとする）と、レーザ走査同期信号３０１と、レーザ照射範囲データ信号３０２とを入力する。

入力部４０１から出力された音響光学素子データは、セレクター部４０２に入力される。セレクター部４０２は、指定された１つの音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃを駆動させる制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃへ、レーザ走査同期信号３０１とレーザ照射範囲データ信号３０２を出力する。

対応するパルス生成部４０４は、セレクター部４０２から出力されたレーザ走査同期信号３０１とレーザ照射範囲データ信号３０２を入力すると、遅延時間記憶部４０３へ遅延時間データ信号３０４を要求する。遅延時間記憶部４０３は、要求された遅延時間データ信号３０４をパルス生成部４０４へ出力する。

なお、パルス生成部４０４におけるトリガパルス３０５の生成方法は第１の実施の形態と同様である。また、セレクター部４０２からのレーザ走査同期信号３０１及びレーザ照射範囲データ信号３０２と、パルス生成部４０４で生成されたトリガパルス３０５とから、駆動信号生成部４０５で音響光学素子駆動信号３０３を生成する方法は、第１の実施の形態と同様である。駆動信号生成部４０５から出力された駆動信号３０３により、対応する音響光学素子４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃが駆動される。

本第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、各レーザ光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと各レーザ調光器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが各々一つのユニットをなし、それぞれ複数個設けられていた。

本第３の実施の形態では、図７に示すように、図１に示したレーザ光源１０１ａ，１０１ｂとレーザ調光器１０２ａ，１０２ｂとが１つずつ一体となっている素子（すなわち、１０１ａと１０２ａ，１０１ｂと１０２ｂ）、例えばＬＤ（レーザダイオード）１１２ａ，１１２ｂを使用して、第１の実施の形態と同様の制御を行う。

本第３の実施の形態の構成では、上記の通り図１に示した１つのレーザ光源１０１ａ，１０１ｂとそれに対応する１つのレーザ調光器１０２ａ，１０２ｂとが、１つのユニットになっている。それ以外の構成は、第１の実施の形態と同様である。なお図７に示すように、ＬＤ１１２ａ，１１２ｂのようなレーザ光源とレーザ調光器とが一体になったユニットと、別体をなすレーザ光源１０１ｃとレーザ調光器１０２ｃとが混在する構成としても、第１の実施の形態と同様の制御により、各レーザでユーザーが照射したい領域に正しく照射することが可能になる。

本第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

（第４の実施の形態）
第１、２の実施の形態では、遅延時間記憶部２０２，４０３に記憶してある遅延データとレーザ走査同期信号及びレーザ照射範囲データとから、音響光学素子駆動信号を生成し、時系列で音響光学素子を駆動していた。

本第４の実施の形態では、複数種の音響光学素子の中で、遅延時間の最も長い音響光学素子に対して、それを駆動する制御回路により第１，２の実施の形態と同様の動作で音響光学素子駆動信号を生成する。その他の音響光学素子については、レーザ走査同期信号を用いずに、前記駆動信号を用いて各音響光学素子の駆動信号を生成し、時系列で各音響光学素子を駆動する。なお、走査型レーザ顕微鏡の構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。

図８は、本第４の実施の形態の走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図である。図８では、入力された信号に応じて生成される駆動信号により、音響光学素子を駆動する。

図８の構成は、入力部５０１、１つの制御回路Ａ５１２，複数の制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂ、セレクター部５０５、１つの基準音響光学素子５１０、及び複数の音響光学素子５１１ａ，５１１ｂからなる。制御回路Ａ５１２は、遅延時間記憶部５０２、パルス生成部５０３、及び駆動信号生成部５０４からなる。制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂは、Ａ／Ｄ変換部５０６、ＦＩＦＯメモリ５０７、差分遅延時間記憶部５０８、及びＤ／Ａ変換部５０９からなる。制御回路Ａ５１２の遅延時間記憶部５０２、パルス生成部５０３、及び駆動信号生成部５０４は、図１の制御ユニット１０６に含まれる。また、制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂのＡ／Ｄ変換部５０６、ＦＩＦＯメモリ５０７、差分遅延時間記憶部５０８、及びＤ／Ａ変換部５０９は、図１の制御ユニット１０６に含まれる。制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂは、基準音響光学素子５１０以外の各音響光学素子５１１ａ，５１１ｂに１つずつ対応して備えられている。

