JP4150476B2 - レーザ走査型顕微鏡及びそのレーザ光源制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光源の長寿命化を実現したレーザ走査型顕微鏡及びそのレーザ光源制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、生物分野に用いられるレーザ走査型顕微鏡には、試料に対して複数の染色色素を用い、これら染色色素を着色した観察対象の同時観察を可能にしたものがある。そして、このようなレーザ走査型顕微鏡では、光源装置として単体または複数のレーザ光を組み合わせて異なる波長の励起光を発するレーザ光源が採用されている。
【0003】
ところで、レーザ光源は、一般的に寿命が短く、しかも価格的に高価であることが知られている。このため従来、レーザ光を使用していない状態では、レーザ光源をオフしたり出力光量を減らすことにより、レーザ光源の長寿命化を実現することが考えられている。このようなレーザ光源は、電源に外部制御端子を有していて、この外部制御端子に適当な信号を入力することにより、レーザ管を放電電流が通常状態からレーザ発振の起こる最小の電流(レーザスタンバイ状態)に切替わるようにしている。従って、このようなレーザスタンバイ機能を有するレーザ光源では、外部制御端子に制御信号を入力し放電電流を最小にすることにより、レーザの発振をスタンバイ状態にして、レーザ光源を効率よく使用できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、通常、レーザ走査型顕微鏡においては、所定時間続けて使用しないような場合は、手動でレーザ光源をオフすることは行なわれているが、走査画像を得るための2次元走査が行なわれていない際の僅かな期間については、レーザ光源からのレーザ光は放出されたままになっている。また、上述した複数のレーザ光を組み合わせて異なる波長の励起光を得ようとするものでは、複数のレーザ光源に対してシャッタやフィルタを適宜挿入することで、目的の波長の励起光を得るようにしているが、このような場合も、シャッタにより光路を断たれているレーザ光源からのレーザ光は放出されたままになっており、レーザ光源の寿命を短くする原因となっていた。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、レーザ光源の長寿命化を実現できるレーザ走査型顕微鏡及びそのレーザ光源制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、染色色素を用いた観察対象に、複数のレーザ光源からのレーザ光のうち前記観察対象に用いられた染色色素に対応する波長のレーザ光を照射し走査するとともに、該観察対象からの光に基づく観察像の走査画像を得るレーザ走査型顕微鏡において、前記走査画像を得るための状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段により検出される状態情報により前記レーザ光源を、レーザ管の放電電流がレーザ発振の起こる最小の電流であるスタンバイ状態に制御可能な制御手段とを具備し、前記状態検出手段は、前記走査画像を取得する観察期間かどうかの検出を行い、前記制御手段は、前記状態検出手段からの前記状態情報に基づいて、前記観察期間でないときはすべてのレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御し、前記観察期間であるときは前記観察対象に用いられる使用色素情報により選択された波長以外のレーザ光を出力するレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御することを特徴としている。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、状態検出手段は、前記レーザ光を走査する手段にレーザ光を入射させるシャッタの開閉状態を検出するものであることを特徴としている。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、制御手段は、前記レーザ光の走査が指示されて所定時間前記走査が開始されないと前記レーザ光源を強制的にスタンバイ制御に移行させるタイマ手段を有することを特徴としている。
