JP2015169438A - 測定装置、測定システム、測定方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】測定効率を向上させる測定装置、測定システム、測定方法、およびプログラムを提供する。
【解決手段】各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、測定装置１００の外部に設置された照明等であり、測定装置１００と接続されており、点灯状態が制御される。測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御することによって、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行い、測定者の測定効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本開示は、測定装置、測定システム、測定方法、およびプログラムに関する。

近年、測定対象から高感度および高分解能でデータを取得する測定装置の開発が進められている。このような測定装置としては、例えば、レーザ走査顕微鏡装置などが挙げられる。レーザ走査顕微鏡装置は、レーザで測定対象を走査し、透過光、後方散乱光、蛍光、ラマン散乱光、および非線形光学現象による光等の強度データを取得し、２次元または３次元画像を生成する測定装置である。

また、上記のような測定装置における測定対象としては、微弱光を発する生体試料が注目されてきている。例えば、特許文献１には、微弱光を発する生体試料の画像を取得する撮像方法および撮像装置が開示されている。

特許５３０７５３９号公報

しかし、このような測定装置では、測定データの取得に寄与しない照明（例えば、部屋の照明や作業のためのスポットライトなど）が点灯していた場合、測定対象からのデータ取得が困難になることがあった。

そのため、測定対象の周囲を筐体等で覆ったり、測定装置を暗室に設置したりすることで遮光環境にて測定を行うことが提案されている。しかし、このような方法を用いた場合、測定者が測定対象に対して作業や処理を行いにくくなるため、測定効率が低下してしまっていた。そこで、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行い、測定効率を向上させることが求められていた。

そこで、本開示では、測定効率を向上させることが可能な、新規かつ改良された測定装置、測定システム、測定方法、およびプログラムを提案する。

本開示によれば、測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御する制御部を備える測定装置が提供される。

また、本開示によれば、外部の光源の点灯状態を検出する検出器と、前記外部機器が有する光源の点灯状態に基づいて、測定データの取得を制御する制御部と、を備える測定装置が提供される。

また、本開示によれば、光源と、測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない前記光源の点灯状態を制御する制御部と、を備える測定システムが提供される。

また、本開示によれば、コンピュータによって、測定データの取得期間に基づいて前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御することを含む測定方法が提供される。

また、本開示によれば、コンピュータを測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御する制御部として機能させるプログラムが提供される。

本開示によれば、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行うことが可能である。

以上説明したように本開示によれば、測定効率を向上させることが可能である。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の第１の実施形態に係る測定システムの概要を示した説明図である。 同実施形態に係る測定装置の構成を示した説明図である。 同実施形態に係るデータ取得部の具体的構成を説明する説明図である。 透過型の照明を説明する説明図である。 落射型の照明を説明する説明図である。 第１の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングを説明する説明図である。 第１の制御例において制御部が出力する制御信号の一例を示す説明図である。 第２の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの一例を説明する説明図である。 第２の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの他の例を説明する説明図である。 第２の制御例において制御部が出力する制御信号の一例を説明する説明図である。 第３の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの一例を説明する説明図である。 本開示の第２の実施形態に係る測定システムの概要を示した説明図である。 同実施形態に係る測定装置の構成を示した説明図である。 同実施形態における測定装置の制御部が出力する制御信号の一例を説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
１．１．測定システムの概要
１．２．測定装置の構成
１．３．測定装置の制御例
１．３．１．第１の制御例
１．３．２．第２の制御例
１．３．３．第３の制御例
２．第２の実施形態
２．１．測定システムの概要
２．２．測定装置の構成
２．３．測定装置の制御例
３．まとめ

＜１．第１の実施形態＞
［１．１．測定システムの概要］
まず、図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定システムの概要について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係る測定システムの概要を示した説明図である。

図１に示すように、本開示の第１の実施形態に係る測定システムは、測定装置１００と、各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃと、を含む。

各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、測定装置１００の外部に設置された照明等である。また、各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、測定装置１００と接続されており、後述するように測定装置１００によって点灯状態が制御される。

なお、各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃは、照明を目的としたものでなくてもよい。例えば、光源は、光を放射するものであれば、バックライトを有するディスプレイ表示装置などであってもよい。図１に示すように、各光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの例示としては、測定者の作業スペースを照らすスポットライト（３００Ａ）、測定装置１００の操作に用いられるディスプレイ表示装置（３００Ｂ）、天井照明（３００Ｃ）などが挙げられる。ただし、本開示に係る技術は、これらの例示に限定されるものではない。

測定装置１００は、測定対象からデータの取得を行う装置であり、具体的には、レーザ走査顕微鏡装置である。レーザ走査顕微鏡装置は、光源としてレーザを用い、測定対象に対して小さく絞ったレーザ光を走査しながら照射して、測定対象からの透過光、後方散乱光、蛍光、ラマン散乱光、および非線形光学現象による光などの強度データを取得し、画像を生成する測定装置である。また、測定装置１００は、レーザとは別に、可視光で測定対象を通常観察するための落射型または透過型の照明を有する。