入力部５０１では、ユーザーが、レーザ照射範囲を示すレーザ照射範囲データと、レーザ走査方法を示すレーザ走査同期信号と、選択する音響光学素子５１０，５１１ａ，５１１ｂの情報を示す音響光学素子データとを入力する。

制御回路Ａ５１２のパルス生成部５０３では、入力部５０１から出力されたレーザ照射範囲データと、レーザ走査同期信号と、基準音響光学素子５１０の遅延時間データを記憶している遅延時間記憶部５０２から呼び出した遅延時間データとから、トリガパルスを生成する。

駆動信号生成部５０４では、入力部５０１からのレーザ照射範囲データ及びレーザ走査同期信号と、パルス生成部５０３からのトリガパルスとから、対応する音響光学素子５１０，５１１ａ，５１１ｂを駆動する駆動信号を生成する。

セレクター部５０５では、駆動信号生成部５０４で生成された駆動信号と入力部５０１からの音響光学素子データに応じて、指定された１つの音響光学素子５１０，５１１ａ，５１１ｂに駆動信号を出力する。

制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂのＡ／Ｄ変換部５０６では、セレクター部５０５からの駆動信号をＡ／Ｄ変換する。差分遅延時間記憶部５０８には、基準音響光学素子５１０の遅延時間と実際に動作させる音響光学素子５１１ａ，５１１ｂの遅延時間との差分を示す差分遅延時間データが記憶されている。

ＦＩＦＯメモリ５０７では、Ａ／Ｄ変換部５０６で変換されたデジタルデータと差分遅延時間記憶部５０８からの差分遅延時間データとから、駆動信号データを生成する。Ｄ／Ａ変換部５０９では、ＦＩＦＯメモリ５０７からの駆動信号データをＤ／Ａ変換し、対応する音響光学素子５１１ａ，５１１ｂを駆動する駆動信号を生成する。制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂは、この駆動信号により、対応する音響光学素子（調光部）５１１ａ，５１１ｂを後述するように時系列的に制御する。

以下、図３と図８を基に音響光学素子駆動信号３０３を得るまでの手順を説明する。

まず、ユーザーが入力部５０１を用いて、使用したい１つの音響光学素子５１０，５１１ａ，５１１ｂまたはレーザ波長またはレーザ光源を示す情報（いずれかを音響光学素子データとする）と、レーザ走査同期信号３０１と、レーザ照射範囲データ信号３０２とを入力する。

入力部５０１から出力されたレーザ走査同期信号３０１とレーザ照射範囲データ信号３０２がパルス生成部５０３と駆動信号生成部５０４に入力される。その後、パルス生成部５０３と駆動信号生成部５０４により音響光学素子駆動信号３０３を生成する方法は、第１，２の実施の形態と同様である。

入力部５０１から出力された音響光学素子データと駆動信号生成部５０４から出力された駆動信号３０３とは、セレクター部５０５に入力される。セレクター部５０５は、指定された音響光学素子５１１ａ，５１１ｂを駆動させる制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂまたは基準音響光学素子５１０へ、駆動信号３０３を導く。基準音響光学素子５１０に駆動信号３０３が導かれた場合、その駆動信号３０３により基準音響光学素子５１０が駆動される。

セレクター部５０５から制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂに導かれた駆動信号３０３は、Ａ／Ｄ変換部５０６でデジタルデータに変換される。このデジタルデータは、Ａ／Ｄ変換部５０６からＦＩＦＯメモリ５０７へ出力される。ＦＩＦＯメモリ５０７にデジタルデータが入力されると、ＦＩＦＯメモリ５０７は差分遅延時間記憶部５０８から差分記憶時間データを読み出す。ＦＩＦＯメモリ５０７は、入力したデジタルデータを差分記憶時間分遅らせ、そのデジタルデータをＤ／Ａ変換部５０９へ出力する。Ｄ／Ａ変換部５０９は、入力したデジタルデータを対応する音響光学素子５１１ａ，５１１ｂの駆動信号に変換する。この駆動信号により、対応する音響光学素子５１１ａ，５１１ｂが駆動される。

本第４の実施の形態によれば、レーザ走査同期信号を用いずに第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、制御回路Ｂ５１３ａ，５１３ｂではレーザ走査同期信号を用いずに駆動信号を生成することができるため、レーザ発振器と調光器ユニットの後付けが容易となる。