請求項4記載の発明は、染色色素を用いた観察対象に、複数のレーザ光源からのレーザ光のうち前記観察対象に用いられた染色色素に対応する波長のレーザ光を照射し走査するとともに、この観察対象からの光に基づく観察像の走査画像を得るレーザ走査型顕微鏡におけるレーザ光源の制御方法であって、前記走査画像を得るための状態を検出するステップと、検出された状態情報に基づいて前記レーザ光源を、レーザ管の放電電流がレーザ発振の起こる最小の電流であるスタンバイ状態に制御するステップと、を具備し、前記検出するステップでは、前記走査画像を取得する観察期間かどうかの検出を行い、前記制御するステップでは、前記検出するステップで得られた前記状態の情報に基づいて、前記観察期間でないときはすべてのレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御し、前記観察期間であるときは前記観察対象に用いられる使用色素情報により選択される波長以外のレーザ光を出力するレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御することを特徴としている。
【0009】
この結果、本発明によれば、走査画像を得るための指示がある以外では、レーザ光源をスタンバイ状態に移行することで、レーザ光源の無駄な使用を防止し、レーザ光源の長寿命化を実現できる。
【0010】
また、本発明によれば、走査画像を得るための指示があっても、所定時間の間に所定動作が行なわれなければ、強制的にスタンバイ制御に移行することで、レーザ光源の無駄な使用を防止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【0012】
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態が適用されるレーザ走査型顕微鏡の概略構成を示している。図において、1a、1b、1cは、複数のレーザ光源で、これらレーザ光源1a、1b、1cには、レーザ電源2a、2b、2cが接続されている。
【0013】
これらレーザ光源1a、1b、1cは、アルゴンやクリプトンなどのガスレーザからなるもので、レーザ電源2a、2b、2cからの電圧供給を受けて波長の異なるレーザ光をそれぞれ出射するようにしている。レーザ電源2a、2b、2cは、レーザ光源1a、1b、1cの出力光量の制御を可能にしたもので、後述するレーザ電源制御部63の指示信号によりレーザ光源1a、1b、1cより通常の出力光量を発生させる通常制御と、レーザ光源1a、1b、1cに供給する放電電流を最小値(スタンバイ状態)に制御するスタンバイ制御を選択可能にしている。
【0014】
レーザ電源2a、2b、2cからのレーザ光は、シャッタ3a、3b、3cを各別に通り、図示しない光ファイバなどの共通の光路を通ってレーザ走査型顕微鏡本体4に入射される。
【0015】
レーザ走査型顕微鏡本体4は、スキャンユニット41と顕微鏡部42を有するもので、シャッタ3a、3b、3cより共通の光路を通ってスキャンユニット41入射されるレーザ光は、入射シャッタ41aを介してガルバノミラー41bに入射され、このガルバノミラー41bの動作によりX方向、Y方向に偏向され、顕微鏡部42の図示しない対物レンズを介して試料5に照射され、試料上を2次元走査する。
【0016】
レーザ電源2a、2b、2cおよびレーザ走査型顕微鏡本体4には、制御ユニット6が接続されている。この制御ユニット6は、シャッタドライバ61、ガルバノドライバ62、レーザ電源制御部63および主制御部64を有している。シャッタドライバ61は、主制御部64の指示によりシャッタ3a、3b、3cおよび入射シャッタ41aの開閉を制御するもので、シャッタ3a、3b、3cについては、観察条件に応じた使用色素情報により未使用となるレーザ光源1a、1b、1cに対応するものを閉成制御し、入射シャッタ41aについては、走査画像を観察する際に開放制御するようにしている。また、ガルバノドライバ62は、主制御部64の指示によりガルバノミラー41bをX方向、Y方向に駆動制御するようにしている。レーザ電源制御部63は、シャッタドライバ61への主制御部64の指示に基づいてレーザ電源2a、2b、2cに対する通常制御またはスタンバイ制御を判断して、それぞれの指示を出力するもので、ここでは、入射シャッタ41aの状態を検出する状態検出部63aを有し、状態検出部63aにより入射シャッタ41aが開放している状態を検出すると、走査画像の観察期間として通常制御を判断し、入射シャッタ41aが閉じている状態を検出すると、スタンバイ制御を判断し、それぞれの指示をレーザ光源2a、2b、2cに出力するようになっている。
【0017】
なお、7は、試料5に対する走査画像および観察などの指示をするためのメニュー画像を表示するモニタである。
【0018】
次に、以上のように構成した実施の形態の動作を説明する。
【0019】
最初に、観察条件に応じた使用色素情報により使用されるレーザ光源1a、1b、1cを決定する。ここでは、レーザ光源1a、1bのみ使用するものとする。すると、主制御部64より指示が発せられ、シャッタドライバ61により、指示されたレーザ光源1a、1bに対応するシャッタ3a、3bが開放され、未使用のレーザ光源1cに対応するシャッタ3cは閉じられる。
【0020】
