JP3736213B2 - 共焦点光スキャナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点画像を得る共焦点光スキャナに関し、特に試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点光スキャナは複数個のピンホールが形成されたニポー板（以下、ピンホール板と呼ぶ。）を回転させること等により試料表面を走査して、試料の光軸方向に垂直な平面のスライス画像を得ることができる。また、このような共焦点光スキャナを光学顕微鏡と接続し、光軸方向に対物レンズの焦点を変化させ各焦点位置毎に得られたスライス画像に基づき演算制御回路等で演算処理することにより、光軸方向に水平なスライス画像（以下、縦断層画像と呼ぶ。）を得ることができる。
【０００３】
図１２はこのような従来の共焦点光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。図１２において１は光源、２はピンホール板を回転させることにより試料表面を走査する共焦点光スキャナ、３は対物レンズを含む光学顕微鏡部、４は試料、５は試料４を光軸方向に移動させるステージ、６はＣＣＤカメラ等の撮影手段、７は記憶手段、８は演算制御手段である。
【０００４】
光源１からの出力光は共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２を介して光学顕微鏡部３に入射される。この出力光は光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより試料４に集光される。
【０００５】
試料４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部３を介して共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２を透過して撮影手段６に入射される。撮影手段６の出力は記憶手段７に接続され、記憶手段７の出力は演算制御手段８に接続される。さらに、演算制御手段８からの駆動信号がステージ５に接続される。
【０００６】
ここで、図１２に示す従来例の動作を図１３及び図１４を用いて説明する。図１３はスライス画像が得られる状況を説明する説明図、図１４は縦断層画像を演算により生成する状況を説明する説明図である。
【０００７】
光源１からの出力光は共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２内の回転するピンホール板に形成された複数のピンホールを通過して光学顕微鏡部３に入射される。この出力光は光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより試料４に集光されて、ピンホール板の回転に伴って試料４表面を走査する。
【０００８】
試料４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより先に通過した各ピンホールと同一にピンホールに集光されて共焦点効果を生じる。
【０００９】
そして、この戻り光は撮影手段６で撮影される。この時、撮影手段６得られる画像はピンホール板の回転に伴って試料４表面を走査したものであるから、光学顕微鏡部３を構成する対物レンズの焦点位置における光軸に垂直な平面のスライス画像となる。
【００１０】
この時、演算制御手段８はステージ５を図１２中”ＺＤ０１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動させて試料４の光軸方向に変化したスライス画像を撮影手段６で撮影すると共に撮影手段６で撮影される試料４の各位置におけるスライス画像を記憶手段７に順次格納させる。
【００１１】
例えば、図１３においてＺ軸方向は図１２における光軸方向に一致し、図１３中”ＰＳ０１”、”ＰＳ０２”及び”ＰＳ０３”に示すような面で走査された試料のスライス画像は図１３中”ＳＩ０１”、”ＳＩ０２”及び”ＳＩ０３”に示すようになり、このようなスライス画像が記憶手段７に順次格納される。
【００１２】
そして、演算制御手段８は図１２中”ＺＤ０１”方向の各位置におけるスライス画像を撮影した時点で、記憶手段７に格納されている各々のスライス画像を読み出して試料４の３次元像を構築すると共に縦断層画像を演算により再構築する。
【００１３】
例えば、図１４”ＰＳ１１”に示すようなＹＺ平面における縦断層画像を演算により再構築した場合には、図１４中”ＬＩ０１”に示すような縦断層画像を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１２に示す従来の方法では縦断層画像をリアルタイムに且つ光学的に観察することができないと言った問題点があった。すなわち、多数のスライス画像から演算により縦断層画像を求めるため、その処理時間に長くなってリアルタイム性を失ってしまう。
【００１５】
また、例えば、肉眼では解像度が３０００〜６０００本程度なのに対してカメラ等の撮影手段では走査線が５００〜１０００本程度となり、分解能や色が撮影手段６の仕様によって制限されてしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナを実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、前記平行光を反射若しくは透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの反射光若しくは透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記遮蔽手段若しくは前記集光手段に集光する対物レンズと、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し前記光分岐手段を透過若しくは反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、
請求項１及び請求項２記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記遮蔽手段が、
スリットが形成されたスリット板であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、
請求項１及び請求項２記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記集光手段が、
シリンドリカルレンズであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットが、
直線状のスリットであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットが、
非直線状のスリットであることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットの形成方向を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットのスリット幅を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリット板に、
複数個のスリットが形成されたことにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、
複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
前記ピンホール板の近傍に設けられ試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、
複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、前記平行光を透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光が集光されるピンホール板と、このピンホール板のピンホールを通過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する対物レンズと、前記ピンホール板のピンホールを通過し、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し、前記光分岐手段で反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、
