JPH0921970A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光走査装置における光の走査方向と、ＮＴＳ
Ｃ方式において画像を形成する電子ビームの走査方向の
不一致を解決する。 【解決手段】 光源１からの光を所定の第一の方向に走
査させる第一のスキャナ５と、光源１からの光を第一の
方向に垂直な第二の方向に往復走査させる第二のスキャ
ナ６とを備え、光源１からの光を試料３上で二次元的に
走査させる光走査装置において、第二のスキャナ６から
試料３に至るまでの光路中に、第二のスキャナ６によっ
て往路及び復路の夫々の方向に走査される光の試料３上
における走査方向を一致させる調整手段７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザ走査
型顕微鏡の如き、試料上に光を走査させて検出を行う光
走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生物試料などを観察する手段と
して、蛍光観察が知られている。蛍光観察は、励起光と
してのレーザ光を試料上に走査し、励起された試料から
発せられた蛍光を検出することによって行われる。こう
して検出された蛍光は、例えば画像処理されてモニタに
映し出される。図３は、従来の蛍光観察に利用されてい
る光走査装置のシステム構成図である。光源５１から出
た励起光（レーザ光）は、ダイクロイックミラー５２を
透過し、第一のスキャナ５３によって試料６０をＹ方向
に走査するように偏向され、更に第二のスキャナ５４で
試料６０をＸ方向に往復走査するように偏向される。こ
れら第一のスキャナ５３と第二のスキャナ５４は、制御
手段５６で制御されたドライバ５７、５８によって駆動
される。そして、第一のスキャナ５３と第二のスキャナ
５４によって二次元方向（ＸＹ方向）に走査された励起
光がステージ５９上に載置された試料６０に照射され
る。励起光の照射によって励起された試料から発せられ
た蛍光は、励起光の光路を一部逆行した後、ダイクロイ
ックミラー５２で偏向されて、光検出手段６１で検出さ
れる。この光検出手段６１によって検出された蛍光は、
画像処理されて図示しないモニタに映し出されるように
なっている。

【０００３】図４は、ステージ５９上における励起光の
走査軌跡の概略説明図である。第一のスキャナ５３と第
二のスキャナ５４で偏向された励起光は、ステージ５９
上において往路６２、復路６３、往路６４、復路６５・
・・の順に走査される。このように、ステージ５９上に
おいて右向きの往路と左向きの復路を交互に順次移動し
ながら試料６０に全体的に励起光を照射し、同時に試料
６０から発せられた蛍光を光検出手段６１で検出してモ
ニタに映し出している。

【０００４】ところが、我が国においてモニタの標準方
式として利用されているＮＴＳＣ方式は、図５に示すよ
うに、画面７０上において往路７１、往路７２・・・の
順に走査を行っている。即ち、ＮＴＳＣ方式では常に右
向きに電子ビームを走査させて画像を形成し、試料６０
の像６０’を写し出すようになっている。このため、励
起光を復路に走査させて蛍光を検出する際の走査方向
（左向き）と画像を形成するための電子ビームを走査さ
せる走査方向（常に右向き）が一致せず、両者の画像メ
モリ上のアドレスが反対になるといった問題がある。

【０００５】そこで従来、例えば特開平４−１５９５１
０号に開示されたレーザ走査型観察装置などでは、ステ
ージ上を往路方向に走査する励起光のみを試料に照射
し、復路方向に励起光が走査されるときはシャッタを用
いて光源からの光を遮光して、試料に励起光を照射させ
ないように構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開平４
−１５９５１０号に開示された方法によると、往路方向
に走査される励起光のみしか試料に照射することができ
ないので、復路方向に走査される励起光が無駄となる。
このため、特開平４−１５９５１０号の方法は、一画像
を得るためにかなりの時間を要してしまう。