このようなレーザ走査顕微鏡装置などの測定装置１００における測定では、測定対象からの光が微弱となることが多い。したがって、外部に設置された光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ等が点灯している場合、測定対象以外からの光が増加するため、測定対象からの光を検出し、測定データを取得することが困難になることがあった。

そのため、例えば、測定装置１００を光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ等が設置されていない暗室に設置することにより、外部の光源の影響を抑制することが提案されている。しかし、このような場合、作業スペースが暗くなるため、測定データの取得を行いながら、測定者が測定対象に対して作業や処理を行うことは困難であり、測定効率が低下していた。また、例えば、測定対象の周囲を筐体で覆うことにより遮光環境下で測定を行い、外部の光源の影響を抑制することが提案されている。しかし、このような場合、測定データの取得時に、測定者と測定対象とは筐体によって隔てられてしまうため、測定者が測定対象に対して作業や処理を行うことは同様に困難であり、測定効率が低下していた。

そこで、本発明者は、上記事情を鑑みることにより本開示に係る技術を想到するに至った。本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００は、測定データの取得期間に基づいて、測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御することにより、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行い、測定者の測定効率を向上させることができる。

具体的には、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００は、レーザなどによる走査によって、間欠的に測定データの取得を行う。そこで、測定装置１００は、測定データの取得時に測定データの取得に寄与しない光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃを消灯状態に制御し、測定データを取得していない時に光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃを点灯状態に制御する。なお、前述の光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの点灯状態の制御は、測定者が認識できない程度に高い周波数（例えば、５０Ｈｚ以上）で行われる。そのため、測定者は、光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの明滅を感じることなく、測定対象からのデータ取得を行いながら、測定対象への作業や処理を行うことができる。

ここで、測定装置１００が行う光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの点灯状態の制御は、５０Ｈｚ以上の周波数で行うことが好ましい。人間の目の周波数応答の限界は、個人差はあるが、おおよそ５０Ｈｚであり、５０Ｈｚ以上の周波数の変化を人間の目が認識することができない。したがって、測定装置１００は、光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃの点灯状態の制御を５０Ｈｚ以上の周波数で行うことにより、測定者に光源の明滅を認識させることなく、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行うことができる。

また、測定装置１００は、上述した光源３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃと同様に、測定対象を可視光で通常観察するための落射型または透過型の照明の点灯状態を制御してもよい。この構成によれば、測定者は、ピントや視野を合わせるための可視光での通常観察と、レーザの走査による測定データの取得とを同時に行うことができる。したがって、測定装置１００は、測定者に対してさらに測定効率を向上させることができる。

［１．２．測定装置の構成］
次に、図２〜４Ｂを参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００の構成について説明を行う。図２は、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００の構成を示した説明図である。なお、以下では、測定装置１００としてレーザ走査顕微鏡装置を例示して説明を行う。

図２に示すように、測定装置１００は、制御部１１０と、データ取得部１２０と、照明部１３０と、を備える。また、測定装置１００の外部には、光源３００、測定対象４００が設けられる。

制御部１１０は、照明部１３０および光源３００の点灯状態を制御する。具体的には、制御部１１０は、測定データの取得時に、測定データの取得に寄与しない照明部１３０および光源３００が消灯状態になるように制御を行う。また、制御部１１０は、測定データの取得を行わない時に照明部１３０および光源３００が点灯状態になるように制御を行う。

ここで、測定装置１００が行う測定データの取得は、レーザによる測定対象４００への走査で間欠的に行われる。したがって、測定データの取得と、照明部１３０および光源３００の点灯とは、実質的に交互に行われることになる。

なお、制御部１１０の照明部１３０および光源３００に対して行う点灯状態の制御の具体例については、［１．３．測定装置の制御例］にて後述するが、制御部１１０が行う点灯状態の制御は、５０Ｈｚ以上の周波数で行われることが好ましい。人間の目の周波数応答の限界はおおよそ５０Ｈｚであるため、この構成によれば、制御部１１０は、測定者に認識されないように、照明部１３０および光源３００に対する点灯状態の切り替えを制御することができる。

すなわち、制御部１１０は、測定データの取得と、照明部１３０および光源３００による照明と、が交互に行われているにもかかわらず、測定者に対して、あたかも測定データの取得と、照明部１３０および光源３００による照明とが同時に行われているように認識させることができる。

また、制御部１１０は、データ取得部１２０が測定データを取得するタイミングをさらに制御してもよい。この構成によれば、制御部１１０は、データ取得部１２０が測定データを取得するタイミング、および照明部１３０および光源３００の点灯状態の切り替えを行うタイミングの両方を制御することができる。したがって、制御部１１０は、取得した測定データに対して、照明部１３０および光源３００の光が影響を与えないように、それぞれを正確に制御することが可能になる。

なお、制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのハードウェアによって構成される。具体的には、ＣＰＵは、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って制御部１１０が行う制御を実行する。また、ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラム、演算パラメータを記憶し、ＲＡＭは、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。

