JP5035339B2 - 光刺激装置及び観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、共焦点レーザ走査顕微鏡などの観察装置及びそれに適用される光刺激装置に関する。

特許文献１には、イメージング用の光学系と光刺激用の光学系とを備えたレーザ走査顕微鏡が開示されている。このレーザ走査顕微鏡は、標本の画像を表示し、その画像上で光刺激を与えるべき領域（或る面積を有する）をユーザに指定させた後に、光刺激を開始する。
特開２００７−９３９８８号公報

しかしながら、領域が指定されてから実際に光刺激が開始可能となるまでには、顕微鏡の回路が領域の座標からスキャナの駆動波形を演算し、その駆動波形をスキャナ用のメモリへ書き込む必要がある。よって、ユーザには待機時間が発生する。

特に、ユーザが領域を変更しながら何度も光刺激を繰り返す場合や、光刺激を開始するまでに領域の指定とキャンセルとを繰り返す場合などには、その待機時間が頻繁に発生する。

そこで本発明は、光刺激観察の待機時間を短縮することのできる光刺激装置及び観察装置を提供することを目的とする。

本発明の光刺激装置は、観察物に対する刺激用の光の照射タイミングを制御する光制御手段と、前記観察物上の前記刺激用の光の照射位置を制御する光路制御手段とを備え、前記光路制御手段は、表示手段に表示された前記観察物の画像上においてポインティグデバイスが指し示す位置に、前記観察物上の前記照射位置を追従させ、前記光制御手段は、前記指し示す位置の確定動作が行われたタイミングで前記刺激用の光を照射することを特徴とする。

また、前記指し示す位置の前記確定動作は、前記ポインティングデバイスのクリック操作であってもよい。
また、前記画像は、前記観察物のライブ画像であってもよい。

また、前記画像は、前記観察物のライブ画像であってもよい。

また、前記観察物に対する前記刺激用の光の照射条件をユーザに予め指定させる条件指定手段を更に備え、前記照射条件には、前記刺激用の光の発光パターンが含まれてもよい。

また、前記照射条件には、前記刺激用の光の波長、強度、照射時間、照射インターバル、繰り返し回数、照射領域形状のうち少なくとも１つが含まれてもよい。

また、前記光制御手段は、前記光の発光パターンを、前記クリック操作のパターンに一致させてもよい。

また、本発明の観察装置は、前記観察物の画像を取得する光イメージング装置と、刺激用の光を前記観察物へ照射する本発明の何れかの光刺激装置と、を備えたことを特徴とする。

なお、前記イメージング装置は、イメージング用の光路制御手段を備えた走査型イメージング装置であってもよく、その場合、前記光刺激装置の前記光路制御手段は、前記イメージング用の光路制御手段とは独立に動作することが可能であることが望ましい。

本発明によれば、光刺激観察の待機時間を短縮することのできる光刺激装置及び観察装置が実現する。

蛍光共焦点レーザ操作システムの構成図である。 光刺激観察時におけるモニタ２２の表示画面を示す図である。 光刺激観察時における第１実施形態のシステムの動作フローチャートである。 光刺激観察時における第２実施形態のシステムの動作フローチャートである。 光刺激観察時における第３実施形態のシステムの動作フローチャートである。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態を説明する。本実施形態は、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。

先ず、本システムの構成を説明する。図１は、本システムの構成図である。図１に示すとおり本システムは、顕微鏡本体１００、コントロールボックス２０、コンピュータ２１などを備える。

顕微鏡本体１００には、レーザユニット１、光ファイバ７、コリメートレンズ８、ダイクロイックミラー９、ダイクロイックミラー１０Ｄ、光刺激用のガルバノスキャナ１１、ダイクロイックミラー１３Ｄ、イメージング用のガルバノスキャナ１２、リレーレンズ１４、対物レンズ１５、標本１６、集光レンズ１７、共焦点検出用のピンホール絞り１８、光検出器１９などが配置される。なお、標本１６は、不図示のステージ上に支持された蛍光観察用の標本であり、予め蛍光色素が添加されている。

光刺激用のガルバノスキャナ１１は、直列の関係で配置された主走査用の制御型ガルバノミラーと副走査用の制御型ガルバノミラーとを備える。このような光刺激用のガルバノスキャナ１１は、導光先を自由に設定できる。