【０００７】本発明の目的は、以上のような光走査装置
における光の走査方向と、ＮＴＳＣ方式において画像を
形成する電子ビームの走査方向の不一致を解決すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光
を所定の第一の方向に走査させる第一のスキャナと、前
記光源からの光を前記第一の方向に垂直な第二の方向に
往復走査させる第二のスキャナとを備え、前記光源から
の光を試料上で二次元的に走査させる光走査装置におい
て、前記第二のスキャナから前記試料に至るまでの光路
中に、前記第二のスキャナによって往路及び復路の夫々
の方向に走査される光の試料上における走査方向を一致
させる調整手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】本発明において、前記調整手段は、前記第
二のスキャナから前記試料に至るまでの光路中におい
て、前記往路方向に走査される光と前記復路方向に走査
される光とを互いに異なる光路に切り替える光路切替手
段と、前記光路切替手段により切り替えられた前記往路
方向に走査される光もしくは前記復路方向に走査される
光の何れか一方の走査方向を１８０゜反転させる反転手
段とで構成することができる。そして、前記光路切替手
段は、光を反射する反射部と光を透過させる透過部とを
有する光路切替部材と、前記光路切替部材を駆動して、
前記往路方向に走査される光と前記復路方向に走査され
る光との何れか一方を前記反射部で反射させ、他方を前
記透過部で透過させる駆動手段とで構成することができ
る。より具体的には、前記光路切替部材は、周辺部にミ
ラーと透孔が交互に配置された円盤であり、前記駆動手
段は、前記円盤を回転させて、前記往路方向に走査され
る光と前記復路方向に走査される光との何れか一方を前
記ミラーで反射させ、他方を前記透孔で透過させる回転
駆動手段である。また、前記反転手段は、一または二以
上のミラーで構成することができる。

【００１０】本発明によれば、光路中に設けた調整手段
により、第二のスキャナによって往復走査される光の試
料上での走査方向を一致させることができる。これによ
り、試料に対する走査方向は一方向になるので、光走査
装置における光の走査方向と、ＮＴＳＣ方式において画
像を形成する電子ビームの走査方向と一致させることが
できるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、試
料に対して励起光（レーザ光）を照射することにより試
料から発っせられた蛍光を観察する場合などに好適に使
用される、レーザ光走査型の光走査装置を例にして説明
する。図１は、本発明の実施の形態にかかる光走査装置
のシステム構成図である。図中、１はステージ２上に載
置された試料３に励起光を照射する光源である。光源１
は、任意の波長の光を照射でき、例えばレーザ光などの
励起光を照射する。この光源１からステージ２上の試料
３に至る励起光の光路中には、ダイクロイックミラー
４、第一のスキャナ５、第二のスキャナ６、および調整
手段７が設けられている。

【００１２】ダイクロイックミラー４は、光源１から出
された励起光を透過し、ステージ２上の試料３から発せ
られた蛍光を反射して、その蛍光を光検出手段８に入射
させる。光検出手段８は、例えばフォトマルチプライヤ
やＣＣＤカメラなどで構成され、この光検出手段８によ
って検出された蛍光は、画像処理されて図示しないモニ
タに映し出される。

【００１３】第一のスキャナ５は、例えばガルバノミラ
ーで構成される。制御手段９で制御されたドライバ１０
の駆動によってこの第一のスキャナ５の傾きを変えるこ
とにより、ステージ２上の試料３上でＹ方向に走査する
ように励起光を偏向させている。第二のスキャナ６は、
例えばレゾナントミラーで構成される。制御手段９で制
御されたドライバ１１の駆動によってこの第二のスキャ
ナ６が揺動することにより、ステージ２上の試料３上で
Ｘ方向に走査するように励起光を偏向させている。

【００１４】調整手段７は、第二のスキャナ６によって
往路方向に走査するように偏向された励起光の走査方向
と、復路方向に走査するように偏向された励起光の走査
方向を試料３上で一致させる役割を果たす。この実施の
形態では、調整手段７は、先ず光路切替手段１２におい
て、往路方向に走査される励起光と復路方向に走査され
る励起光を互いに異なる光路に切り替え、こうして光路
を切り替えられた後、反転手段１３によって、復路方向
に走査される励起光の走査方向を１８０゜反転させる構
成になっている。光路切替手段１２は、制御手段９で制
御されたドライバ１４で駆動されて、励起光の光路を往
路方向と復路方向とで異なる光路に切り替えるように構
成されている。