データ取得部１２０は、レーザ、光学系、光検出器等を備え、測定対象４００からの測定データを取得し、取得した測定データに基づいて、測定対象の２次元または３次元画像を生成する。

また、データ取得部１２０は、測定データを取得する期間のみ、測定対象４００に対してレーザの照射を行うようレーザを制御してもよい。この構成によれば、データ取得部１２０は、測定対象４００に対してレーザを照射する期間を最小限にすることができるため、レーザ照射による測定対象４００へのダメージを抑制することができる。

さらに、図３を参照して、データ取得部１２０の具体的な構成を説明する。図３は、データ取得部１２０の具体的構成を説明する説明図である。

図３に示すように、データ取得部１２０は、レーザ発振器１２１と、ガルバノスキャナー１２２と、光学系１２３、１２４、１２７と、ハーフミラー１２５と、光検出器１２６と、対物レンズ１２８とを備える。

レーザ発振器１２１から出射されたレーザは、１対の反射ミラーを搭載した１対のガルバノスキャナー１２２、光学系１２３、１２４、１２７を透過して、対物レンズ１２８へ入射する。また、対物レンズ１２８より集光されたレーザは、測定対象４００上に集光スポットを作る。データ取得部１２０は、ガルバノスキャナー１２２でレーザ光の方向を変えることにより対物レンズ１２８への入射角度を変更することができるため、測定対象４００上の集光スポットを走査することが可能となる。

また、測定対象４００からの反射光または蛍光は、対物レンズ１２８、ハーフミラー１２５（波長分離ミラーであってもよい）を介して光検出器１２６にて検出される。データ取得部１２０は、光検出器１２６で検出された集光スポット位置に対応する光検出器信号を取得することにより、２次元または３次元画像を生成することができる。

ここで、図２を参照して測定装置１００の構成についての説明に戻る。

照明部１３０は、測定装置１００に内蔵された落射型または透過型の照明であり、測定対象４００を可視光で通常観察するために測定対象４００に対して照射される。また、照明部１３０は、制御部１１０によって点灯状態が制御される。なお、照明部１３０は、制御部１１０による高い周波数（例えば、５０Ｈｚ以上）での点灯状態の制御が可能となるように、高い応答特性を有する光源で構成されることが好ましい。例えば、照明部１３０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）などで構成されることが好ましい。

さらに、図４Ａおよび４Ｂを参照して、落射型および透過型の照明について説明を行う。図４Ａは、透過型の照明を説明する説明図であり、図４Ｂは、落射型の照明を説明する説明図である。

図４Ａに示すように、透過型の照明では、光源１３１から出た光が透明基板４１０および測定対象４００を透過して観察用の光学系に導かれることにより、測定者による観察が行われる。なお、透過型の照明は、主として、無色の媒質中の測定対象４００を観察する場合や透明基板４１０上の測定対象４００を観察する場合に用いられる照明である。

図４Ｂに示すように、落射型の照明では、光源１３３から出た光がハーフミラー１３５に反射し、不透明基板４１１上の測定対象４００に照射される。また、測定対象４００から反射した光がハーフミラー１３５を透過して観察用の光学系に導かれることにより、測定者による観察が行われる。なお、落射型の照明は、主として、不透明物体の測定対象４００を観察する場合や不透明基板４１１上の測定対象４００を観察する場合に用いられる照明である。

ここで、図２を参照して測定装置１００の構成についての説明に戻る。

光源３００は、測定装置１００の外部に備えられた光源であり、例えば、図１で示したように、スポットライト、ディスプレイ表示装置、天井照明などである。また、光源３００は、測定装置１００の制御部１１０と接続されており、制御部１１０によって点灯状態が制御される。なお、光源３００についても、照明部１３０と同様に、制御部１１０による高い周波数（例えば、５０Ｈｚ以上）での点灯状態の制御が可能となるように、高い応答特性を有する光源で構成されることが好ましい。例えば、光源３００は、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子などで構成されることが好ましい。具体的には、光源３００が天井照明である場合は、ＬＥＤ照明が好ましく、光源３００がディスプレイ表示装置である場合は、ディスプレイ表示装置のバックライトがＬＥＤであることが好ましい。

測定対象４００は、データ取得部１２０によって測定データの取得が行われる対象である。本開示の第１の実施形態において、測定対象４００は特に限定されないが、例えば、微弱光を発する生体試料、半導体試料、金属試料などを例示することができる。

以上説明したように、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００によれば、測定データの取得期間に基づいて、測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御することができる。すなわち、測定装置１００は、測定データの取得時に、測定データの取得に寄与しない照明を消灯状態に制御し、測定データを取得していない時に照明を点灯状態に制御することができる。

本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００は、上記の照明の切り替えを人間が認識できない高い周波数で制御することにより、測定対象４００からのデータ取得と、測定対象４００への照明とを並行して行うことができる。したがって、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００は、測定者が測定対象からのデータ取得を行いながら、測定対象４００への作業や処理を行うことを可能にするため、測定効率を向上させることができる。

