JP5231154B2

JP5231154B2 - Laser scanning microscope

Info

Publication number: JP5231154B2
Application number: JP2008266551A
Authority: JP
Inventors: 昭典顕谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: JP2009152545A

Description

本発明は、レーザ走査型顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to a laser scanning microscope.

従来、繰り返しパルス光を発生するレーザダイオードを備えた光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この光源装置は、ロックインアンプを備え、ロックインアンプの参照信号の周波数にピークを持たせることで高速パルスを低ノイズで提供することを目的としている。 Conventionally, a light source device including a laser diode that repeatedly generates pulsed light is known (for example, see Patent Document 1).
The light source device includes a lock-in amplifier, and aims to provide a high-speed pulse with low noise by providing a peak in the frequency of the reference signal of the lock-in amplifier.

特許第２７７７２６８号明細書Japanese Patent No. 2777268

しかしながら、ロックインアンプを用いる場合には、参照信号が周波数を持っている必要があり、一定の光量の光が連続的に出射される場合については安定化することができないという不都合がある。また、ロックインアンプを用いると装置が高価になるという不都合もある。 However, when a lock-in amplifier is used, the reference signal needs to have a frequency, and there is an inconvenience that it cannot be stabilized when a constant amount of light is emitted continuously. In addition, when a lock-in amplifier is used, there is a disadvantage that the device becomes expensive.

一方、光量を安定させるために、フォトダイオードのような検出器を用いてフィードバックをかける方法がある。しかしながら、高い周波数で変調された光を検出してフィードバックする場合には、フィードバック回路の浮遊容量や高いフィードバックゲインによりフィードバック回路の応答速度がレーザダイオードの変調速度に追従できないという不都合がある。 On the other hand, in order to stabilize the light amount, there is a method of applying feedback using a detector such as a photodiode. However, when detecting and feeding back light modulated at a high frequency, there is a disadvantage that the response speed of the feedback circuit cannot follow the modulation speed of the laser diode due to the stray capacitance of the feedback circuit and the high feedback gain.

したがって、従来、高安定の光および高速変調の光の両方を出射させようとする場合には、同一波長の光を出射させる場合であっても、別個のレーザダイオードが必要となり、設置スペースやコストの問題や、ビーム径やビーム広がり角が異なるために光学分解能が異なってしまうという問題がある。 Therefore, conventionally, when both high-stability light and high-speed modulated light are emitted, separate laser diodes are required even when light of the same wavelength is emitted. And the problem that the optical resolution is different due to the difference in beam diameter and beam divergence angle.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易かつ低コストに、同一の光学性能を有する安定性の高い光と高速変調された光の両方を出射することができるレーザ走査型顕微鏡を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and is a laser scanning type capable of emitting both highly stable light and high-speed modulated light having the same optical performance at a simple and low cost. The purpose is to provide a microscope.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、入力される電流信号に応じたレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から発せられたレーザ光を受光する受光素子と、前記半導体レーザ素子の発光を制御する制御部とを備え、該制御部が、指令信号に応じた電流信号を半導体レーザ素子に対して出力する第１の半導体レーザ駆動回路と、前記受光素子により受光されたレーザ光の光量に基づいて電流信号を調整して半導体レーザ素子に対して出力する第２の半導体レーザ駆動回路と、指令信号に応じて第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とを切り替える回路切替部とを備え、第１の半導体レーザ素子駆動回路が、半導体レーザ素子にパルス状のレーザ光を出射させる電流信号を出力し、第２の半導体レーザ素子駆動回路が、半導体レーザ素子に連続的なレーザ光を出射させる電流信号を出力する際に使用される光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser element that emits laser light corresponding to an input current signal, a light receiving element that receives laser light emitted from the semiconductor laser element, and light emission of the semiconductor laser element A first semiconductor laser driving circuit that outputs a current signal corresponding to the command signal to the semiconductor laser element, and the amount of laser light received by the light receiving element. And a circuit for switching between the first semiconductor laser driving circuit and the second semiconductor laser driving circuit in response to the command signal and a switching unit, the first semiconductor laser element drive circuit, the pulsed laser beam and outputs a current signal to be emitted to the semiconductor laser element, the second semiconductor laser element drive circuit The semiconductor light source device that is used in the laser element for outputting a current signal for emitting a continuous laser beam and a scanning unit for scanning the laser light emitted from the light source device two-dimensionally, the scanning unit An objective lens that irradiates the sample with the laser beam scanned by the step and collects return light returning from the sample, and a light detection unit that detects the return light collected by the objective lens and returned through the scanning unit. A laser scanning microscope provided .

本発明の第１の態様によれば、高速変調のレーザ光が必要な場合には、制御部が回路切替部を作動させて第１の半導体レーザ駆動回路を選択することにより、指令信号に応じた電流信号が半導体レーザ素子に対して出力される。これにより、高速の指令信号通りの高速変調されたレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。一方、高安定のレーザ光が必要な場合には、制御部が回路切替部を作動させて第２の半導体レーザ駆動回路を選択することにより、出射されたレーザ光を受光素子により受光させ、受光されたレーザ光の光量をフィードバックさせた電流信号を半導体レーザ素子に入力することができる。これにより、安定性の高いレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。
すなわち、本発明によれば、簡易な構成で低コストに、同一の半導体レーザ素子から高速変調されたレーザ光および安定性の高いレーザ光の両方を出射させることができる。
また、このようにすることで、高速変調されたパルス状のレーザ光と、連続的なレーザ光を同一の半導体レーザ素子から出射させることができる。 According to the first aspect of the present invention, when high-speed modulated laser light is required, the control unit operates the circuit switching unit to select the first semiconductor laser drive circuit, thereby responding to the command signal. Current signal is output to the semiconductor laser element. As a result, a laser beam modulated at a high speed according to a high-speed command signal can be emitted from the semiconductor laser element. On the other hand, when highly stable laser light is required, the control unit operates the circuit switching unit to select the second semiconductor laser driving circuit, so that the emitted laser light is received by the light receiving element, A current signal obtained by feeding back the light amount of the laser beam can be input to the semiconductor laser element. Thereby, a highly stable laser beam can be emitted from the semiconductor laser element.
That is, according to the present invention, it is possible to emit both a laser beam modulated at high speed and a laser beam with high stability from the same semiconductor laser element at a low cost with a simple configuration.
Further, by doing so, it is possible to emit a pulsed laser beam modulated at high speed and a continuous laser beam from the same semiconductor laser element.