イメージング用のガルバノスキャナ１２は、直列の関係で配置された主走査用の共振型ガルバノミラーと副走査用の制御型ガルバノミラーとを備える。このようなイメージング用のガルバノスキャナ１２は、スキャン速度が速い。

レーザユニット１には、光刺激用のレーザ光源２（波長４０５ｎｍ）と、イメージング用のレーザ光源３（波長４８８ｎｍ）とが搭載されている。前述した蛍光色素の励起波長は、イメージング用のレーザ光源３の発光波長（波長４８８ｎｍ）と略同じである。

光刺激用のレーザ光源２から射出する光刺激用のレーザ光、イメージング用のレーザ光源３から射出するイメージング用のレーザ光は、それぞれ光変調素子５を通過した後、コンバイナミラー４によって統合されてからレーザユニット１から射出する。

レーザユニット１から射出したこれらのレーザ光は、光ファイバ７の一端へ入射する。そのレーザ光は、光ファイバ７の内部を伝搬した後、光ファイバ７の他端から射出し、コリメートレンズ８において平行光束化された後、ダイクロイックミラー９へ入射する。そのレーザ光は、ダイクロイックミラー９を通過し、ダイクロイックミラー１０Ｄへ入射する。ダイクロイックミラー１０Ｄへ入射したレーザ光のうち光刺激用のレーザ光はダイクロイックミラー１Ｄを透過し、イメージング用のレーザ光はダイクロイックミラー１Ｄを反射する。

ダイクロイックミラー１０Ｄを透過した光刺激用のレーザ光は、光路Ｒ１を通り、光刺激用のガルバノスキャナ１１で反射した後、ダイクロイックミラー１３Ｄへ入射する。このダイクロイックミラー１３Ｄの特性はダイクロイックミラー１０Ｄの特性と同じに設定されているので、光路Ｒ１を通った光刺激用のレーザ光はダイクロイックミラー１３Ｄを透過し、リレーレンズ１４及び対物レンズ１５を通り標本１６上にスポットを形成する。この状態で光刺激用のガルバノスキャナ１１が駆動されると、スポットが標本１６上を移動する。

一方、ダイクロイックミラー１０Ｄを反射したイメージング用のレーザ光は、光路Ｒ１とは異なる光路Ｒ２を通り、イメージング用のガルバノスキャナ１２で反射した後、ダイクロイックミラー１３Ｄへ入射する。このダイクロイックミラー１３Ｄの特性はダイクロイックミラー１０Ｄと同じに設定されているので、光路Ｒ２を通ったイメージング用のレーザ光は、ダイクロイックミラー１３Ｄを反射し、リレーレンズ１４及び対物レンズ１５を通り標本１６上にスポットを形成する。この状態でイメージング用のガルバノスキャナ１２が駆動されると、スポットが標本１６上を移動する。

このスポット、つまりイメージング用のレーザ光が標本１６上に形成するスポットでは、そのレーザ光より波長の長い蛍光が発生する。その蛍光は、スポットを形成したイメージング用のレーザ光と同じ光路を逆向きに辿り、対物レンズ１５、リレーレンズ１４、ダイクロイックミラー１３Ｄ、イメージング用のガルバノスキャナ１２、ダイクロイックミラー１０Ｄを経て、ダイクロイックミラー９へ到達する。その蛍光は、ダイクロイックミラー９で反射し、検出用光学系１００Ａの集光レンズ１７にて集光され、ピンホール絞り１８へ向かう。このうちピンホール絞り１８を通過した蛍光は、光検出器１９へ入射して電気信号に変換される。

その光検出器１９は、光刺激用のレーザ光源２，イメージング用のレーザ光源３，光刺激用のガルバノスキャナ１１、イメージング用のガルバノスキャナ１２と共に、コントロールボックス２０によって制御される。

コントロールボックス２０には、光刺激用のレーザ制御回路２０１と、イメージング用のレーザ制御回路２０２と、検出制御回路２０３と、イメージング用のスキャナ制御回路２０４と、光刺激用のスキャナ制御回路２０５と、ＣＰＵ２００とが備えられる。

光刺激用のレーザ制御回路２０１は、レーザユニット１から発光する光刺激用のレーザ光のパワー制御及びオン／オフ制御を行う。イメージング用のレーザ制御回路２０２は、レーザユニット１から発光するイメージング用のレーザ光のパワー制御及びオン／オフ制御を行う。検出制御回路２０３は、光検出器１９の駆動制御及び光検出器１９が生成した電気信号の取り込みを行う。イメージング用のスキャナ制御回路２０４は、イメージング用のガルバノスキャナ１２の２つのガルバノミラーの各々の駆動制御を行い、光刺激用のスキャナ制御回路２０５は、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーの各々の駆動制御を行う。