また、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００は、内蔵する落射型または透過型の照明の点灯状態を上記と同様に制御することも可能である。したがって、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００によれば、測定者がピントや視野を合わせるための可視光での通常観察と、レーザの走査による測定データの取得とを同時に行うことが可能になるため、測定効率を向上させることができる。

［１．３．測定装置の制御例］
続いて、図５〜９を参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００におけるデータ取得および照明の制御例について説明を行う。

（１．３．１．第１の制御例）
まず、図５および６を参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００の第１の制御例について説明を行う。図５は、第１の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングを説明する説明図である。

図５において、領域５００は、測定装置１００によって測定データの取得が行われる領域である。領域５００には、測定データの取得が行われる測定点５１０が複数配置されており、測定装置１００は、測定点５１０を通る走査線５２０に沿ってレーザによる走査を行い、各測定点５１０にて測定データの取得を行う。

例えば、図５では、領域５００において、マトリクス状に測定点５１０が配置されており、走査線５２０が５つの測定点５１０を通るように左から右へ配置されている。また、走査線５２０は、走査線５２０の方向（水平方向）と直交する方向（垂直方向）に測定点５１０を通るように複数配置されている。したがって、測定装置１００は、各走査線５２０に沿って測定点５１０での測定データの取得を行うことにより、領域５００全体の測定点５１０において測定データを取得することができるため、領域５００に対応する画像を生成することができる。なお、測定装置１００は、領域５００からの測定データの取得を繰り返し行い、領域５００に対応する画像を繰り返し生成する。

具体的には、領域５００は、レーザ走査顕微鏡装置がレーザによる走査で取得した画像の１フレームに対応し、各測定点５１０は、取得した画像の各ピクセルに対応し、各走査線５２０は、取得した画像の走査方向の各ラインに対応する。

なお、図５で示した測定点５１０および走査線５２０の配置は例示として示したものであり、本開示の技術は上記に限定されるものではない。例えば、測定点５１０の配置は、正六角形を隙間なく並べたハニカム配置であってもよい。また、走査線５２０の向きは、水平方向でなくともよく、さらに、走査線５２０は、曲線であってもよい。

第１の制御例では、測定装置１００は、各測定点５１０で測定データの取得が行われている期間を消灯期間５１１とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を消灯状態に制御する。また、測定装置１００は、測定点５１０間の測定データの取得が行われていない期間を点灯期間５２１とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を点灯状態に制御する。

第１の制御例によれば、測定装置１００は、各照明において、消灯期間５１１と点灯期間５２１とが交互になるように制御することができる。また、測定装置１００は、照明の消灯期間５１１および点灯期間５２１の繰り返し周波数をレーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートよりも高く制御することができる。レーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートは、画像のちらつきが認識されない程度の周波数（例えば、５０Ｈｚなど）であるため、測定装置１００は、測定者に認識されないように照明の点灯状態の切り替えを行うことができる。

また、図６において、第１の制御例において制御部１１０が出力する制御信号の一例を示す。図６に示すように、制御部１１０からデータ取得部１２０に制御信号のパルスＡが出力されており、制御部１１０から光源３００および照明部１３０に制御信号のパルスＢが出力されている。なお、図６において、パルスがハイである場合が、データ取得状態または点灯状態であり、パルスがローである場合が、データ非取得状態または消灯状態である。

図６に示すように、データ取得部１２０に出力されるパルスＡと、光源３００および照明部１３０に出力されるパルスＢとは、互いにハイとローとが反転した形状を有する。なお、パルスＡにおける１パルスは１つの測定点５１０における測定データの取得に該当し、５つのパルス後のローの期間は走査線と、他の走査線との間の期間に該当する。

ここで、パルスＢにおけるパルスの立ち上がりのタイミングは、パルスＡにおいてパルスが立ち下がったタイミングよりも遅らせ、ギャップを設けることが好ましい。また、パルスＡにおいてパルスが立ち上がるタイミングは、パルスＢにおけるパルスが立ち下がったタイミングよりも遅らせ、ギャップを設けることが好ましい。

光源３００および照明部１３０の点灯状態の実際の切り替わりは、光源３００および照明部１３０の応答特性の制限などによりパルス波形と一致しない場合がある。そのため、上記のギャップを設け、取得した測定データにおいて光源３００および照明部１３０からの光が取得した測定データに影響することを十分抑制することが好ましい。なお、上記のギャップは、所定の値が設定されてもよく、パルスのノイズレベル等に基づいて設定されてもよい。

また、図６では、複数の光源３００および照明部１３０の点灯状態の切り替えが、１つのパルスＢによって制御される例を示したが、本開示の技術は、上記例示に限定されない。制御部１１０は、点灯状態の切り替えを制御するパルスを光源３００および照明部１３０のそれぞれに対して最適化して出力してもよい。