また、光源装置から発せられたレーザ光が、走査部により２次元的に走査され、対物レンズにより標本に照射されることにより、対物レンズにおいて発生した戻り光が対物レンズによって集光されて、光検出部により検出される。光源装置は、高安定のレーザ光と高速変調されたレーザ光とを切り替えて出射可能であり、同一の波長、同一のビーム径やビームの広がり角等の光学特性を有するレーザ光を標本に照射して観察を行うことができる。 Further, the laser light emitted from the light source device is scanned two-dimensionally by the scanning unit, and the specimen is irradiated by the objective lens, so that the return light generated in the objective lens is condensed by the objective lens, It is detected by the detection unit. The light source device can switch between high-stable laser light and high-speed modulated laser light, and irradiates the sample with laser light having the same wavelength, the same beam diameter, and the beam divergence angle. Can be observed.

上記第１の態様においては、前記第２の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備えていてもよい。 In the first aspect, when the second semiconductor laser driving circuit is selected, a current detection unit that detects a current signal value output to the semiconductor laser element, and the current detection unit detects the current signal value. A storage unit that stores the current signal value and the amount of laser light detected by the light receiving element in association with each other, and is stored in the storage unit when the first semiconductor laser driving circuit is selected. A command signal correction unit that corrects a command signal input to the first semiconductor laser driving circuit based on a current signal value and a light amount may be provided.

このようにすることで、第２の半導体レーザ駆動回路が選択されて、受光素子により検出されたレーザ光の光量がフィードバックされて高安定のレーザ光が出射されている際に、半導体レーザ素子に出力される電流信号値が電流検出部によって検出されることにより、仮に半導体レーザ素子が劣化して、同一の指令信号に対する電流信号値が増加してしまった場合であっても、第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に安定した光量のレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。 In this way, when the second semiconductor laser driving circuit is selected and the light amount of the laser light detected by the light receiving element is fed back and the highly stable laser light is emitted, the semiconductor laser element is Even if the current signal value to be output is detected by the current detection unit and the semiconductor laser element is deteriorated and the current signal value for the same command signal is increased, the first semiconductor When the laser drive circuit is selected, a stable amount of laser light can be emitted from the semiconductor laser element.

本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記第１の半導体レーザ駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が弱いときに使用され、前記第２の半導体レーザ駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が強いときに使用される光源装置を備えたレーザ走査型顕微鏡である。
このようにすることで、低パワー時の半導体レーザに内蔵されているフォトダイオードの応答特性低下の影響を受けずに安定した光を得ることができ、より正確な観察が可能となる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first semiconductor laser driving circuit is used when an output of the semiconductor laser element is weak, and the second semiconductor laser driving circuit is It is the laser scanning microscope provided with the light source device used when the output of a semiconductor laser element is strong.
In this way, stable light can be obtained without being affected by the deterioration of the response characteristics of the photodiode built in the semiconductor laser at low power, and more accurate observation is possible.

上記第２の態様においては、前記第２の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備えていてもよい。 In the second aspect, when the second semiconductor laser driving circuit is selected, a current detection unit that detects a current signal value output to the semiconductor laser element, and the current detection unit detects the current signal value. A storage unit that stores the current signal value and the amount of laser light detected by the light receiving element in association with each other, and is stored in the storage unit when the first semiconductor laser driving circuit is selected. A command signal correction unit that corrects a command signal input to the first semiconductor laser driving circuit based on a current signal value and a light amount may be provided.

このようにすることで、第２の半導体レーザ駆動回路が選択されて、受光素子により検出されたレーザ光の光量がフィードバックされて高安定のレーザ光が出射されている際に、半導体レーザ素子に出力される電流信号値が電流検出部によって検出されることにより、仮に半導体レーザ素子の出力が低下して、同一の指令信号に対する電流信号値が増加してしまった場合であっても、第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に安定した光量のレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。 In this way, when the second semiconductor laser driving circuit is selected and the light amount of the laser light detected by the light receiving element is fed back and the highly stable laser light is emitted, the semiconductor laser element is Even if the current signal value to be output is detected by the current detection unit, the output of the semiconductor laser element is lowered and the current signal value for the same command signal is increased. When the semiconductor laser driving circuit is selected, a stable amount of laser light can be emitted from the semiconductor laser element.

本発明の第３の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路に切り替えられたときに、出射させるパルス状のレーザ光の周波数に応じて、前記光検出器の検出タイミングを切り替えるタイミング切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a light source device according to the second aspect, a scanning unit that two-dimensionally scans the laser light emitted from the light source device, and a sample of the laser light scanned by the scanning unit. An objective lens that collects the return light returning from the specimen, a photodetector that detects the return light that is collected by the objective lens and returns via the scanning unit, and the circuit switching unit to The laser scanning microscope includes a timing switching unit that switches the detection timing of the photodetector in accordance with the frequency of the pulsed laser beam to be emitted when switched to the semiconductor laser driving circuit.

本発明の第３の態様によれば、光源装置の回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路が選択されたときには、光源からパルス状のレーザ光が出射され、タイミング切替部の作動により、パルス状のレーザ光の周波数に応じて光検出器の検出タイミングが切り替えられる。これにより、光源装置から出射されるパルス状のレーザ光が照射されることにより標本から発生する戻り光をより確実に検出することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, when the first semiconductor laser driving circuit is selected by the circuit switching unit of the light source device, the pulsed laser beam is emitted from the light source, and the pulse is generated by the operation of the timing switching unit. The detection timing of the photodetector is switched according to the frequency of the laser beam. Thereby, it becomes possible to more reliably detect the return light generated from the specimen by being irradiated with the pulsed laser light emitted from the light source device.

本発明の第４の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する検出タイミングの異なる複数の光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器を切り替える検出器切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the light source device according to the second aspect, a scanning unit that two-dimensionally scans the laser light emitted from the light source device, and a sample of the laser light scanned by the scanning unit. An objective lens that collects the return light returning from the sample, a plurality of photodetectors having different detection timings for detecting the return light collected by the objective lens and returned via the scanning unit, and the circuit The laser scanning microscope includes a detector switching unit that switches the photodetector when the first semiconductor laser driving circuit and the second semiconductor laser driving circuit are switched by the switching unit.

本発明の第４の態様によれば、光源装置の回路切替部により第１、第２の半導体レーザ駆動回路が切り替えられたときには、光源から出射されるレーザ光の種類に応じて、異なる検出タイミングの光検出器が切り替えられる。これにより、光源装置から出射されるレーザ光の種類に応じて、各レーザ光が照射されることにより標本から発生する戻り光をより確実に検出することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the first and second semiconductor laser drive circuits are switched by the circuit switching unit of the light source device, different detection timings are obtained depending on the type of laser light emitted from the light source. The photodetectors are switched. Thereby, according to the kind of the laser beam emitted from the light source device, it becomes possible to more reliably detect the return beam generated from the specimen by irradiating each laser beam.

本発明の第５の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器の検出タイミングおよび検出回路の少なくとも一方を切り替えるタイミング切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the light source device according to the second aspect, a scanning unit that two-dimensionally scans the laser light emitted from the light source device, and a sample of the laser light scanned by the scanning unit. An objective lens that collects the return light returning from the specimen, a photodetector that detects the return light that is collected by the objective lens and returns via the scanning unit, and the circuit switching unit to The laser scanning microscope includes a timing switching unit that switches at least one of the detection timing of the photodetector and the detection circuit when the semiconductor laser driving circuit and the second semiconductor laser driving circuit are switched.