この状態で、主制御部64は、シャッタドライバ61が入射シャッタ41aを開放制御しているか、つまり、走査画像の観察期間であるか否かを判断する。ここで、入射シャッタ41aが閉じられていて走査画像の観察期間でないと判断されると、レーザ電源制御部63に指示を与え、レーザ光源1a、1b、1cのレーザ電源2a、2bに対してスタンバイ制御を指示する。これによりレーザ電源2a、2b、2cよりレーザ光源1a、1b、1cに供給される電流は、最小値(スタンバイ状態)に制御され、それぞれのレーザ光源1a、1b、1cは、スタンバイ状態に移行される。
【0021】
次に、走査画像の観察が指示されると、シャッタドライバ61により入射シャッタ41aが開放制御される。
【0022】
主制御部64は、入射シャッタ41aの状態から、走査画像の観察期間であることを判断する。そして、レーザ電源制御部63に指示を与え、使用を指示されたレーザ光源1a、1bのレーザ電源2a、2bに対してのみ通常制御を指示する。すると、レーザ電源2a、2bよりレーザ光源1a、1bに供給される電流は、通常の出力光量を発生させるのに必要な値に制御されるようになり、それぞれのレーザ光源1a、1bは、通常状態に移行される。この場合、レーザ光源1cは、スタンバイ状態のままである。
【0023】
この状態で、レーザ光源1a、1bより発せられるレーザ光は、光ファイバから構成される光路を介してレーザ走査型顕微鏡本体4のスキャンユニット41に導入され、入射シャッタ41aを通過してガルバノミラー41bに入射される。この場合、ガルバノミラー41bは、ガルバノドライバ62によりX方向、Y方向に駆動制御されており、ガルバノミラー41bに入射されたレーザ光は、XY方向に偏向され、顕微鏡部42を介して試料5上に照射され、試料5上を2次元走査される。そして、試料5から発せられた蛍光は、スキャンユニット41を介して図示しない光検出器で受光されたのち、画像処理され観察画像として生成されて、モニタ7に表示される。
【0024】
従って、このようにすればレーザ光源1a〜1cのレーザ光を、入射シャッタ41aを介してガルバノミラー41bに入射し、このガルバノミラー41bにより試料5にレーザ光を2次元走査させることができる。それとともに、試料5からの光の強度に応じた走査画像を得るようにしたレーザ走査型顕微鏡で、状態検出部63aにより入射シャッタ41aの状態を検出し、入射シャッタ41aの開放状態を検出すると、走査画像の観察期間であるとレーザ電源制御部63が判断し、通常制御を行ない、入射シャッタ41aの閉状態を検出すると走査画像の観察中でないとレーザ電源制御部63が判断し、スタンバイ制御を行なう。これらの結果からレーザ電源2a〜2cを制御し、レーザ光源1a〜1cの出力光量を調整できるようにしたので、走査画像の観察期間以外では、レーザ光源1a〜1cをスタンバイ状態に移行することができ、これにより、レーザ光源1a〜1cの無駄な使用を防止し、レーザ光源1a〜1cの長寿命化を実現できる。
【0025】
また、シャッタ3cにより光路を断たれているレーザ光源1cについては、スタンバイ状態が維持されるので、使用されないレーザ光源1cの無駄な使用も防止できる。
【0026】
なお、上述した第1の実施の形態は、例えばスタンバイ制御の指示は、走査状態と連動するものであれば、他の信号を用いることができる。例えば、レーザ走査型顕微鏡本体4内部にセンサを設け、シャッタの開閉あるいはガルバノミラーの機械的な位置や動作状態を検出し、この検出信号を用いてもよい。また、レーザ光源1a〜1cの制御を通常制御とスタンバイ制御に切換えるための走査画像観察状態の検出方法は、例えば、電動化された走査画像観察光路と肉眼観察光路などの光路切替え部での制御信号を検出する方法や光路切替え部にセンサを設けて状態を判断するようにしてもよい。さらに、レーザ光源1a〜1cの出力光量を制御する方法は、レーザ電源2a〜2cが有するスタンバイ機能を使用せずとも、外部制御により光量制御を行ない出力光量を落とす方法を用いることもできる。さらにまた、上述では、レーザ光源1a〜1cとしてガスレーザを中心に説明したが、半導体レーザなどの固体レーザを適用することも可能である。
【0027】
(第2の実施の形態)
この場合、第2の実施の形態が適用されるレーザ走査型顕微鏡の概略構成は、図1と同様なので、同図を援用するものとするが、ここでは、レーザ電源制御部63にタイマ63bを設けて、レーザ電源制御部63より出力されるスタンバイ制御の出力を、一定条件(時間)を満たしたときのみ送出するようにしている。
【0028】
このようにすれば、例えば、走査画像の観察が指示され、シャッタドライバ61により入射シャッタ41aが開放制御され走査が開始されると、レーザ電源制御部63は、レーザ電源2a、2bに対して通常制御を指示しているが、走査が停止されると同時に、タイマ63bをスタートさせる。
【0029】