（１．３．２．第２の制御例）
次に、図７Ａ〜図８を参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００の第２の制御例について説明を行う。図７Ａは、第２の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの一例を説明する説明図であり、図７Ｂは、第２の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの他の例を説明する説明図である。

図７Ａにおいて、領域５００中には、図５を参照して説明したように測定点５１０および走査線５２０が配置されており、同様に測定データの取得が行われる。

ここで、第２の制御例では、測定装置１００は、各走査線５２０にて測定データの取得が行われている期間を消灯期間とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を消灯状態に制御する。また、測定装置１００は、走査線５２０間の測定データの取得が行われていない期間を点灯期間とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を点灯状態に制御する。具体的には、図７Ａにおいて、実線で表される走査線５２０にて測定データの取得が行われている期間、各照明は消灯状態に制御される。また、破線で表される走査線５２０間の期間、各照明は点灯状態に制御される。

また、図７Ｂにて、第２の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの他の例について説明する。図７Ｂで示す例は、図７Ａで示す例に対して、走査線５２０の方向が互いに平行な方向に互い違いに配置されている点が異なる。しかしながら、図７Ｂで示す例は、図７Ａで示した例と同様に、実線で表される走査線５２０にて測定データの取得が行われている期間、各照明を消灯状態に制御することができる。また、破線で表される走査線間の期間、各照明を点灯状態に制御することができる。

第２の制御例によれば、測定装置１００は、各照明において、消灯期間と点灯期間とが交互になるように制御することができる。また、測定装置１００は、照明の消灯期間および点灯期間の繰り返し周波数をレーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートよりも高く制御することができる。レーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートは、画像のちらつきを認識できない程度の周波数（例えば、５０Ｈｚなど）であるため、測定装置１００は、測定者に認識されないように照明の点灯状態の切り替えを行うことができる。

また、第２の制御例では、照明の点灯状態の切り替えの周波数は、画像のちらつきを認識できる周波数より高いものの、第１の制御例における照明の点灯状態の切り替えの周波数よりも低くすることができる。この構成によれば、第２の制御例は、第１の制御例よりも各照明に対する応答特性への許容度が高くなるため、より好ましい。

また、図８において、第２の制御例において制御部１１０が出力する制御信号の一例を示す。図８に示すように、制御部１１０からデータ取得部１２０に制御信号のパルスＡが出力されており、制御部１１０から光源３００および照明部１３０に制御信号のパルスＢが出力されている。なお、図８においても、図６と同様に、パルスがハイである場合が、データ取得状態または点灯状態であり、パルスがローである場合が、データ非取得状態または消灯状態である。

図８に示すように、データ取得部１２０に出力されるパルスＣがハイの場合、光源３００および照明部１３０に出力されるパルスＤはローに制御され、パルスＣがローの場合、パルスＤはハイに制御される。なお、パルスＣにおいて、４つのパルスからなるパルス群は１つの走査線における測定データの取得に該当し、７つのパルス群の後のローの期間はフレームと、次のフレームとの間の期間に該当する。

なお、第２の制御例でも第１の制御例と同様に、パルスＤにおけるパルスの立ち上がりのタイミングは、パルスＣにおいてパルス群の最後のパルスが立ち下がったタイミングよりも遅らせ、ギャップを設けることが好ましい。また、パルスＣにおいてパルス群の最初のパルスが立ち上がるタイミングは、パルスＤにおけるパルスが立ち下がったタイミングよりも遅らせ、ギャップを設けることが好ましい。なお、上記のギャップは、所定の値が設定されてもよく、パルスのノイズレベル等に基づいて設定されてもよい。

また、図８では、光源３００および照明部１３０の点灯状態の切り替えが、１つのパルスＤによって制御される例を示したが、本開示の技術は、上記例示に限定されない。制御部１１０は、点灯状態の切り替えを制御するパルスを光源３００および照明部１３０のそれぞれに対して最適化して出力してもよい。

（１．３．３．第３の制御例）
次に、図９を参照して、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００の第３の制御例について説明を行う。図９は、第３の制御例におけるデータ取得および照明のタイミングの一例を説明する説明図である。

図９において、領域５００中には、図５を参照して説明したように測定点５１０および走査線５２０が配置されており、同様に測定データの取得が行われる。

ここで、第３の制御例では、測定装置１００は、領域５００の測定データの取得が行われている期間を消灯期間とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を消灯状態に制御する。また、測定装置１００は、領域５００において、フレーム間の測定データの取得が行われていない期間を点灯期間とし、各照明（光源３００および照明部１３０）を点灯状態に制御する。具体的には、図９において、実線で表される領域５００全域の走査線５２０にて測定データの取得が行われている期間、各照明は消灯状態に制御される。また、破線で表される領域５００のフレーム間の期間、各照明は点灯状態に制御される。