ＣＰＵ２００は、光刺激用のレーザ光のパワー及び発光パターンを光刺激用のレーザ制御回路２０１へ予め設定する。その後、ＣＰＵ２００が光刺激用のレーザ制御回路２０１へ駆動指示を与えると、光刺激用のレーザ制御回路２０１は、設定中のパワー及び発光パターンで、光刺激用のレーザ光を発光させる。

また、ＣＰＵ２００は、イメージング用のレーザ光のパワー及び発光パターンをイメージング用のレーザ制御回路２０２へ予め設定する。その後、ＣＰＵ２００がイメージング用のレーザ制御回路２０２へ駆動指示を与えると、イメージング用のレーザ制御回路２０２は、設定中のパワー及び発光パターンで、イメージング用のレーザ光を発光させる。

また、ＣＰＵ２００は、イメージング用のガルバノスキャナ１２の２つのガルバノミラーの角度変化パターンをイメージング用のスキャナ制御回路２０４へ予め設定する。その後、ＣＰＵ２００がイメージング用のスキャナ制御回路２０４へ駆動指示を与えると、イメージング用のスキャナ制御回路２０４は、設定中の角度変化パターンで、イメージング用のガルバノスキャナ１２の２つのガルバノミラーを駆動する。

また、ＣＰＵ２００は、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーへ与えるべき駆動データを生成して光刺激用のスキャナ制御回路２０５へ与える。このとき光刺激用のスキャナ制御回路２０５は、ＣＰＵ２００から与えられる駆動データをＤ／Ａ変換し、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーへ送出する。したがって、本実施形態では、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーは、ＣＰＵ２００によってリアルタイムに直接的に駆動される。

なお、イメージング用のレーザ光のパワー及び発光パターンと、イメージング用のガルバノスキャナ１２の２つのガルバノミラーの角度変化パターンとの組み合わせにより、標本１６上のイメージング領域が設定される。ＣＰＵ２００は、その設定下でイメージング用のレーザ制御回路２０２、検出制御回路２０３、イメージング用のスキャナ制御回路２０４へ駆動指示を与えることにより、標本１６上の予め決められたイメージング領域を、予め決められたパワーでイメージングすることができる。このイメージング中に光検出器１９が生成した電気信号は、検出制御回路２０３を介してＣＰＵ２００が画像として取り込む。本実施形態では、このイメージングは、高速に繰り返される（連続イメージング）。

また、ＣＰＵ２００は、光刺激用のレーザ光のパワー及び発光パターンを予め設定してから、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーを駆動し、さらに光刺激用のレーザ制御回路２０１へ駆動指示を与えることにより、標本１６上の任意のポイントに対し、予め決められたパワー及び予め決められた発光パターンで光刺激を与えることができる。本実施形態では、この光刺激は、連続イメージングの期間中に行われる（同時刺激）。

コンピュータ２１には、モニタ２２、マウス２３、キーボード２４が接続されている。また、コンピュータ２１には、本システムのソフトウエア（ＧＵＩ環境で動作するソフトウエア）が予めインストールされている。コンピュータ２１は、このソフトウエアに従ってモニタ２２へＧＵＩ画像を表示する。ユーザは、そのＧＵＩ画像を確認しつつマウス２３やキーボード２４を操作することにより、連続イメージングの条件、光刺激の条件、光刺激観察の開始指示などをコンピュータ２１へ入力することができる。

次に、光刺激観察時における本システムの動作を詳しく説明する。図２は、光刺激観察時におけるモニタ２２の表示画面を示す図である。図２に示すとおり表示画面には、画像表示領域２２ａ、情報表示領域２２ｂ、開始ボタン２２ｄ、カーソル２２ｃなどが配置される。

画像表示領域２２ａは、標本１６の画像が表示される領域である。光刺激観察の開始前には、プリイメージングで取得された標本１６の画像（プリ画像）が表示される。

情報表示領域２２ｂには、連続イメージングの条件、光刺激の条件などが文字情報として表示される。連続イメージングの条件は、イメージング用のレーザ光のパワー，イメージングの頻度（インターバル），イメージング回数などであり、光刺激の条件は、光刺激用のレーザ光のパワー，発光時間などである。