本発明によれば、簡易かつ低コストに、同一の光学性能を有する安定性の高い光と高速変調された光の両方を出射することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that both highly stable light having the same optical performance and light modulated at high speed can be emitted easily and at low cost.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２は、図１に示されるように、レーザ光を出射する光源装置１と、該光源装置１から出射されたレーザ光を２次元的に走査するスキャナ（走査部）３と、該スキャナ３により走査されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ４および結像レンズ５と、集光されたレーザ光を標本Ａに照射し、標本Ａから戻る戻り光を集光する対物レンズ６と、該対物レンズ６により集光され、結像レンズ５、瞳投影レンズ４およびスキャナ３を介して戻る戻り光を検出する光検出部７と、これらを制御する制御部８とを備えている。図中、符号９はミラーである。 (First embodiment)
The light source device 1 and the laser scanning microscope 2 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, a laser scanning microscope 2 according to this embodiment includes a light source device 1 that emits laser light, and a scanner that scans the laser light emitted from the light source device 1 two-dimensionally (scanning). Part) 3, a pupil projection lens 4 and an imaging lens 5 for condensing the laser beam scanned by the scanner 3, and the sample A is irradiated with the collected laser beam, and return light returning from the sample A is collected. An objective lens 6 that emits light, a light detection unit 7 that detects return light that is collected by the objective lens 6 and returns via the imaging lens 5, the pupil projection lens 4, and the scanner 3, and a control unit 8 that controls these components. And. In the figure, reference numeral 9 denotes a mirror.

光源装置１は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザダイオード素子１０と、該レーザダイオード素子１０からのレーザ光を同一光路に合流させるミラー１１およびダイクロイックミラー１２と、レーザダイオード素子１０から出射されたレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタ１３と、分岐されたレーザ光を検出するフォトダイオード１４とを備えている。 The light source device 1 emits a plurality of laser diode elements 10 that emit laser beams of different wavelengths, a mirror 11 and a dichroic mirror 12 that merge the laser lights from the laser diode elements 10 into the same optical path, and the laser diode element 10. A beam splitter 13 for branching a part of the laser beam, and a photodiode 14 for detecting the branched laser beam.

光検出部７は、スキャナ３を介して戻る戻り光をレーザ光の光路から分岐するダイクロイックミラー１５と、共焦点レンズ１６と、共焦点ピンホール１７と、集光レンズ１８と、ミラー１９およびビームスプリッタ２０と、バリアフィルタ２１と、光検出器２２，２３とを備えている。光検出器２２，２３は、高速変調されたパルス状の戻り光を検出する第１の光検出器（ＡＰＤ：アバランシェ・フォトダイオード）２３と、安定的に継続する連続的な戻り光を検出する第２の光検出器（ＰＭＴ:光増倍管）２２である。ＰＭＴ２２、ＡＰＤ２３には、それぞれ出力信号を積分してＡ／Ｄ変換する検出回路２２１，２３１が接続されている。検出回路２２１，２３１でのサンプリングタイミング（スピード）は、各検出器２２，２３の特性に合わせて制御部８により設定される。ＡＰＤ２３はＰＭＴ２２よりもより高速な検出が可能なので、ＡＰＤ２３の検出回路２３１のサンプリングタイミングは、ＰＭＴ２２の検出回路２２１のサンプリングタイミングよりも短く設定されている。 The light detection unit 7 includes a dichroic mirror 15 that branches the return light returned from the scanner 3 from the optical path of the laser light, a confocal lens 16, a confocal pinhole 17, a condensing lens 18, a mirror 19, and a beam. A splitter 20, a barrier filter 21, and photodetectors 22 and 23 are provided. The photodetectors 22 and 23 detect a first photodetector (APD: avalanche photodiode) 23 that detects pulse-like return light that has been modulated at high speed, and detects continuous return light that continues stably. This is a second photodetector (PMT: photomultiplier tube) 22. Detection circuits 221 and 231 that integrate the output signals and perform A / D conversion are connected to the PMT 22 and the APD 23, respectively. Sampling timing (speed) in the detection circuits 221 and 231 is set by the control unit 8 in accordance with the characteristics of the detectors 22 and 23. Since the APD 23 can detect at a higher speed than the PMT 22, the sampling timing of the detection circuit 231 of the APD 23 is set shorter than the sampling timing of the detection circuit 221 of the PMT 22.

制御部８は、図２に示されるように、調光値、観察モードおよび変調タイミング等を入力する入力部２４と、該入力部２４から入力された調光値および観察モードに基づいて、レーザダイオード素子１０の駆動指令信号を出力する駆動司令部２５と、該駆動司令部２５からの駆動指令信号に基づいてレーザダイオード素子１０に入力する電流信号を生成するレーザダイオード駆動回路２６とを備えている。 As shown in FIG. 2, the control unit 8 is configured to input a dimming value, an observation mode, a modulation timing, and the like, and based on the dimming value and the observation mode input from the input unit 24. A drive command unit 25 that outputs a drive command signal for the diode element 10 and a laser diode drive circuit 26 that generates a current signal to be input to the laser diode element 10 based on the drive command signal from the drive command unit 25 are provided. Yes.

観察モードとしては、長時間タイムラプス観察や蛍光相関分光法（ＦＣＳ）観察時のような高精細モードと、蛍光寿命測定や蛍光周波数分離、低パワー領域でのパルス幅変調（ＰＷＭ）時のような高速モードがある。高精細モードでは、長時間にわたり安定した連続的なレーザ光の照射が望まれ、高速モードにおいては、高速変調されたレーザ光、例えば、パルス状のレーザ光の照射が望まれる。 The observation modes include high-definition modes such as long time-lapse observation and fluorescence correlation spectroscopy (FCS) observation, fluorescence lifetime measurement, fluorescence frequency separation, and pulse width modulation (PWM) in the low power region. There is a high-speed mode. In the high-definition mode, stable continuous laser light irradiation is desired over a long period of time, and in the high-speed mode, high-speed modulated laser light, for example, pulsed laser light irradiation is desired.

レーザダイオード駆動回路２６は、駆動司令部２５からの指令信号通りの電流信号を出力する第１のレーザダイオード駆動回路２７と、該第１のレーザダイオード駆動回路２７を含み、前記フォトダイオード１４により検出されたレーザ光の光量に基づいてレーザダイオード素子１０に入力する電流信号を調節する第２のレーザダイオード駆動回路２８と、これらのレーザダイオード駆動回路２７，２７を切り替える切替スイッチ２９とを備えている。 The laser diode drive circuit 26 includes a first laser diode drive circuit 27 that outputs a current signal according to a command signal from the drive command unit 25, and the first laser diode drive circuit 27, and is detected by the photodiode 14. A second laser diode drive circuit 28 that adjusts a current signal input to the laser diode element 10 based on the amount of the laser light that has been emitted, and a changeover switch 29 that switches between these laser diode drive circuits 27 and 27. .