この場合、タイマ63bに設定された所定時間Tを経過するまでに、次の走査画像観察のためのガルバノドライバ62によるガルバノミラー41bの駆動制御が行なわれれば、タイマ63bの時間経過の検出を無効にし、レーザ電源2a、2bに対する通常制御を有効にして、レーザ光源1a、1bを通常状態に移行させる。また、所定時間Tを経過するまでに、ガルバノドライバ62によるガルバノミラー41bの駆動制御が行なわれなければ、タイマ63bの時間経過の検出を有効にし、レーザ電源2a、2bに対する通常制御を無効にするとともに、レーザ電源制御部63の指示は、スタンバイ制御に切換えられ、レーザ電源2a、2bに対して与えられる。これにより、レーザ電源2a、2bによりレーザ光源1a、1bに供給される電流は、最小値(スタンバイ状態)に制御され、レーザ光源1a、1bは、スタンバイ状態に移行される。
【0030】
従って、このようにすれば、走査画像の観察のため通常制御の指示があった場合も、所定時間Tの間に所定の動作が行なわれなければ、強制的にスタンバイ制御に切換えられるようになるので、レーザ光源1a〜1bの無駄な点灯をなくすことができ、これらレーザ光源1a〜1bのさらなる長寿命化を実現できる。
【0031】
なお、第2の実施の形態は、所定時間T経過後のスタンバイ制御への移行時に、観察者に移行の可否を問うシステムとしてもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、走査画像を得るための指示がある以外では、レーザ光源をスタンバイ状態に移行することにより、レーザ光源の無駄な使用を防止し、レーザ光源の長寿命化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
1a.1b.1c…レーザ光源
2a.2b.2c…レーザ電源
3a.3b.3c…シャッタ
4…レーザ走査型顕微鏡本体
41…スキャンユニット
41a…入射シャッタ
41b…ガルバノミラー
42…顕微鏡部
5…試料
6…制御ユニット
61…シャッタドライバ
62…ガルバノドライバ
63…レーザ電源制御部
63a…状態検出部
63b…タイマ
64…主制御部
7…モニタ
Claims (4)
- 染色色素を用いた観察対象に、複数のレーザ光源からのレーザ光のうち前記観察対象に用いられた染色色素に対応する波長のレーザ光を照射し走査するとともに、該観察対象からの光に基づく観察像の走査画像を得るレーザ走査型顕微鏡において、
前記走査画像を得るための状態を検出する状態検出手段と、
この状態検出手段により検出される状態情報により前記レーザ光源を、レーザ管の放電電流がレーザ発振の起こる最小の電流であるスタンバイ状態に制御可能な制御手段と を具備し、
前記状態検出手段は、前記走査画像を取得する観察期間かどうかの検出を行い、
前記制御手段は、前記状態検出手段からの前記状態情報に基づいて、前記観察期間でないときはすべてのレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御し、前記観察期間であるときは前記観察対象に用いられる使用色素情報により選択された波長以外のレーザ光を出力するレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御することを特徴とするレーザ走査型顕微鏡。 - 上記状態検出手段は、前記レーザ光を走査する手段にレーザ光を入射させるシャッタの開閉状態を検出するものであることを特徴とする請求項1記載のレーザ走査型顕微鏡。
- 上記制御手段は、前記レーザ光の走査が指示されて所定時間前記走査が開始されないと前記レーザ光源を強制的にスタンバイ制御に移行させるタイマ手段を有することを特徴とする請求項1または2記載のレーザ走査型顕微鏡。
- 染色色素を用いた観察対象に、複数のレーザ光源からのレーザ光のうち前記観察対象に用いられた染色色素に対応する波長のレーザ光を照射し走査するとともに、この観察対象からの光に基づく観察像の走査画像を得るレーザ走査型顕微鏡におけるレーザ光源の制御方法であって、
前記走査画像を得るための状態を検出するステップと、
検出された状態情報に基づいて前記レーザ光源を、レーザ管の放電電流がレーザ発振の起こる最小の電流であるスタンバイ状態に制御するステップと、 を具備し、
前記検出するステップでは、前記走査画像を取得する観察期間かどうかの検出を行い、
前記制御するステップでは、前記検出するステップで得られた前記状態の情報に基づいて、前記観察期間でないときはすべてのレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御し、前記観察期間であるときは前記観察対象に用いられる使用色素情報により選択される波長以外のレーザ光を出力するレーザ光源に対して前記スタンバイ状態に制御することを特徴とするレーザ走査型顕微鏡におけるレーザ光源制御方法。
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