ユーザがマウス２３を移動操作し、カーソル２２ｃを情報表示領域２２ｂの入力ボックスへ位置させ、マウス２３をクリック操作すると、条件をコンピュータ２１へ入力することが可能となる。コンピュータ２１は、条件が入力されると、その条件をＣＰＵ２００へ送信する。ＣＰＵ２００は、条件を受信すると、その条件に応じて光刺激用のレーザ制御回路２０１、イメージング用のレーザ制御回路２０２、検出制御回路２０３、イメージング用のスキャナ制御回路２０４に対し各種の設定を行う。

因みに、通常の光刺激観察では、連続イメージングのインターバルは十分に短く（例えば１／３０ｓｅｃ）設定され、光刺激用のレーザ光の発光時間も十分に短い時間から長い時間まで任意の時間に（例えば０．１ｍｓｅｃ〜１０ｓｅｃ）設定される。

また、ユーザがマウス２３を移動操作し、カーソル２２ｃを開始ボタン２２ｄ上に位置させ、マウス２３をクリック操作すると、光刺激観察の開始指示がコンピュータ２１へ入力される。

図３は、光刺激観察時における本システムの動作フローチャートである。なお、図３では、簡単のため、コンピュータ２１の動作と、コントロールボックス２０の動作とを区別せずに示した。以下、各ステップを順に説明する。

ステップＳ１：コンピュータ２１は、ユーザから光刺激観察の開始指示が入力されると、ＣＰＵ２００へ連続イメージングの開始指示を送信する。ＣＰＵ２００は、連続イメージングの開始指示を受信すると、現在の設定下で連続イメージングを開始すると共に、連続イメージングで取得される標本１６の画像をコンピュータ２１へ順次に転送する。このとき、標本１６に照射されるイメージング用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、この連続イメージングのインターバルは、ユーザが予め入力したインターバルである。

コンピュータ２１は、ＣＰＵ２００から転送される画像をモニタ２２の画像表示領域２２ａへ順次に表示する。前述したとおり連続イメージングのインターバルは十分に短いので、このとき画像表示領域２２ａには標本１６のライブ画像が表示されることになる。

ステップＳ２：コンピュータ２１は、カーソル２２ｃがライブ画像上（画像表示領域２２ａ内）に存在するか否かを判別し、ライブ画像上に存在していればステップＳ３に進み、ライブ画像外に存在していればステップＳ２を再度実行する。

ステップＳ３：コンピュータ２１は、モニタ２２上のカーソル２２ｃ（点領域を指定）の座標（ポインタ座標）を、ライブ画像上の座標（ピクセル座標）に変換する。

ステップＳ４：コンピュータ２１は、ピクセル座標を光刺激用のガルバノスキャナ１１の座標（スキャナ座標）に変換し、そのスキャナ座標をＣＰＵ２００に送信する。なお、イメージング領域をユーザが任意に設定できる場合は、この変換の際に設定中のイメージング領域のサイズ及びオフセット量が加味される。

ステップＳ５：ＣＰＵ２００は、受信したスキャナ座標に係数を乗算することにより、光刺激用のガルバノスキャナ１１に与えるべき駆動データを生成し、その駆動信号を光刺激用のスキャナ制御回路２０５へ与える。

ステップＳ６：光刺激用のスキャナ制御回路２０５は、ＣＰＵ２００から与えられる駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のガルバノスキャナ１１へ送出する。これによって、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーの角度は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの位置に対応した値に制御される。

ステップＳ７：コンピュータ２１は、マウス２３がクリック操作されたか否かを判別し、クリック操作された場合にはステップＳ８へ進み、クリック操作されなかった場合は、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ８：コンピュータ２１は、光刺激の開始指示をＣＰＵ２００に送信する。ＣＰＵ２００は光刺激の開始指示を受信すると、現在の設定下で光刺激を開始する（ＣＰＵ２００は、光刺激開始指示を受信すると光変調素子５に与えるべき駆動データを生成し、その駆動データを光刺激用のレーザ制御回路２０１へ与え、その駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のレーザ光源２の光変調素子５へ送出する）。このとき、標本１６に照射される光刺激用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、光刺刺激用のレーザ光の発光時間は、ユーザが予め入力した発光時間である。そして、標本１６上の光刺激用のレーザ光の照射位置は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの現在の配置位置に一致する。

ステップＳ９：コンピュータ２１は、現在までのイメージング回数が、ユーザが予め入力したイメージング回数に到達したか否かを判別し、到達していた場合はフローを終了し、到達していなかった場合はステップＳ２に戻る。

以上、本システムでは、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーの角度に、ライブ画像上のカーソル２２ｃの位置が反映される（ステップＳ３〜Ｓ６）。

したがって、本システムのユーザは、ライブ画像上の所望の位置へカーソル２２ｃを配置してからマウス２３をクリック操作するだけで、標本１６上の同じ位置へ光刺激を与えることができる。

しかも、カーソル２２ｃの位置をガルバノミラーの角度へ反映させるステップ（ステップＳ３〜Ｓ６）は高速に実行されるので、ガルバノミラーの角度は、カーソル２２ｃの位置にリアルタイムで追従する。

したがって、ユーザがカーソル２２ｃを所望の位置へ配置してから光刺激が可能となるまでに、タイムラグは発生しない。

また、本システムは、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返しながら光刺激の開始指示を待機するので（ステップＳ７）、ユーザが標本１６の同一箇所へ繰り返し光刺激を与えたり、標本１６の複数箇所へ光刺激を順次に与えたりするときにも、前述したタイムラグは発生しない。

なお、本システムでは、図２に示すとおり、ユーザが設定可能な光刺激の条件に「パワー」と「発光時間」の２項目しか含めなかったが（図２参照）、「発光パターンの種類」の項目を追加してもよい。その場合、「パルスパターン」と「連続パターン」との一方をユーザに選択させてもよい。また、「パルスパターン」が選択された場合、パルスパターンの内容（パルス幅とインターバル）をユーザに設定させてもよい。

また、本システムでマウス２３のクリックで実行される光刺激の領域形状は、画像上のカーソル位置に対応した試料上のスポット形状であったが、光刺激の領域形状は、ユーザが予め登録しておいた形状（ライン、多角形、自由形状）でも良く、その場合、マウス２３でクリックされた位置は、登録形状の中心や重心位置を示すものである。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態を説明する。本実施形態も、蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみを説明する。

相違点は、コンピュータ２１及びコントロールボックス２０の動作にある。コントロールボックス２０のＣＰＵ２００は、光刺激用のレーザ光の発光パターンを光刺激用のレーザ制御回路２０１へ予め設定する代わりに、光刺激用のレーザ光のオン／オフを、リアルタイムで直接的に行う。それに伴い、本実施形態では、ユーザが設定可能な光刺激の条件（図２参照）から「発光時間」の項目は外される。

図４は、光刺激観察時における本システムの動作フローチャートである。なお、図４でも簡単のため、コンピュータ２１の動作と、コントロールボックス２０の動作とを区別せずに示した。以下、各ステップを順に説明する。

ステップＳ１：コンピュータ２１は、ユーザから光刺激観察の開始指示が入力されると、ＣＰＵ２００へ連続イメージングの開始指示を送信する。ＣＰＵ２００は、連続イメージングの開始指示を受信すると、現在の設定下で連続イメージングを開始すると共に、連続イメージングで取得される標本１６の画像をコンピュータ２１へ順次に転送する。このとき、標本１６に照射されるイメージング用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、この連続イメージングのインターバルは、ユーザが予め入力したインターバルである。

コンピュータ２１は、ＣＰＵ２００から転送される画像をモニタ２２の画像表示領域２２ａへ順次表示する。前述したとおり連続イメージングのインターバルは十分に短いので、このとき画像表示領域２２ａには標本１６のライブ画像が表示されることになる。

ステップＳ２：コンピュータ２１は、カーソル２２ｃがライブ画像上（画像表示領域２２ａ内）に存在するか否かを判別し、ライブ画像上に存在していればステップＳ３に進み、ライブ画像外に存在していればステップＳ２６へ進む。

ステップＳ３：コンピュータ２１は、モニタ２２上のカーソル２２ｃの座標（ポインタ座標）を、ライブ画像上の座標（ピクセル座標）に変換する。

ステップＳ４：コンピュータ２１は、ピクセル座標を光刺激用のガルバノスキャナ１１の座標（スキャナ座標）に変換し、そのスキャナ座標をＣＰＵ２００に送信する。なお、イメージング領域をユーザが任意に設定できる場合は、この変換の際に設定中のイメージング領域のサイズ及びオフセット量が加味される。