駆動司令部２５は、観察モードを切り替えた際に変化する駆動指令信号を微調整するためのオフセットおよびゲインを記憶するメモリ２５ａを備えている。このオフセットとゲインにより、同じ目標値に対して２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８からそれぞれ出力される駆動指令信号の大きさは完全に一致するように調整される。すなわち、観察モードとして高精細モードが入力された場合に駆動指令信号としてＶ_ｓｌｏｗが出力されるとすると、観察モードとして高速モードが入力された場合には駆動指令信号として、Ｖ_ｆａｓｔ＝Ｖ_ｓｌｏｗ×ゲイン＋オフセットが出力されるようになっている。もちろん、Ｖ_ｆａｓｔを基準として換算してもよいし、別の絶対的な基準値を設けてもよい。駆動司令部２５は、入力される観察モードに応じて、切替スイッチ２９をオンオフさせるとともに、高速モードが入力された場合にはメモリ２５ａからオフセットおよびゲインを読み出して駆動指令信号を算出するようになっている。図中、符号２５ｂは演算を行うＣＰＵである。 The drive command unit 25 includes a memory 25a that stores an offset and a gain for finely adjusting a drive command signal that changes when the observation mode is switched. With this offset and gain, the magnitudes of the drive command signals respectively output from the two laser diode drive circuits 27 and 28 with respect to the same target value are adjusted so as to completely match. That is, if the high-definition mode is input as the observation mode and V _slow is output as the drive command signal, V _fast = V _slow × as the drive command signal when the high-speed mode is input as the observation mode. Gain + offset is output. Of course, conversion may be performed using _Vfast as a reference, or another absolute reference value may be provided. The drive command unit 25 turns on and off the changeover switch 29 according to the input observation mode, and calculates the drive command signal by reading the offset and gain from the memory 25a when the high-speed mode is input. ing. In the figure, reference numeral 25b denotes a CPU that performs an operation.

第１のレーザダイオード駆動回路２７は、駆動司令部２５からのディジタル信号からなる駆動指令信号を電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器２７ａと、加算器２７ｂと、電圧信号を電流信号に変換するＶ／Ｉ変換器２７ｃとを備えている。
第２のレーザダイオード駆動回路２８は、さらに、フォトダイオード１４からの電流信号からなる検出信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換器２８ａと、該Ｉ／Ｖ変換器２８ａにより電圧信号に変換された検出信号と、第１のレーザダイオード駆動回路２７のＤ／Ａ変換器２７ａにより電圧信号に変換された駆動指令信号とを比較する比較器２８ｂとを備えている。 The first laser diode drive circuit 27 converts a drive command signal composed of a digital signal from the drive command unit 25 into a voltage signal, an adder 27b, and converts the voltage signal into a current signal. And a V / I converter 27c.
The second laser diode driving circuit 28 is further converted into a voltage signal by an I / V converter 28a for converting a detection signal formed of a current signal from the photodiode 14 into a voltage signal, and the I / V converter 28a. A comparator 28b that compares the detected signal with the drive command signal converted into a voltage signal by the D / A converter 27a of the first laser diode drive circuit 27.

切替スイッチ２９は、観察モードとして高精細モードが選択された場合にオン状態にされることにより、第２のレーザダイオード駆動回路２８の比較器２８ｂと第１のレーザダイオード駆動回路２７の加算器２７ｂとを接続し、比較器２８ｂからの出力信号を加算器２７ｂに入力させるようになっている。また、切替スイッチ２９は、観察モードとして高速モードが選択された場合にオフ状態にされることにより、比較器２８ｂと加算器２７ｂとの接続を切断するようになっている。 The changeover switch 29 is turned on when the high-definition mode is selected as the observation mode, so that the comparator 28b of the second laser diode driving circuit 28 and the adder 27b of the first laser diode driving circuit 27 are turned on. And the output signal from the comparator 28b is input to the adder 27b. The changeover switch 29 is turned off when the high-speed mode is selected as the observation mode, thereby disconnecting the connection between the comparator 28b and the adder 27b.

また、制御部８は、入力部２４から入力された観察モードに基づいて、光検出器２２，２３を切り替えるようになっている。すなわち、高精細な観察を行うために高精細モードが入力されたときには、光検出器としてＰＭＴ（光増倍管）２２を選択し、高速の観察を行うために高速モードが入力されたときには、光検出器としてＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）２３を選択するようになっている。この光検出器２２，２３の切り替えは、例えば、図１に示されるように、ビームスプリッタ２０の切り替えによって検出光路を切り替えることにより行われるようになっている。 Further, the control unit 8 switches the photodetectors 22 and 23 based on the observation mode input from the input unit 24. That is, when the high-definition mode is input to perform high-definition observation, the PMT (photomultiplier tube) 22 is selected as the photodetector, and when the high-speed mode is input to perform high-speed observation, An APD (avalanche photodiode) 23 is selected as the photodetector. For example, as shown in FIG. 1, the photodetectors 22 and 23 are switched by switching the detection optical path by switching the beam splitter 20.

このように構成された本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２を用いて標本Ａの高精細な観察を行う場合には、入力部２４から調光値および高精細モードを入力する。 The operation of the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
When performing high-definition observation of the specimen A using the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment, the dimming value and the high-definition mode are input from the input unit 24.

駆動司令部２５は、入力された調光値に基づいて駆動指令信号Ｖ_ｓｌｏｗを生成して出力する一方、切替スイッチ２９をオン状態に切り替える。これにより、駆動指令信号Ｖ_ｓｌｏｗに応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に出力され、レーザダイオード素子１０から駆動指令信号Ｖ_ｓｌｏｗに応じた光量のレーザ光が出射される。 The drive command unit 25 generates and outputs a drive command signal _Vslow based on the input dimming value, and switches the changeover switch 29 to the ON state. As a result, a current signal corresponding to the drive command signal _Vslow is output to the laser diode element 10, and a laser beam having a light amount corresponding to the drive command signal _Vslow is emitted from the laser diode element 10.

レーザ光はその一部がフォトダイオード１４により検出されることにより、比較器２８ｂおよび加算器２７ｂにより構成されたフィードバック回路を介してフィードバックされる。これにより、レーザダイオード素子１０から出射されるレーザ光の光量は、変動しないように高い安定性を維持したまま出射される。 When a part of the laser light is detected by the photodiode 14, it is fed back via a feedback circuit constituted by a comparator 28b and an adder 27b. Thereby, the light quantity of the laser beam emitted from the laser diode element 10 is emitted while maintaining high stability so as not to fluctuate.