また、第３の実施の形態において図６の制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃの数が制限されている場合に、本第４の実施の形態を適用し、１つの制御回路４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃを同様の制御回路Ａ５１２に置き換えることによって、さらに多くの音響光学素子を制御することができる。

なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。例えば、各制御回路はソフトウエアで実現してもよい。また、音響光学素子（調光部）は、電気光学素子（ＥＯＭ）、液晶シャッター、フィルタ等とシャッターの組み合わせを代用してもよい。音響光学素子は、例えばＬＤ（レーザダイオード）などの場合、電気信号により出力強度変換を行ってもよい。遅延時間記憶部は、ＰＣやＤＩＰスイッチや可変抵抗などを用いて記憶または入力をさせてもよい。また、上記走査型レーザ顕微鏡において、入出力遅延時間のない音響光学素子（調光部）の場合は、制御回路を介さずに直接音響光学素子（調光部）を駆動させてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

本発明の第１の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図。 本発明の各実施の形態に係る入力された信号から駆動信号を得るために必要な各信号のタイミングチャート。 本発明の第１の実施の形態に係るレーザ走査の状態と照射したい個所にレーザを照射する状態とを、信号と合わせて示した図。 本発明の第１の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の変形例の構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図。 本発明の第３の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す図。 本発明の第４の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の一部の構成を詳細に示す図。 従来例に係る音響光学素子を示す図。 従来例に係るレーザ照射位置に関する図。

符号の説明

１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…レーザ光源 １０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ…レーザ調光器 １０３…光学ユニット １０４…試料 １０５…入力ユニット １０６…制御ユニット １０７…表示装置 １０８…スキャナー部 １０９…受光素子 １１０…光結合器 １１１…光分離器 １１２，１１２ａ，１１２ｂ…ＬＤ ２０１…入力部 ２０２…遅延時間記憶部 ２０３…パルス生成部 ２０４…駆動信号生成部 ２０５…セレクター部 ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ…音響光学素子 ２０７…制御回路 ４０１…入力部 ４０２…セレクター部 ４０３…遅延時間記憶部 ４０４…パルス生成部 ４０５…駆動信号生成部 ４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ…音響光学素子 ４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃ…制御回路 ５０１…入力部 ５０２…遅延時間記憶部 ５０３…パルス生成部 ５０４…駆動信号生成部 ５０５…セレクター部 ５０６…Ａ／Ｄ変換部 ５０７…ＦＩＦＯメモリ ５０８…差分遅延時間記憶部 ５０９…Ｄ／Ａ変換部 ５１０…基準音響光学素子 ５１１ａ，５１１ｂ…音響光学素子 ５１２…制御回路Ａ ５１３ａ，５１３ｂ…制御回路Ｂ

Claims (20)