請求項１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を前記ピンホール板の光源側若しくは対物レンズ側に設けたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、
請求項１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記光分岐手段が、
多連光分岐手段であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、
請求項１３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記多連光分岐手段の特定の位置に前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を設け当該特定の位置の選択に伴い前記走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
可動ミラーを動作させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
レンズを光軸と直角方向に移動させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００３２】
請求項１７記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
音響光学変調器により光路を回折させて前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示す構成ブロック図である。図１において９は光源、１０及び１５はレンズ、１１はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、１２はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、１３は対物レンズ、１４は試料、１６は走査手段である可動ミラー、１７は撮影手段、１８は対物レンズ１３を光軸方向に移動させる駆動手段である。
【００３４】
光源９の出力光はレンズ１０により平行光になり光分岐手段１１に入射される。この出力光は光分岐手段１１で反射されてスリット板１２を照射する。スリット板１２に形成されたスリットを透過した出力光は対物レンズ１３により集光されて試料１４上に照射される。
【００３５】
試料１４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ１３により集光されて先に通過したスリットを通過する。そして、スリットを通過した戻り光は光分岐手段１１を透過してレンズ１５を介して可動ミラー１６に入射され、可動ミラー１６の反射光は撮影手段１７に入射される。
【００３６】
また、対物レンズ１３は駆動手段１８により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー１６は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段１７への入射位置を変化させる。
【００３７】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２はリアルタイムに縦断層画像が得られる状況を説明する説明図である。
【００３８】
光源９からの出力光はレンズ１０及び光分岐手段１１を介してスリット板１２に入射される。そして、スリット板１２に形成されたスリットを通過した出力光は対物レンズ１３により集光されて試料１４の表面に照射される。
【００３９】
試料１４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ１３によりスリット板１２に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【００４０】
そして、この戻り光は光分岐手段１１を透過し、レンズ１５及び可動ミラー１６を介して撮影手段１７に入射され撮影される。この時、撮影手段１７で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ１３の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【００４１】
この時、駆動手段１８は対物レンズ１３を図１中”ＺＤ１１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ１８の焦点位置を光軸方向に移動させて試料１４の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段１７に入射させる。
【００４２】
これと同時に可動ミラー１６を対物レンズ１８の駆動に同期させて図１中”ＭＤ１１”に示す方向に駆動して撮影手段１７への入射位置を変化させる。
【００４３】
例えば、対物レンズ１８を駆動して焦点位置を変化させることにより、図１中”ＳＬ１１”、”ＳＬ１２”及び”ＳＬ１３”に示すように試料１４上に集光されるスリット像の位置が変化する。
【００４４】
そして、これらのスリット像に対応して得られた共焦点画像（スリット画像）が可動ミラー１６が駆動されることにより、図１中”ＣＩ１１”、”ＣＩ１２”及び”ＣＩ１３”に示すように入射位置が移動しながら撮影手段１７に入射されることになる。
【００４５】
例えば、図２においてＺ軸方向は図１における光軸方向に一致し、図２中”ＰＳ２１”、”ＰＳ２２”及び”ＰＳ２３”に示すような面で得られた試料のスリット画像は図２中”ＣＩ２１”、”ＣＩ２２”及び”ＣＩ２３”に示すようになり、このようなスリット画像が入射位置を移動しながら撮影手段１７に入射される。
【００４６】
すなわち、図２中”ＳＬ２１”に示す切断面で切断された図２中”ＬＩ２１”に示すような縦断層画像と図２中”ＰＳ２１”、”ＰＳ２２”及び”ＰＳ２３”に示すような面との交差部分であるスリット画像が走査手段である可動ミラーにより上方若しくは下方に走査されながら撮影手段１７に入射されることになる。
【００４７】
このため、撮影手段１７では図２中”ＬＩ２１”に示す縦断層画像が撮影されることになる。また、図１では撮影手段１７を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【００４８】
この結果、スリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段１７への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００４９】
なお、図１に示す実施例ではスリット板１２のスリットを図２中のＹ軸方向（縦方向）に設けているが縦横斜めであっても構わない。図３はこのようなスリットの形成方向の一例を示す平面図である。図３（Ａ）は斜めに形成されたスリット、図３（Ｂ）は横方向（図２中のＸ軸方向）に形成されたスリットである。
【００５０】
このような形成方向を変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図２中”ＳＬ２１”に示す切断面を変化させることが可能になる。
【００５１】
また、図３に示すようにスリットの方向及びスリット幅を固定にせずに任意の方向及び任意のスリット幅に変化させても構わない。図４はこのようなスリットの方向変化及びスリット幅変化の一例を示す平面図である。
【００５２】
例えば、図４中”ＳＬ４１”に示すスリットを図４中”ＲＴ０１”に示すように回転させて図４中”ＳＬ４２”に示すようにスリットの方向を変化させたり、図４中”ＳＬ４３”に示すスリットを図４中”ＥＰ０１”及び”ＥＰ０２”に示す分だけ広げて図４中”ＳＬ４４”に示すような幅広のスリットとする。
【００５３】
このように、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図２中”ＳＬ２１”に示す切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００５４】