ステップＳ５：ＣＰＵ２００は、受信したスキャナ座標に係数を乗算することにより、光刺激用のガルバノスキャナ１１に与えるべき駆動データを生成し、その駆動データを光刺激用のスキャナ制御回路２０５へ与える。

ステップＳ６：光刺激用のスキャナ制御回路２０５は、ＣＰＵ２００から与えられる駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のガルバノスキャナ１１へ送出する。これによって、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーの角度は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの位置に対応した値に制御される。

ステップＳ２１：コンピュータ２１は、マウス２３がクリック操作されているか否かを判別し、クリック操作されていなければステップＳ２２へ進み、クリック操作されていればステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２２：コンピュータ２１は、マウス２３のクリック操作が開始されたか否かを判別し、開始された場合はステップＳ２３へ進み、開始されなければステップＳ９へ進む。

ステップＳ２３：コンピュータ２１は、光刺激の開始指示をＣＰＵ２００に送信する。ＣＰＵ２００は光刺激の開始指示を受信すると、現在の設定下で光刺激用のレーザ光をオンする（ＣＰＵ２００は、光刺激開始指示を受信すると光変調素子５に与えるべき駆動データを生成し、その駆動データを光刺激用のレーザ制御回路２０１へ与え、その駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のレーザ光源２の光変調素子５へ送出する）。このとき、標本１６に照射される光刺激用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、標本１６上の光刺激用のレーザ光の照射位置は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの現在の配置位置に一致する。

ステップＳ２４：コンピュータ２１は、マウス２３のクリック操作が解除されているか否かを判別し、解除されている場合はステップＳ２５へ進み、解除されていない場合はステップＳ９へ進む。

ステップＳ２５：コンピュータ２１は、光刺激の終了指示をＣＰＵ２００に送信する。ＣＰＵ２００は光刺激の終了指示を受信すると、光刺激用のレーザ光をオフする。

ステップＳ２６：コンピュータ２１は、マウス２３がクリック操作されているか否かを判別し、クリック操作されていなければステップＳ９へ進み、クリック操作されていればステップＳ２７へ進む。

ステップＳ２７：コンピュータ２１は、光刺激の終了指示をＣＰＵ２００に送信する。ＣＰＵ２００は光刺激の終了指示を受信すると、光刺激用のレーザ光をオフする。

ステップＳ９：コンピュータ２１は、現在までのイメージング回数が、ユーザが予め入力したイメージング回数に到達したか否かを判別し、到達していた場合はフローを終了し、到達していなかった場合はステップＳ２に戻る。

以上、本システムでは、第１実施形態のシステムと同様のステップＳ１〜Ｓ６が実行される。したがって、本システムでも前述したタイムラグは発生しない。

さらに、本システムでは、カーソル２２ｃがライブ画像上に位置し、かつマウス２３がクリックされている期間には、光刺激用のレーザ光がオンされるが、カーソル２２ｃがライブ画像上に位置し、かつマウス２３がクリックされていない期間には、光刺激用のレーザ光がオフされる。したがって、本システムでは、光刺激用のレーザ光の発光パターンが、マウス２３のクリック操作のパターンに連動する。

このため、本システムのユーザは、マウス２３を適切にクリック操作するだけで、光刺激用のレーザ光を所望のパターンで発光させることができる。

例えば、標本１６上の或るラインへ光刺激を与えようとした場合には、ユーザはマウス２３をクリックしつつ、ライブ画像上のそのラインをカーソル２２ｃでなぞればよい。そのラインは、直線状であっても曲線状であっても構わない。

また、標本１６上の或る領域へ光刺激を与えようとした場合には、ユーザはマウス２３をクリックしつつ、ライブ画像上のその領域をカーソル２２ｃで塗りつぶせばよい。

[第３実施形態]
以下、第３実施形態を説明する。本実施形態の蛍光共焦点レーザ走査顕微鏡システムの実施形態である。ここでは、第１実施形態及び第２実施形態との相違点のみ説明する。

相違点は、カーソル２２の移動に伴ってリアルタイムにガルバノスキャナ１１を追従制御するのではなく、ユーザがマウス２３をクリックした場合にのみ、カーソル２２の位置にガルバノミラーの角度を反映させる制御を行う点である。