第３の制御例によれば、測定装置１００は、各照明において、消灯期間と点灯期間とが交互になるように制御することができる。また、測定装置１００は、照明の消灯期間および点灯期間の繰り返し周波数をレーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートと同じ値にすることができる。レーザ走査顕微鏡装置が生成する画像のフレームレートは、画像のちらつきを認識できない程度の周波数（例えば、５０Ｈｚなど）であるため、測定装置１００は、測定者に認識されないように照明の点灯状態の切り替えを行うことができる。

ただし、測定者に照明の点灯状態の切り替えを認識されないようにするためには、照明の消灯期間および点灯期間の繰り返し周波数は、画像のフレームレートよりも高いことが好ましい。したがって、第３の制御例よりも第１および第２の制御例のほうがより好ましい。

なお、本開示の第１の実施形態に係る測定装置１００では、第１〜第３の制御例を組み合わせて照明の点灯状態の切り替えを制御することも可能である。具体的には、測定装置１００は、測定点５１０間、走査線５２０間、および画像のフレーム間のそれぞれで照明の点灯状態を切り替えてもよい。

＜２．第２の実施形態＞
［２．１．測定システムの概要］
次に、図１０を参照して、本開示の第２の実施形態に係る測定システムの概要について説明を行う。図１０は、本開示の第２の実施形態に係る測定システムの概要を示した説明図である。

図１０に示すように、本開示の第２の実施形態に係る測定システムは、測定装置２００と、検出器２４０と、各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆと、を含む。

各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆは、測定装置２００と独立して外部に設置された照明等である。また、各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆは、高い周波数（例えば、５０Ｈｚなど）で明滅していることが好ましい。

なお、各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆは、照明を目的としたものでなくてもよい。例えば、光源は、光を放射するものであれば、バックライトを有するディスプレイ表示装置などであってもよい。各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆの例示としては、図１０に示すように、測定者の作業スペースを照らすスポットライト（３００Ｄ）、測定装置２００の操作に用いられるディスプレイ表示装置（３００Ｅ）、天井照明（３００Ｆ）などが挙げられる。ただし、本開示に係る技術は、これらの例示に限定されるものではない。

検出器２４０は、各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆの点灯状態を検出する検出器である。具体的には、検出器２４０は、測定装置２００の外部に設置された各光源に対してそれぞれ設置され、各光源の点灯状態を検出し、検出結果を測定装置２００に対して送信する。

測定装置２００は、第１の実施形態と同様に、具体的には、レーザ走査顕微鏡装置である。ただし、第２の実施形態に係る測定装置２００は、第１の実施形態に係る測定装置１００に対して、各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆの点灯状態の制御を行うのではなく、検出器２４０が検出した各光源３００Ｄ、３００Ｅ、３００Ｆの点灯状態に基づいて、測定データの取得を制御する点が異なる。

本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００は、外部の光源の点灯状態を検出し、検出結果に基づいて、測定データの取得を制御することにより、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行い、測定者の測定効率を向上させることができる。

具体的には、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００は、外部の各光源の点灯状態を検出器によって検出し、各光源がすべて消灯状態である場合に、測定データの取得を行う。したがって、測定装置２００は、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行い、測定効率を向上させることができる。

［２．２．測定装置の構成］
次に、図１１を参照して、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００の構成について説明を行う。図１１は、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００の構成を示した説明図である。なお、以下では、測定装置２００としてレーザ走査顕微鏡装置を例示して説明を行う。

図１１に示すように、測定装置２００は、制御部２１０と、データ取得部２２０と、検出部２４１と、を備える。また、測定装置１００の外部には、光源３００、測定対象４００が設けられる。ここで、データ取得部２２０は、図２で説明したデータ取得部１２０と実質的に同様であり、測定対象４００は、図２で説明した測定対象４００と実質的に同様であるため、ここでの説明は省略する。

制御部２１０は、検出部２４１が検出した光源３００の点灯状態に基づいて、データ取得部２２０が測定データを取得するタイミングを制御する。具体的には、制御部２１０は、光源３００が消灯状態であると検出部２４１が検出した場合に、測定データを取得するようデータ取得部２２０を制御する。

例えば、光源３００が高い周波数で明滅している場合、人間の目には認識できないが、光源３００が消灯している期間が存在する。そこで、制御部２１０は、検出部２４１によって光量から前述の光源３００が消灯している期間を検出し、光源３００が消灯している期間に測定データを取得するようデータ取得部２２０を制御する。

なお、光源３００が複数存在する場合は、制御部２１０は、検出部２４１によってすべての光源３００が消灯している期間を検出し、すべての光源３００が消灯している期間に測定データを取得するようデータ取得部２２０を制御する。

この構成によれば、制御部２１０は、測定対象４００からの測定データの取得と、測定対象４００への照明を並行して行うことができる。したがって、制御部２１０は、測定者が測定対象４００に対して作業や処理を行いながら、測定データの取得を行うことを可能にするため、測定効率を向上させることができる。

なお、制御部２１０は、第１の実施形態の制御部１１０と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどのハードウェアによって構成される。具体的には、ＣＰＵは、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って制御部２１０が行う制御を実行する。また、ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラム、演算パラメータを記憶し、ＲＡＭは、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。