また、入力部２４から高精細モードが入力されると、制御部８は、ビームスプリッタ２０を切り替えて、ＰＭＴ２２により戻り光が検出されるようにする。したがって、安定した光量のレーザ光を照射して得られる連続的な戻り光がＰＭＴ２２により検出され、高精細な観察を行うことができる。 When the high definition mode is input from the input unit 24, the control unit 8 switches the beam splitter 20 so that the return light is detected by the PMT 22. Therefore, continuous return light obtained by irradiating a stable amount of laser light is detected by the PMT 22, and high-definition observation can be performed.

次に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１を用いて標本Ａの高速観察を行うには、入力部２４から、調光値、高速モードおよび変調タイミングを入力する。
駆動司令部２５は、入力された調光値および変調タイミングに基づいて駆動指令信号Ｖ_ｆａｓｔを生成して出力する一方、切替スイッチ２９をオフ状態に切り替える。これにより、駆動指令信号Ｖ_ｆａｓｔに応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に出力され、レーザダイオード素子１０から駆動指令信号Ｖ_ｆａｓｔに応じた光量のレーザ光が出射される。 Next, to perform high-speed observation of the specimen A using the laser scanning microscope 1 according to this embodiment, the dimming value, the high-speed mode, and the modulation timing are input from the input unit 24.
The drive command unit 25 generates and outputs a drive command signal _Vfast based on the input dimming value and modulation timing, and switches the changeover switch 29 to an OFF state. As a result, a current signal corresponding to the drive command signal _Vfast is output to the laser diode element 10, and laser light having a light amount corresponding to the drive command signal _Vfast is emitted from the laser diode element 10.

このとき、切替スイッチ２９によりフィードバック回路が切断されるので、駆動司令部２５からの駆動指令信号Ｖ_ｆａｓｔのみによって決まる光量の高速変調されたレーザ光が出射される。
また、入力部２４から高速モードが入力されると、制御部８は、ビームスプリッタ２０を切り替えて、ＡＰＤ２３により戻り光が検出されるようにする。したがって、レーザダイオード素子１０から出射される高速変調されたレーザ光に追従した高速の検出タイミングで戻り光を検出することができ、標本Ａの速い動きをより正確に観察することができる。 At this time, since the feedback circuit is disconnected by the changeover switch 29, a high-speed modulated laser beam having a light amount determined only by the drive command signal _Vfast from the drive command unit 25 is emitted.
When the high speed mode is input from the input unit 24, the control unit 8 switches the beam splitter 20 so that the return light is detected by the APD 23. Therefore, the return light can be detected at a high speed detection timing following the high speed modulated laser light emitted from the laser diode element 10, and the fast movement of the specimen A can be observed more accurately.

このように、本実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２によれば、高精細モードが選択されたときには、安定した光量のレーザ光を連続して照射して高精細な観察を行うことができ、高速観察を行う場合には、高い周波数で変調されたレーザ光をフィードバックしないので、フィードバック回路の浮遊容量や応答速度の問題がなく、より正確に観察を行うことができる。 Thus, according to the light source device 1 and the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment, when the high-definition mode is selected, high-definition observation is performed by continuously irradiating a stable amount of laser light. In high-speed observation, since laser light modulated at a high frequency is not fed back, there is no problem with the stray capacitance or response speed of the feedback circuit, and the observation can be performed more accurately.

しかも、本実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２によれば、同一波長のレーザ光を発生する各レーザダイオード素子１０において、高精細モードによる高安定のレーザ光と、高速モードによる高速変調されたレーザ光の両方を出射させることができ、設置スペースを低減してコストを抑え、また、両モードにおけるビーム径やビーム広がり角を同じにして同一の光学分解能を達成することができるという利点がある。 Moreover, according to the light source device 1 and the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment, in each laser diode element 10 that generates laser light of the same wavelength, highly stable laser light in the high-definition mode and high speed in the high-speed mode. Both modulated laser beams can be emitted, the installation space can be reduced, the cost can be reduced, and the same optical resolution can be achieved with the same beam diameter and beam divergence angle in both modes. There are advantages.

なお、本実施形態に係る光源装置１においては、高速観察用の第１のレーザダイオード駆動回路２７に、フィードバック回路を加えたものを高精細観察用の第２のレーザダイオード駆動回路２８としたが、これに代えて、図３に示されるように、第１のレーザダイオード駆動回路２７と第２のレーザダイオード駆動回路２８とを別個に設け、レーザダイオード駆動回路２７，２８自体を切替スイッチ２９により切り替えることにしてもよい。 In the light source device 1 according to the present embodiment, the second laser diode drive circuit 28 for high-definition observation is obtained by adding a feedback circuit to the first laser diode drive circuit 27 for high-speed observation. Instead, as shown in FIG. 3, the first laser diode drive circuit 27 and the second laser diode drive circuit 28 are provided separately, and the laser diode drive circuits 27 and 28 themselves are switched by the changeover switch 29. You may decide to switch.

この場合には、第２のレーザダイオード駆動回路２８に、Ｄ／Ａ変換器２８ｃ、加算器２８ｄおよびＶ／Ｉ変換器２８ｅを備える必要がある。
このようにすることで、２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８としては、それぞれの観察モードに適した、高速変調可能なものと電流安定化回路やオフセット調整機構およびゲイン調整機構を有するものを採用することができ、さらに効果的である。 In this case, the second laser diode drive circuit 28 needs to include a D / A converter 28c, an adder 28d, and a V / I converter 28e.
In this way, as the two laser diode drive circuits 27 and 28, those suitable for the respective observation modes and capable of high-speed modulation, and those having a current stabilization circuit, an offset adjustment mechanism, and a gain adjustment mechanism are adopted. Can be more effective.

また、第１のレーザダイオード駆動回路２７に加算器２７ｂを設けてフォトダイオード１４からの検出信号と駆動指令信号との偏差信号を加算器２７ｂに戻すことでフィードバック回路を構成したが、これに代えて、図４に示されるように、フォトダイオード１４からの検出信号を駆動司令部２５に戻してフィードバック回路を構成してもよい。この場合には、第２のレーザダイオード駆動回路２８にＡ／Ｄ変換器２８ｆが備えられている必要がある。この場合においても、２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８としては、それぞれの観察モードに適したものを採用することができる。 Further, the adder 27b is provided in the first laser diode drive circuit 27 and the deviation signal between the detection signal from the photodiode 14 and the drive command signal is returned to the adder 27b. As shown in FIG. 4, the feedback signal may be configured by returning the detection signal from the photodiode 14 to the drive command unit 25. In this case, the second laser diode drive circuit 28 needs to include an A / D converter 28f. Also in this case, as the two laser diode drive circuits 27 and 28, those suitable for each observation mode can be adopted.