図５は、光刺激観察時における本システムの動作フローチャートである。
なお、図５でも簡単のため、コンピュータ２１の動作と、コントロールボックス２０の動作とを区別せずに示した。以下、各ステップを順に説明する。

ステップＳ１：コンピュータ２１は、ユーザから光刺激観察の開始指示が入力されると、ＣＰＵ２００へ連続イメージングの開始指示を送信する。ＣＰＵ２００は、連続イメージングの開始指示を受信すると、現在の設定下で連続イメージングを開始すると共に、連続イメージングで取得される標本１６の画像をコンピュータ２１へ順次に転送する。このとき、標本１６に照射されるイメージング用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、この連続イメージングのインターバルは、ユーザが予め入力したインターバルである。

コンピュータ２１は、ＣＰＵ２００から転送される画像をモニタ２２の画像表示領域２２ａへ順次に表示する。前述したとおり連続イメージングのインターバルは十分に短いので、このとき画像表示領域２２ａには標本１６のライブ画像が表示されることになる。

ステップＳ２：コンピュータ２１は、カーソル２２ｃがライブ画像上（画像表示領域２２ａ内）に存在するか否かを判別し、ライブ画像上に存在していればステップＳ３に進み、ライブ画像外に存在していればステップＳ２を再度実行する。

ステップＳ３：コンピータ２１は、マウス２３がクリック操作されたか否かを判別し、クリック操作された場合にはステップＳ４へ、クリック操作されなかった場合は、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ４：コンピュータ２１は、マウス２３がクリック操作された場合には、後述するステップ７と並行して、光刺激の開始指示をＣＰＵ２００へ送信する。

ステップＳ５：ＣＰＵ２００は光刺激の開始指示を受信すると、光刺激開始指示から光変調素子５に与えるべき駆動データを生成し、その駆動データを光刺激用のレーザ制御回路２０１へ与える。

ステップＳ６：マウス２３がクリック操作された場合には、ステップS４と並行して、コンピュータ２１は、モニタ２２上のカーソル２２ｃ（点領域を指定）の座標（ポインタ座標）を、ライブ画像上の座標（ピクセル座標）に変換する。

ステップＳ７：コンピュータ２１は、ピクセル座標を光刺激用のガルバノスキャナ１１の座標（スキャナ座標）に変換し、そのスキャナ座標をＣＰＵ２００に送信する。なお、イメージング領域をユーザが任意に設定できる場合は、この変換の際に設定中のイメージング領域のサイズ及びオフセット量が加味される。

ステップＳ８：ＣＰＵ２００は、受信したスキャナ座標に係数を乗算することにより、光刺激用のガルバノスキャナ１１に与えるべき駆動データを生成し、その駆動データを光刺激用のスキャナ制御回路２０５へ与える。

ステップＳ９：光刺激用のスキャナ制御回路２０５は、ＣＰＵ２００から与えられる駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のガルバノスキャナ１１へ送出する。これによって、光刺激用のガルバノスキャナ１１の２つのガルバノミラーの角度は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの位置に対応した値に制御される。ガルバノミラーの設定が完了したら、設定完了信号を光刺激用のレーザ制御回路２０１へ送信する。

ステップＳ１０：光刺激用のレーザ制御回路２０１は、ガルバノミラーの設定完了信号を受信後、ＣＰＵ２００から与えられる駆動データをＤ／Ａ変換して駆動電圧を生成し、光刺激用のレーザ光源２の光変調素子５へ送出する。これによって、現在の設定下で光刺激を開始する。このとき、標本１６に照射される光刺激用のレーザ光のパワーは、ユーザが予め入力したパワーであり、光刺激用のレーザ光の発光時間は、ユーザが予め入力した発光時間である。そして、標本１６上の光刺激用のレーザ光の照射位置は、ライブ画像上のカーソル２２ｃの現在の配置位置に一致する。

ステップＳ１１：コンピュータ２１は、現在までのイメージング回数が、ユーザが予め入力したイメージング回数に到達したか否かを判別し、到達していた場合はフローを終了し、到達していなかった場合はステップＳ２に戻る。

［その他の実施形態］
なお、上述した実施形態のシステムでは、標本１６上で光刺激の与えられた位置をユーザへ通知するために、マウス２３がクリック操作された時点におけるカーソル２２ｃの位置にドットマークなどのマークを表示してもよい。因みに、ラインへ光刺激が与えられた場合には、ライン状のマークが表示されることになる。

また、上述した実施形態の顕微鏡本体１００では、光刺激用のレーザ光の光路と、イメージング用のレーザ光の光路との一部が共通であったが、独立させてもよい。例えば、レーザ光源２，３からダイクロイックミラー１３Ｄまでの光路の全てを独立させてもよい。

また、上述した実施形態のシステムでは、連続イメージングの期間中に光刺激を行ったが、光刺激の直後に連続イメージングを開始することとしてもよい。その場合、ユーザは標本１６上で光刺激を与えるべき位置の検討をライブ画像上で行う代わりに、プリ（静止）画像上で行うことになる。

また、上述した表示画面（図２参照）では、カーソルの種類を十字カーソルとしたが、矢印カーソルなど他の種類のカーソルとしてもよい。

また、上述した実施形態の顕微鏡本体１００は、イメージング用のレーザ光で標本１６を走査するためにガルバノスキャナ１２を使用したが、ガルバノスキャナの代わりにニッポーディスクなど他のタイプのスキャナを使用してもよい。

また、上述した実施形態の顕微鏡本体１００は、標本１６から射出する蛍光により標本１６のイメージングを行う蛍光顕微鏡であったが、標本１６から射出する反射照明光又は透過照明光により標本１６のイメージングを行う反射型又は透過型の顕微鏡であってもよい。

また、上述した実施形態の顕微鏡本体１００は、標本１６から射出した光をピンホール絞り１８を介して共焦点検出する共焦点顕微鏡であったが、標本１６から射出した光をピンホール絞り１８を介さずに検出する非共焦点顕微鏡であってもよい。その場合、標本１６のイメージングを光走査によって行う代わりに、標本１６のイメージングを一括して行ってもよい。また、イメージングを一括して行う場合、標本１６の観察領域を一括で照明すると共に、光検出器１９の代わりに撮像素子を使用してもよい。

また、上述した実施形態のシステムでは、ポインティングデバイスとしてマウスを使用したが、ジョイスティック、タッチパッド、タッチパネル、スタイラスペン、トラックボール、データグローブ、ライトペン、ジョイパッドなど他のポインティングデバイスを使用してもよい。また、ポインティングデバイスの一部又は全部の機能に、キーボードの特定のキーを代用してもよい。

Claims (8)

1. 観察物に対する刺激用の光の照射タイミングを制御する光制御手段と、
   前記観察物上の前記刺激用の光の照射位置を制御する光路制御手段とを備え、
   前記光路制御手段は、
   表示手段に表示された前記観察物の画像上においてポインティグデバイスが指し示す位置に、前記観察物上の前記照射位置を追従させ、
   前記光制御手段は、
   前記指し示す位置の確定動作が行われたタイミングで前記刺激用の光を照射する
   ことを特徴とする光刺激装置。
2. 請求項１に記載の光刺激装置において、
   前記指し示す位置の前記確定動作は、前記ポインティングデバイスのクリック操作である
   ことを特徴とする光刺激装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光刺激装置において、
   前記画像は、前記観察物のライブ画像である
   ことを特徴とする光刺激装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の光刺激装置において、
   前記観察物に対する前記刺激用の光の照射条件をユーザに予め指定させる条件指定手段を更に備え、
   前記照射条件には、前記刺激用の光の発光パターンが含まれる
   ことを特徴とする光刺激装置。
5. 請求項４に記載の光刺激装置において、
   前記照射条件には、前記刺激用の光の波長、強度、照射時間、照射インターバル、繰り返し回数、照射領域形状のうち少なくとも１つが含まれる
   ことを特徴とする光刺激装置。
6. 請求項２に記載の光刺激装置において、
   前記光制御手段は、
   前記光の発光パターンを、前記クリック操作のパターンに一致させる
   ことを特徴とする光刺激装置。
7. 前記観察物の画像を取得する光イメージング装置と、
   刺激用の光を前記観察物へ照射する請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の光刺激装置と、
   を備えたことを特徴とする観察装置。
8. 請求項７に記載の観察装置において、
   前記イメージング装置は、
   イメージング用の光路制御手段を備えた走査型イメージング装置であり、
   前記光刺激装置の前記光路制御手段は、
   前記イメージング用の光路制御手段とは独立に動作することが可能である
   ことを特徴とする観察装置。

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