【００１５】往路方向に走査される励起光と復路方向に
走査される励起光を互いに異なる光路に切り替えるため
の光路切替手段１２は、例えば、光を反射する反射部と
光を透過させる透過部とを有する光路切替部材によって
構成される。そのような反射部と透過部を有する光路切
替部材を制御手段９で制御されたドライバ１４で駆動
し、往路方向に走査される光と復路方向に走査される光
との何れか一方を反射部で反射させ、他方を透過部で透
過させることによって光路を切り替える。図２に、その
ような光路切替部材の具体的一例を示す。この図２に示
した光路切替部材は、周辺部にミラー１５と透孔１６が
交互に所定間隔で配置された円盤１７からなる。この場
合、ドライバ１４は、この円盤１７を回転駆動させるモ
ータとすることができる。

【００１６】そして、円盤１７の周辺部を励起光の光路
中に位置させるように、円盤１７を励起光の光軸に対し
て所定の角度（例えば４５゜）を持たせて配置する。ま
た、ドライバ１４の回転稼働を、先に説明した第二のス
キャナ６によって励起光が往路方向に走査されていると
きは円盤１７周辺部のミラー１５を励起光の光路中に位
置させ、第二のスキャナ６によって励起光が復路方向に
走査されているときは円盤１７周辺部の透孔１６を励起
光の光路中に位置させるように、制御部９において制御
することにより、第二のスキャナ６の揺動とドライバ１
４の回転稼働を同期させる。これにより、往路方向に走
査される励起光を円盤１７周辺部のミラー１５で反射さ
せ、復路方向に走査される励起光は円盤１７周辺部の透
孔１６を透過させることによって、往路方向に走査され
る励起光と復路方向に走査される励起光を互いに異なる
光路に切り替えている。図１において、１８は、光路切
換手段１２において円盤１７周辺部のミラー１５で反射
させられた往路方向に走査される励起光の光路を示し、
１９は、光路切換手段１２において円盤１７周辺部の透
孔１６を透過した復路方向に走査される励起光の光路を
示す。

【００１７】一方、反転手段１３は、本実施の形態では
複数枚のミラーで構成されており、具体的には、円盤１
７周辺部のミラー１５と、往路方向に走査される励起光
の光路１８中に配置されたミラー２０と、復路方向に走
査される励起光の光路１９中に配置されたミラー２１に
よって構成されている。ミラー２０は、往路方向に走査
される励起光の光路１８を偏向させてステージ２上の試
料３に照射させる役割を兼ね備え、同様に、ミラー２１
は、復路方向に走査される励起光の光路１９を偏向させ
てステージ２上の試料３に照射させる役割を兼ね備え
る。これらミラー２０および２１の反射によって、光路
１８を経た励起光と光路１９を経た励起光は、ステージ
２上の試料３に対して互いに等間隔で交互に走査される
ようになる。ミラー２０、２１は、ステージの上部にお
いて、Ｘ方向に互いに対向して配置されている。すなわ
ち、第二のスキャナ６によって走査される光のステージ
上での走査方向に、それぞれのミラー２０、２１が互い
に対向して配置されている。そして、これらミラー１
５、２０、２１で構成される反転手段１３において、往
路方向に走査される励起光はミラー１５とミラー２０で
二回反射することにより、走査方向をプラスＸ方向（図
１における右方向）としてステージ２上の試料３に照射
されるようになる。一方、復路方向に走査される励起光
は、ミラー２１で一回反射することにより、走査方向を
１８０゜反転した状態（走査方向がプラスＸ方向（図１
における右方向）になった状態）でステージ２上の試料
３に照射されるようになる。

【００１８】さて、以上の構成を備える本実施の形態の
光走査装置にあっては、光源１から出た励起光（レーザ
光）は、ダイクロイックミラー４を透過し、先ず、第一
のスキャナ５によってステージ２上の試料３をＹ方向に
走査するように偏向され、更に第二のスキャナ６で試料
３をＸ方向に走査するように偏向される。このとき、励
起光は第二のスキャナによって往路方向と復路方向に交
互に走査される。

【００１９】こうして、ステージ２上を二次元方向（Ｘ
Ｙ方向）に走査する状態とされた励起光は、次に、光路
切替手段１２において往路方向に走査される励起光の光
路１８と復路方向に走査される励起光の光路１９に切り
替えられる。即ち、第二のスキャナ６を経た励起光の光
路中には図２で説明した円盤１７が設けられており、第
二のスキャナ６の揺動とドライバ１４の回転が同期して
いることにより、励起光が往路方向に走査されていると
きは円盤１７周辺部のミラー１５で反射させられて、励
起光は光路１８となる。一方、励起光が復路方向に走査
されているときは円盤１７周辺部の透孔１６を透過し、
励起光は光路１９となる。

【００２０】そして、復路方向に走査される励起光は、
円盤１７周辺部のミラー１５と光路１８中に設けられた
ミラー２０で合計二回反射し、走査方向をプラスＸ方向
（図１の右方向）としてステージ２上の試料３に照射さ
れる。一方、復路方向に走査される励起光は、ミラー２
１で一回反射することにより、走査方向を１８０゜反転
して、走査方向が同じくプラスＸ方向になった状態とな
って、ステージ２上の試料３に照射される。

【００２１】これにより、ステージ２上の試料３に対し
ては、常に同一方向のみに励起光が走査されることとな
る。そして、試料３から発せられた蛍光は、励起光の光
路を一部逆行した後、ダイクロイックミラー４で偏向さ
れて、光検出手段８で検出される。この検出手段８によ
って検出された蛍光は、画像処理されて図示しないモニ
タに映し出される。

【００２２】かくして、この実施の形態の光走査装置に
よれば、ステージ２上の試料３に対する走査方向は常に
同一方向となる。従って、この実施の形態の光走査装置
によれば、往路方向と復路方向の交互に走査される励起
光の走査方向を一方向に統一することによって、ＮＴＳ
Ｃ方式において画像を形成する電子ビームの走査方向と
一致させることが可能となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＴＳＣ方式にあわせ
て画像を形成するに際し、往路方向と復路方向に交互に
走査される光の両方を有効に利用できるようになる。こ
のように復路方向に走査される光も有効に利用でき、従
って、走査の無効時間がなくなり、高速かつ高精度に試
料の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる光走査装置のシス
テム構成図である。

【図２】円盤で構成した光路切替手段の実施の形態の説
明図である。

【図３】従来の蛍光観察に利用されている光走査装置の
システム構成図である。

【図４】ステージ上における励起光の走査軌跡の概略説
明図である。

【図５】ＮＴＳＣ方式における電子ビームの走査軌跡の
概略説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ３ 試料 ５ 第一のスキャナ ６ 第二のスキャナ ７ 調整手段 １２ 光路切替手段 １３ 反転手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光を所定の第一の方向に走査さ
   せる第一のスキャナと、前記光源からの光を前記第一の
   方向に垂直な第二の方向に往復走査させる第二のスキャ
   ナとを備え、前記光源からの光を試料上で二次元的に走
   査させる光走査装置において、 前記第二のスキャナから前記試料に至るまでの光路中
   に、前記第二のスキャナによって往路及び復路の夫々の
   方向に走査される光の前記試料上における走査方向を一
   致させる調整手段を設けたことを特徴とする光走査装
   置。
2. 【請求項２】前記調整手段は、 前記第二のスキャナから前記試料に至るまでの光路中に
   おいて、前記往路方向に走査される光と前記復路方向に
   走査される光とを互いに異なる光路に切り替える光路切
   替手段と、 前記光路切替手段により切り替えられた前記往路方向に
   走査される光もしくは前記復路方向に走査される光の何
   れか一方の走査方向を１８０゜反転させる反転手段とで
   構成される請求項１に記載の光走査装置。
3. 【請求項３】前記光路切替手段は、 光を反射する反射部と光を透過させる透過部とを有する
   光路切替部材と、 前記光路切替部材を駆動して、前記往路方向に走査され
   る光と前記復路方向に走査される光との何れか一方を前
   記反射部で反射させ、他方を前記透過部で透過させる駆
   動手段とで構成される請求項２に記載の光走査装置。
4. 【請求項４】前記光路切替部材は、 周辺部にミラーと透孔が交互に配置された円盤であり、
   前記駆動手段は、前記円盤を回転させて、前記往路方向
   に走査される光と前記復路方向に走査される光との何れ
   か一方を前記ミラーで反射させ、他方を前記透孔で透過
   させる回転駆動手段である請求項３に記載の光走査装
   置。
5. 【請求項５】前記反転手段は、一または二以上のミラー
   で構成される請求項２〜４の何れかに記載の光走査装
   置。