また、本実施形態においては、レーザダイオード素子１０から出射されたレーザ光の一部を分岐してフォトダイオード１４により検出することとしたが、これに代えて、フォトダイオード１４付きのレーザダイオード素子１０を採用してもよい。 In the present embodiment, a part of the laser light emitted from the laser diode element 10 is branched and detected by the photodiode 14. Instead, the laser diode element 10 with the photodiode 14 is used. May be adopted.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置およびレーザ走査型顕微鏡について、図５から図９を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る光源装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a light source device and a laser scanning microscope according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the light source device 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係る光源装置は、図５に示されるように、第１の駆動回路２７′に、レーザダイオード素子１０を駆動するための電流信号を検出する検流計２７ｄを設け、該検流計２７ｄにおける検出信号を駆動司令部２５に入力する点、駆動司令部２５において、駆動指令信号と検流計２７ｄにおける検出信号とを対応づけて記憶する点、ＣＰＵ２５ｂにおいて、記憶されている駆動指令信号と検出信号との関係に基づいて駆動指令信号を生成する点において第１の実施形態に係る光源装置１と相違している。 In the light source device according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, a galvanometer 27 d that detects a current signal for driving the laser diode element 10 is provided in the first drive circuit 27 ′. The point where detection signals in the total 27d are input to the drive command unit 25, the drive command unit 25 stores the drive command signal and the detection signal in the galvanometer 27d in association with each other, and the drive command stored in the CPU 25b It differs from the light source device 1 according to the first embodiment in that a drive command signal is generated based on the relationship between the signal and the detection signal.

さらに具体的には、観察モードとして高精細モードが選択されたときに、駆動指令信号に応じて、安定的に一定の光量のレーザ光がレーザダイオード素子１０から出射されるが、仮に、レーザダイオード素子１０が劣化した場合には、駆動指令信号にかかわらず、同一の光量のレーザ光を出射させるためにレーザダイオード素子１０に入力される電流信号は図６に示されるように自動的に上昇していくことになる。 More specifically, when the high-definition mode is selected as the observation mode, a laser light with a constant light amount is stably emitted from the laser diode element 10 in accordance with the drive command signal. When the element 10 is deteriorated, the current signal input to the laser diode element 10 for emitting the same amount of laser light is automatically increased as shown in FIG. 6 regardless of the drive command signal. It will follow.

この場合に、第１の実施形態の場合には、観察モードとして高速モードが選択されると、レーザダイオード素子１０の劣化にかかわらず、駆動指令信号に応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に入力されるので、レーザダイオード素子１０から出射されるレーザ光の光量は、図７に示されるように低下していくことになる。 In this case, in the case of the first embodiment, when the high-speed mode is selected as the observation mode, a current signal corresponding to the drive command signal is input to the laser diode element 10 regardless of the deterioration of the laser diode element 10. Therefore, the amount of laser light emitted from the laser diode element 10 decreases as shown in FIG.

これに対して、本実施形態に係る光源装置では、高精細モードにおいてフィードバック回路により電流信号が自動調節されることを利用して、その際の電流信号と駆動指令信号との関係をメモリ２５ａに記憶しておき、高速モードにおいては、記憶されている電流信号と駆動指令信号との関係に基づいて、所望の光量が得られる駆動指令信号を発生することができる。これにより、図８に示されるように、レーザダイオード素子１０の劣化にかかわらず、高精細モードのみならず高速モードにおいても安定した光量のレーザ光を出射させることができるという利点がある。なお、図９は、図８の高速モード時のレーザ光の光量を達成するためのタイミングチャートを示している。 On the other hand, in the light source device according to the present embodiment, the current signal is automatically adjusted by the feedback circuit in the high-definition mode, and the relationship between the current signal and the drive command signal at that time is stored in the memory 25a. In the high-speed mode, a drive command signal that can obtain a desired light amount can be generated based on the relationship between the stored current signal and the drive command signal. Thus, as shown in FIG. 8, there is an advantage that a stable amount of laser light can be emitted not only in the high-definition mode but also in the high-speed mode regardless of the deterioration of the laser diode element 10. FIG. 9 shows a timing chart for achieving the amount of laser light in the high speed mode of FIG.

この場合において、高精細モードにおいて検出した電流信号を高速モードで利用するので、高速モードに先立つ高精細モードにおいて定期的にまたは必要に応じて電流信号を検出しておく必要がある。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡においては、例えば、高速モードによる観察中のスキャナ３による帰線期間において高精細モードに切り替えて電流信号の検出を行い、それを高速モードにおける観察に反映させることにすれば、直近のレーザダイオード素子１０の状態に応じた駆動指令信号を生成できるので効果的である。 In this case, since the current signal detected in the high definition mode is used in the high speed mode, it is necessary to detect the current signal periodically or as necessary in the high definition mode prior to the high speed mode.
In the laser scanning microscope according to the present embodiment, for example, the current signal is detected by switching to the high-definition mode during the blanking period of the scanner 3 during observation in the high-speed mode, and reflected in the observation in the high-speed mode. This is effective because a drive command signal corresponding to the state of the latest laser diode element 10 can be generated.

なお、本実施形態においては、図１０および図１１に示されるように、検出回路２２１内に切り替え可能な２系統の回路２２１Ａ，２２１Ｂを設けて、レーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて検出回路２２１内のスイッチ２２１Ｃを切り替えることにしてもよい。
回路２２１Ａは、積分回路とＡ／Ｄ変換器とを備え、高精細モードにおいて選択される。回路２２１Ｂは、Ａ／Ｄ変換器のみからなり、高速モードにおいて選択される。 In this embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, two systems 221A and 221B that can be switched are provided in the detection circuit 221 so as to be synchronized with the switching of the laser diode drive circuits 27 and 28. The switch 221C in the detection circuit 221 may be switched.
The circuit 221A includes an integration circuit and an A / D converter, and is selected in the high definition mode. The circuit 221B includes only an A / D converter and is selected in the high speed mode.

検出回路２２１内にスイッチ２２１Ｃを設けることなく、回路２２１Ａの１系統だけで構成してもよい。その場合、積分回路の積分時間やＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートをレーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて変更することにすればよい。
また、２系統の回路２２１Ａ，２２１Ｂを切り替える場合においても、積分回路の積分時間やＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートをレーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて変更してもよい。
また、高速モードを選択して第１のレーザダイオード駆動回路２７に切り替えられた場合に、パルスレーザ光の周波数に応じて積分時間やサンプリングレートを変更してもよい。 Instead of providing the switch 221C in the detection circuit 221, the circuit 221A may be constituted by only one system. In that case, the integration time of the integration circuit and the sampling rate of the A / D converter may be changed in synchronization with the switching of the laser diode drive circuits 27 and 28.
Even when the two systems 221A and 221B are switched, the integration time of the integration circuit and the sampling rate of the A / D converter may be changed in synchronization with the switching of the laser diode drive circuits 27 and 28.
Further, when the high-speed mode is selected and the first laser diode drive circuit 27 is switched, the integration time or the sampling rate may be changed according to the frequency of the pulse laser beam.