また、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させる方法としては機械的に別なスリットと交換したり、手動若しくは電動によりスリットの方向及びスリット幅を変化させたり、液晶板を駆動して任意方向及び任意スリット幅のスリットを形成させたりすることが可能である。
【００５５】
また、直線状のスリットではなく任意の形状のスリットであっても構わない。図５はこのような任意の形状のスリットの一例を示す平面図である。例えば、図５には図５中”ＳＬ５１”に示すように逆Ｖ字状のスリットが形成されている。
【００５６】
このように、任意の形状のスリットを用いることにより観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。例えば、図６は試料として細胞を観察する場合を示す平面図である。図６中”ＣＥ０１”に示す細胞は外形が直線的ではないので、図５に示すようなスリットを用いることにより、図６中”ＳＬＩ１”に示すようなスリット像が図６中”ＣＥ０１”に示す試料上に照射されて細胞の外周部分の縦断層画像を観察したい場合には最適となる。
【００５７】
スリットの形状を任意に変化させる方法としては機械的な交換だけではなく、液晶板を駆動して任意の形状のスリットを形成させることが可能である。
【００５８】
また、撮影手段１７への入射位置を変化させる走査手段としては図１では可動ミラー１６を例示しているが、他の方法であっても構わない。図７はレンズを用いた走査手段の一例を示す説明図である。
【００５９】
図７において１７は図１と同一符号を付してあり、図７中”ＬＺ０１”に示すレンズを図７中”ＭＤ２１”に示す光軸と直角方向に移動させることにより、撮影手段１７への入射位置を変化させることが可能になる。
【００６０】
また、図１等に示したスリット板には１本のスリットを形成していたが、マルチスリットであっても構わない。図８はマルチスリットの一例及びその効果を示す説明図である。
【００６１】
図８（Ａ）に示すスリット板において図８中”ＳＬ６１”、”ＳＬ６２”及び”ＳＬ６３”に示す３本のスリットが形成されている。このようなスリット板を用いることにより、図２中”ＳＬ２１”に示すような切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００６２】
例えば、図８（Ｂ）に示すように接断面が図８中”ＰＳ３１”、”ＰＳ３２”及び”ＰＳ３３”に示す３個所になり試料の中央部と両端の部分の縦断層画像を同時に観察することが可能になる。
【００６３】
また、図９は従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナに適用した場合の実施例を示す構成ブロック図である。
【００６４】
図９において１９は光源、２０，２７及び２９はレンズ、２１は複数個のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ板、２２はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、２３はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、２４は複数個のピンホールが前記マイクロレンズと同一のパターンで形成されたピンホール板、２５は対物レンズ、２６は試料、２８は走査手段である可動ミラー、３０は撮影手段、３１は駆動手段である。
【００６５】
光源１９の出力光はレンズ２０により平行光になりマイクロレンズ板２１に入射され、マイクロレンズ板２１に形成された各マイクロレンズは入射光を光分岐手段２２及びスリット板２３のスリットを透過させてピンホール板２４に形成されたピンホールに集光する。
【００６６】
ピンホール板２４に形成された各ピンホールを透過した出力光は対物レンズ２５により集光されて試料２６上に照射される。
【００６７】
試料２６からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ２５より集光されて先に通過した同一のピンホールを通過する。そして、ピンホールを通過した戻り光は更にスリット板２３に形成されたスリットを通過して光分岐手段２２で反射されてレンズ２７を介して可動ミラー２８に入射される。
【００６８】
可動ミラー２８は入射光を反射させ、この反射光はレンズ２９により集光されて撮影手段３０に入射される。
【００６９】
また、対物レンズ２５は駆動手段３１により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー２８は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段３０への入射位置を変化させる。さらに、マイクロレンズ板２１及びピンホール板は同一の固定手段に固定されて図示しない駆動手段により同期して回転運動させられる。
【００７０】
ここで、図９に示す実施例の動作を説明する。但し、図１に示す実施例と同様の部分に関しては説明は省略する。光源１９からの出力光はレンズ２０，マイクレンズ板２１及び光分岐手段２２を介してスリット板２３に入射される。そして、スリット板２３に形成されたスリットを通過した出力光はピンホール板に形成されたピンホールを通過して対物レンズ２５により集光試料２６の表面に照射される。
【００７１】
試料２６からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ２５によりスリット板２３に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【００７２】
そして、この戻り光は光分岐手段２２で反射され、レンズ２７、可動ミラー２８及びレンズ２９を介して撮影手段３０に入射され撮影される。この時、撮影手段３０で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ２５の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【００７３】
この時、駆動手段３１は対物レンズ２５を図９中”ＺＤ２１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ２５の焦点位置を光軸方向に移動させて試料２６の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段３０に入射させる。
【００７４】
これと同時に可動ミラー２８を対物レンズ２５の駆動に同期させて図９中”ＭＤ３１”に示す方向に駆動して撮影手段３０への入射位置を変化させる。
【００７５】
このため、図１に示す実施例と同様に撮影手段３０では図２中”ＩＬ２１”に示すような縦断層画像が撮影されることになる。また、図９では撮影手段３０を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【００７６】
この結果、従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナのピンホール板の近傍にスリット板を設けてスリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段３０への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００７７】
また、図９において光分岐手段２２とスリット板２３を一体構造とし脱着可能にして良い。この場合には従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナを縦断層画像をリアルタイムに観察できるように容易に改造することが可能になる。
【００７８】
また、多連の光分岐手段の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させても構わない。図１０は走査手段を自動的に動作させる状況を説明する平面図及び正面図である。
【００７９】
図１０において２４は図９と同一符号を付してあり、２２ａは光分岐手段、２３ａはスリット板、３２は多連光分岐手段である。基本的な構成は図９に示す実施例と同様であり説明は省略する。
【００８０】
ピンホール板２４の光源側に設けられた多連光分岐手段３２は図１０中”ＭＤ４１”に示す方向に移動可能であり、これにより、図１０中”ＢＳ０１”、”ＢＳ０２”、”ＢＳ０３”、”ＢＳ０４”及び”ＢＳ０５”に示す各種の光分岐手段を観察対象に基づき選択することができる。
【００８１】
今、図１０中”ＳＰ０１”に示す位置にマイクロレンズ板（図示せず。）からの光が照射されており、このため、現状では図１０中”ＢＳ０３”に示す光分岐手段が選択されていることになる。
【００８２】
もし、図１０中”ＢＳ０３”に示す光分岐手段にはスリット板が一体形成されていなければ、図９中の走査手段である可動ミラー２８を駆動しない。そして、例えば、図１０中”ＢＳ０５”に示すスリット板が一体形成された光分岐手段が選択された場合には図９中の走査手段である可動ミラー２８を駆動する。
【００８３】
このように、多連光分岐手段３２の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００８４】
また、図９等に示す実施例ではスリット板２３をピンホール板２４の光源側に設けているが、スリット板２３をピンホール板２４の対物レンズ側に設けても構わない。
【００８５】
図１１はこのようなスリット板の位置関係を示す説明図である。図１１において２１及び２４は図９と同一符号を付してあり、２３ｂはスリット板である。図１１に示すようにスリット板２３ｂはピンホール板２４の対物レンズ側に配置される。
【００８６】
また、図１等では試料上にスリット画像を照射させるめに遮蔽手段であるスリットが形成されたスリット板を用いていたが、逆に集光手段であるシリンドリカルレンズを用いて出力光を試料上にライン状に集光しても構わない。
【００８７】
さらに、シリンドリカルレンズの方向及び幅に関しても前述のスリットと同様に変化させても良く、また、形状も直線状である必要はない。また、複数個のシリンドリカルレンズを用いても構わない。また、多連光分岐手段の特定の位置にシリンドリカルレンズを形成しても構わない。
【００８８】
また、走査手段としては可動ミラー及びレンズを例示したが音響光学変調器を用いても構わない。この場合には、走査手段に機械的な可動部がなくなる。
【００８９】
また、図９においてマイクロレンズ板は光源１９の出力光を効率よく各ピンホールに集光するためのものであるので、リアルタイムで縦断層画像を観察するためには必須の構成要素ではない。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜請求項５、請求項１０〜請求項１３，請求項１５及び請求項１６の発明によれば、スリット等を通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００９１】
また、請求項６乃至請求項８の発明によれば、非直線状のスリット等任意の形状のスリット等を用いることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。また、スリット等の方向及びスリット等の幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００９２】
また、請求項９の発明によれば、マルチスリットのスリット板を用いることにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００９３】
また、請求項１４の発明によれば、多連光分岐手段の特定の位置にスリット等を設け当該位置の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００９４】
また、請求項１７の発明によれば、音響光学変調器により光路を回折させて撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】リアルタイムに縦断層画像が得られる状況を説明する説明図である。
【図３】スリットの形成方向の一例を示す平面図である。
【図４】スリットの方向変化及びスリット幅変化の一例を示す平面図である。
【図５】任意の形状のスリットの一例を示す平面図である。
【図６】試料として細胞を観察する場合を示す平面図である。
【図７】レンズを用いた走査手段の一例を示す説明図である。
【図８】マルチスリットの一例及びその効果を示す説明図である。
【図９】ピンホール板を用いた共焦点光スキャナに適用した場合の実施例を示す構成ブロック図である。
【図１０】走査手段を自動的に動作させる状況を説明する平面図及び正面図である。
【図１１】スリット板の位置関係を示す説明図である。
【図１２】従来の共焦点光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。
【図１３】スライス画像が得られる状況を説明する説明図である。
【図１４】縦断層画像を演算により生成する状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
１，９，１９ 光源
２ 共焦点光スキャナ
３ 光学顕微鏡部
４，１４，２６ 試料
５ ステージ
６，１７ 撮影手段
７ 記憶手段
８ 演算制御手段
１０，１５，２０，２７，２９ レンズ
１１，２２ 光分岐手段
１２，２３ スリット板
１３，２５ 対物レンズ
１６，２８ 可動ミラー
１８，３０，３１ 駆動手段
２１ マイクロレンズ板
２４ ピンホール板
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点画像を得る共焦点光スキャナに関し、特に試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点光スキャナは複数個のピンホールが形成されたニポー板（以下、ピンホール板と呼ぶ。）を回転させること等により試料表面を走査して、試料の光軸方向に垂直な平面のスライス画像を得ることができる。また、このような共焦点光スキャナを光学顕微鏡と接続し、光軸方向に対物レンズの焦点を変化させ各焦点位置毎に得られたスライス画像に基づき演算制御回路等で演算処理することにより、光軸方向に水平なスライス画像（以下、縦断層画像と呼ぶ。）を得ることができる。
【０００３】
図１２はこのような従来の共焦点光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。図１２において１は光源、２はピンホール板を回転させることにより試料表面を走査する共焦点光スキャナ、３は対物レンズを含む光学顕微鏡部、４は試料、５は試料４を光軸方向に移動させるステージ、６はＣＣＤカメラ等の撮影手段、７は記憶手段、８は演算制御手段である。
【０００４】
光源１からの出力光は共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２を介して光学顕微鏡部３に入射される。この出力光は光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより試料４に集光される。
【０００５】
試料４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部３を介して共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２を透過して撮影手段６に入射される。撮影手段６の出力は記憶手段７に接続され、記憶手段７の出力は演算制御手段８に接続される。さらに、演算制御手段８からの駆動信号がステージ５に接続される。
【０００６】
ここで、図１２に示す従来例の動作を図１３及び図１４を用いて説明する。図１３はスライス画像が得られる状況を説明する説明図、図１４は縦断層画像を演算により生成する状況を説明する説明図である。
【０００７】
光源１からの出力光は共焦点光スキャナ２に入射され、共焦点光スキャナ２内の回転するピンホール板に形成された複数のピンホールを通過して光学顕微鏡部３に入射される。この出力光は光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより試料４に集光されて、ピンホール板の回転に伴って試料４表面を走査する。
【０００８】
試料４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部３を構成する対物レンズにより先に通過した各ピンホールと同一にピンホールに集光されて共焦点効果を生じる。
【０００９】
そして、この戻り光は撮影手段６で撮影される。この時、撮影手段６得られる画像はピンホール板の回転に伴って試料４表面を走査したものであるから、光学顕微鏡部３を構成する対物レンズの焦点位置における光軸に垂直な平面のスライス画像となる。
【００１０】
この時、演算制御手段８はステージ５を図１２中”ＺＤ０１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動させて試料４の光軸方向に変化したスライス画像を撮影手段６で撮影すると共に撮影手段６で撮影される試料４の各位置におけるスライス画像を記憶手段７に順次格納させる。
【００１１】
例えば、図１３においてＺ軸方向は図１２における光軸方向に一致し、図１３中”ＰＳ０１”、”ＰＳ０２”及び”ＰＳ０３”に示すような面で走査された試料のスライス画像は図１３中”ＳＩ０１”、”ＳＩ０２”及び”ＳＩ０３”に示すようになり、このようなスライス画像が記憶手段７に順次格納される。
【００１２】
そして、演算制御手段８は図１２中”ＺＤ０１”方向の各位置におけるスライス画像を撮影した時点で、記憶手段７に格納されている各々のスライス画像を読み出して試料４の３次元像を構築すると共に縦断層画像を演算により再構築する。
【００１３】
例えば、図１４”ＰＳ１１”に示すようなＹＺ平面における縦断層画像を演算により再構築した場合には、図１４中”ＬＩ０１”に示すような縦断層画像を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１２に示す従来の方法では縦断層画像をリアルタイムに且つ光学的に観察することができないと言った問題点があった。すなわち、多数のスライス画像から演算により縦断層画像を求めるため、その処理時間に長くなってリアルタイム性を失ってしまう。
【００１５】
また、例えば、肉眼では解像度が３０００〜６０００本程度なのに対してカメラ等の撮影手段では走査線が５００〜１０００本程度となり、分解能や色が撮影手段６の仕様によって制限されてしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナを実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、前記平行光を反射若しくは透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの反射光若しくは透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記遮蔽手段若しくは前記集光手段に集光する対物レンズと、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し前記光分岐手段を透過若しくは反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、
請求項１及び請求項２記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記遮蔽手段が、
スリットが形成されたスリット板であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、
請求項１及び請求項２記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記集光手段が、
シリンドリカルレンズであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットが、
直線状のスリットであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットが、
非直線状のスリットであることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットの形成方向を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリットのスリット幅を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、
請求項３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記スリット板に、
複数個のスリットが形成されたことにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、
複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
前記ピンホール板の近傍に設けられ試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、
複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、前記平行光を透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光が集光されるピンホール板と、このピンホール板のピンホールを通過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する対物レンズと、前記ピンホール板のピンホールを通過し、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し、前記光分岐手段で反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、
請求項１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を前記ピンホール板の光源側若しくは対物レンズ側に設けたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、
請求項１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記光分岐手段が、
多連光分岐手段であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、
請求項１３記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記多連光分岐手段の特定の位置に前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を設け当該特定の位置の選択に伴い前記走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
可動ミラーを動作させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
レンズを光軸と直角方向に移動させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００３２】
請求項１７記載の発明は、
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、
前記走査手段が、
音響光学変調器により光路を回折させて前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示す構成ブロック図である。図１において９は光源、１０及び１５はレンズ、１１はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、１２はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、１３は対物レンズ、１４は試料、１６は走査手段である可動ミラー、１７は撮影手段、１８は対物レンズ１３を光軸方向に移動させる駆動手段である。
【００３４】
光源９の出力光はレンズ１０により平行光になり光分岐手段１１に入射される。この出力光は光分岐手段１１で反射されてスリット板１２を照射する。スリット板１２に形成されたスリットを透過した出力光は対物レンズ１３により集光されて試料１４上に照射される。
【００３５】
試料１４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ１３により集光されて先に通過したスリットを通過する。そして、スリットを通過した戻り光は光分岐手段１１を透過してレンズ１５を介して可動ミラー１６に入射され、可動ミラー１６の反射光は撮影手段１７に入射される。
【００３６】
また、対物レンズ１３は駆動手段１８により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー１６は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段１７への入射位置を変化させる。
【００３７】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２はリアルタイムに縦断層画像が得られる状況を説明する説明図である。
【００３８】
光源９からの出力光はレンズ１０及び光分岐手段１１を介してスリット板１２に入射される。そして、スリット板１２に形成されたスリットを通過した出力光は対物レンズ１３により集光されて試料１４の表面に照射される。
【００３９】
試料１４からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ１３によりスリット板１２に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【００４０】
そして、この戻り光は光分岐手段１１を透過し、レンズ１５及び可動ミラー１６を介して撮影手段１７に入射され撮影される。この時、撮影手段１７で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ１３の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【００４１】
この時、駆動手段１８は対物レンズ１３を図１中”ＺＤ１１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ１８の焦点位置を光軸方向に移動させて試料１４の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段１７に入射させる。
【００４２】
これと同時に可動ミラー１６を対物レンズ１８の駆動に同期させて図１中”ＭＤ１１”に示す方向に駆動して撮影手段１７への入射位置を変化させる。
【００４３】
例えば、対物レンズ１８を駆動して焦点位置を変化させることにより、図１中”ＳＬ１１”、”ＳＬ１２”及び”ＳＬ１３”に示すように試料１４上に集光されるスリット像の位置が変化する。
【００４４】
そして、これらのスリット像に対応して得られた共焦点画像（スリット画像）が可動ミラー１６が駆動されることにより、図１中”ＣＩ１１”、”ＣＩ１２”及び”ＣＩ１３”に示すように入射位置が移動しながら撮影手段１７に入射されることになる。
【００４５】
例えば、図２においてＺ軸方向は図１における光軸方向に一致し、図２中”ＰＳ２１”、”ＰＳ２２”及び”ＰＳ２３”に示すような面で得られた試料のスリット画像は図２中”ＣＩ２１”、”ＣＩ２２”及び”ＣＩ２３”に示すようになり、このようなスリット画像が入射位置を移動しながら撮影手段１７に入射される。
【００４６】
すなわち、図２中”ＳＬ２１”に示す切断面で切断された図２中”ＬＩ２１”に示すような縦断層画像と図２中”ＰＳ２１”、”ＰＳ２２”及び”ＰＳ２３”に示すような面との交差部分であるスリット画像が走査手段である可動ミラーにより上方若しくは下方に走査されながら撮影手段１７に入射されることになる。
【００４７】
このため、撮影手段１７では図２中”ＬＩ２１”に示す縦断層画像が撮影されることになる。また、図１では撮影手段１７を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【００４８】
この結果、スリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段１７への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００４９】
なお、図１に示す実施例ではスリット板１２のスリットを図２中のＹ軸方向（縦方向）に設けているが縦横斜めであっても構わない。図３はこのようなスリットの形成方向の一例を示す平面図である。図３（Ａ）は斜めに形成されたスリット、図３（Ｂ）は横方向（図２中のＸ軸方向）に形成されたスリットである。
【００５０】
このような形成方向を変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図２中”ＳＬ２１”に示す切断面を変化させることが可能になる。
【００５１】
また、図３に示すようにスリットの方向及びスリット幅を固定にせずに任意の方向及び任意のスリット幅に変化させても構わない。図４はこのようなスリットの方向変化及びスリット幅変化の一例を示す平面図である。
【００５２】
例えば、図４中”ＳＬ４１”に示すスリットを図４中”ＲＴ０１”に示すように回転させて図４中”ＳＬ４２”に示すようにスリットの方向を変化させたり、図４中”ＳＬ４３”に示すスリットを図４中”ＥＰ０１”及び”ＥＰ０２”に示す分だけ広げて図４中”ＳＬ４４”に示すような幅広のスリットとする。
【００５３】
このように、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図２中”ＳＬ２１”に示す切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００５４】
また、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させる方法としては機械的に別なスリットと交換したり、手動若しくは電動によりスリットの方向及びスリット幅を変化させたり、液晶板を駆動して任意方向及び任意スリット幅のスリットを形成させたりすることが可能である。
【００５５】
また、直線状のスリットではなく任意の形状のスリットであっても構わない。図５はこのような任意の形状のスリットの一例を示す平面図である。例えば、図５には図５中”ＳＬ５１”に示すように逆Ｖ字状のスリットが形成されている。
【００５６】
このように、任意の形状のスリットを用いることにより観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。例えば、図６は試料として細胞を観察する場合を示す平面図である。図６中”ＣＥ０１”に示す細胞は外形が直線的ではないので、図５に示すようなスリットを用いることにより、図６中”ＳＬＩ１”に示すようなスリット像が図６中”ＣＥ０１”に示す試料上に照射されて細胞の外周部分の縦断層画像を観察したい場合には最適となる。
【００５７】
スリットの形状を任意に変化させる方法としては機械的な交換だけではなく、液晶板を駆動して任意の形状のスリットを形成させることが可能である。
【００５８】
また、撮影手段１７への入射位置を変化させる走査手段としては図１では可動ミラー１６を例示しているが、他の方法であっても構わない。図７はレンズを用いた走査手段の一例を示す説明図である。
【００５９】
図７において１７は図１と同一符号を付してあり、図７中”ＬＺ０１”に示すレンズを図７中”ＭＤ２１”に示す光軸と直角方向に移動させることにより、撮影手段１７への入射位置を変化させることが可能になる。
【００６０】
また、図１等に示したスリット板には１本のスリットを形成していたが、マルチスリットであっても構わない。図８はマルチスリットの一例及びその効果を示す説明図である。
【００６１】
図８（Ａ）に示すスリット板において図８中”ＳＬ６１”、”ＳＬ６２”及び”ＳＬ６３”に示す３本のスリットが形成されている。このようなスリット板を用いることにより、図２中”ＳＬ２１”に示すような切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００６２】
例えば、図８（Ｂ）に示すように接断面が図８中”ＰＳ３１”、”ＰＳ３２”及び”ＰＳ３３”に示す３個所になり試料の中央部と両端の部分の縦断層画像を同時に観察することが可能になる。
【００６３】
また、図９は従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナに適用した場合の実施例を示す構成ブロック図である。
【００６４】
図９において１９は光源、２０，２７及び２９はレンズ、２１は複数個のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ板、２２はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、２３はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、２４は複数個のピンホールが前記マイクロレンズと同一のパターンで形成されたピンホール板、２５は対物レンズ、２６は試料、２８は走査手段である可動ミラー、３０は撮影手段、３１は駆動手段である。
【００６５】
光源１９の出力光はレンズ２０により平行光になりマイクロレンズ板２１に入射され、マイクロレンズ板２１に形成された各マイクロレンズは入射光を光分岐手段２２及びスリット板２３のスリットを透過させてピンホール板２４に形成されたピンホールに集光する。
【００６６】
ピンホール板２４に形成された各ピンホールを透過した出力光は対物レンズ２５により集光されて試料２６上に照射される。
【００６７】
試料２６からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ２５より集光されて先に通過した同一のピンホールを通過する。そして、ピンホールを通過した戻り光は更にスリット板２３に形成されたスリットを通過して光分岐手段２２で反射されてレンズ２７を介して可動ミラー２８に入射される。
【００６８】
可動ミラー２８は入射光を反射させ、この反射光はレンズ２９により集光されて撮影手段３０に入射される。
【００６９】
また、対物レンズ２５は駆動手段３１により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー２８は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段３０への入射位置を変化させる。さらに、マイクロレンズ板２１及びピンホール板は同一の固定手段に固定されて図示しない駆動手段により同期して回転運動させられる。
【００７０】
ここで、図９に示す実施例の動作を説明する。但し、図１に示す実施例と同様の部分に関しては説明は省略する。光源１９からの出力光はレンズ２０，マイクレンズ板２１及び光分岐手段２２を介してスリット板２３に入射される。そして、スリット板２３に形成されたスリットを通過した出力光はピンホール板に形成されたピンホールを通過して対物レンズ２５により集光試料２６の表面に照射される。
【００７１】
試料２６からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ２５によりスリット板２３に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【００７２】
そして、この戻り光は光分岐手段２２で反射され、レンズ２７、可動ミラー２８及びレンズ２９を介して撮影手段３０に入射され撮影される。この時、撮影手段３０で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ２５の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【００７３】
この時、駆動手段３１は対物レンズ２５を図９中”ＺＤ２１”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ２５の焦点位置を光軸方向に移動させて試料２６の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段３０に入射させる。
【００７４】
これと同時に可動ミラー２８を対物レンズ２５の駆動に同期させて図９中”ＭＤ３１”に示す方向に駆動して撮影手段３０への入射位置を変化させる。
【００７５】
このため、図１に示す実施例と同様に撮影手段３０では図２中”ＩＬ２１”に示すような縦断層画像が撮影されることになる。また、図９では撮影手段３０を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【００７６】
この結果、従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナのピンホール板の近傍にスリット板を設けてスリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段３０への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００７７】
また、図９において光分岐手段２２とスリット板２３を一体構造とし脱着可能にして良い。この場合には従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナを縦断層画像をリアルタイムに観察できるように容易に改造することが可能になる。
【００７８】
また、多連の光分岐手段の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させても構わない。図１０は走査手段を自動的に動作させる状況を説明する平面図及び正面図である。
【００７９】
図１０において２４は図９と同一符号を付してあり、２２ａは光分岐手段、２３ａはスリット板、３２は多連光分岐手段である。基本的な構成は図９に示す実施例と同様であり説明は省略する。
【００８０】
ピンホール板２４の光源側に設けられた多連光分岐手段３２は図１０中”ＭＤ４１”に示す方向に移動可能であり、これにより、図１０中”ＢＳ０１”、”ＢＳ０２”、”ＢＳ０３”、”ＢＳ０４”及び”ＢＳ０５”に示す各種の光分岐手段を観察対象に基づき選択することができる。
【００８１】
今、図１０中”ＳＰ０１”に示す位置にマイクロレンズ板（図示せず。）からの光が照射されており、このため、現状では図１０中”ＢＳ０３”に示す光分岐手段が選択されていることになる。
【００８２】
もし、図１０中”ＢＳ０３”に示す光分岐手段にはスリット板が一体形成されていなければ、図９中の走査手段である可動ミラー２８を駆動しない。そして、例えば、図１０中”ＢＳ０５”に示すスリット板が一体形成された光分岐手段が選択された場合には図９中の走査手段である可動ミラー２８を駆動する。
【００８３】
このように、多連光分岐手段３２の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００８４】
また、図９等に示す実施例ではスリット板２３をピンホール板２４の光源側に設けているが、スリット板２３をピンホール板２４の対物レンズ側に設けても構わない。
【００８５】
図１１はこのようなスリット板の位置関係を示す説明図である。図１１において２１及び２４は図９と同一符号を付してあり、２３ｂはスリット板である。図１１に示すようにスリット板２３ｂはピンホール板２４の対物レンズ側に配置される。
【００８６】
また、図１等では試料上にスリット画像を照射させるめに遮蔽手段であるスリットが形成されたスリット板を用いていたが、逆に集光手段であるシリンドリカルレンズを用いて出力光を試料上にライン状に集光しても構わない。
【００８７】
さらに、シリンドリカルレンズの方向及び幅に関しても前述のスリットと同様に変化させても良く、また、形状も直線状である必要はない。また、複数個のシリンドリカルレンズを用いても構わない。また、多連光分岐手段の特定の位置にシリンドリカルレンズを形成しても構わない。
【００８８】
また、走査手段としては可動ミラー及びレンズを例示したが音響光学変調器を用いても構わない。この場合には、走査手段に機械的な可動部がなくなる。
【００８９】
また、図９においてマイクロレンズ板は光源１９の出力光を効率よく各ピンホールに集光するためのものであるので、リアルタイムで縦断層画像を観察するためには必須の構成要素ではない。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１〜請求項５、請求項１０〜請求項１３，請求項１５及び請求項１６の発明によれば、スリット等を通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【００９１】
また、請求項６乃至請求項８の発明によれば、非直線状のスリット等任意の形状のスリット等を用いることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。また、スリット等の方向及びスリット等の幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【００９２】
また、請求項９の発明によれば、マルチスリットのスリット板を用いることにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【００９３】
また、請求項１４の発明によれば、多連光分岐手段の特定の位置にスリット等を設け当該位置の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【００９４】
また、請求項１７の発明によれば、音響光学変調器により光路を回折させて撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】リアルタイムに縦断層画像が得られる状況を説明する説明図である。
【図３】スリットの形成方向の一例を示す平面図である。
【図４】スリットの方向変化及びスリット幅変化の一例を示す平面図である。
【図５】任意の形状のスリットの一例を示す平面図である。
【図６】試料として細胞を観察する場合を示す平面図である。
【図７】レンズを用いた走査手段の一例を示す説明図である。
【図８】マルチスリットの一例及びその効果を示す説明図である。
【図９】ピンホール板を用いた共焦点光スキャナに適用した場合の実施例を示す構成ブロック図である。
【図１０】走査手段を自動的に動作させる状況を説明する平面図及び正面図である。
【図１１】スリット板の位置関係を示す説明図である。
【図１２】従来の共焦点光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。
【図１３】スライス画像が得られる状況を説明する説明図である。
【図１４】縦断層画像を演算により生成する状況を説明する説明図である。
【符号の説明】
１，９，１９ 光源
２ 共焦点光スキャナ
３ 光学顕微鏡部
４，１４，２６ 試料
５ ステージ
６，１７ 撮影手段
７ 記憶手段
８ 演算制御手段
１０，１５，２０，２７，２９ レンズ
１１，２２ 光分岐手段
１２，２３ スリット板
１３，２５ 対物レンズ
１６，２８ 可動ミラー
１８，３０，３１ 駆動手段
２１ マイクロレンズ板
２４ ピンホール板
Claims (17)
- 共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、
前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、
この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段と
を備えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。 - 共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、
この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、
前記平行光を反射若しくは透過させる光分岐手段と、
この光分岐手段からの反射光若しくは透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、
前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記遮蔽手段若しくは前記集光手段に集光する対物レンズと、
前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し前記光分岐手段を透過若しくは反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、
この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、
前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することを特徴とする共焦点光スキャナ。 - 前記遮蔽手段が、
スリットが形成されたスリット板であることを特徴とする
請求項１及び請求項２記載の共焦点光スキャナ。 - 前記集光手段が、
シリンドリカルレンズであることを特徴とする
請求項１及び請求項２記載の共焦点光スキャナ。 - 前記スリットが、
直線状のスリットであることを特徴とする
請求項３記載の共焦点光スキャナ。 - 前記スリットが、
非直線状のスリットであることを特徴とする
請求項３記載の共焦点光スキャナ。 - 前記スリットの形成方向を変化させたことを特徴とする
請求項３記載の共焦点光スキャナ。 - 前記スリットのスリット幅を変化させたことを特徴とする
請求項３記載の共焦点光スキャナ。 - 前記スリット板に、
複数個のスリットが形成されたことを特徴とする
請求項３記載の共焦点光スキャナ。 - 複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
前記ピンホール板の近傍に設けられ試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、
前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、
この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段と
を備えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。 - 複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
光源と、
この光源の出力光を平行光にする第１のレンズと、
前記平行光を透過させる光分岐手段と、
この光分岐手段からの透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、
前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光が集光されるピンホール板と、
このピンホール板のピンホールを通過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する対物レンズと、
前記ピンホール板のピンホールを通過し、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し、前記光分岐手段で反射した前記戻り光を集光する第２のレンズと、
この第２のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、
前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することを特徴とする共焦点光スキャナ。 - 前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を前記ピンホール板の光源側若しくは対物レンズ側に設けたことを特徴とする
請求項１０及び請求項１１記載の共焦点光スキャナ。 - 前記光分岐手段が、
多連光分岐手段であることを特徴とする
請求項１０及び請求項１１記載の共焦点光スキャナ。 - 前記多連光分岐手段の特定の位置に前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を設け当該特定の位置の選択に伴い前記走査手段を自動的に動作させることを特徴とする
請求項１３記載の共焦点光スキャナ。 - 前記走査手段が、
可動ミラーを動作させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の共焦点光スキャナ。 - 前記走査手段が、
レンズを光軸と直角方向に移動させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の共焦点光スキャナ。 - 前記走査手段が、
音響光学変調器により光路を回折させて前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする
請求項１，２，１０及び請求項１１記載の共焦点光スキャナ。
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