検出部２４１は、光源３００の点灯状態を検出し、制御部２１０に送信する。例えば、検出部２４１は、光量を測定することによって光源３００の点灯状態を検出してもよい。また、検出部２４１は、各光源３００に対して１対１となるよう複数備えられてもよいし、複数の光源３００に対して１つだけ備えられてもよい。

光源３００は、測定装置２００と独立して外部に備えられた光源であり、例えば、図１０で示したように、スポットライト、ディスプレイ表示装置、天井照明などである。光源３００は、例えば、蛍光灯などのように高い周波数（例えば、５０Ｈｚ以上）で明滅していることが好ましい。また、光源３００は、高い応答特性を有するＬＥＤ、有機ＥＬ素子などで構成されることが好ましい。

以上説明したように、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００によれば、光源３００の点灯状態に基づいて、測定データの取得のタイミングを制御することができる。すなわち、測定装置２００は、光源３００が点灯状態の時は、測定データの取得を行わず、光源３００が消灯状態の時に、測定データの取得を行うよう制御することができる。

したがって、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００は、測定対象４００への照明と、測定対象４００からのデータ取得とを並行して行うことができる。したがって、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００は、測定者が測定対象４００からのデータ取得を行いながら、測定対象４００への作業や処理を行うことを可能にするため、測定効率を向上させることができる。

また、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００は、第１の実施形態と組み合わせることも可能である。具体的には、測定装置２００は、検出部２４１で光源３００の点灯状態を検出し、検出した光源３００の点灯状態に基づいて、測定データの取得と、第１の実施形態における照明部１３０および他の光源の点灯状態とを制御することも可能である。

明滅の周波数、位相、デューティ比にもよるが、光源３００の数が多くなった場合、すべての光源３００が消灯状態である期間は少なくなる。そのため、測定装置２００は、例えば、１つの光源３００の点灯状態に合わせて、他の光源の点灯状態を制御するほうが測定効率を向上させるためには好ましい。

［２．３．測定装置の制御例］
続いて、図１２を参照して、本開示の第２の実施形態に係る測定装置２００におけるデータ取得の制御例について説明を行う。図１２は、第２の実施形態における測定装置２００の制御部２１０が出力する制御信号の一例を示す。

図１２に示すように、検出部２４１は、光源３００が発する光量を検出し、制御部２１０に検出結果を送信している。ここで、光源３００は、高い周波数で明滅している。また、検出部２４１から検出結果を受信した制御部２１０は、検出結果に基づいて、データ取得部２２０に制御信号のパルスを出力している。なお、図１２の下部のパルスにおいて、波形がハイである場合が、データ取得状態であり、波形がローである場合が、データ非取得状態である。

また、図１２に示すように、制御部２１０からデータ取得部２２０に出力されるパルスは、光源３００の光量が検出されない（すなわち、光源３００が消灯状態である）場合にハイに制御され、光源３００の光量が検出されている（すなわち、光源３００が点灯状態である）場合にローに制御される。なお、図１２において、例えば、１つのパルスは１つ測定データの取得に該当し、５つのパルス後のローの期間は走査線と、他の走査線との間の期間に該当する。

また、制御部２１０からデータ取得部２２０に出力されるパルスは、光源３００が発する光量が検出されなくなってから所定のギャップを置いて立ち上がり、光源３００が発する光量が検出される前に所定のギャップを置いて立ち下げられることが好ましい。制御部２１０が上記のギャップを置いてパルスを制御した場合、光源３００が発する光が測定データに影響することをさらに抑制することができる。なお、上記のギャップは、所定の値が設定されてもよく、光量の変化率から判断した光源３００の応答特性に基づいて設定されてもよい。

＜３．まとめ＞
以上説明したように、本開示の実施形態に係る測定装置は、測定データの取得期間に基づいて照明の点灯状態を制御することにより、または、照明の点灯状態に基づいて測定データの取得期間を制御することにより、測定対象からのデータ取得と、測定対象への照明とを並行して行うことができる。したがって、本開示の実施形態に係る測定装置によれば、測定者は、測定対象への測定を行いつつ、測定対象への作業や処理を行うことができるため、測定効率を向上させることができる。

また、本開示の実施形態に係る測定装置は、測定データの取得期間に基づいて、測定対象を可視光で通常観察するための落射型または透過型の照明の点灯状態を制御することができる。この構成によれば、測定者は、ピントや視野を合わせるための可視光での通常観察と、レーザの走査による測定データの取得とを同時に行うことができるため、測定効率を向上させることができる。

なお、本開示の実施形態に係る測定装置は、例えば、レーザ走査顕微鏡装置であるが、より好ましくは、多光子励起レーザ走査顕微鏡装置である。多光子励起レーザ走査顕微鏡装置は、多光子励起によって励起された測定対象からの微弱な蛍光を測定し、画像を生成する測定装置である。そのため、多光子励起レーザ走査顕微鏡装置では、測定対象からの微弱な蛍光以外の光を十分に抑制した環境下で測定することが求められる。本開示の実施形態に係る測定装置によれば、測定データの取得時に、測定データの取得に寄与しない照明を消灯状態に制御することで、測定対象以外からの光を十分に抑制することができる。したがって、本開示の実施形態に係る測定装置は、多光子励起レーザ走査顕微鏡装置として、より好適である。

また、本開示の実施形態に係る測定装置は、上記のレーザ走査顕微鏡装置に限定されない。例えば、本開示の実施形態に係る測定装置は、蛍光観察を行いながら蛍光部分の切除を行うような手術用測定装置などに適用することも可能である。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本開示の実施形態に係る測定装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを上述した測定装置の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御する制御部を備える測定装置。
（２）
前記測定装置は、レーザによる測定対象への走査によって前記測定データの取得を行い、前記測定データに基づいて画像を生成するデータ取得部をさらに備える、前記（１）に記載の測定装置。
（３）
前記制御部は、生成された画像の画素に対応する測定データの取得と、他の画素に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、前記（２）に記載の測定装置。
（４）
前記制御部は、生成された画像の走査線に対応する測定データの取得と、他の走査線に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、前記（２）または（３）に記載の測定装置。
（５）
前記データ取得部は、連続して画像を生成し、
前記制御部は、前記画像に対応する測定データの取得と、次の画像に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、前記（２）〜（４）のいずれか一項に記載の測定装置。
（６）
前記データ取得部は、前記測定データの取得期間に基づいて、前記測定対象へのレーザ照射を制御する、前記（２）〜（５）のいずれか一項に記載の測定装置。
（７）
前記測定装置は、測定対象に対して落射型または透過型の照明を行う照明部をさらに備え、
前記制御部は、前記照明として前記照明部の点灯状態の切り替えを行う、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の測定装置。
（８）
前記制御部は、前記照明として外部機器が有する光源の点灯状態の切り替えを行う、前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の測定装置。
（９）
前記制御部は、５０Ｈｚ以上の周波数で前記照明の点灯状態の切り替えを行う、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１０）
外部の光源の点灯状態を検出する検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記外部の光源の光量に基づいて、前記測定データの取得をさらに制御する、前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１１）
外部の光源の点灯状態を検出する検出器と、
前記外部の光源の点灯状態に基づいて、測定データの取得を制御する制御部と、を備える、測定装置。
（１２）
光源と、
測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない前記光源の点灯状態を制御する制御部と、を備える測定システム。
（１３）
コンピュータによって、測定データの取得期間に基づいて前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御することを含む測定方法。
（１４）
コンピュータを
測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御する制御部として機能させるプログラム。

１００、２００ 測定装置
１１０、２１０ 制御部
１２０、２２０ データ取得部
１３０ 照明部
２４０ 検出器
２４１ 検出部
３００ 光源
４００ 測定対象

Claims (14)

1. 測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない照明の点灯状態を制御する制御部を備える測定装置。
2. 前記測定装置は、レーザによる測定対象への走査によって前記測定データの取得を行い、前記測定データに基づいて画像を生成するデータ取得部をさらに備える、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記制御部は、生成された画像の画素に対応する測定データの取得と、他の画素に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、請求項２に記載の測定装置。
4. 前記制御部は、生成された画像の走査線に対応する測定データの取得と、他の走査線に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、請求項２に記載の測定装置。
5. 前記データ取得部は、連続して画像を生成し、
   前記制御部は、前記画像に対応する測定データの取得と、次の画像に対応する測定データの取得との間に前記照明を点灯する、請求項２に記載の測定装置。
6. 前記データ取得部は、前記測定データの取得期間に基づいて、前記測定対象へのレーザ照射を制御する、請求項２に記載の測定装置。
7. 前記測定装置は、測定対象に対して落射型または透過型の照明を行う照明部をさらに備え、
   前記制御部は、前記照明として前記照明部の点灯状態の切り替えを行う、請求項１に記載の測定装置。
8. 前記制御部は、前記照明として外部機器が有する光源の点灯状態の切り替えを行う、請求項１に記載の測定装置。
9. 前記制御部は、５０Ｈｚ以上の周波数で前記照明の点灯状態の切り替えを行う、請求項１に記載の測定装置。
10. 外部の光源の点灯状態を検出する検出器をさらに備え、
    前記制御部は、前記外部の光源の光量に基づいて、前記測定データの取得をさらに制御する、請求項１に記載の測定装置。
11. 外部の光源の点灯状態を検出する検出器と、
    前記外部の光源の点灯状態に基づいて、測定データの取得を制御する制御部と、を備える測定装置。
12. 光源と、
    測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない前記光源の点灯状態を制御する制御部と、を備える測定システム。
13. コンピュータによって、測定データの取得期間に基づいて前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御することを含む測定方法。
14. コンピュータを
    測定データの取得期間に基づいて、前記測定データの取得に寄与しない光源の点灯状態を制御する制御部として機能させるプログラム。
    

Images