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る光源装置１について、図１２から図１４を参照して以下に説明する。
従来、低い周波数で変調する際、フォトダイオードのような検出器を用いてフィードバックをかけると、点灯するパワーによって応答速度が異なり、光の安定性が損なわれていた。つまり、低いパワー時には、図１４のようにレーザダイオードに内蔵されるフォトダイオードの種類によっては、応答速度が悪い（安定化するまでに時間が掛かる）ため、フィードバック回路を構成すると、図１２に示す点灯指令信号が与える目標値に対し、図１３のように実際の出力がオーバーシュートしてしまうという不都合が生じるためである。このため、従来は外部のフォトダイオードを新たに設けてフィードバックする必要があり、光学系が大きくなり、またコストも上がってしまっていた。 (Third embodiment)
A light source device 1 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Conventionally, when a feedback is applied using a detector such as a photodiode when modulating at a low frequency, the response speed differs depending on the power to be lit, and the stability of light is impaired. That is, when the power is low, depending on the type of photodiode built in the laser diode as shown in FIG. 14, the response speed is poor (it takes time to stabilize). This is because the actual output overshoots the target value given by the lighting command signal as shown in FIG. For this reason, conventionally, it has been necessary to provide a new external photodiode for feedback, which increases the optical system and increases the cost.

そこで、本実施形態の光源装置１は、前記第１の実施形態に係る光源装置１において、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７が、前記レーザダイオード素子１０の出力が弱いときに使用され、前記第２のレーザダイオード駆動回路２８が、前記レーザダイオード素子１０の出力が強いときに使用される構成とした。
本実施形態においては、低パワー時にはフィードバックを切るため、レーザダイオードに内蔵されているフォトダイオードの種類によって、応答速度が悪くなる（安定化するまでに時間が掛かる）ことにより、実際の出力がオーバーシュートしてしまう現象を防止できる。このため、低い周波数で変調する際であっても、外部のフォトダイオードを新たに設ける必要がないため、光学系を大きくせず、かつ低コストに安定した光を得ることが可能となる。 Therefore, the light source device 1 of the present embodiment is used in the light source device 1 according to the first embodiment when the first laser diode drive circuit 27 is weak when the output of the laser diode element 10 is weak. The second laser diode driving circuit 28 is configured to be used when the output of the laser diode element 10 is strong.
In this embodiment, since feedback is cut off at low power, the response speed is deteriorated depending on the type of photodiode incorporated in the laser diode (it takes time to stabilize), so that the actual output is exceeded. The phenomenon of shooting can be prevented. For this reason, even when modulating at a low frequency, it is not necessary to newly provide an external photodiode. Therefore, it is possible to obtain stable light at a low cost without increasing the optical system.

低パワー時における本実施形態は、第１の実施形態を変更して得ることができる。すなわち、第１の実施形態の「高速モード」を低パワーモードに、「高精細モード」を高パワーモードに置き換える。このように変形すると、モードと指令信号が以下のように変更される。
レーザの出力強度が入力部２４から入力され、制御部に設定されると、制御部８（ＣＰＵ２５ｂ）が、その設定された強度に応じて、低パワーモードか高パワーモードかを判定する。判定基準は、例えばレーザダイオードの最大出力の１％である。
低パワーモードのときの指令信号を、Ｖ_ｓｌｏｗ、高パワーモードのときの指令信号を、Ｖ_ｈｉｇｈとすると、Ｖ_ｓｌｏｗ＝Ｖ_ｈｉｇｈ×ゲイン＋オフセットが出力される。駆動司令部２５は、低パワーモードが入力された場合にはメモリ２５ａからオフセットおよびゲインを読み出して駆動指令信号を算出する。その後は第１の実施形態と同様の作用となるため、説明を省略する。 The present embodiment at the time of low power can be obtained by modifying the first embodiment. That is, the “high speed mode” of the first embodiment is replaced with a low power mode, and the “high definition mode” is replaced with a high power mode. If it deform | transforms in this way, a mode and a command signal will be changed as follows.
When the output intensity of the laser is input from the input unit 24 and set in the control unit, the control unit 8 (CPU 25b) determines whether the power mode is the low power mode or the high power mode according to the set intensity. The criterion is, for example, 1% of the maximum output of the laser diode.
A command signal when the low-power _{mode, V slow,} a command signal when the high power _mode, and _{_{_{V high, V slow = V high}}} × gain + offset is outputted. When the low power mode is input, the drive command unit 25 reads the offset and gain from the memory 25a and calculates a drive command signal. After that, since it becomes the effect | action similar to 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の光源装置１は、前記第３の実施形態の光源装置１において、前記第２のレーザダイオード駆動回路２８が選択されている際に、前記レーザダイオード素子１０に出力される電流信号値を検出する電流検出部２７ｄと、該電流検出部２７ｄにより検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部２５と、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７が選択されている際に、前記記憶部２５に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７に入力する指令信号を補正する指令信号補正部２５ｂとを備える構成とした。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described below.
The light source device 1 of the present embodiment is a current signal value output to the laser diode element 10 when the second laser diode drive circuit 28 is selected in the light source device 1 of the third embodiment. Current detection unit 27d for detecting the current, a storage unit 25 for storing the current signal value detected by the current detection unit 27d and the amount of laser light detected by the light receiving element in association with each other, and the first laser diode A command signal correction unit that corrects a command signal input to the first laser diode drive circuit 27 based on the current signal value and the light amount stored in the storage unit 25 when the drive circuit 27 is selected. 25b.

本実施形態に係る光源装置１では、高パワーモードにおいてフィードバック回路により電流信号が自動調節されることを利用して、その際の電流信号と駆動指令信号との関係をメモリ２５ａに記憶しておき、低パワーモードにおいては、記憶されている電流信号と駆動指令信号との関係に基づいて、所望の光量が得られる駆動指令信号を発生することができる。これにより、低パワーモードにおいても安定した光量のレーザ光を出射させることができる。 In the light source device 1 according to the present embodiment, the current signal is automatically adjusted by the feedback circuit in the high power mode, and the relationship between the current signal and the drive command signal at that time is stored in the memory 25a. In the low power mode, it is possible to generate a drive command signal for obtaining a desired light amount based on the relationship between the stored current signal and the drive command signal. As a result, a stable amount of laser light can be emitted even in the low power mode.

また、本発明の第２の実施形態と本実施形態を組み合わせて同時に実施してもよい。その場合、観察モードかつ設定パワーが高パワーモードの場合にフィードバック制御をおこない、その他の場合（高速モードの場合、および、高精細かつ低パワーモード）はフィードバックを切る。低パワーモードのときにフィードバックを切ることで、低パワー時のレーザダイオードに内蔵されているフォトダイオードの悪い応答特性の影響を受けずに、安定した光を得ることができ、より正確な観察が可能となる。 Further, the second embodiment of the present invention and this embodiment may be combined and implemented at the same time. In that case, feedback control is performed when the observation mode is set and the set power is the high power mode, and feedback is turned off in other cases (in the case of the high speed mode and in the high definition and low power mode). By turning off the feedback in the low power mode, stable light can be obtained without being affected by the poor response characteristics of the photodiode built into the laser diode at low power, and more accurate observation is possible. It becomes possible.