1. 少なくとも１つのレーザ光源と、
   前記各レーザ光源から出射される各レーザ光を調整する複数の調光部と、
   前記各調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶する記憶部と、
   前記複数の調光部のうち選択された調光部の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する信号生成部と、
   を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
2. 前記調光部は音響光学素子からな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。
3. 前記信号生成部は、前記少なくとも１つのレーザ光源からの各レーザ光を前記複数の調光部により時系列的に照射する前記駆動信号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。
4. 前記信号生成部で生成された駆動信号を前記選択された調光部に出力するセレクター部を備えた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。
5. 前記信号生成部は、前記遅延時間情報とレーザ照射範囲を示す情報とを基に前記駆動信号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。
6. 前記信号生成部は、前記レーザ照射範囲を示す情報に対して、前記選択された調光部を前記遅延時間情報分だけ時間的に早く駆動する前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の走査型レーザ顕微鏡。
7. 前記記憶部及び前記信号生成部を、前記各調光部ごとに備え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。
8. １つの前記レーザ光源とそれに対応する１つの前記調光部が一体化されてい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。
9. 前記レーザ光源と前記調光部とは一体となりレーザダイオードをなすことを特徴とする請求項８に記載の走査型レーザ顕微鏡。
10. 少なくとも１つのレーザ光源と、
    前記各レーザ光源から出射される各レーザ光を調整する複数の調光部と、
    前記複数の調光部のうち所定の調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶する第１の記憶部と、
    前記所定の調光部以外の各調光部の入出力に係る遅延時間情報と前記第１の記憶部に記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶する第２の記憶部と、
    前記第１の記憶部に記憶されている遅延時間情報と前記第２の記憶部に記憶されている前記差分とを基に、選択された調光部を駆動する駆動信号を生成する信号生成部と、
    を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
11. 前記調光部は音響光学素子からなることを特徴とする請求項１０に記載の走査型レーザ顕微鏡。
12. 前記信号生成部は、前記少なくとも１つのレーザ光源からの各レーザ光を前記複数の調光部により時系列的に照射する前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の走査型レーザ顕微鏡。
13. 少なくとも１つのレーザ光源と、
    前記レーザ光を前記試料上で二次元走査する走査部と、
    前記試料に照射されるレーザ光の強度と波長の少なくとも一方を調整する複数の調光部と、
    前記走査部により走査されるレーザ光の走査位置に対する前記レーザ光の強度と波長の少なくとも一方の調整値を、レーザ光照射情報として設定する設定部と、
    前記複数の調光部の入出力にかかる遅延時間情報を記憶する記憶部と、
    前記設定部で設定されたレーザ光照射情報に基いて、使用するレーザ光の波長に対応する前記調光部の駆動信号を生成する信号生成部と、を含み、
    前記信号生成部は、前記走査部によるレーザ光の走査と同期し、かつ前記調光部を前記遅延時間情報分だけ早く駆動する駆動信号を生成することを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
14. １つの前記レーザ光源とそれに対応する１つの前記調光部が一体化されていることを特徴とする請求項１３に記載の走査型レーザ顕微鏡。
15. 前記調光部は音響光学素子からなることを特徴とする請求項１３に記載の走査型レーザ顕微鏡。
16. 少なくとも１つのレーザ光照射手段と、
    前記各レーザ光照射手段から出射される各レーザ光を調整する複数の調光手段と、
    前記各調光手段の入出力に係る遅延時間情報を記憶する記憶手段と、
    前記複数の調光手段のうち選択された調光手段の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光手段を駆動する駆動信号を生成する信号生成手段と、
    を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
17. 少なくとも１つのレーザ光照射手段と、
    前記各レーザ光照射手段から出射される各レーザ光を調整する複数の調光手段と、
    前記複数の調光手段のうち所定の調光手段の入出力に係る遅延時間情報を記憶する第１の記憶手段と、
    前記所定の調光手段以外の各調光手段の入出力に係る遅延時間情報と前記第１の記憶手段に記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶する第２の記憶手段と、
    前記第１の記憶手段に記憶されている遅延時間情報と前記第２の記憶手段に記憶されている前記差分とを基に、選択された調光手段を駆動する駆動信号を生成する信号生成手段と、
    を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
18. 少なくとも１つのレーザ光照射手段と、
    前記レーザ光を前記試料上で二次元走査する走査手段と、
    前記試料に照射されるレーザ光の強度と波長の少なくとも一方を調整する複数の調光手段と、
    前記走査手段により走査されるレーザ光の走査位置に対する前記レーザ光の強度と波長の少なくとも一方の調整値を、レーザ光照射情報として設定する設定手段と、
    前記複数の調光手段の入出力にかかる遅延時間情報を記憶する記憶手段と、
    前記設定手段で設定されたレーザ光照射情報に基いて、使用するレーザ光の波長に対応する前記調光手段の駆動信号を生成する信号生成手段と、を含み、
    前記信号生成手段は、前記走査手段によるレーザ光の走査と同期し、かつ前記調光手段を前記遅延時間情報分だけ早く駆動する駆動信号を生成することを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
19. 少なくとも１つのレーザ光源からそれぞれ出射される複数のレーザ光を複数の調光部で調整し、
    前記各調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶し、
    前記複数の調光部のうち選択された調光部の前記遅延時間情報を基に、前記選択された調光部を駆動する駆動信号を生成することを特徴とするレーザ走査方法。
20. 少なくとも１つのレーザ光源からそれぞれ出射される複数のレーザ光を複数の調光部で調整し、
    前記複数の調光部のうち所定の調光部の入出力に係る遅延時間情報を記憶し、
    前記所定の調光部以外の各調光部の入出力に係る遅延時間情報と前記記憶されている遅延時間情報との各差分を記憶し、
    前記記憶されている遅延時間情報と前記記憶されている差分とを基に、選択された調光部を駆動する駆動信号を生成することを特徴とするレーザ走査方法。

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