なお、前記レーザダイオードは半導体レーザの一種である。 The laser diode is a kind of semiconductor laser.

本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing a laser scanning microscope according to a first embodiment of the present invention. 図１のレーザ走査型顕微鏡に用いられる本実施形態に係る光源装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the light source device which concerns on this embodiment used for the laser scanning microscope of FIG. 図２の光源装置の第１の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st modification of the light source device of FIG. 図２の光源装置の第２の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd modification of the light source device of FIG. 本発明の第２の実施形態に係る光源装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the light source device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図５の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高精細モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。6 is a graph showing temporal changes in drive command signals, current signals, and the amount of laser light in a high-definition mode when a laser diode element deteriorates in the light source device of FIG. 5. 図２の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高速モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。3 is a graph showing temporal changes in a drive command signal, a current signal, and the amount of laser light in a high-speed mode when a laser diode element deteriorates in the light source device of FIG. 2. 図５の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高速モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。6 is a graph showing temporal changes in the drive command signal, current signal, and amount of laser light in a high-speed mode when the laser diode element deteriorates in the light source device of FIG. 5. 図８の高速モード時のレーザ光の光量を達成するためのタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart for achieving the light quantity of the laser beam at the time of the high speed mode of FIG. 図１のレーザ走査型顕微鏡の変形例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the modification of the laser scanning microscope of FIG. 図１０のレーザ走査型顕微鏡の検出回路の内部構造例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of an internal structure of the detection circuit of the laser scanning microscope of FIG. 図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合の点灯指令信号が与えるレーザ光の光量の時間変化（目標値）を示すグラフである。3 is a graph showing a temporal change (target value) of the amount of laser light given by a lighting command signal when a feedback circuit is configured in the light source device of FIG. 2. 図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合の低パワー時にオーバーシュートした際の目標値に対するレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。3 is a graph showing a temporal change in the amount of laser light with respect to a target value when overshooting at low power when the feedback circuit is configured in the light source device of FIG. 2. 図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合のレーザダイオードに内蔵されたフォトダイオードの応答速度が悪い場合における実際のレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。3 is a graph showing a temporal change in the actual light amount of laser light when the response speed of the photodiode built in the laser diode is poor when the feedback circuit is configured in the light source device of FIG. 2.

Ａ標本
１光源装置
２レーザ走査型顕微鏡
３スキャナ（走査部）
６対物レンズ
７光検出部
８制御部
１０レーザダイオード素子
１４フォトダイオード（受光素子）
２２，２３光検出器
２５駆動司令部（タイミング切替部、検出器切替部）
２５ａメモリ（記憶部）
２５ｂＣＰＵ（指令信号補正部）
２７，２７′ 第１のＬＤ駆動回路
２７ｄ検流計（電流検出部）
２８第２のＬＤ駆動回路
２９切替スイッチ（回路切替部） A Specimen 1 Light source device 2 Laser scanning microscope 3 Scanner (scanning unit)
6 Objective Lens 7 Light Detection Unit 8 Control Unit 10 Laser Diode Element 14 Photodiode (Light Receiving Element)
22, 23 Photodetector 25 Driving command section (timing switching section, detector switching section)
25a Memory (storage unit)
25b CPU (command signal correction unit)
27, 27 ′ First LD drive circuit 27d galvanometer (current detection unit)
28 Second LD Drive Circuit 29 Changeover Switch (Circuit Switching Unit)

Claims

A semiconductor laser element that emits laser light according to an input current signal;
A light receiving element for receiving laser light emitted from the semiconductor laser element;
A control unit for controlling light emission of the semiconductor laser element,
The control unit adjusts the current signal based on a first semiconductor laser element driving circuit that outputs a current signal corresponding to the command signal to the semiconductor laser element, and the amount of laser light received by the light receiving element. A second semiconductor laser element driving circuit for outputting to the semiconductor laser element, and a circuit switching unit for switching between the first semiconductor laser element driving circuit and the second semiconductor laser element driving circuit in response to the command signal equipped with a,
The first semiconductor laser element driving circuit outputs a current signal for causing the semiconductor laser element to emit a pulsed laser beam;
The second semiconductor laser element drive circuit, a light source device which Ru is used to output a current signal for emitting a continuous laser light to the semiconductor laser element,
A scanning unit that two-dimensionally scans laser light emitted from the light source device;
An objective lens that irradiates the sample with laser light scanned by the scanning unit and collects return light returning from the sample;
A laser scanning microscope comprising: a light detection unit that detects return light that is collected by the objective lens and returns through the scanning unit .

The light source device
A current detection unit for detecting a current signal value output to the semiconductor laser element when the second semiconductor laser element driving circuit is selected; a current signal value detected by the current detection unit; When the first semiconductor laser element driving circuit is selected, the storage unit that stores the light amount of the laser light detected by the above in association with the current signal value and the light amount stored in the storage unit The laser scanning microscope according to claim 1 , further comprising: a command signal correction unit that corrects a command signal input to the first semiconductor laser element driving circuit.

The first semiconductor laser element driving circuit is used when the output of the semiconductor laser element is weak;
The laser scanning microscope according to claim 1, wherein the second semiconductor laser element driving circuit is used when the output of the semiconductor laser element is strong.

The light source device
A current detection unit for detecting a current signal value output to the semiconductor laser element when the second semiconductor laser element driving circuit is selected; a current signal value detected by the current detection unit; When the first semiconductor laser element driving circuit is selected, the storage unit that stores the light amount of the laser light detected by the above in association with the current signal value and the light amount stored in the storage unit The laser scanning microscope according to claim 3, further comprising: a command signal correction unit that corrects a command signal input to the first semiconductor laser element driving circuit.

When switched to the first semiconductor laser element drive circuit by the circuit switching portion, in accordance with the frequency of the pulsed laser light to be emitted, further comprising billing a timing switching section that switches detection timing of said photodetector Item 2. A laser scanning microscope according to Item 1 .

The photodetector detects a plurality of return lights having different detection timings,
2. The detector switching unit according to claim 1, further comprising: a detector switching unit that switches the photodetector when the first semiconductor laser element driving circuit and the second semiconductor laser element driving circuit are switched by the circuit switching unit . Laser scanning microscope.

A timing switching unit for switching at least one of a detection timing of the photodetector and a detection circuit when the first semiconductor laser element driving circuit and the second semiconductor laser element driving circuit are switched by the circuit switching unit; The laser scanning microscope according to claim 1, further comprising: